Wie funktioniert die SMD Bestückung und SMD Lötung?
01.08.2014
In der SMD Bestückung werden Bauteile mit Automaten auf auf die Oberflächen von Leiterplatten bestückt. Dabei ist die SMD Bestückung heutzutage die dominante Technologie in der Bestückung von Leiterplatten.
In der SMD Bestückung (engl. SMD = Surface Mounted Devices) werden Elektronikkomponenten mit Bestückungsautomaten auf auf die Oberflächen von Leiterplatten, auch Platinen genannt, bestückt. Im Gegensatz zur konventionellen Bestückung in THT-Technik (engl. THT = Through hole Technology) werden Bauteile direkt auf die Oberfläche der Leiterplatte bestückt, statt über Drahtanschlüsse verlötet. Dabei ist die SMD Bestückung heutzutage die dominante Technologie in der Bestückung von Leiterplatten.
Die Bestückung der Leiterplatte umfasst dabei nicht nur das Platzieren der Bauteile auf der Leiterkarte, sondern folgende Arbeitsschritte:
- Aufbringen von Lotpaste, welche aus Zinnpartikeln und Flussmittel besteht mittels Pastendruck
- Bestücken der Bauteile auf der Leiterplatte in die Lotpaste
- Löten der Leiterplatte im Reflowverfahren
Aufbringen von Lotpaste
Der Pastendruck ist einer der ersten Schritte in der SMD Bestückung. In unserem Unternehmen wird Lotpaste mittels Siebdruckverfahren auf die Leiterplatte gedruckt. Je nach Leiterplattendesign werden hierfür verschieden dicke Edelstahl-Pastenschablonen und produktspezifische Pasten verwendet. Dort wo die Edelstahlschablone mit einem hochpräzisionslaser ausgeschnitten wurde ist sie durchlässig, und bedurckt die Oberfläche der Leiterplatte. Die Qualität des Lotpastendruckes wird anschließend durch eine 2D-Lotpasteninspektion sichergestellt. Nachdem die Lotpaste aufgebracht ist, geht die Leiterplatte weiter zur SMD-Bestückung in den Bestückungsautomaten.
Bestückung der Bauteile
Die Bauteile werden auf Rollen, Gurten oder Stangen auf die Bestückungsautomaten gerüstet. Hierbei stellen intelligente Softwaresysteme sicher, dass es nicht zu einer Bauteilverwechselung kommen kann. Die Bauteile werden von dem Bestückungsautomat mit Vakuumpipetten aus den Gurten, Stangen oder Trays entnommen, in der Maschine bei einer Bestückleistung von 25.000 Bauteilen pro Stunde zentriert und ausgerichtet und anschließend auf die richtige X-Y-Koordinate der Leiterplatte bestückt. Nachdem die SMD-Bestückung abgeschlossen wird, geht die Leiterplatte zur Lötung in den Reflowofen.
Löten der Bauteile
Wir verwenden zur Lötung der Bauteile zwei verschiedene Verfahren die stückzahlabhänig Vorteile bringen. So werden in der Serie im Reflow-Lötprozess Leiterplatten in einer Stickstoffatmosphäre stufenweise über heiße Luft erwärmt bis die Lotpaste aufschmilzt und das Flussmittel verdampft. Nach anschließender Abkühlung der Leiterplatte in einer Kühlphase ist das SMD-Bauteil permanent durch Zinn mit der Leiterplatte verbunden und die SMD-Bestückung abgeschlossen.
Für Prototypen oder hochempfindliche Bauteile haben wir einen gesonderten Prozess der Dampfphasenlötung. Hier wird die Erhitzung der Leiterplatte in der SMD Bestückung durch die geregelte Dampftemperatur der Flüssigkeit (Galden) erreicht. So können wir schonender, bei niedrigeren Temperaturen löten und auch ohne das Einfahren von Temperaturprofilen eine gleichmäßige Löttemperatur an jedem Bauteil sicherstellen.
AOI und Sichtkontrolle
Mit der Lötung ist der Prozess der SMD Bestückung noch nicht abgeschlossen. Um die produzierte Qualität zu bestätigen oder Fehler schon frühzeitig zu erkennen wird bei Serienfertigungen fast immer eine AOI-Kontrolle (Automatische Optische Inspektion) durchgeführt. Hier prüft ein AOI-System mittels mehreren Kamerasystemen die Leiterplatte automatisch und vergleicht das Ergebnis mit einer als gut bewerteten Referenz. Wenn es zu Abweichungen kommt, wird der Bediener über das genaue Fehlerbild informiert, welcher dann den Fehler korrigiert oder die Leiterplatte aussortiert.
