Haben Sie schon einmal mitten im Streichen eines Raumes einen frischen Pinsel gesucht und dann festgestellt, dass Sie keinen haben? Ich schon – und es hat mich wahnsinnig gemacht, mit der Arbeit aufzuhören und alles auf halbem Wege abzuschließen, damit ich zum Laden laufen konnte. Seitdem nehme ich mir immer die Zeit, um sicherzustellen, dass ich alle Werkzeuge, Teile und Materialien, die ich brauche, zur Hand habe, bevor ich ein Projekt beginne.
Auf die gleiche Weise muss auch Ihr Auftragsfertiger bestens vorbereitet sein, wenn er Ihre Leiterplatten mit oberflächenmontierbaren Bauteilen herstellt. Natürlich gehört zu dieser Vorbereitung viel mehr, als nur ein paar zusätzliche Pinsel mitzunehmen. Die Rohplatinen müssen für die Bestückung vorbereitet werden, und die Bestückungsautomaten müssen mit Bauteilen bestückt werden, bevor die Platine die Produktionslinie durchlaufen kann. Nehmen wir uns einen Moment Zeit, um den SMT-Leiterplatten-Bestückungsprozess genauer zu betrachten und zu sehen, wie sich dies auf einige Ihrer Leiterplatten-Design-Entscheidungen auswirken könnte.
Der SMT-Leiterplatten-Bestückungsprozess vom Anfang bis zum Ende – kurz und bündig
Der Großteil der SMT-Bauteile auf einer Leiterplatte wird mit automatischen Bestückungsautomaten bestückt. Um das vorzubereiten, müssen die Rohplatinen und die Bauteile für die Produktion vorbereitet werden. Dies beginnt damit, dass beides von den Inspektionsteams des CM validiert wird. Sobald dies abgeschlossen ist, werden die Platinen mit diesem Prozess für die Montage vorbereitet:
- Lötpastenauftrag: Mit Hilfe einer Schablone, die aus denselben CAD-Ausgabedateien wie die Rohplatine erstellt wird, wird Lotpaste auf die SMT-Pads auf der Platine aufgetragen. Diese Paste wird in einer kontrollierten, kühlen Umgebung aufbewahrt, und sobald sie auf die Leiterplatte aufgetragen ist, gibt es ein Zeitlimit, wie lange die Leiterplatten auf die Montage warten können.
- Lötpasteninspektion: Sobald die Lotpaste aufgetragen ist, werden die Platinen durch die Lotpasteninspektion (SPI) geführt. Ähnlich wie bei der automatisierten optischen Inspektion (AOI), die nach der Bestückung eingesetzt wird, bewertet die SPI die Pastenposition, das physikalische Volumen der aufgetragenen Paste und andere wichtige Parameter.
- Wiederholung des Prozesses für die zweite Seite: Wenn die Leiterplatte auf beiden Seiten SMT-Bauteile hat, wird der Prozess für die zweite Seite wiederholt. An diesem Punkt wird auch die Zeit, die die Lotpaste der Raumtemperatur ausgesetzt war, auf der Platine verfolgt.
Während die Platine für die Bestückung vorbereitet wird, werden in einem anderen Teil der Fabrik auch die Teile vorbereitet. Sie werden in Kits organisiert, aus denen die Platine zusammengebaut wird:
- Stückliste (BOM) für Assembly-Kits: Das CM nimmt Ihre Stücklistendaten zusammen mit den relevanten Barcode-Informationen der Komponenten, um die Stückliste für die Bausätze zu erstellen.
- Die Bausätze werden mit Komponenten bestückt: Die Komponenten werden anhand der Barcodes der Assembly-Kit-Stückliste aus dem Lager gezogen und dem Assembly-Kit hinzugefügt. Sobald das Kit vollständig bestückt ist, wird es an die Bestückungsautomaten der SMT-Fertigungslinie weitergeleitet.
- Die Bauteile werden für die Bestückung vorbereitet: Die Bestückungsautomaten nehmen jeden Bauteiltyp für die Bestückung in einer Kassette auf, die nun mit Teilen aus dem Kit bestückt wird. Jede Kassette hat ihren eigenen, eindeutigen Schlüssel, und dieser Schlüssel wird mit der Stückliste des Montagekits abgeglichen, damit die Maschine weiß, welche Kassette welche Teile enthält.
Sobald die Kassetten mit den richtigen Bauteilen bestückt sind, der Bestückungsautomat mit den Bestückungsdaten programmiert ist und die Platinen mit der aufgetragenen Lötpaste fertig sind, kann die SMT-Bestückungslinie beginnen.
SMT-Bauteile, die nicht in den automatischen Bestückungsprozess passen
Auch wenn die meisten Bauteile mit den automatischen Bestückungsautomaten bestückt werden können, gibt es einige, die dies nicht können. Das kann verschiedene Gründe haben:
- Zu leicht: Manche Bauteile sind nicht schwer genug und haben daher ein schlechtes Masse-Anhaftungs-Verhältnis für die Bestückungsautomaten, die ein manuelles Löten erfordern.
- Thermische Belastung: Andere Bauteile sind zu hitzeempfindlich und eignen sich nicht für den Durchlauf durch den Reflow-Lötofen. Diese Bauteile müssen nach dem normalen Bestückungsprozess montiert werden, um sie zu schützen.
- Robuste Lötstellen: Einige Bauteile, wie z. B. Steckerleitungen, benötigen eine robustere Lötstelle. Diese Teile werden manuell gelötet, um dies zu berücksichtigen.
- Panelisierungstrennung: Einige Komponenten können beschädigt werden, wenn die einzelnen Platinen aus ihren Montagepanels getrennt werden. In diesen Fällen werden die Bauteile nach dem Herausbrechen der Platinen aus dem Panel montiert.
Um den Großteil dieser manuellen Bestückungsanforderungen zu bewältigen, ist es nicht unüblich, dass ein CM eine manuelle Nacharbeitsstation direkt in die automatisierte Montagelinie eingebaut hat. Dies ermöglicht eine sofortige Inspektion und Korrektur von Bauteilen, die möglicherweise Verstöße gegen das Design for Manufacturing (DFM) aufweisen, bevor sie den Löt-Reflow-Ofen durchlaufen.
Außerdem werden einige Platinen in geringen Stückzahlen bestückt, deren Bauteile nicht in für die automatisierte Bestückung optimierten Versandbehältern verfügbar sind. Unabhängig davon, ob diese Teile ungewöhnlich konfiguriert oder einzigartig und teuer sind, müssen sie manuell platziert werden, bevor die Leiterplatte den Löt-Reflow-Prozess durchlaufen kann.
Sobald die Teile platziert sind, kann die Leiterplatte in den Löt-Reflow-Ofen gefahren werden, um den Bestückungsprozess abzuschließen.
Wie Ihre Leiterplattenbestückung von der Verwendung eines hochqualitativen CMs profitiert
Es gibt zwei Dinge, die Sie tun müssen, um sicherzustellen, dass Ihre Leiterplatte so bestückt wird, wie Sie es wünschen. Erstens müssen Sie Ihrem Leiterplatten-Auftragsfertiger vollständige und korrekte Designdaten zur Verfügung stellen, mit denen er arbeiten kann. Stellen Sie sicher, dass Sie frühzeitig mit ihm zusammenarbeiten, damit Sie verstehen, welche Daten er benötigt, und stellen Sie Fragen, wenn Ihnen eine dieser Anforderungen unklar ist.
Zweitens sollten Sie einen Leiterplatten-Auftragshersteller suchen, der über einen ausgefeilten Prozessablauf verfügt, der auf jahrelanger Erfahrung in der Herstellung von Leiterplatten basiert. Ein CM, der sich auf Kleinserien spezialisiert hat, sollte zum Beispiel regelmäßige Inspektionspunkte in der Produktionslinie eingerichtet haben, um zu verhindern, dass Probleme an nachfolgende Montageschritte weitergegeben werden.
Bei VSE verstehen wir Kleinserien und die Notwendigkeit, goldene First-Article-Boards zu erstellen. Wenn es bei der Montage Probleme gibt, fangen wir diese mit unseren Inspektionspunkten ab und korrigieren sie, bevor sie den nächsten Produktionsschritt durchlaufen.
Außerdem sind die Prozesse, die wir eingeführt haben, und die Ausrüstung, die wir verwenden, alle für parallele Aktivitäten ausgelegt. Zum Beispiel kann der nächste Auftrag auf der Bestückungsmaschine eingerichtet werden, während der aktuelle Auftrag noch läuft. Dies kann dazu beitragen, den Zeit- und Kostenaufwand zu reduzieren, den andere PCB-CMs für die Fertigung Ihrer Leiterplatte berechnen.