Die stetige und zunehmende Anwendung der SMT- (Surface-Mount-Technology-) Bestückungsfertigung in der Elektronikindustrie rückt Leistung und Zuverlässigkeit von Elektronikprodukten in den Mittelpunkt des Interesses. Die Qualität der SMT-Bestückungsfertigung steht nicht nur für das Niveau der Fertigungswerkstatt, sondern gewährleistet auch die langfristige Entwicklung von Elektronikprodukten. Um die Leistungsfähigkeit der Produkte substanziell sicherzustellen und den Fertigungsprozess vernünftig, regelkonform und standardisiert zu gestalten, muss ein rationales und wirksames Prozesskontrollsystem aufgebaut werden, das mit den praktischen Fertigungsanforderungen kompatibel ist. Die SMT-Bestückungsfertigung muss mit einer strengen Prozesskontrolle beginnen, die im gesamten Fertigungsprozess eine grundlegende Rolle spielt, da eine wirksame Kontrolle Qualitätsprobleme rechtzeitig aufdecken kann, um den Durchsatz an Ausschussteilen zu minimieren und so wirtschaftliche Verluste durch Nichtkonformität zu vermeiden. Daher ist die Durchführung von Prozesskontrollmaßnahmen im SMT-Bestückungsprozess von großer Bedeutung.
Der SMT-Montageprozess besteht hauptsächlich aus drei Schritten: Lotpastendruck, Bestückung der Bauteile und Reflow-Löten. In jedem Schritt müssen Prozesskontrollmaßnahmen umgesetzt werden, um eine hohe Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
Prozesslenkungsmaßnahmen beim Lotpastendruck
• Leiterplatten-Qualitätskontrolle
Vor dem Schablonendruck der Lötpaste ist bei allen Leiterplattenchargen eine Stichprobenprüfung durchzuführen. Die Prüfpunkte umfassen:
a. Ob eine Verformung auf der Leiterplatte auftritt;
b. Ob eine Oxidation auf dem PCB-Pad stattfindet;
c. Ob Kratzer, Kurzschlüsse und freiliegendes Kupfer auf der PCB-Oberfläche auftreten;
d. Ob der Druck gleichmäßig und glatt ist oder nicht.
Im Verlauf der Prozesskontrolle der Leiterplattenleistung sollte von Anfang bis Ende ausreichend Aufmerksamkeit geschenkt werden. Erstens müssen beim Aufnehmen der Leiterplatten Handschuhe getragen werden. Zweitens sollte bei der visuellen Inspektion der Abstand zwischen dem bloßen Auge und den zu prüfenden Leiterplatten im Bereich von 30 cm bis 45 cm liegen, bei einem Winkel von etwa 30° bis 45°. Leiterplatten sollten während der Inspektion vorsichtig behandelt werden, um Kollisionen oder Herunterfallen zu vermeiden, und sie dürfen weder gestapelt noch aufrecht hingestellt werden, um ein Unterbrechen der Leiterbahnen zu verhindern. Gleichzeitig sollten die Positionierlöcher auf den Leiterplatten überprüft werden, um sicherzustellen, dass die Schablonenöffnungen mit den Pads auf der Leiterplatte kompatibel sind.
• Anwendung und Lagerung von Lotpaste
Im SMT-Bestückungsprozess muss die Gültigkeit der Lotpaste streng überwacht werden, um ihre hohe Zuverlässigkeit aufrechtzuerhalten. Überlagerte Lotpaste darf nicht verwendet werden, und gekaufte Lotpaste sollte im Kühlfach eines Kühlschranks aufbewahrt werden. Angebrochene Lotpaste muss innerhalb einer Woche verbraucht werden. Während des Auftragens der Lotpaste sollte die Werkstatttemperatur bei etwa 25 ℃ liegen und die relative Luftfeuchtigkeit (RH) zwischen 35 % und 75 % gehalten werden. Vorübergehend nicht verwendete Lotpaste sollte außerhalb der Werkstatt gelagert werden, um eine Verwechslung mit der verwendeten Lotpaste zu verhindern. Wenn „neue“ Lotpaste mit „alter“ Lotpaste gemischt werden muss, sollte das Mischungsverhältnis 3:1 betragen.
• Einige Kontrollmaßnahmen beim Lotpastendruck
Ein erfolgreiches Lotpastendrucken sollte mit der folgenden Anforderung kompatibel sein:
a. Der Druck sollte vollständig sein;
b. Es findet keine Überbrückung statt;
c. Die Druckstärke sollte gleichmäßig glatt sein;
d. Am Pad tritt keine umgeschlagene Kante auf;
e. Beim Drucken tritt keine Abweichung auf.
Wenn festgestellt wird, dass der Lotpastendruck unvollständig ist, sollten Leiterplatte, Schablone und Rakel angepasst werden, um ihn vollständig zu machen. Wenn es beim Lotpastendruck zu Brückenbildung kommt, sollten die Bauteile mit der feinsten Pin-Abstandsteilung, normalerweise die CPU, überprüft werden. Wenn der Lotpastendruck nicht gleichmäßig glatt ist, sollte der Rakeldruck angepasst werden. Wenn an der Pad-Kante ein Umklappen (Turn-down Edge) festgestellt wird, sollte die Schablonenöffnung überprüft werden, um sicherzustellen, dass keine Blockierung vorliegt. Wenn eine Abweichung im Lotpastendruck festgestellt wird, sollte die Position der Schablone rechtzeitig angepasst werden.
Prozesslenkungsmaßnahmen bei der Chip-Bestückung
Als zentrale Ausrüstung in der SMT-Bestückungsfertigung ist der Bestückungsautomat in der Lage, Bauteile schnell und präzise auf die entsprechenden Pads zu platzieren, indem er eine Reihe von Aktionen wie Aufnehmen, Bewegen, Positionieren und Platzieren ausführt.
• Montageanforderung
a. Alle SMDs (Surface-Mount-Bauteile) sollten garantiert ausreichend und korrekt verwendet werden;
b. Die Programmierung sollte so präzise bearbeitet werden, dass die entsprechenden Parameter mit den Programmieranforderungen kompatibel sind;
c. SMDs und Zuführungen sollten genau kombiniert werden, um das erneute Auftreten von Fehlern zu vermeiden;
d. Der Bestückungsautomat sollte vor der Bestückung der Chips genau justiert werden, und Störungen sollten rechtzeitig währenddessen behoben werden.SMT-Montageprozess.
• Lösungen für Defekte bei der Chipmontage
Der Bestückungsautomat weist eine derart komplexe Struktur auf, dass er aus einem Übertragungsmechanismus, einem Servosystem, einem Erkennungssystem und Sensoren besteht. Bei der Chip-Bestückung treten häufig verschiedene Defekte auf, und im Folgenden werden Maßnahmen zu deren Behebung erläutert:
a. Die Arbeitsabfolge des Bestückungsautomaten sollte analysiert werden, und die Logik zwischen den Übertragungsteilen sollte bekannt sein;
b. Im Prozess des Anlagenbetriebs können Defekte hinsichtlich ihrer Position, Verbindung und ihres Ausmaßes erkannt werden, und sie können durch ungewöhnliche Geräusche festgestellt werden;
c. Der Betriebsablauf sollte vor dem Auftreten von Mängeln geklärt werden;
d. Es sollte geklärt werden, ob die Defekte an bestimmten festen Positionen wie dem Montagekopf oder der Düse auftreten;
e. Mängel sollten geklärt werden, um festzustellen, ob sie am Bauteilzuführer oder an den SMDs auftreten;
f. Es sollte untersucht werden, ob Defektredundanz in Bezug auf eine bestimmte Menge oder einen bestimmten Zeitpunkt auftritt.
Als hochdichte elektronische Ausrüstung ist der SMT-Chipbestücker für die SMT-Chipbestückung verantwortlich und sollte täglich überprüft werden, um einen reibungslosen Ablauf der Montagefertigung zu gewährleisten.
Prozesslenkungsmaßnahmen beim Reflow-Löten
Beim Reflow-Löten handelt es sich um ein Verfahren, bei dem Gas durch interne Umluftzirkulation auf eine hohe Temperatur gebracht wird, um SMCs und SMDs auf Leiterplatten (PCBs) zu befestigen.
Das Reflow-Löten sollte mit der folgenden Anforderung kompatibel sein:
a. Eine angemessene Temperaturkurve für das Reflow-Löten sollte festgelegt und in regelmäßigen Abständen praktisch getestet werden;
b. Im Prozess des Reflow-Lötens sollte die Reflow-Richtung der für die Leiterplatte vorgesehenen Ausrichtung entsprechen.
c. Vibrationen sollten auf dem Förderband inReflow-Lötprozess.
Was Lotpaste betrifft, führt ein höherer Metalloxidanteil stets zu einem höheren Verbundwiderstand zwischen den Metallpulvern. Dadurch entsteht eine unzureichende Benetzbarkeit zwischen Lotpaste, Pads und SMDs, was deren Lötbarkeit verringert. Es wurde zusammengefasst, dass das Auftreten von Lotperlen direkt proportional zum Metalloxidanteil ist. Daher sollte der Oxidgehalt in der Lotpaste streng unter 0,05 % gehalten werden, um die Bildung von Lotperlen zu verhindern.
Am Ende des Reflow-Lötprozesses kann die Lötqualität anhand der folgenden Prüfungsaspekte beurteilt werden:
→ Um zu prüfen, ob der Lötvorgang an den Bauteilen abgeschlossen ist;
→ Um zu bestätigen, ob Lötstellen eine glatte Oberfläche aufweisen;
→ Um zu prüfen, ob Lötstellen eine halbmondförmige Gestalt aufweisen;
→ Um festzustellen, ob Rückstände auf der Leiterplattenoberfläche vorhanden sind;
→ Um unter dem Mikroskop zu prüfen, ob es zu Brückenbildungen und Kaltlötstellen kommt.
Die flexible Temperaturkurve kann während des Reflow-Lötprozesses jederzeit angewendet und angepasst werden, um verschiedenen Veränderungen in Bezug auf Umgebung und Produkteigenschaften gerecht zu werden.
Die SMT-Bestückung ist die Grundlage für die Herstellung zuverlässiger elektronischer Produkte. An erster Stelle steht dabei die Anwendung einer strengen Prozesskontrolle in jeder Phase – dem Auftragen der Lotpaste, der Bauteilplatzierung und dem Reflow-Löten. Diese Kontrollen verhindern Defekte, gewährleisten Konsistenz und schützen vor möglichen wirtschaftlichen Verlusten und damit die langfristige Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit der Elektronik.
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Hilfreiche Ressourcen
•Designanforderungen für SMT-Leiterplatten, Teil eins: Lötpad-Design einiger gewöhnlicher Bauteile
•Designanforderungen an SMT-Leiterplatten, Teil zwei: Einstellungen der Pad-Leiterbahn-Verbindung, Durchkontaktierungen, Testpunkte, Lötstoppmaske und Bestückungsaufdruck
•Designanforderungen für SMT-Leiterplatten Teil Drei: Bauteillayout-Design
•Designanforderung an SMT-Leiterplatten Teil Vier: Markierung
•Umfassender Leiterplatten-Fertigungsservice von PCBCart – zahlreiche wertschöpfende Optionen
•Fortschrittlicher Leiterplattenbestückungsservice von PCBCart – ab 1 Stück
