Als Kerntechnologie in der modernen Elektronikfertigungsbranche treten ständig neue Materialien, neue Technologien und neue Ausrüstungen im Zusammenhang mit der SMT- (Surface-Mount-Technologie) Bestückung auf, da die Bestückungsdichte steigt, die Pin-Anzahl zunimmt und der Pitch abnimmt. Darüber hinaus stützen sich immer mehr SMDs (Surface-Mount-Bauelemente) auf gehäusetechnische Ausführungen ohne sichtbare Pins.
Alle oben genannten Änderungen stellen höhere Anforderungen an die Inspektionen und Prüfungen, die inSMT-Montageprozessund es wird zunehmend wichtiger, Inspektions- und Testverfahren festzulegen und Inspektionstechnologien während der SMT-Montage auszuwählen.
SMT-Inspektions- und Prüftechnologie
Während des SMT-Montageprozesses gehören zu den gängigen führenden Inspektionen und Tests die Sichtprüfung, AOI (Automated Optical Inspection), Röntgeninspektion und ICT (In-Circuit-Test).
a. Visuelle Inspektion
Was seine wörtliche Bedeutung betrifft, bezieht sich die visuelle Inspektion auf die Prüfung, bei der das Personal anhand der direkten Beobachtung des Zielprodukts mit bloßem Auge feststellt, ob die Produktqualität den Fertigungsstandards entspricht. Die visuelle Inspektion ist aufgrund ihrer einfachen Handhabung und geringen Kosten weit verbreitet, ihre Durchführung hängt jedoch eng mit der Erfahrung und der Arbeitseinstellung des Personals zusammen. Außerdem kann sie aufgrund physischer Einschränkungen nicht für die Inspektion von 0603- oder 0402-Gehäusen und einigen Fine-Pitch-Bauteilen eingesetzt werden. Entlang der SMT-Fertigungslinie werden visuelle Inspektionen in der Regel nach dem Lotpastendruck, vor dem Reflow-Löten und nach dem Reflow-Löten durchgeführt, wobei die vor dem Reflow-Löten durchgeführte visuelle Inspektion für die Sicherstellung der SMT-Bestückungsqualität von größter Bedeutung ist.
b. AOI
Wird normalerweise direkt nach der visuellen Inspektion nach dem Reflow verwendet,AOI-Testwird angewendet, um Defekte durch den Einsatz von Hochgeschwindigkeits- und hochpräziser optischer Prozesstechnologie aufzudecken. Während die AOI-Maschine arbeitet, erfasst die Kamera schnell Bilder der zu prüfenden Objekte und vergleicht sie mit den entsprechenden Parametern, die in der Datenbank gespeichert wurden, sodass PCB- (Leiterplatten-) Defekte erkannt und automatisch auf dem Monitor markiert werden.
Zu den Vorteilen von AOI-Geräten gehören eine leicht zu erlernende Programmierung und einfache Bedienung. AOI ist jedoch für strukturelle Inspektionen von Bauteilen mit nicht sichtbaren Lötstellen, wie beispielsweise BGA (Ball Grid Array), nicht einsetzbar. Darüber hinaus ist AOI auch nicht in der Lage, weniger offensichtliche Defekte wie Bauteil- und Leiterplattenverzug darzustellen.
c. IKT
Zu den Geräten für die Durchführung von ICT gehören Flying-Probe-Tester und Nadelbett-Tester, und die Prüflinge sind in der Regel Module, die den SMT-Bestückungsprozess durchlaufen. Die elektrische Leistung der Bauteile auf der Leiterplatte kann mittels ICT geprüft werden, und die Fehler umfassen fehlende Teile, falsche Teile, defekte Komponenten, Kurzschlüsse, Unterbrechungen und fehlerhafte Bestückung usw.
d. Röntgeninspektion
Röntgeninspektionwird verwendet, um die Qualität von Lötstellen durch Scannen auf der Leiterplatte zu prüfen. Die Lötqualität kann dank der Durchdringung von Röntgenstrahlen deutlich sichtbar gemacht werden. Im Vergleich zu AOI ist die Röntgeninspektion in der Lage, mehr Dimensionen der Lötstellen darzustellen, verursacht jedoch höhere Kosten.
Die oben vorgestellten Inspektionen weisen jeweils eigene Merkmale auf und sollten entsprechend den spezifischen Prüfzielen während der SMT-Montage angemessen ausgewählt werden. Die umfassende Anwendung mehrerer Inspektionsmethoden trägt dazu bei, Nacharbeitskosten zu senken und die Durchlaufquote zu verbessern.
Einstellungen für SMT-Inspektionsplatzierung
Die Inspektionen erfolgen hauptsächlich in den folgenden Schritten während des gesamten SMT-Montageverfahrens, von der Annahme des Rohmaterials bis zum Abschluss der Montage.
a. Wareneingangsprüfung vor der Montage
Die Hauptaufgabe der Wareneingangsprüfung besteht darin, eine Qualitätsüberwachung für alle Materialien durchzuführen, die an der SMT-Bestückung beteiligt sind, einschließlich unbestückter Leiterplatten (PCB).Schablone, Komponenten, Lötpaste usw.
b. Prozessinspektion während der SMT-Montage
Die Prozessinspektion während der SMT-Montage wird zur Leistungsprüfung, zur Analyse und zur Bearbeitung von Defekten eingesetzt, einschließlich Lotpasten-Druck, Bestückung von Bauteilen und Reflow-Löten.
c. Modulinspektion und Nacharbeit nach dem Reflow-Löten
Die Bestückungsqualität und die Funktion der montierten Module werden nach dem Reflow-Löten überprüft, und Nacharbeitsmaßnahmen können rechtzeitig durchgeführt werden, um Mängel zu beheben.
Wareneingangsprüfung
Die Wareneingangsprüfung wird in der Regel mit bloßem Auge, also durch Sichtprüfung, durchgeführt, und ihre Prüfobjekte umfassen PCB-Leiterplatten, Bauteile und Lotpaste.
a. Wareneingangsprüfung von unbestückten Leiterplatten
Größen- und Erscheinungsbildprüfung
Zu den Prüfpunkten für die Größe der nackten Leiterplatte gehören Seitenverhältnis, Abstand und Toleranz sowie die Größe der Leiterplattenkante. Ihr Erscheinungsbild kann von einem PCB-Prüfer anhand von Prüfkriterien für Innen- und Außenlagen inspiziert werden.mehrlagige Leiterplatte, ein- oder doppelseitige Leiterplatten (PCB) und Prüfpunkte: Unterbrechungen, Kurzschlüsse, Kratzer, Leiterbahnbreite, Leiterverfolgung und andere Defekte.
Verzugsprüfung
Die manuelle Messmethode für die Verwerfung von Leiterplatten besteht darin, den Abstand von der vierten Ecke zur Tischoberfläche zu messen, während die anderen Ecken der Leiterplatte fest auf die Tischoberfläche gedrückt werden.
Lötbarkeitsprüfung
Der Schwerpunkt der SMT-Lötbarkeitsprüfung liegt auf der Inspektion von Pads und galvanisierten Durchkontaktierungen, einschließlich Rand-Rand-Eintauchtest, Rotationseintauchtest, Wellenlöttest und Lotkugeltest.
Interne Fehlerinspektion
Die Mikroschnitttechnik wird in der Regel zur Inspektion interner Leiterplattenfehler eingesetzt, wobei die Prüfpunkte die Dicke von Kupfer mit Zinn-Blei-Legierung, die Ausrichtung zwischen den Leitungsebenen, die Laminierung usw. umfassen.
b. Wareneingangskontrolle von Komponenten
Zunächst sollten Wareneingangsprüfungen an den Bauteilen gemäß den entsprechenden Normen und Vorschriften durchgeführt werden. Die Punkte der Bauteilprüfung umfassen folgende Aspekte: ob Leistung, Spezifikation und Gehäuseform des Bauteils den Bestellanforderungen, den Anforderungen an die Produktzuverlässigkeit, den Anforderungen der Montagetechnologie und der Montageausrüstung sowie den Lagerungsanforderungen entsprechen. Zusätzlich zu den oben genannten allgemeinen Prüfungen sollten die Ebenheit der Anschlüsse (Lead Coplanarity) und die Schichtdicke der Anschlussbeschichtung geprüft werden, um sicherzustellen, dass sie den technologischen Anforderungen entsprechen und 10 Heizzyklen standhalten können.
c. Wareneingangskontrolle von Lotpaste
Qualifizierte Lötpaste sollte einen Metallanteil im Bereich von 85 % bis 92 % aufweisen, eine qualifizierte Aushärtungsfestigkeit der Lötverbindung, eine Haftung im Bereich von 200 Pa·s bis 800 Pa·s usw.
In-Prozess-Inspektion
Die SMT-Baugruppenfertigung umfasst hauptsächlich folgende Verfahren: Lotpastendruck, Bestückung und Reflow-Löten. Um die Ausbeute zu verbessern, müssen während des gesamten SMT-Fertigungsprozesses Inspektionen durchgeführt werden. Daher ist nach jedem wichtigen Verfahrensschritt eine Qualitätskontrolle erforderlich, damit Fehler aus dem vorherigen Schritt rechtzeitig erkannt werden und fehlerhafte Produkte nicht in den nächsten Prozessschritt gelangen.
a. Inspektion des Lötpastendrucks
Die Inspektionsstandards für das Drucken von Lotpaste umfassen die folgenden Aspekte:
•Lötpaste sollte gleichmäßig aufgetragen werden;
•Das Lotpastendruckbild sollte sowohl in Größe als auch in Form mit dem Pad übereinstimmen;
•Die Menge und Dicke der Lötpaste sollten den Anforderungen entsprechen;
•Lötpaste sollte geformt sein, ohne Einfallen oder Risse;
•Der von Lotpaste bedeckte Pad-Bereich sollte der Norm entsprechen.
b. Chip-Montageinspektion
Zu den Chip-Montagefehlern gehören Fehlplatzierung, fehlende Bauteile, übermäßiger Klebstoff, Bauteilfehler, falsche Ausrichtung, Schweben und Verdrehung. Sobald die oben genannten Fehler auftreten, sollten die entsprechenden Parameter rechtzeitig angepasst werden, um ein ideales Chip-Montageergebnis zu erzielen.
c. Inspektion des Reflow-Lötens
Häufig auftretende Lötfehler umfassen Tombstone-Effekt, unzureichendes Lot, Oxidation, Hohlstellen im Lot, Lotperlen, kalte Lötstellen usw. Tombstone bezeichnet das Phänomen, dass Bauteile nach dem Löten aufrecht stehen; unzureichendes Lot bezeichnet das Phänomen, dass die Dicke der Lotpaste weniger als ein Viertel der Bauteildicke beträgt; Oxidation bezeichnet das Phänomen, dass die Form der Lotpaste unregelmäßig ist; Hohlstellen im Lot bezeichnen das Phänomen, dass sich keine Lotpaste zwischen Bauteil und Pad befindet; Lotperlen bezeichnen winzige oder unregelmäßig geformte Lotkugeln, die durch geschmolzenes Lot im Prozess derReflow-Löten; Kaltes Löten bezeichnet das Phänomen, dass sich zwischen der Lötoberfläche und dem Pad keine zuverlässige IMC-Schicht bildet und dass sich Bauteile bei Einwirkung äußerer Kräfte möglicherweise lösen.
Produktinspektion und Nacharbeit
a. Produktinspektion
Nachdem die SMT-Baugruppenfertigung abgeschlossen ist, gelangen die qualifizierten Produkte in den nächsten Prüfschritt: ICT- und Funktionstest.
Bislang wird üblicherweise ein Flying-Probe-Tester als ICT-Ausrüstung eingesetzt, der Sonden verwendet, um die Nageladapter eines Bett-der-Nägel-Testers zu ersetzen. Der Test wird durch hochgeschwindig bewegte Sonden durchgeführt, und das Testverfahren kann direkt über CAD-Software übernommen werden. Während der Flying-Probe-Tester arbeitet, wird die elektrische Verbindung zwischen Bauteilen und Leiterplatte anhand von Koordinatenpositionen geprüft, wobei bestimmte Positionen markiert werden, sodass alle Arten unsichtbarer Defekte präzise erkannt werden können.
Nach dem ICT folgt der Funktionstest, der zur Bewertung des gesamten Systems verwendet wird, um sicherzustellen, dass das System in der Lage ist, alle Arten von Funktionen gemäß dem Konstruktionsziel auszuführen. Während des Funktionstests werden Stromversorgung und Eingangssignale an einige Funktionsmodule des montierten Produkts angelegt, um zu prüfen, ob die Ausgangssignale die Funktionskennwerte erreichen oder bestimmte Funktionen beobachtet werden können.
b. Überarbeitung
Nacharbeit umfasst bei nicht qualifizierten Modulen zwei Arten: manuelle Nacharbeit und Stationsnacharbeit. Manuelle Nacharbeit stellt definitiv hohe Anforderungen an die Nacharbeitswerkzeuge und das Qualifikationsniveau des Nacharbeitspersonals. Wenn es um die Nacharbeit an Leiterplatten mit hoher Bauteildichte geht, wie z. B.QFP oder BGAwird in der Regel eine professionelle Nacharbeitsstation verwendet.
Nacharbeit von Chip-Komponenten
Lötfehler bei Chip-Bauteilen umfassen in der Regel Tombstone-Effekt, unzureichende Lötpaste, Kurzschlüsse, Verschiebungen, Risse usw. Bauteile mit Tombstone-Fehler sollten mit einem elektrischen Lötkolben entnommen und anschließend wieder eingelötet werden. Bauteile mit unzureichender Lötpaste sollten durch Nachtragen von Lötpaste mit einem elektrischen Lötkolben nachgebessert werden. Bauteile mit Kurzschlüssen sollten mithilfe eines elektrischen Lötkolbens voneinander getrennt werden, und Bauteile mit Rissen sollten ersetzt werden.
Nacharbeit von IC-Komponenten
Lötfehler bei IC‑Bauteilen umfassen in der Regel Kurzschlüsse (Bridging), Zinnmangel und Verschiebung. Kurzschlüsse können mit einem elektrischen Lötkolben beseitigt werden, indem das Zinn getrennt wird; unzureichende Lötpaste kann durch das Nachtragen von Lötpaste behoben werden; IC‑Bauteile mit starker Verschiebung sollten ausgelötet und manuell wieder korrekt eingelötet werden.
Die Elektronikfertigung hat eine erhebliche Expansion erfahren, insbesondere in der SMT-Bestückung von Elektronik, die neuartige Materialien und Techniken für hohe Bestückungsdichten und Probleme mit verdeckten Pins erfordert. Der Einsatz robuster Inspektionstechnologien wie Sichtprüfung, AOI, Röntgeninspektion und ICT ist von größter Bedeutung. Diese Instrumente ermöglichen eine essenzielle Überwachung während des SMT-Prozesses, von der anfänglichen Materialprüfung bis zur Endproduktprüfung, um Defekte zu minimieren und eine optimale Produktzuverlässigkeit sicherzustellen.
PCBCart zeichnet sich durch eine überlegene PCB-SMT-Bestückungsfähigkeit aus, die auf fortschrittlichen Inspektionsmethoden beruht und höchste Qualität sowie Zuverlässigkeit sicherstellt. Alle unsere Qualitätsprüfverfahren sind sorgfältig darauf ausgelegt, die Anforderungen komplexer moderner SMT-Bestückung zu erfüllen und optimale Leistung zu gewährleisten. Durch PCBCart wird Exzellenz in jedes Produkt eingebracht.
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