Bestückung von Leiterplatten bei ergo: elektronik
Die Fertigung kundenspezifischer Produkte, z.B. mit Bauteilen bestückte Leiterplatten, ist ein Schwerpunkt der Aktivitäten von ergo: elektronik, einschließlich Design, Entwicklung und Fertigung von Prototypen, Kleinserien und Serien.
Das Bestücken von Prototypen erfolgt entweder per Hand oder mit dem Automaten bevor die bestückten Komponenten, z.B. mittels Dampfphasenlöten, auf den Leiterplatten fixiert werden. Bereits bei der Produktion von Kleinserien übernimmt die komplette Bestückung der Leiterplatten ein moderner SMD-Bestückungsautomat.
Voraussetzung für die automatische Bestückung von Leiterplatten sind spezielle Bestückungsprogramme, welche aus den CAD-Daten gewonnen werden. Bei Leiterplatten mit SMD-Bauteilen erfolgt die Bestückung mit Geschwindigkeiten > 10.000 Bauteilen pro Stunde. Typisch für ergo: elektronik ist die Bestückung mittelgroßer Serien von ca. 100-1000 Leiterplatten mit ca. 100-1000 Bauteilen pro Platine.
Details / Schritte der Bestückung:
Zunächst werden die Leiterplattendaten entweder vom Kunden geliefert oder nach dessen Vorgaben von ergo: elektronik komplett mit Bestückungsplan per CAD entwickelt. Danach werden die Leiterplatten von einem Leiterplattenhersteller gefertigt. Nun wird die Leiterplatte in die Kassette des Beladers der modular aufgebauten Bestückungslinie gelegt. Nach dem Transport in den Siebdruckautomaten der Bestückungsline wird die Leiterkarte im ersten Schritt per Siebdruckverfahren an den zu bestückenden Stellen mit Lotpaste bedruckt. Mittels optischer Inspektion (Fotovergleich der Pads vor und nach dem Bedrucken mit Lotpaste) wird über ein systemeigenes Kamerasystem (HawkEye, High Speed Deposit Verification System) die Qualität des Verfahrens überprüft bevor es im zweiten Schritt im Bestücker mit der automatischen Bestückung weitergeht. Bei der von ergo: elektronik eingesetzten Technologie erfolgt die Bestückung mit SMD-Bauteilen (surface mount device) durch einen vierköpfigen Bestückungsautomaten: Modul 1 für kleinere Bauteile bis 01005 wie Kondensatoren, Widerstände und Dioden und Modul 2 für größer Komponenten wie ICs, BGAs und Stecker.
Bei der maschinellen Bestückung der Leiterplatten wird der Startpunkt für das Bestücken an die Durchlaufzeit des Siebdruckers angepasst. Im dritten Schritt wird die bestückte Leiterplatte in eine Dampfphasen-Lötanlage eingefahren. Hier wird die bestückte Leiterplatte in der Dampfschicht der Dampfphasen-Lötanlage auf eine Temperatur von 230°C erhitzt. Durch ein Sichtfenster kann man erkennen, dass überall dort wo an den Rändern der bestückten Bauelemente noch die graue Lotpaste sichtbar war, plötzlich Zinn glänzt. ergo: elektronik verwendet hier sowohl bleifreies als auch verbleites Zinn – je nach Kundenwunsch. Im Schritt vier der Bestückung wird die abgekühlte Leiterplatte mit THD-Bauteilen (Durchsteckmontage - THD-Bestückung) manuell bestückt, z.B. Trafos, Stecker, Spulen, Relais, LEDs und große Kondensatoren. Im Schritt fünf der Bestückung kommt die Leiterplatte mit den manuell bestückten Bauteilen in eine Wellenlötanlage wo die THD-Bauteile verlötet werden. Die Verlötung komplizierter Baugruppen mit gemischter Bestückung erfolgt bei ergo: elektronik mittels einer Selektivlötanlage. Im Schritt sechs der Bestückung erfolgt die optische Inspektion aller Lötstellen bevor es schließlich im Schritt sieben zu den elektrischen Funktionstests der vollständig bestückten Leiterplatte kommt. Die Bestückung der Leiterkarten erfolgt unter Einhaltung der Normen J-STD-001. Die Abnahme der bestückten Leiterkarten erfolgt unter der Norm IPC-A-610.
Die Bestückung von Leiterplatten mit komplexen Architekturen erfordert beides: ein hohes Maß an Expertise und anspruchsvolle apparative Ausstattung. Vor 2007 ließ ergo: elektronik Leiterplatten extern bestücken. Heute gehört die Bestückung von Leiterplatten zum Kerngeschäft von ergo: elektronik.
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