Leiterplattenbestückung – noch längst keine altmodische Technik

 

Als Teilbereich der Electronic Manufacturing Services der Leesys GmbH umfasst die Leiterplattenbestückung das Setzen und Löten von verschiedenen elektronischen Bauelementen auf eine Rohplatine (unbestückte Leiterplatte).

 

Was macht die Leiterplattenbestückung aus?

Die Technik, die Leesys bei der Leiterplattenbestückung anwendet, hat sich in den vergangenen Jahrzehnten stets mit den Bauelementen weiter entwickelt. Bei den Anforderungen an eine qualitativ hochwertige Leiterplattenbestückung geht der Trend zu immer kleineren Bauformen und immer größeren Packungsdichten. Die kleinsten Bauteile, die bei Leesys bestückt werden können, sind die der Größe 01005. Um dies zu gewährleisten, ist neben präzisen, hocheffizienten Fertigungsanlagen sehr viel Know-How notwendig.

 
Das Wichtigste bei der Leiterplattenbestückung ist es, visuell und technisch einwandfreie Lotstellen zu erzeugen und dabei die Bauteile so schonend wie möglich zu behandeln und so wenig wie möglich thermisch und mechanisch zu belasten. Früher kam es dabei hauptsächlich auf das Fingerspitzengefühl der Löter an. Heute ist es das Fingerspitzengefühl im übertragenen Sinn, das der Operator beim maschinellen Löten und Bestücken beweisen muss.

 
Modernstes Equipment und Know-How im Zusammenspiel mit gut geplanten Prozessen und einem verantwortungsvollen Umgang mit Materialien machen eine qualitativ anspruchsvolle Leiterplattenbestückung aus – bei Leesys bereits ab einem Stück. Leesys fertigt sowohl Kleinserien, Serien im mittleren Segment als auch Großserien. Dabei wird immer höchste Qualität garantiert mit Lötfehlern (Soldering Effects) von nur 1 dpm und Bestückfehlern (Placement Errors) von nur 13 dpm.

 

Verfahren in der Leiterplattenbestückung

Die eigentliche Bestückung der Leiterplatten erfolgte bis in die 80er Jahre hinein in Handarbeit, auch wenn bereits viele Produktionsschritte automatisiert waren. Die Anschlussdrähte der Bauteile wurden durch vorher in die Leiterplatten gebohrte Löcher gesteckt und verlötet. Dieses Fertigungsverfahren wird als THT-Bestückung bezeichnet (engl. through hole technology).
Seit Ende der 80er Jahre wird mit dem Begriff Leiterplattenbestückung in der Regel die (voll-) automatisierte SMT-Bestückung (engl. surface mounted technology) in Verbindung gebracht.

 
Mit einer Schablonendruck-Platte, einer speziell angefertigten Schablone mit Aussparungen für die einzelnen Pads, wird die Lotpaste vor der eigentlichen Bestückung im Siebdruckverfahren an den entsprechenden Stellen aufgetragen. Die so vorbereitete Platte kann nun mit den einzelnen elektronischen Bauelementen bestückt werden.

 
Je nach Kundenwunsch und Anforderung werden bei Leesys sowohl SMT- als auch THT-Verfahren angewendet.

 

Leiterplattenbestückung

SMT-Bestückung

Die SMT-Bestückung erfolgt in der Regel vollautomatisiert: Alle kleinen Bauelemente, wie Kondensatoren, Widerstände oder Mikrocontroller, werden so schnell und in großer Zahl bestückt. Dafür sind bei Leesys acht SMT-Linien der Firma ASM im Einsatz. Diese bieten hohe Präzision und Leistung bei minimierter Stellfläche. Pro Stunde werden so bis zu 760.000 Elemente, pro Jahr 14 Millionen Baugruppen bestückt.

 
THT-Bestückung

Bei der THT-Bestückung werden meist Leiterplattenverbinder, Steckerleisten und Kabel von Hand bestückt. Einerseits werden so Schäden an bereits aufgelöteten Bauelementen vermieden. Andererseits ist eine weitere SMT-Bestückung technisch oft nicht mehr möglich, wenn bereits beide Seiten der Leiterplatte bestückt wurden. Der Vorteil des THT Leiterplattenbestückungsverfahren ist die mechanische Festigkeit und die Möglichkeit, auch sehr große Bauelemente zu verarbeiten.

 
Nach der Bestückung der Leiterplatte werden die verschiedenen Bauelemente verlötet. Anschließend erfolgt eine Nutzentrennung und bei Bedarf eine Schutzlackierung. Leesys bietet drei Arten der Nutzentrennung an: Per Rollenmesser, mit der Fräse und das Trennen mit der Säge. Wenn nötig, kann eine Schutzlackierung im Tauchverfahren auf die Leiterplatte aufgebracht werden. Diese Art der Lackierung findet bei hohen mechanischen Anforderungen oder hohen Umweltanforderungen Anwendung.

 
Schließlich wird die fertig bestückte Leiterplatte verschiedenen automatischen optischen Inspektionen (AOI)  und Funktionstests unterzogen.