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BGA-Bestückung
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BGA-Bestückung und Fertigung moderner Boards

Elektronische Baugruppen werden immer komplexer und benötigen trotzdem immer weniger Platz. Aktuelle Multilayer-Platinen-Boards mit BGA (Ball Grid Array-Bauteilen) oder QFN (Quad Flat No Leads Package) mit verdeckten Anschlüssen an der Bauteilunterseite stellen die Elektronik-Fertigung und Prüfung allerdings vor besondere Herausforderungen. Die Fertigung (oft als BGA-Bestückung bezeichnet) erfordert eine sehr hohe Qualität, präzise Fertigungsanlagen, sehr viel Erfahrung und Know-how.

Die Miniaturisierung elektronischer Baugruppen schreitet voran und die Verbindungs- und Packungsdichte nimmt kontinuierlich zu. Beim EMS-Dienstleister Ihlemann GmbH gehört die Fertigung moderner Boards in HDI-Technologie (HDI-PCB, High Density Interconnect) seit Jahren zum Alltag.

Andreas Fiedler

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Höchste Anforderungen an die Genauigkeit

Wenn von BGA-Bestückung die Rede ist, geht es immer häufiger um höchste Anforderungen: Mainboards mit mehr als 1.700 SMD-Bauteilen, BGAs mit mehr als 1.000 Anschlüssen und Bauformen kleiner als 1 mm. Zusätzlich steigt die Vielfalt an Bauteilen pro Board mit mehreren hundert Rüstplätzen in einer Fertigungslinie und einer Positioniergenauigkeit im Mikrometerbereich (µ = 10-6 m). Dabei werden die Bauformen immer variabler und jedes Bauteil erfordert eigene Einstellungen.

Lötprozesse erfordern hohes Know-how

Mit den immer kleineren Bauteilen wird auch die enge Zusammenarbeit zwischen Entwicklung, Design und Fertigung immer wichtiger. Defizite beim Layout können viele Probleme in der Fertigung nach sich ziehen, z. B. zum Verdrehen oder Verschieben während des Lötvorganges führen.

Da die Designempfehlungen der Bauteil-Hersteller nicht immer ausreichend sind, gibt die Ihlemann GmbH gezielte Empfehlungen etwa zur Padgestaltung, für Lötstoppmasken oder zur Schablonengestaltung. Die Auswahl der Pastentypen und die Steuerung der Pastenmengen werden bereits beim Einfahren des Prozesses geprüft und optimiert.

Selektivlöten für bedrahtete Bauteile

Da bei zweiseitigen, SMD-bestückten Leiterkarten das übliche Wellen-Lötverfahren für bedrahtete Bauteile nicht mehr möglich ist, nutzt die Ihlemann GmbH das Selektivlötverfahren. Damit kann jede einzelne Lötstelle separat programmiert werden, um Flussmittelmenge und Lötzeit selektiv zu steuern. In der Serienfertigung wird damit eine höhere Qualität, Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit der Lötergebnisse erreicht.

Röntgen-Prüfverfahren

Bei Bauteilen mit verdeckten Anschlüssen an der Bauteilunterseite können die Lötstellen nur noch mittels Röntgen überprüft werden. Im Röntgenbild werden mikroskopische Objektdetails stark vergrößert abgebildet und dokumentiert. Damit werden Defekte und Fehler bei der BGA-Bestückung nachgewiesen. Die Röntgenprüfung dient auch dazu, das Lötprofil für hochanspruchsvolle Boards zu optimieren.

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