SMD-Bestückung
SMD Bestückung
Fachthemenservice

SMD-Bestückung wird noch besser und flexibler

Die SMD-Bestückung bei Ihlemann ist auf die High-Mix- sowie High- und Low-Volume-Fertigung ausgelegt. Als Dienstleister für die Elektronikfertigung war Ihlemann daher schon immer flexibler aufgestellt als normale OEMs. Die aktuellen Trends erfordern noch mehr.

Kleinere Bauteile, untypische Bauteilgeometrien und mehr unterschiedlicher Bauelemente auf einer Baugruppe sind aktuelle Trends in der Elektronikfertigung. Zusätzlich muss die Fertigungsorganisation flexibel sein für Kleinserien, kurzfristigere Bestellungen und häufigere Änderungen bei einer hohen Liefertreue.

Dafür hat Ihlemann seine Produktionsweise nach dem Fluss-Prinzip komplett neu organisiert und tägliche Verbesserungsroutinen und regelmäßiges Coaching umgesetzt. Die Organisation ist dadurch flexibler geworden, Stückzahlen sind einfacher skalierbar und erste Baugruppen können bereits nach wenigen Stunden ausgeliefert werden. Dies wird ergänzt durch hochmoderne und flexible Produktionsanlagen.

SMD-Bestückung, kleinste Bauteile, 0201
Ihlemann nutzt moderne Fertigungslinien, die auch kleinste Bauteile mit nur 0,5 x 0,25mm (0201) verarbeiten können

Neue Fertigungstechnologien

Ihlemann nutzt moderne Fertigungslinien, die auch kleinste Bauteile mit nur 0,5 x 0,25mm (0201)verarbeiten können. Die moderne Technik ermöglicht eine Verarbeitungsgeschwindigkeit von 96.000 Bauelementen pro Stunde. Als SMD Bestückungsautomaten sind sie für die Leiterplattenbestückung darauf ausgerichtet, 300 und mehr unterschiedliche Bauteile je Baugruppe zu verarbeiten. Dabei müssen die Bestückungsköpfe mit sehr kleinen Bauteilen wie 0201 oder auch sehr großen Elementen wie Stecker, Trafos, BGA beispielsweise für die Leistungselektronik umgehen können.

 

Mit der kontinuierlich zunehmenden Miniaturisierung steigt auch die Anforderung an die Bestückungsgenauigkeit. Die Präzision hat sich auf 38 µm erhöht. Die höhere Flexibilität ist schließlich auch bei der Verarbeitung untypischer Bauteilgeometrien oder bei LEDs gefragt

SMD-Bestückung, kleine Lose
Schnelle Umrüstung und kurze Stillstandszeiten machen auch kleine Lose wirtschaftlich

Kleinere Lose werden wirtschaftlicher

Die Umstellung der Produktionsorganisation hat die SMD-Fertigung flexibler gemacht. Die Linien können jetzt schneller umgerüstet und die Stillstandszeiten verkürzt werden. So erfolgt der Austausch der Bauteilversorgungsstation (Feeder) mit den SMD-Bauelementen für den nächsten Auftrag bereits noch während der Fertigung des alten Loses. Die Stillstandszeiten zwischen den Aufträgen werden damit halbiert und die SMD-Fertigung ist vor allem für Kleinserien flexibler geworden.

SMD-Bestückung, 3D-Drucker, Bauteilzuführungen
Für atypische Bauteile werden eigene Zuführungen hergestellt, z.B. mit dem 3D-Drucker

Atypische Bauteile maschinell bestücken

Je spezieller ein Bauteil und je geringer die Stückzahl, umso häufiger fehlt es an einer maschinengerechten Standardverpackung für die SMD-Elektronikfertigung. Die Philosophie der tagtäglichen kleinen Verbesserungsschritte nutzt Ihlemann auch bei der Verarbeitung "schwieriger" Bauteile. Mithilfe von selbst entwickelten Hilfsmitteln und Vorrichtungen können auch solche Bauteile maschinell verarbeitet und eine manuelle SMD-Bestückung vermieden werden.

SMD-Bestückung, Design-Evaluierung, Bestückung digital simuliert
Bei der softwaregestützten Design-Evaluierung wird die Bestückung digital simuliert und Regelkataloge automatisiert angewandt

Fertigungsgerechtes Design

Die Einhaltung von Designregeln für das Manufacturing (DfM) bzw. Design for Assembly (DfA) und Testability (DfT) sind die Voraussetzung für eine fehlerfreie Fertigung. Da die Leiterplatten immer kleiner werden und gleichzeitig immer mehr Funktionen untergebracht werden müssen, werden häufig Mindestabstände unterschritten oder Bauteile falsch eingesetzt. Um dies zu vermeiden, bietet der EMS-Dienstleister Ihlemann eine Reihe von Hilfen und Unterstützungen:

Vorgaben, Hilfen

Inhalt

Erläuterung

IPC-A-610

"Acceptability of Electronic Assemblies"

der am weitesten verbreitete Standard für die Baugruppenfertigung

Designrichtlinien

maschinenspezifische Vorgaben der Ihlemann AG

Platzierung vom Bauelementen, Abstände für das maschinelle Löten, Vorgaben für Testmöglichkeiten usw.

Bauteilvorgaben

Vorgaben der Bauteilhersteller

Vorgaben für das Pad-Design usw.

Workshops

Workshops von Ihlemann für das fertigungsgerechte Design

typische Fehlerursachen und ihre Vermeidung an Beispielprodukten

Design-Evaluierung

softwaregestützte digitale Design-Evaluierung

Bestückung wird digital simuliert und Regelkataloge automatisiert angewandt

SMD-Bestückung, Schutzlackierung
Die Schutzlackierung ermöglicht Komplett-
lackierungen oder exakt reproduzierbare Lackschichten von beispielsweise mindestens 50 µ

Schutzlackierung mit garantierter Mindestschichtdicke

Durch eine Schutzlackierung werden elektronische Baugruppen gegen Luftfeuchtigkeit, Kondensation oder gegen Verunreinigung der Oberflächen geschützt. Ihlemann hat hier ein eigenes Verfahren entwickelt. Es ermöglicht Komplettlackierungen, exakt reproduzierbare Lackschichten von beispielsweise mindestens 50 µ, selektive Lackierungen mit einer Toleranz von 1 mm oder erhöhte Lackstärken für einzelne Bauteile. Auch spezifische Muster sind möglich.

SMD-Bestückung, 3D-AOI, Höhenmessung
Durch die 3D-AOI nach der Bestückung ist auch eine Höhenmessung von Bauteilen möglich

Testkonzepte in der SMD-Fertigung

  • 3D-System für die Pastenkontrolle
    Um bereits frühzeitig vor der Bestückung Lötpastendruckfehler auf Leiterplatten zu erkennen, werden diese komplett durch die Solder Paste Inspection (SPI) überprüft. Mithilfe dieses optischen 3D-Systems wird der Pastendruck auf der Leiterplatte mit einer Auflösung von 20 µm (XY) bzw. 0,37 µm (Z) und einer Messgenauigkeit von 2 µm vermessen. Neben der Position können auch die Form eines Pads, die Höhe und das Volumen exakt vermessen werden.

  • 3D-Kontrolle nach der Bestückung
    Für die vollständige Prüfung der bestückten Leiterplatten kommt eine weitergehende AOI-Technik mit 3D-Kontrolle zum Einsatz. Mit orthogonaler und geneigten Kamerasystemen werden alle sichtbaren Lötstellen aus 9 Ansichten plus 3D-Vermessung umfassend kontrolliert. Auch die Höhenmessung von Bauteilen ist möglich. Zusätzlich werden auch Polaritätsmarkierungen und Beschriftungen von Bauteilen identifiziert.

  • Röntgentechnik für BGAs
    Bei BGAs (Ball Grid Array) und QFNs (Quad Flat No Leads Package) mit verdeckten Anschlüssen an der Bauteilunterseite können die Lötstellen mittels innovativer Röntgentechnik überprüft werden.

  • Elektrische Tests
    Es folgen elektrische Funktionstests oder ICT der bestückten Leiterplatten, um die Funktionsfähigkeit der fertigen Boards sicherzustellen.