Suchen

Leiterplatten für Embedded-Systeme bestücken

Multilayer-Boards mit hoher Bauteiledichte und -varianz verarbeiten

Seite: 2/2

Firmen zum Thema

Verdeckte Lötstellen erfordern neue Prüfprozesse

Die fehlerfreie Fertigung erfordert eine gute Abstimmung zwischen den Entwicklern und den Fertigungsexperten, da Qualitätsmängel bei den beidseitig mit BGA-Bauteilen bestückten Boards zu immens hohen Kosten führt und ein K.o.-Kriterium sind.

Je kleiner die Bauteile und kompakter die Boards, um so komplexer werden auch die Herausforderungen für eine fehlerfreie Produktion. Andreas Fiedler verweist hier auf Fertigungs-Erfahrungen bei Boards mit 1.700 Bauteilen, wo beim Erstanlauf bereits ab dem zweiten Board die volle Funktionalität erreicht wurde. Als Voraussetzungen nennt er neben der notwendigen Technologie, vor allem hoch qualifizierte Mitarbeiter und Erfahrungen mit lückenlosen Qualitätsprozessen.

Für Produkte mit höchsten Anforderungen an Verfügbarkeit, Funktionssicherheit und Langlebigkeit entwickelt Ihlemann gemeinsam mit den Auftraggebern eine ‚0-Fehler-Strategie‘ (Archiv: Vogel Business Media)

Die Qualitätsprüfungen sind bei der Ihlemann AG Teil einer Null-Fehler-Strategie. Das Ziel ist eine möglichst große Testtiefe für 100 Prozent der Leiterplatten, um fertigungsbedingte Fehler auszuschließen. Dafür wird eine umfangreiche Prüftechnik eingesetzt. Um bereits frühzeitig vor der Bestückung Fehler beim Drucken der Lotpaste zu erkennen, werden diese komplett durch die automatisierte optische Inspektion (AOI) hinter den Siebdruckern überprüft. Dadurch können fehlerhafte Prints sofort entdeckt und teure Reparaturaktionen vermieden werden.

AOI-Prüfung mit 8 bzw. 12 Kameras

Die herkömmliche AOI mit nur einer Kamera ist für komplexe Boards allerdings nicht mehr ausreichend. Es lässt sich nicht mehr fehlerfrei fest stellen, ob die Bauteile richtig positioniert und richtig verlötet sind. Für die Prüfung bestückter Leiterplatten kommt deshalb eine weitergehende AOI-Technik zum Einsatz mit 8 bzw. 12 Kameras.

Diese AOI arbeitet präziser und schneller und ist durch den Einsatz mehrerer Kameras bei kleinen Bauteilen besser in der Lage, die Lötpunkte zu überprüfen und verdeckte Bestückungsfehler zu erkennen. Zusätzliche Kameras betrachten das Bauteil von mehreren Seiten unter einem Winkel von 45°. So können auch Lötstellen oder Verdrahtungen verdeckter Bauteile kontrolliert werden, z.B. unterhalb von Gehäusen. Erkennungsfehler durch spiegelnde Flächen oder durch blankes Lötzinn werden vermieden.

Die Lötstellen der BGAs auf der Bauteilunterseite lassen sich nur noch mittels Röntgentechnik überprüfen. Ein Röntgenbild zeigt die unterschiedliche Absorption der Röntgenstrahlung in unterschiedlichen Objektbereichen. Daher können im Röntgenbild Merkmale beobachtet werden, die einem Material- oder einem Dickenunterschied entsprechen und mikroskopische Objektdetails mit wenigen Zehntelmillimetern können stark vergrößert abgebildet und aufgenommen werden.

Röntgeninspektion für die Prozesskontrolle

Für die Kontrolle der verdeckten Lötstellen BGAs und zur optimalen Einstellung des jeweiligen Lötprofils nutzt Ihlemann moderne Röntgentechnik (Archiv: Vogel Business Media)

Besonders die verdeckte Grenzfläche zwischen dem Kontakt am BGA und der Leiterplatte lässt sich mit einer Röntgenaufnahme prüfen. Durch die Röntgentechnik werden Defekte nachgewiesen wie Kurzschlüsse durch Ätz- oder Layoutfehler, Leiterbahnunterbrechungen und fehlerhafte Via-Metallisierungen. Erkannt werden auch Bestückungsfehler wie fehlende Lotfüllung, Poren, Blasen, Lotbrücken oder Benetzungsfehler.

Die Röntgenprüfung dient auch dazu, das Lötprofil für hochanspruchsvolle Boards zu optimieren. Insbesondere bei den unterschiedlichsten BGA-Bauformen ist es sehr wichtig, dass die exakten Löttemperaturen erreicht und eingehalten werden. Das Fachwissen der Mitarbeiter von Ihlemann im Einsatz der Röntgenuntersuchungen werde von OEMs auch als zusätzlicher Service genutzt, um gemeinsam mit den Elektronikentwicklern mögliche Fehlerursachen zu finden und zu beseitigen.

*Martin Orgies ist freier Fachjournalist in Königslutter.

(ID:333035)