PCB-Montagemethoden | Ihr ultimativer Leitfaden zur PCB-Montage!

PCB-Montagemethoden Unterstützung beim Zusammenbau des Boards. Dabei kommen Schrauben, Klammern und Teile zum Einsatz. Zwei Methoden werden im Folgenden in allgemeinverständlicher Sprache beschrieben. Beide tragen zum Bau solider Boards bei.

Dieser Blog zeigt, wie das geht. Ziel ist es, dem Kunden den richtigen Weg zu vermitteln. Genau darum geht es hier.

Durchgangsmontage

Bei der Durchsteckmontage werden kleine Löcher in der Leiterplatte verwendet. Diese Löcher dienen zur Aufnahme von Komponenten wie Widerständen und Kondensatoren. Ein 0.8 mm dickes Gusseisenstück werden wir be Mit einem 8-mm-Bohrer werden die Löcher gebohrt.

Die Anschlüsse der Bauteile werden so gebogen, dass sie sich nicht leicht lösen. Anschließend werden sie auf der anderen Seite verlötet. Die Anschlüsse sind bis zu 3 A belastbar und somit ideal für hohe Ströme. Bei diesem Verfahren werden Widerstände mit einer Toleranz von ± 5 % verwendet. Der Pinabstand beträgt 2.54 mm und ist somit für Standard-Leiterplatten geeignet.

Solche Leiterplattenmontagemethoden sind sehr stabil. Sie halten Teile fest und funktionieren auch bei starken Vibrationen, beispielsweise in Autos, einwandfrei. Deshalb werden sie auch von Autoelektronikherstellern so gerne eingesetzt. Teile lassen sich leicht austauschen, was bei Reparaturen von Vorteil ist.

Das Löten darf 260 °C nicht überschreiten, um Schäden an CPU oder GPU des Laptops zu vermeiden. Dadurch wird verhindert, dass das auf der Leiterplatte vorhandene Kupfer aufschwimmt. Auch ICs wie 555-Timer können auf diese Weise eingesetzt werden. Für heiße Teile ist zunächst ein Kühlkörper eingebaut.

Durchsteckmontageverfahren können mit SMT kombiniert werden. Beide kommen dort zum Einsatz, wo Platz und Leistung spezielle Schaltungen erfordern. Sie können eine Nennspannung von 16 V aufweisen, um den sicheren Betrieb in Niederspannungskreisen zu gewährleisten. Der Standard-Leitungsdurchmesser beträgt 0.5 mm.

Alle Verbindungspunkte – oder Lötstellen – müssen visuell überprüft werden, um einwandfreien Zustand zu gewährleisten. Eine lose Verbindung ist nicht vorteilhaft und kann spätere Probleme verursachen. Diese Methode ist leistungsstark, einfach und eignet sich am besten für viele elektronische Projekte.

Oberflächenmontagetechnik (SMT)

SMT (Surface-Mounted Technology) ist ein Verfahren zur Herstellung elektronischer Schaltungen. Die Komponenten werden direkt auf der Leiterplatte montiert. Einzelne Komponenten wie Widerstände, ICs und andere werden auf der Leiterplattenoberfläche montiert. Zur Montage von Leiterplatten wie dieser wird eine spezielle Paste aus kleinen Metallpartikeln verwendet.

SMD-Bauteile wie die 0402-Widerstände (1.0 mm × 0.5 mm) werden von Pick-and-Place-Robotern an den richtigen Stellen platziert. Anschließend wird alles auf bis zu 250 °C erhitzt, damit die Teile haften. Im Gegensatz zu seinen Vorgängern benötigt es keine Löcher.

SMT eignet sich hervorragend für neue Technologien. Verschiedene Techniken zur Leiterplattenmontage mit SMT können die Funktionalität von Telefonen und Computern verbessern. Komponenten wie BGAs und QFPs finden sich hier. Wie oben gezeigt, ist es relativ klein, nur 10 µm breit und passt in dieses Schaltungsdesign.

Die Qualitätskontrolle erfolgt durch AOI-Systeme, und Kameras werden zur Fehlererkennung eingesetzt. Die Messer gewährleisten die Untersuchung verdeckter Bereiche durch Röntgengeräte. Diese Methode ist äußerst präzise, ​​wobei die Werkstücke mit einer Präzision von 10 Mikrometern positioniert werden.

Sie verwenden auch Schablonen, mit denen sie Druckpaste auf die Platinen auftragen, um eine Genauigkeit von 0.005 Zoll zu erreichen. SMT ist mit winzigen Elementen gefüllt, beispielsweise 1005 Chipwiderständen mit einer Größe von 0.4 mm × 0.2 mm.

So montieren Sie eine Leiterplatte Die korrekte Montage der Bauteile ist entscheidend für die Stabilität. Sollte ein Bauteil repariert werden müssen, verwenden Sie Heißluft oder Spezialwerkzeuge, damit die Platine nicht beschädigt wird. SMT ermöglicht die Herstellung kleiner, kühler und leistungsstarker Elektronik.

Gemischte Technologie

Bei der Mixed Technology werden zwei Techniken zum Verbinden von Bauteilen mit Platinen kombiniert. Dabei kommen sowohl die Surface-Mount-Technologie (SMT) als auch die Through-Hole-Technologie (THT) zum Einsatz.

Während einige Komponenten, wie beispielsweise 470-µF-Kondensatoren, durch Bohrungen montiert werden, werden andere, wie beispielsweise die 0603-Widerstände mit den Abmessungen 1.6 mm x 0.8 mm, oberflächenmontiert. Techniken wie die Leiterplattenmontage ermöglichen es Ingenieuren, den Einbauort jedes einzelnen Bauteils frei zu wählen.

Wir können nun sagen, dass diese PCB-Montagemethoden sowohl robust als auch intelligent sind. Große 5-W-Widerstände bleiben durch THT geschützt, während kleine Chips SMT benötigen. Roboter platzieren zunächst SMT-Teile.

Anschließend werden THT-Bauteile angebracht. Die Platine wird zweimal erhitzt: bei SMT: 240 °C für Lötpaste und 260 °C für bedrahtete Bauteile mittels Lötkolben, sowie bei THT 260 °C. Dadurch haftet jedes Bauteil gut.

Sorgfältige Kontrolle ist wichtig. AOI-Systeme prüfen SMT-Bauteile. Röntgenstrahlen prüfen verdeckte Teile. THT-Bauteile können maschinell oder manuell geprüft werden. So wird sichergestellt, dass alle Funktionen optimiert sind und so effizient und effektiv wie möglich arbeiten. Die korrekte Bestückung der Leiterplatten ist dabei entscheidend.

Die Mischtechnologie erzeugt scharfe, gut gekühlte Platinen. Beispielsweise kann eine 12-lagige Platine große Transformatoren mit THT und kleine Dioden mit SMT aufnehmen. Sie ist in allen Bereichen der Arbeit hilfreich, die am besten dafür geeignet ist. Für optimale Leistung muss die Leiterplattenmontage präzise erfolgen.

Andere PCB-Montagemethoden

 Direkt gebondeter Chip (DBC)

Direct-Bonded Chip (DBC) verbindet Bauteile mit starren Keramiksubstraten. Es besteht aus 96 % Al₂O₃ und arbeitet mit Kupferleiterbahnen. Die Kupferschicht ist 300 µm und die Keramikschicht 625 µm dünn. DBC arbeitet bei 1065 °C und die Stromdichte beträgt 10⁴ A/m².

Es kühlt sehr effektiv, da der Wärmewiderstand bei 0.1 °C/W liegt. Es arbeitet mit einer Hochspannung von 2500 V und hält bis zu 10 Lastwechselzyklen stand. Techniken wie die Leiterplattenmontage versorgen Geräte mit 1200 V/100 A Leistung. Das macht sie robust und widerstandsfähig.

 Chip-On-Board (COB)

Chip-On-Board (COB) montiert winzige Chips direkt auf dünne, 150 µm dicke FR4-Substrate. Zur Verbindung werden Drähte verwendet, die nur 25 µm breit und 4 mm lang sind. Die Drähte werden durch einen Klebstoff miteinander verbunden, der bei 175 °C in 20 Minuten aushärtet.

Das COB-Konzept benötigt 50 % weniger Platz als andere Anordnungen und eignet sich daher für kompaktes Zubehör wie LEDs. Zu den Montagearten von Leiterplatten gehört COB, das 256 Chips in einem Modul fasst. Dadurch bleiben die Geräte kühl und erreichen eine maximale Wärmeleistung von 5 W/cm². Deshalb eignet sich COB besonders gut für Telefone.

 Flip-Chip-Technologie

Bei der Flip-Chip-Technologie werden Chips umgedreht, um sie mithilfe von Platinen zu verbinden. Trotz ihrer geringen Größe verfügen sie über Merkmale wie winzige, 80 µm breite Hügel, die Verbindungen ermöglichen. Diese Unebenheiten ermöglichen sehr hohe Signalgeschwindigkeiten von bis zu 10 GHz. Sie haften bei 220 °C und bilden so feste Verbindungen.

Genauer gesagt gibt es einen speziellen Kleber, den Flip-Chip verwendet, um alle Lücken zu füllen und die Stabilität zu erhöhen. Die Chips bleiben kühl und haben einen Wärmewiderstand von nur 0.2 °C/W. Leiterplattenmontagetechniken wie Flip-Chip sind für schnelle Computer von Vorteil, da sie deren Geschwindigkeit um 20 % steigern. Diese Methoden machen sie sehr kompakt.

 Eingebettete Komponenten

Bei eingebetteten Komponenten werden meist kleine Bauteile in 1.5 Millimeter dicken Platten vergraben. Diese Bauteile können bis zu 0402 groß sein und Werte von 10 nH bis 100 µF aufweisen. Sie sind in Schichten angeordnet und mit Epoxidharz abgeschirmt. Dadurch wird die Platine um 40 % verkleinert.

Durch die Einbettung von Bauteilen in die Leiterplatte wird sichergestellt, dass Signale nicht durch andere Verbindungen gestört werden. Die Leistung beträgt bis zu 5 W/cm²; die Platine enthält 500 Bauteile. Das macht diese Platinen ideal für schnelle und anspruchsvolle Geräte.

Über PCBasic

Zeit ist Geld in Ihren Projekten – und PCBasic versteht es. PCGrundlagen ist eine Unternehmen für Leiterplattenbestückung das jedes Mal schnelle, einwandfreie Ergebnisse liefert. Unsere umfassende PCB-Bestückungsdienstleistungen Wir bieten Ihnen bei jedem Schritt kompetente technische Unterstützung und gewährleisten so höchste Qualität bei jedem Board. Als führender Hersteller von Leiterplattenbestückungen, Wir bieten eine Komplettlösung, die Ihre Lieferkette optimiert. Arbeiten Sie mit unseren fortschrittlichen PCB-Prototypenfabrik für schnelle Bearbeitungszeiten und hervorragende Ergebnisse, auf die Sie sich verlassen können.

Ausrüstung zur Leiterplattenmontage

 Pick-and-Place-Maschine

Pick-and-Place-Maschinen unterstützen die Platzierung kleiner Bauteile auf Platinen. Zu den von ihnen ausgewählten Bauteilen gehören unter anderem Widerstände, Kondensatoren, integrierte Schaltkreise usw. PCBasic JS Technology Co., Ltd. Die Maschinen sind schnell und verarbeiten bis zu 50,000 Teile pro Stunde mit großer Genauigkeit.

In Europa wird eine Vakuumdüse zum Aufsammeln von Kleinteilen wie Chips der Größe 0201 und Widerständen der Größe 0402 verwendet. Diese werden dann mit einer Genauigkeit von ±0.03 mm auf der Platine platziert. Die Maschine verfügt über SMD-Feeder zur Bauteilzuführung.

Unser Unternehmen nutzt moderne Pick-and-Place-Maschinen, um eine qualitativ hochwertige und schnelle Leiterplattenmontage zu gewährleisten. Dabei kommt eine Technik zur Teileplatzierung zum Einsatz, bei der die Leiterplattenmontagemethode zur Ausrichtung der Teile in einem Winkel von 45° oder 90° verwendet wird.

Beispielsweise kann es 50,000 Teile pro Stunde greifen. Der XY-Tisch bewegt sich mit einer Genauigkeit von 10 μm. Außerdem wird sichergestellt, dass beim Einsatz von Bildverarbeitungssystemen keine Fehler auftreten. Leiterplattenmontageverfahren werden verwendet, um die Teile auf den Platinen zu platzieren, die die Größen 100 mm x 150 mm bis 500 mm x 500 mm haben können. Der Aufbau ermöglicht einen fehlerfreien Aufbau.

Es besteht die Auswahl zwischen verschiedenen Maschinen. Einige Maschinen verwenden Linearmotoren für schnelle Bewegungen, die sich für die Produktion mehrerer Platten eignen. Diese Methode ist bei mehreren Designs hilfreich und trägt dazu bei, die Leistung der Platten zu erhalten. Die Position der Teile wird anhand von Zahlen und Winkeln auf dem Bildschirm angezeigt. Servomotoren sorgen für schnelle Bewegungen.

Sie erfassen die Mengen und erkennen Auffälligkeiten. Komplexe Geräte gewährleisten zudem, dass alle Teile schnell und fehlerfrei passen. Diese Maschine produziert hochwertige Platten und erleichtert so die effektive und effiziente Ausführung der Arbeitsaufgaben.

 Lötpastendrucker

Lötpastendrucker sind hilfreich beim Platzieren kleiner Bauteile auf einer Leiterplatte. Sie verfügen über eine Klinge mit einer Geschwindigkeit von 35 mm pro Sekunde. Sie werden auf einer Schablone mit einer Dicke von 0.1 mm verwendet. Die Präzision dieses Werkzeugs ist sehr hoch: ±12 µm.

Es platziert die Paste in kleinen Löchern und stellt sicher, dass jedes Loch gleichmäßig mit der Paste gefüllt ist. Unsere Lötpastendrucker verbessern die Präzision und Geschwindigkeit unseres PCB-Montageprozesses.

Ein weiteres Merkmal der Leiterplattenmontage ist die Verwendung einer Zinn-Silber-Kupfer-Legierung mit 96.5 % Zinn, 3.0 % Silber und 0.5 % Kupfer. Nach dem Auftragen wird die Leiterplatte mit 120 mm/s auf einem Förderband transportiert. Dies ermöglicht eine schnelle Durchführung aller Prozesse.

Mithilfe eines Bildverarbeitungssystems mit einer Bildgenauigkeit von 0.1 mm/Pixel gewährleisten sie die korrekte Positionierung. Bei dieser Leiterplattenmontagemethode können die Leiterplatten bis zu 510 mm x 460 mm groß sein. Die Dicke der Leiterplatte variiert zwischen 0.5 mm und 1.6 mm, die Höhe der Paste zwischen 0.15 mm und 0.2 mm. Der Drucker arbeitet in einem Raum mit einer Umgebungstemperatur von 25 °C.

Die Rakelbewegung erfolgt in einem 45°-Winkel zur Schablone. Sie druckt und reinigt die Schablone nach Abschluss des Vorgangs selbstständig. Die Drucksensoren gleichen dabei alles aus, selbst bei einer Abweichung von ±1 %. Dies gewährleistet eine korrekte Ausführung.

 Reflow-Ofen

Reflow Öfen unterstützen die Herstellung elektronischer Platinen. Der Ofen erwärmt die Teile mithilfe von Hitze auf bis zu 425 °C. Anschließend sorgt er dafür, dass die Teile fest auf der Platine haften. Ein Förderband transportiert die Platine durch verschiedene heiße Bereiche.

Die erste Zone dient zum sanften Vorwärmen der Platine, um Risse zu vermeiden. Anschließend gelangt die Platine in die Soak-Zone, wo die Wärme gleichmäßig über die gesamte Platine verteilt wird. Schließlich schmilzt das Lot in der Reflow-Zone und verbindet alle Komponenten zu einer guten Verbindung.

Sie verwenden Stickstoff (N₂), um Rost zu verhindern. Der Ofen verfügt über Infrarot- und Heißluftheizung für eine gleichmäßige Wärmeverteilung. Außerdem sind Thermoelemente in verschiedenen Bereichen angebracht, um die Temperaturen in unterschiedlichen Zonen zu überwachen.

Dies ist eine der effektivsten Leiterplattenmontagetechniken in der Elektronikindustrie. Die Verweildauer in jeder Zone beträgt 60 bis 120 Sekunden. Leiterplattenmontagemethoden wie diese sorgen für gute Verbindungen.

Im Ofen können Förderbänder Leiterplatten mit einer Breite von bis zu 457 mm aufnehmen. Zusätzliches Flussmittel wird durch spezielle Systeme aufgefangen, um eine Verschmutzung des Ofens zu verhindern. Deshalb sind Reflow-Öfen, wie bereits erwähnt, ideal für die gleichzeitige Produktion vieler Leiterplatten, und die Fehlerquote liegt bei unter 0.1 %. Der gesamte Prozess stellt sicher, dass elektronische Geräte das Beste aus ihnen herausholen.

 Wellenlötmaschine

Wellenlöten ist eine solche kühle Leiterplattenmontagetechnik. Die Maschine arbeitet bei einer Temperatur von maximal 260 °C. Sie verfügt über Komponenten wie Flussmittel, Vorwärmer und Kühler, die den Prozess unterstützen. Die Leiterplattenmontage gewährleistet eine gute Haftung des Lots an den gewünschten Stellen. Die Leiterplatten werden mit einer Geschwindigkeit von 1.2 Metern pro Minute durch heiße Lötmittelförderer transportiert. Flussmittel mit einer Konzentration von 25 mg/cm² wird auf die Leiterplatte aufgetragen.

Stickstoff wird in einer Konzentration von 300 ppm eingearbeitet, um Rost zu verhindern. Dies schützt die Platinen. Diese Tricks werden bei Leiterplattenmontageverfahren eingesetzt, um einen reibungslosen Ablauf zu gewährleisten. Die Wellenhöhe beträgt 12 mm, und die Vorheizer bleiben auf einer Temperatur von 150 °C.

Infrarot-Vorwärmer halten die Temperatur genau richtig. AOI wird von hochentwickelten Maschinen zur Fehlersuche eingesetzt. Es hilft, solche Probleme schnell zu identifizieren. Der Grund dafür, dass das Löten nur 4 Sekunden dauert, liegt darin, dass es schnell und zuverlässig ist.

Deshalb eignet sich diese Methode hervorragend, um die Funktionalität von Platinen zu überprüfen. Sie stellt sicher, dass das Lot alle Anschlüsse erreicht und keines der Teile zu heiß wird. Das Ergebnis? Jedes Mal perfekte Leiterplatten.

Automatisiertes optisches Inspektionssystem (AOI)

Ein AOI-System prüft Leiterplatten. PCBasic JS Technology Co., Ltd. Systeme erfassen 25,000 Bilder pro Sekunde und stellen sicher, dass nichts übersehen wird. Es werden Kameras mit einer Kapazität von bis zu 25,000 Bildern pro Sekunde zur Teileprüfung eingesetzt. Das System hilft bei der Fehlererkennung.

Anschließend wird geprüft, ob Komponenten wie SMDs (Oberflächenmontierte Geräte) korrekt platziert sind. Das 12-Megapixel-Objektiv ermöglicht es dem Gerät, selbst kleinste Details zu erfassen. So lassen sich Fehlausrichtungen von Teilen auf einer Platine, fehlende Komponenten oder schlecht verlötete Platinen erkennen.

Die gewählten Leiterplattenmontageverfahren müssen AOI für die Qualitätskontrolle unterstützen. AOI-Systeme können bis zu zwanzig Lagen einer Platine prüfen. Im Licht arbeiten sie mit RGB-LEDs. Die Prüfung jeder Platine dauert 3 Sekunden. Dieser Prozess ist äußerst effizient. AOI-Systeme eignen sich für Platinen zwischen 50 mm und 500 mm. Sie messen außerdem die Höhe der Lötpaste und die Anschlussbreite der Lötfilter, bevor diese in den Ofen gelangen. Dieses Werkzeug trägt dazu bei, die Qualität jeder Platine sicherzustellen.

Tabelle zu Leiterplattenmontagemethoden

Fazit

Wir haben über die PCB-Montagemethoden gesprochen, wie z. B. durch Schrauben und Clips. Alle Methoden machen die Leiterplatten leistungsstark. Weiter PCBasic Erfahren Sie mehr. Diese Seite hilft Ihnen, die besten Strategien für die Leiterplattenmontage zu finden. Und so entstehen gute Leiterplatten.