Herstellung von elektronischen Baugruppen - Von der Leiterplatte zum Endprodukt

Leiterplatten (Printed Circuit Board, kurz PCB) sind das Rückgrat vieler digitaler Geräte. Wir benutzen sie täglich. Von Telefonen und Tablets bis hin zu Autos und Haushaltsgeräten - all diese Technologien benötigen Leiterplatten. Ohne Leiterplatten ist eine Funktion nicht gegeben.

Obwohl sie oftmals klein sind, sind Leiterplatten für die Produktion aller Arten von elektronischen Geräten entscheidend. Aber wie funktioniert die Herstellung von Leiterplatten? EPH Elektronik möchte Ihnen einen Einblick geben.

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Die Grundlage aller Leiterplatten beginnt mit der Platine

Für die Herstellung von Leiterplatten werden verschiedene Materialien wie glasfaserverstärktes Epoxidlaminat oder flexible Polymere genutzt. Diese Materialien werden als Lagen übereinandergeschichtet. Die Leiterbahnen für die elektrischen Signale zwischen den Komponenten werden herausgeätzt oder gedruckt. 

 

Diese Lagen fügen sich zu einer “Platine” zusammen. Sie enthält die Leiterbahnzüge, die für die elektrische Verbindung der elektronischen Bauteile benötigt werden. Aufwendig wird es dann, wenn eine Vielzahl von Leiterbahnen auf unterschiedlichen Lagen miteinander verbunden werden müssen. 

Bestückung der Leiterplatte mit elektronischen Bauteilen

Nachdem die Leiterplatte (PCB) hergestellt wurde, wird diese mit elektronischen Bauteilen (Komponenten) bestückt. Bei diesem Verfahren handelt es sich um die Bestückung der Leiterplatte. Bei der Bestückung werden Teile wie Widerstände, Kondensatoren und andere Bauelemente auf der Leiterplatte platziert und anschließend verlötet. So entsteht eine funktionsfähige elektronische Baugruppe (PCBA).

 

Bei der Bestückung im Rahmen der Baugruppenherstellung muss eine Vielzahl von Randbedingungen berücksichtigt werden:

 

  • Richtige Platzierung und Ausrichtung der Bauteile
  • Geeignete Temperatureinstellungen für das Löten
  • Verwendung geeigneter Flussmittel und/oder Lötpasten

 

Bei SMD- und THR-Bauteilen wird in der Regel das Verfahren des Reflow-Lötens verwendet, bei THT-Bauteilen das Wellenlöt- und Selektivlötverfahren.

Automatisierte Verfahren zur Baugruppenbestückung

Zu beachten ist, dass einige Bauteile aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften eine spezielle Handhabung erfordern. So benötigen beispielsweise oberflächenmontierte Bauteile zur Bestückung spezielle Handwerkzeuge/Automaten sowie Lötverfahren. Die Umgebung zur Fertigung der Baugruppen unterliegt besonderen Anforderungen (EPA – Electrostatic Protected Area), um Schäden durch statische Elektrizität (ESD – Electrostatic Discharge) zu vermeiden.

 

Automatisierte Verfahren zur Bestückung und Lötung ermöglichen bei der Baugruppenherstellung reproduzierbare Ergebnisse. Der Anteil manueller Fertigungsschritte ist gering. Außerdem ist durch den automatisierten Produktionsprozess mit optimalen Prozessparametern die Fehlerquote gering. 

 

Bevor die Fertigung einer Serie beginnen kann, sind Musterbaugruppen zu fertigen, Prozessparameter zu ermitteln und Prüfparameter festzulegen. Ungeprüfte Prozesse können zu Fehlfunktionen und Hardware-Beschädigungen führen. Erst wenn eine Baugruppe alle funktionalen Erwartungen erfüllt, kann diese in die Serienfertigung überführt werden.

 

Als EMS-Dienstleister ist EPH Elektronik der richtige Partner, um diese Aufgaben nach Ihren Anforderungen umzusetzen. Mit modernster Technik können selbst kleinere bis mittlere Stückzahlen von uns wirtschaftlich für Sie produziert werden.

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Vorsicht vor Fehlern im Herstellungsprozess

Die Fertigung von Baugruppen sollte von erfahrenen Dienstleistern durchgeführt werden. Es gibt viele Fehler, die bereits bei der Planung der Baugruppenherstellung auftreten können.

 

Eine falsche Platzierung von Bauteilen ist gerade bei der Handbestückung ein häufiger Fehler. Doch auch die falsche Menge der Lötpaste und die falsche Einstellung des Lötprofils können zu fehlerhaften Ergebnissen führen.

 

Es gibt Fehlerursachen, die besonders häufig auffallen. Die unsachgemäße Handhabung von SMD-Bauteilen und die fehlerhafte Dosierung von Lötpaste gehören dazu. Es besteht die Gefahr, dass die Leiterplatte nicht so funktioniert, wie sie soll. Jeder einzelne dieser Schritte muss richtig ausgeführt werden.

 

Auch die direkte Serienfertigung ohne die Tests von funktionsfähigen Musterbaugruppen kann Probleme nach sich ziehen. Bestückungs- und Lötfehler können zu kostspieligen Nacharbeiten oder zum Verschrotten der Leiterplatten führen. 

 

Um eine erfolgreiche Herstellung von Baugruppen zu gewährleisten, müssen alle notwendigen Materialien vorhanden sein. Alle Herstellungsschritte müssen eingehalten werden. Kostspielige Fehler bei der Baugruppenherstellung können vermieden werden, wenn jeder Schritt sorgfältig geprüft und die Ergebnisse überwacht werden. 

 

EPH Elektronik blickt als EMS-Dienstleister auf jahrzehntelange Erfahrungen zurück und bietet Ihnen ein umfassendes Service-Angebot. Wenn Sie mit uns zusammenarbeiten, können wir Ihnen sicherstellen, dass die Fertigung Ihres Produktes hohen Qualitätsansprüchen unterliegt.

FAQ

Was sind Leiterplatten?

Leiterplatten (Printed Circuit Boards, kurz PCB) sind ein wesentlicher Bestandteil elektronischer Geräte. Sie ermöglichen elektrische Verbindungen zwischen den verschiedenen Komponenten einer Elektronikbaugruppe. Ohne sie würden elektronische Baugruppen nicht funktionieren.

Wie wird eine Leiterplatte hergestellt?

Eine Leiterplatte besteht aus mehreren aufeinander laminierten Schichten (Lagen), die sowohl leitend und nichtleitend sein können. Die leitfähigen Lagen bestehen aus Leiterbahnen, die bei starren Leiterplatten meist geätzte Kupferlagen sind, während bei flexiblen Leiterplatten diese per Siebdruck aufgebracht werden.

Was ist die Bestückung von Leiterplatten?

Bei der Bestückung von Leiterplatten handelt es sich um die Positionierung und das Verlöten elektronischer Bauteile wie Widerstände und Kondensatoren auf die Leiterplatte. Automatisierte Verfahren ermöglichen dabei reproduzierbare Ergebnisse.

Warum sind Musterbaugruppen wichtig?

Musterbaugruppen sind entscheidend für die Prozessplanung und Qualitätsprüfung. Durch ihre Fertigung und Prüfung können potenzielle Prozessfehler erkannt und behoben werden. Erst nach erfolgreichem Test wird die Serienproduktion gestartet.

Warum werden Elektronikbaugruppen lackiert?

Um sie besser vor Korrosion und Verschmutzung zu schützen, werden Leiterplatten häufig lackiert. Dies trägt dazu bei, die Lebensdauer der Elektronikbaugruppen zu verlängern.

Warum sind Leiterplatten grün?

Der am häufigsten verwendete Lötstopplack hat die Farbe Grün. Grün bietet einen guten Kontrast für die visuelle Prüfung und auch für Kennzeichnungsdrucke.