Grundlagenartikel Hardware Praxis Professional Redaktion

Exklusive Insider-Einsichten in die Arbeit der Platinenbestücker (EMS Dienstleister) | Update

Nach unserem Artikel über die Herstellung von Grafikkarten und der unerwartet hohen Resonanz darauf, wollen wir heute die ganz Neugierigen mit noch mehr Details "füttern", denn solche Informationen und Einblicke hinter die Kulissen sind zwar ein vermeintliches Nischenthema, vor dem sich die meisten Redaktionen geflissentlich scheuen, aber auch diese Themen haben ihre Daseinsberechtigung...

THT-Bestückung

Wird eine Leiterplatte bei der AOI-Prüfung für in Ordnung befunden, so geht die Leiterplatte weiter zur THT-Bestückung. THT-Bauteile sind Bauteile die durch die Leiterplatte gesteckt werden. Diese Art der Bestückung ist häufig noch Handarbeit. Speziell bei Steckern ist THT teilweise doch noch recht beliebt. Dies liegt unter anderem an der höheren mechanischen Belastbarkeit der Lötstellen. Die Bauteile werden in diesem Arbeitsschritt nur eingesetzt und nicht verlötet.

Abbildung 28: THT-Bestückung

Die vorher eingesetzten THT-Bauteile müssen natürlich auch noch angelötet werden. Dazu werden meistens nur noch eines von den zwei folgenden Verfahren eingesetzt: Wellenlöten und Selektivlöten.

 

Wellenlöten (Wave Soldering)

Beim Wellenlöten wird die Leiterplatte normalerweise in einen Rahmen oder Ähnliches eingelegt. Dieser Rahmen wird dann von Förderbändern an der Seite durch die Lötanlage gezogen.

Abbildung 29: THT-bestückte Leiterplatten in Lötrahmen für das Wellenlöten

Zuerst wird Flussmittel aufgetragen. Da kommen üblicherweise, Düsen- oder Schaumfluxer zur Anwendung. Als nächstes wird die Leiterplatte durch die Vorheizzone gefahren. Hier sind Heizplatten, Infrarotheizplatten und stellenweise auch ein Heizgebläse verbaut. Die Vorheizzone hat den Sinn, dass einerseits der Temperaturschock beim Löten nicht so groß wird, andererseits auch das Lötergebnis bei einer vorgeheizten Leiterplatte besser wird. Die Lötwelle selbst befindet sich üblicherweise in einem Zinnbad.

Das Zinnbad ist normalerweise mit etwas Oxidationshemmenden wie z.B. Stickstoff abgedeckt. Die Lötwelle selbst ist meist so eingestellt, dass sie nicht über die Leiterplatte „schwappen“ kann. Durch das vorher aufgetragene Flussmittel bleibt das Zinn normalerweise nur an den Lötstellen. Bei einigen Lötanlagen kommt nach der Lötwelle sogar noch ein Gebläse um die Leiterplatten nach dem Löten wieder etwas abzukühlen.

Abbildung 30: Kühlung nach dem Wellenlöten
Abbildung 31: Schemata vom Wellenlöten

Interessanter Fakt am Rande: Bei den mir bekannten Lötanlagen ist es so, dass die Wartung der Lötwelle unter voller Betriebstemperatur erfolgt. Dementsprechend leicht verbrennt man sich da die Finger. Auch die Menge des Lotes in einer solchen Anlage ist beachtlich. Das Zinnbad hat z.B. bei einer „kleinen“ „SEHO GoWave“ ein Fassungsvermögen von 150kg bei bleifreien Lot. Hier noch ein schönes Bild vom Igor, das die verwendeten Temperaturen beim Wellenlöten einer Grafikkarte zeigt:

:

Abbildung 32: Temperaturen in einer Wellenlötanlage

 

Selektives Löten

Beim selektiven Löten gibt es eine schöne Vielzahl an Selektivlötprozessen: Miniwellen-, Laser-, Licht-, Induktions- oder das Kolbenlöten mit Robotern. Letzterer ist am ehesten mit der klassischen Handlötung vergleichbar, nur das dieses maschinell ausgeführt wird. Insgesamt läuft es sich darauf hinaus, dass nur der Pin oder die Lötstelle für das Löten erhitzt wird, der gerade gelötet werden soll. Dies erfolgt Lötstelle für Lötstelle. Natürlich geht das nicht so schnell wie Wellenlöten.

Allerdings ist der thermische Stress für die Bauteile und die Leiterplatte , die nicht direkt gelötet werden, geringer. Deswegen darf z.B. bei manchen Automobilkunden die Leiterplatte nicht mehr wellengelötet werden. Dementsprechend wird selektives Löten meist nur genutzt, wenn es aus technischen Gründen erforderlich ist, oder der Kunde es vorschreibt. Im Consumer-Bereich gehe ich davon aus, dass das meiste mit THT Bauteilen wellengelötet ist

Reinigung

Je nachdem, ob ein NoClean-Lötverfahren genutzt wurde und ob der Kunde darauf besteht, werden die Leiterplatten nach dem Löten gewaschen. Es gibt viele verschiedene Leiterplattenwaschmaschinen. Manche Leiterplattenwaschmaschinen arbeiten ähnlich einem Geschirrspüler. Andere arbeiten mit Ultraschall. So oder so ist das Ziel der Waschmische eventuelle Flussmittelrückstände von Leiterplatte zu entfernen.

Abbildung 33: Waschmaschine

 

Optische Kontrolle der THT-Bestückung

Die optische Kontrolle von den bestückten THT-Bauteilen und wie diese angelötet sind, ist häufig noch Handarbeit. Hier wird kontrolliert, ob die Bauteile korrekt eingesetzt und gelötet wurden. Wird hier ein Problem erkannt, so wird die Leiterplatte entsprechend beschriftet und an die Kollegen weiter gegeben, die diese reparieren. Wichtig: Nicht jeder Kunde erlaubt die Reparatur. In solchen Fällen, wird die Leiterplatte verschrottet.

Abbildung 34: Optische Kontrolle der THT-Bestückung

Eine gute THT-Lötstelle sollte meiner Meinung nach auf beiden Seiten kegelförmig zulaufen, keine Löcher haben und das Lötpad komplett abdecken.

Abbildung 35: Skizze einer THT-Lötstelle

 

Elektrischer Test

Je nachdem ob es gefordert ist, folgt an dieser Stelle ein elektrischer Test. Elektrische Tests werden normalerweise vorab festgelegt.