Für die Kontrolle von BGA-Lötungen und zur optimalen Einstellung des jeweiligen Lötprofils nutzt die Ihlemann AG moderne Röntgentechnik, da Sichtkontrollen hier nicht mehr möglich sind.
Electronic Manufacturing Services / Elektronikfertigung
Elektronische Baugruppen werden immer komplexer und benötigen trotzdem immer weniger Platz. Sie stellen die Elektronik-Fertigung allerdings vor besondere Herausforderungen, weil sie eine sehr hohe Qualität erfordern, hocheffiziente und präzise Fertigungsanlagen und sehr viel Know-how, um die geringer werdenden Toleranzen einzuhalten.
Die Miniaturisierung elektronischer Baugruppen schreitet voran und die Verdrahtungs- und Packungsdichte nimmt kontinuierlich zu. Beim EMS-Dienstleister Ihlemann AG gehört die Fertigung von sogenannten Multilayer-Platinen-Boards mit BGA (Ball Grid Array-Bauteilen) entwickelt in HDI-Technologie (HDI-PCB, High Density Interconnect) inzwischen zum Alltag.
Die Fertigung komplexer Boards
Ein BGA verfügt oft über 1.500 Anschlüsse; ein typisches Mainboard ist mit 1.700 SMD-Bauteilen bestückt und erfordert die Verarbeitung auch kleinster Bauformen (wie 0201 mit einer Größe von 0,6 x 0,3 mm). Die Positioniergenauigkeit erhöht sich auf bis zu 50 µ. Zusätzlich steigt die Vielfalt an Bauteilen pro Baugruppe kontinuierlich an, mit z. B. 300 Rüstplätzen in einer Fertigungslinie.
Bernd Richter, Vorstand bei der Ihlemann AG, nennt als Konsequenz dieser Trends erhöhte Qualitäts-Vorgaben für Fertigung und Prüfung: „Das Ziel ist eine fehlerfreie Produktion. Dafür kommen nur noch modernste Fertigungsanlagen infrage und eine umfangreiche Prüftechnik, wie AOI und Röntgen.“ EMS-Dienstleister wie die Ihlemann AG sehen sich besser als die meisten OEMs in der Lage, teure Investitionen in neue Technologien wie die Röntgenprüftechnik oder Selektivlötanlagen zu meistern, da sie ihre Anlagen besser auslasten und die Kosten auf viele Fertigungsaufträge verteilen können.
So ist bei zweiseitigen, SMD-bestückten Leiterkarten das übliche Lötverfahren für bedrahtete Bauteile nicht mehr möglich. Werden Drahtteile stattdessen per Hand gelötet, ist der Lötvorgang weniger exakt und kaum reproduzierbar. Für Bernd Richter ist das Selektivlötverfahren hier die bessere Alternative: „Jede einzelne Lötstelle kann separat programmiert werden, um Flussmittelmenge und Lötzeit selektiv zu steuern. So wird in der Serienfertigung eine höhere Qualität, Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit der Lötergebnisse erreicht.“
Konsequenzen für die Prüftechnik
Um bereits frühzeitig vor der Bestückung Lötpastendruckfehler auf Leiterplatten zu erkennen, werden diese komplett durch die automatisierte optische Inspektion (AOI) hinter den Siebdruckern überprüft.
Für die Prüfung bestückter Leiterplatten kommt eine weitergehende AOI-Technik zum Einsatz. Mit orthogonalen und geneigten Kamerasystemen werden alle sichtbaren Lötstellen umfassend kontrolliert.
Bei BGAs und QFNs (Quad Flat No Leads Package) mit verdeckten Anschlüssen an der Bauteilunterseite können die Lötstellen nur noch mittels Röntgen überprüft werden. Die unterschiedlichen Materialien einer Leiterkarte und der verbauten Bauteile absorbieren Röntgenstrahlung sehr unterschiedlich. Daher können im Röntgenbild mikroskopische Objektdetails mit wenigen Zehntelmillimetern stark vergrößert abgebildet und dokumentiert werden. Durch die Röntgentechnik werden Defekte nachgewiesen wie Kurzschlüsse durch Ätz- oder Layoutfehler, Leiterbahnunterbrechungen und fehlerhafte Viametallisierungen. Erkannt werden auch Bestückungsfehler wie fehlende Lotfüllung, Poren (Voids), 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 im Bereich der Balls unterhalb des Bauteils die exakten Löttemperaturen erreicht und eingehalten werden.
Bernd Richter sieht neben der Qualität, die wirtschaftliche und preiswürdige Fertigung als Grundvoraussetzung, um überhaupt am Markt bestehen zu können: „Darüber hinaus ist die Kundennähe für individuelle Services und kurze Reaktionszeiten maßgeblich. Notwendig ist der Blick für die gesamte Prozesskette, von der Entwicklung bis zum Versand. Zu den Differenzierungsmerkmalen im Wettbewerb rechne ich optimale Prozessabläufe, das technologische Know-how und moderne Fertigungsanlagen.“
Die Ihlemann AG aus Braunschweig richtet sich als EMS-Dienstleister (Electronic Manufacturing Services) vor allem an mittelständische Unternehmen mit besonders hohen Ansprüchen an die Entwicklung und Fertigung hochwertiger und technisch komplexer Baugruppen und Geräte. Mit ca. 200 Mitarbeitern und über 30 Jahren Erfahrung ist die Ihlemann AG einer der größten EMS-Dienstleister in Deutschland. Kunden sind OEMs aus Industrie, Automation, Medizintechnik, Bildverarbeitung, Embedded Systeme, Umwelt- und Gebäudetechnik sowie Elektromobilität.
Ihlemann AG
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