Halten Sie es mit Ihren PCB-Bestückungs- und Produktionsprozessen wie mit Ihrer besten Hose: makellos

Erstellt: October 8, 2021
Microchip production with a professional in the background.

Neulich hatte ich einen Knopf an einer alten Jeans verloren, und es gelang mir nicht, ihn wieder anzunähen. Die Nähte waren irgendwie schief, und während man normalerweise zusätzliche Knöpfe an der Hüfte vorfindet, waren keine vorhanden. Meine Mutter hat mir beigebracht, immer die Nähte zu kontrollieren. Doch manchmal ist man einfach zu faul und vergisst, einige der grundlegendsten Dinge zu tun, wenn man etwas Anstrengendes hinter sich bringen will. Einige Marken sind vertrauenswürdiger und zuverlässiger als andere, aber auch dann ist es ratsam, die Kleidung, die man kaufen will, auf offensichtliche Herstellungsmängel zu prüfen.

Idealerweise werden sämtliche Fertigungstests vom Hersteller selbst durchgeführt. Schließlich ist es der Produzent und dieser verfügt über die nötigen Mittel, um sich selbst zu kontrollieren. Normalerweise sollte Ihr Leiterplattenhersteller alle notwendigen Inspektionen und Prozesskontrollen selbst vornehmen. Die Fähigkeit, die Einhaltung dieser Prozesse zu überprüfen, ist ein entscheidender Faktor Ihrer Geschäftsbeziehung. Mit den entsprechenden Kenntnissen wissen Sie, worauf Sie achten und wonach Sie fragen müssen, wenn Sie den Produktionsprozess begutachten und erste Produkttests durchführen wollen.

Warum sollten Sie Ihre PCB-Bestückungs- und Produktionsprozesse inspizieren?

Die Betriebsbesichtigung ermöglicht es Ihnen, eine vertrauensvollere Beziehung zu Ihrem Hersteller aufzubauen und gibt Ihnen die Gewissheit, dass die von Ihnen gewählte Produktionsstätte die beste für Ihre Designüberlegungen ist. Dabei sollten Sie alle Werkzeuge und Einrichtungen überprüfen, die zur Herstellung Ihrer Baugruppe verwendet werden. Sie sollten auch auf die Handhabung der Werkzeuge und der Materialien achten. Allerdings ist Ihre Arbeit noch lange nicht getan, wenn Sie sämtliche Werkzeuge überprüft haben, die für die Fertigung verwendet werden.

Nach der Baugruppenmontage und in weiteren Fertigungsstufen sollte Ihr Hersteller die Leiterplatten inspizieren und Prozesskontrollen durchführen. Idealerweise finden gar einige Funktionstests statt und es werden etwaige Probleme aufgedeckt, bevor die Platinen an Sie geliefert werden. Wenn Ihre Hose mit einem Loch anstelle von Taschen hergestellt wird, möchten Sie schließlich, dass dies frühzeitig erkannt wird, damit die fehlenden Taschen umgehend ergänzt werden.

Im Gegensatz zu Leiterplatten können Jeans mit Löchern eine Prüfung bestehen, es sei denn, Sie lassen Ihr Outfit von meiner Mutter prüfen.
Im Gegensatz zu Leiterplatten können Jeans mit Löchern eine Prüfung bestehen, es sei denn, Sie lassen Ihr Outfit von meiner Mutter prüfen.

Welche Prüfmethoden werden angewendet?

Anhand des Fertigungsablaufs Ihrer Leiterplatte und der während der Herstellung eingeleiteten Prozesse können Sie Prüfwerkzeuge und Verfahren festlegen. Erkundigen Sie sich über die folgenden Inspektionsverfahren Ihres Herstellers und schauen Sie sich diese, wenn möglich, vor Ort an:

Mechanische Prüfung: Einige mechanische Tests umfassen Stöße und thermisches Kriechen, aber unabhängig davon, ob und welche zusätzlichen Belastungen Sie auf die Leiterplatten ausüben, sollten sie physisch intakt und unbeschädigt sein, bevor Sie sie versenden.

Optische Inspektion: Wenn Sie die Platinen mit bloßem Auge oder unter einem Mikroskop betrachten, lassen sich auch tiefer gehende physische Schäden feststellen. Lötbrücken, Brandspuren und Ausrichtungsfehler vom Reflow-Prozess sind in der Regel leicht zu erkennen, wenn man nur genau hinschaut.

Haftungstest: Wenn die Materialmischung im Lagenstapel nicht die richtigen Verhältnisse aufweist, kann es zu Delaminationen zwischen dem Kupfer und dem Laminat oder der Lötmaske kommen. Dies sollte während der Herstellung überprüft werden. Wenn Sie es zu spät entdecken, gehen Ihnen möglicherweise viele Arbeitsstunden verloren, die Sie mit der Endfertigung verbracht haben. Ein Haftungstest ist oft so einfach wie das Anbringen von Klebeband auf einer Schicht und die Überprüfung durch Abziehen, dass sich nichts von der Platine löst.

SEM-Inspektion: Das Rasterelektronenmikroskop (REM) ist eine sehr kostspielige Methode. Bei außergewöhnlich feinen Merkmalen kann die REM-Bildgebung zur Prüfung der Leiterplatte verwendet werden. Sie wird jedoch häufiger zur Beurteilung der Metallisierung herangezogen. Der Elektronenstrahl kann bestimmte Materialien beschädigen oder sogar ablösen. Goldbeschichtete Pads werden auf diese Weise getestet, wobei eine schnelle Ablösung auf eine sehr dünne Schicht hinweist und eine schlechte Oberflächenqualität offenbart.

Röntgenprüfung: Wenn nach der Herstellung des Lagenaufbaus Probleme mit Unterbrechungen oder Kurzschlüssen auftreten, ist eine zerstörungsfreie Prüfung vorzuziehen, bis Sie sicher wissen, was und wo das Problem liegt. Nicht jeder Produktionsbetrieb verfügt über Röntgeninspektionsmöglichkeiten, daher sollten Sie bei Ihrem Besuch danach fragen.

Die Röntgeninspektion ist vielleicht nicht so glamourös, aber sie kann bei der Suche nach internen Problemen in Ihrer Leiterplatte nützlich sein.
Die Röntgeninspektion ist vielleicht nicht so glamourös, aber sie kann bei der Suche nach internen Problemen in Ihrer Leiterplatte nützlich sein.

Was kann Ihr Hersteller alles testen?

Die Prüfungen, die Ihr Hersteller durchführen kann, sind unterschiedlich, aber er sollte zumindest über einige rudimentäre elektrische Prüfungen und Wärmebilder verfügen, um Bereiche mit hoher Stromaufnahme (die auf Leckagen hinweisen) zu finden. Im Idealfall verfügt er zudem über die Möglichkeit der Elektronenmikroskopie oder der Elementaranalyse, mit der sich die Ursache eines elektrischen Problems tiefergehend ermitteln lässt.

Wenn Sie bestimmte Normen erfüllen müssen, z. B. MIL-SPECs oder Sicherheitsanforderungen für Verbraucher, sollten Sie sich auch erkundigen, ob der Hersteller die Einhaltung der Normen vorab prüfen kann. Wenn sie eine erste Charge produzieren und testen lassen können, ist das viel billiger, als während der Zertifizierung festzustellen, dass man eine mysteriöse Resonanz hat oder die Anforderungen an die Spannungsfestigkeit nicht erfüllen kann.

Das ist zwar bewundernswert mutig und spart Ihnen vielleicht ein wenig Zeit, aber wenn Sie eine Jeans kaufen, ohne sie anzuprobieren, dann ist der Ärger vorprogrammiert. Leiterplatten herstellen zu lassen, ohne den Hersteller zu kennen, ist nicht einmal bewundernswert mutig, sondern eine Einladung zum Ärger.

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