Grundlagen der Leiterplattenmontage und des Lötens
Die Herstellung von Leiterplatten umfasst das Löten. Dies ist ein wichtiger Schritt im Leiterplatten-Montageprozess. Dabei ist es wichtig, sauberen, reinen Stickstoff zu verwenden. Der Grund dafür ist, dass (Druck-)Luft Sauerstoff enthält, der wiederum Oxide enthält, die schädlich sein können. Stickstoff ist ein viel besseres Gas bei der Montage von Leiterplatten. Wir werden dies in diesem Artikel näher erläutern.
Die Leiterplatten-Montage fällt unter elektronische Fertigungsdienstleistungen (EMS). Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie in unserem WIKI. Es erläutert näher, warum Leiterplatten ein wichtiger Teil der sich ständig verändernden globalen Landschaft sind. Dazu gehört auch die Herstellung von Elektrofahrzeugen (EV).
Lesen Sie weiter, um noch mehr Informationen zur Leiterplattenmontage zu erhalten. Im Folgenden erfahren Sie, was genau eine Leiterplatte ist, und erhalten Informationen zu Technologien, Anwendungen, Lötverfahren, SMT im Vergleich zu THT und zur Stickstoffversorgung.
Übersicht über die Leiterplatte (PCB)
Bevor Sie sich mit den Technologien und Prozessen, einschließlich Löten, vertraut machen, die in der Leiterplattenfertigung eingesetzt werden, ist es wichtig, eine Leiterplatte besser zu definieren. Es handelt sich um eine Platine aus Isoliermaterial, z. B. Glasfaser oder Kunststoff, die leitende Pfade beinhaltet. Diese Pfade bestehen aus Kupfer und verbinden verschiedene Komponenten wie Kondensatoren, Widerstände, LEDs, Transistoren auf der Leiterplatte.
Es ist zudem erwähnenswert, dass bevor irgendetwas auf einer Leiterplatte hinzugefügt werden kann, die Platte schabloniert und auf die richtige Größe zugeschnitten werden muss. Außerdem wird in dieser Phase Lötpaste hinzugefügt, damit die Komponenten vor dem Löten montiert werden können.
Nachdem wir diese Grundlagen geklärt haben, kommen wir jetzt zu Anwendungen und werden die Bedeutung der Leiterplattenmontage sowie den Unterschied zwischen Durchstecktechnologie (THT) und Oberflächenmontage (SMT) erläutern. Darüber hinaus gibt es verschiedene Arten von Lötverfahren, die je nach Technologie eingesetzt werden.
Einsatzbereiche
Wie bereits in der Einführung erwähnt, wird die Leiterplattenfertigung in der Elektrofahrzeug-Produktion eingesetzt. Der Grund dafür ist die große Anzahl von Elektrofahrzeugen und der damit verbundene Elektronikbedarf, einschließlich Ladeinfrastruktur wie Ladestationen. In einem Elektrofahrzeug verbinden Leiterplatten die Batterie, die Motorsteuerung und das Ladesystem. Sie werden auch in Instrumententafeln verwendet, um Systeme wie Klimaanlagen und Infotainment-Systeme zu bedienen.
Leiterplatten werden auch bei der Herstellung von Ladestationen eingesetzt. Darüber hinaus gibt es viele andere Anwendungen für Leiterplatten. Dazu gehören das Gesundheitswesen, Robotik, Unterhaltungselektronik, Strom und Energie. Tatsächlich gibt es immer mehr vernetzte Geräte auf der Welt, und Leiterplatten spielen dabei eine wichtige Rolle. Sie können sich aufgrund ihrer leichten Bauweise im Gegensatz zu herkömmlichen Verkabelungen an die meisten Anwendungen anpassen.
Löten
Das richtige Verfahren hängt davon ab, ob Durchsteckmontage (THT) oder Oberflächenmontage (SMT) verwendet wird. Wellenlöten wird in der Regel für THT verwendet. Aufschmelzlöten wird dagegen nur für die SMT verwendet und hierbei bevorzugt. Der Hauptunterschied zwischen Wellen- und Aufschmelzlöten besteht darin, dass das Aufschmelzlöten einen Härtungsprozess in einem Ofen bei ca. 250 °C beinhaltet. Das liegt daran, dass das Lot nach dem Auftragen eingeschmolzen werden muss.
Beim Wellenlöten wird die Leiterplatte dagegen über ein Lötbad geführt, um die Metallkomponenten zu befestigen. Erwähnenswert ist zudem, dass selektives Löten zwar weniger wirtschaftlich ist, manchmal aber dennoch in der Leiterplattenmontage mit THT verwendet wird. Es bietet die Vorteile des Handlötens in einem automatisierten Prozess und wird ähnlich wie beim Wellenlöten mit einer höheren Genauigkeit durchgeführt.
Technologien: Oberflächenmontage (SMT) vs. Durchsteckmontage (THT)
Die SMT-Produktion hat die THT-Technik weitgehend ersetzt, bei der die Komponenten durch die Montageöffnungen einer Leiterplatte geführt werden. Die SMT-Montage ist für die Leiterplattenproduktion in der Halbleiterindustrie von grundlegender Bedeutung.
Dies liegt daran, dass Komponenten bei der SMT-Montage auf der Oberfläche platziert und durch Aufschmelzlöten stabilisiert werden. Dies ist viel einfacher als das Bohren von Löchern zur Befestigung von Elementen auf der Leiterplatte. Im Folgenden erläutern wir einige Vorteile der Verwendung von SMT in der Leiterplattenfertigung.
Sie erklären, warum SMT weiterhin die bevorzugte Methode für kleinere und leistungsstärkerer elektronische Geräte ist. Die folgenden Vorteile gelten direkt für den Elektrofahrzeug-Markt, der, wie bereits erwähnt, von Leiterplatten abhängig ist.
Vorteile von SMT
- Es müssen keine Löcher gebohrt werden, was Platz spart, und die Produktion kleinerer elektronischer Geräte ermöglicht.
- Die Komponenten können auf beiden Seiten einer Leiterplatte näher zusammen platziert werden. Dies ermöglicht kompaktere, dichtere Stromkreise.
- Ermöglicht kürzere und direktere Verbindungen zwischen Komponenten und ermöglicht so eine schnellere Verarbeitung und Kommunikation.
- Schnellere Leiterplattenproduktion, da die Leiterplatten wie in einer Montagelinie durch den Ofen laufen.
Stickstoff für den Leiterplatten-Montageprozess
Bei der Montage von Leiterplatten wird reiner, sauberer Stickstoff benötigt. Er kommt sowohl beim Laserschneiden von Schablonen als auch beim Löten zum Einsatz. Die Vorteile von Stickstoff liegen in seinen inerten Eigenschaften und in der Vermeidung von Oxid (im Vergleich zu Luft und dem darin enthaltenen Sauerstoff). Oxide können die Eigenschaften von Lötmitteln beeinträchtigen und außerdem zu Korrosion führen. Darüber hinaus ermöglicht Stickstoff einen besseren Lötfluss. Ein weiterer Vorteil ist, dass Stickstoff weniger Wärme erzeugt, was besser für die Elektronik ist. Er ist damit insgesamt vorteilhaft für eine hohe Leiterplattenqualität.
Für optimale Ergebnisse ist es wichtig, auf die Reinheit und den Durchfluss des Stickstoffs in Abhängigkeit von der Art des Lötens zu achten. Die beste Möglichkeit für jedes Unternehmen im Bereich der Leiterplattenmontage ist die Anschaffung eines Stickstoffgenerators zur Sicherstellung einer optimale Versorgung. Abgesehen von Kosteneffizienz und Lieferkontrolle ist sie im Allgemeinen nachhaltiger. Dies ergibt sich dadurch, dass kein Transport für die Lieferung erforderlich ist und dass die damit verbundenen Emissionen vermieden werden können. Weitere Informationen finden Sie in unserem zugehörigen Artikel.
Zusammenfassung
Der Leiterplatten-Herstellungsprozess wird aufgrund der steigenden Anforderungen auf dem globalen Markt immer fortschrittlicher. Dies zeigt sich dadurch, dass SMT zunehmend häufiger als THT eingesetzt wird.
Wir hoffen, dass die oben genannten Informationen zum besseren Verständnis des Prozesses und der Rolle von Stickstoff, insbesondere beim Löten, beitragen. Im Allgemeinen ist eine fertige Leiterplatte eine Platine, bei der alle Komponenten ordnungsgemäß installiert, verlötet und einsatzbereit sind.
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