Unabhängig davon, welche Art von Leiterplatte gebaut werden muss oder welche Art von Ausrüstung verwendet wird, muss die Leiterplatte ordnungsgemäß funktionieren. Sie ist der Schlüssel zur Leistung vieler Produkte und Ausfälle können schwerwiegende Folgen haben.

Die Überprüfung der Leiterplatte während des Entwurfs-, Herstellungs- und Montageprozesses ist unerlässlich, um sicherzustellen, dass das Produkt den Qualitätsstandards entspricht und die erwartete Leistung erbringt. Leiterplatten sind heute sehr komplex. Obwohl diese Komplexität Raum für viele neue Funktionen bietet, birgt sie auch ein höheres Fehlerrisiko. Mit der Entwicklung von Leiterplatten werden auch die Inspektionstechnologie und die zur Qualitätssicherung eingesetzte Technologie immer fortschrittlicher.

Wählen Sie anhand des Leiterplattentyps, der aktuellen Schritte im Produktionsprozess und der zu prüfenden Fehler die richtige Erkennungstechnologie aus. Um qualitativ hochwertige Produkte sicherzustellen, ist die Entwicklung eines geeigneten Inspektions- und Testplans unerlässlich.

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Warum müssen wir die Leiterplatte überprüfen?
Die Inspektion ist ein wichtiger Schritt in allen PCB-Produktionsprozessen. Es kann Leiterplattenfehler erkennen, um diese zu beheben und die Gesamtleistung zu verbessern.

Durch die Inspektion der Leiterplatte können etwaige Mängel aufgedeckt werden, die während des Herstellungs- oder Montageprozesses auftreten können. Es kann auch dabei helfen, eventuell vorhandene Konstruktionsfehler aufzudecken. Durch die Überprüfung der Leiterplatte nach jeder Phase des Prozesses können Mängel festgestellt werden, bevor mit der nächsten Phase begonnen wird. Dadurch wird vermieden, dass noch mehr Zeit und Geld für den Kauf fehlerhafter Produkte verschwendet wird. Es kann auch dabei helfen, einmalige Defekte zu finden, die eine oder mehrere Leiterplatten betreffen. Dieser Prozess trägt dazu bei, eine gleichbleibende Qualität zwischen der Leiterplatte und dem Endprodukt sicherzustellen.

Ohne ordnungsgemäße PCB-Inspektionsverfahren können defekte Leiterplatten an Kunden weitergegeben werden. Erhält der Kunde ein fehlerhaftes Produkt, können dem Hersteller Verluste durch Garantiezahlungen oder Retouren entstehen. Auch Kunden verlieren das Vertrauen in das Unternehmen und schädigen dadurch den Ruf des Unternehmens. Wenn Kunden ihr Geschäft an andere Standorte verlagern, kann diese Situation dazu führen, dass ihnen Chancen entgehen.

Im schlimmsten Fall kann die Verwendung einer defekten Leiterplatte in Produkten wie medizinischen Geräten oder Autoteilen zu Verletzungen oder zum Tod führen. Solche Probleme können zu schwerwiegenden Reputationsverlusten und teuren Rechtsstreitigkeiten führen.

Die PCB-Inspektion kann auch dazu beitragen, den gesamten PCB-Produktionsprozess zu verbessern. Tritt ein Mangel häufig auf, können im Prozess Maßnahmen zur Behebung des Mangels ergriffen werden.

Verfahren zur Inspektion der Leiterplattenbestückung
Was ist PCB-Inspektion? Um sicherzustellen, dass die Leiterplatte wie erwartet funktioniert, muss der Hersteller sicherstellen, dass alle Komponenten korrekt zusammengebaut sind. Dies wird durch eine Reihe von Techniken erreicht, von der einfachen manuellen Inspektion bis hin zum automatisierten Testen mit fortschrittlichen PCB-Inspektionsgeräten.

Eine manuelle Sichtprüfung ist ein guter Ausgangspunkt. Für relativ einfache Leiterplatten benötigen Sie diese möglicherweise nur.
Manuelle Sichtprüfung:
Die einfachste Form der Leiterplattenprüfung ist die manuelle Sichtprüfung (MVI). Um solche Tests durchzuführen, können Arbeiter die Platine mit bloßem Auge betrachten oder vergrößern. Sie vergleichen die Platine mit dem Designdokument, um sicherzustellen, dass alle Spezifikationen erfüllt sind. Sie werden auch nach allgemeinen Standardwerten suchen. Die Art des Defekts, nach dem gesucht wird, hängt von der Art der Leiterplatte und den darauf befindlichen Bauteilen ab.

Es ist sinnvoll, MVI nach fast jedem Schritt des PCB-Produktionsprozesses (einschließlich Montage) durchzuführen.

Der Prüfer prüft nahezu jeden Aspekt der Leiterplatte und sucht in jedem Aspekt nach verschiedenen häufigen Fehlern. Eine typische Checkliste für die visuelle PCB-Inspektion kann Folgendes umfassen:
Stellen Sie sicher, dass die Dicke der Leiterplatte korrekt ist, und prüfen Sie die Oberflächenrauheit und Verzug.
Überprüfen Sie, ob die Größe der Komponente den Spezifikationen entspricht, und achten Sie besonders auf die Größe des elektrischen Anschlusses.
Überprüfen Sie die Integrität und Klarheit des Leiterbildes und achten Sie auf Lötbrücken, offene Schaltkreise, Grate und Hohlräume.
Überprüfen Sie die Oberflächenqualität und prüfen Sie anschließend die gedruckten Spuren und Pads auf Dellen, Beulen, Kratzer, Nadellöcher und andere Mängel.
Stellen Sie sicher, dass sich alle Durchgangslöcher in der richtigen Position befinden. Stellen Sie sicher, dass keine Auslassungen oder falschen Löcher vorhanden sind, der Durchmesser den Designvorgaben entspricht und keine Lücken oder Knoten vorhanden sind.
Überprüfen Sie die Festigkeit, Rauheit und Helligkeit der Trägerplatte und prüfen Sie, ob erhabene Mängel vorliegen.
Beurteilen Sie die Qualität der Beschichtung. Überprüfen Sie die Farbe des Galvanisierflussmittels und ob es gleichmäßig, fest und in der richtigen Position ist.

Im Vergleich zu anderen Inspektionsarten bietet MVI mehrere Vorteile. Aufgrund seiner Einfachheit ist es kostengünstig. Außer einer möglichen Verstärkung ist keine besondere Ausrüstung erforderlich. Diese Prüfungen sind zudem sehr schnell durchzuführen und können problemlos am Ende jedes Prozesses hinzugefügt werden.

Für die Durchführung solcher Inspektionen ist lediglich die Suche nach Fachpersonal erforderlich. Wenn Sie über das nötige Fachwissen verfügen, kann diese Technik hilfreich sein. Es ist jedoch wichtig, dass die Mitarbeiter Konstruktionsvorgaben nutzen können und wissen, welche Mängel zu beachten sind.

Die Funktionalität dieser Prüfmethode ist eingeschränkt. Komponenten, die sich außerhalb der Sichtlinie des Arbeiters befinden, können nicht geprüft werden. Verdeckte Lötstellen können auf diese Weise beispielsweise nicht überprüft werden. Den Mitarbeitern kann es auch passieren, dass sie einige Mängel übersehen, insbesondere kleine Mängel. Eine besondere Herausforderung stellt die Prüfung komplexer Leiterplatten mit vielen kleinen Bauteilen mit dieser Methode dar.

Automatisierte optische Inspektion:
Sie können auch eine Leiterplatten-Inspektionsmaschine zur visuellen Inspektion verwenden. Diese Methode wird als automatisierte optische Inspektion (AOI) bezeichnet.

AOI-Systeme nutzen mehrere Lichtquellen und eine oder mehrere stationäre Kameras zur Inspektion. Die Lichtquelle beleuchtet die Leiterplatte aus allen Winkeln. Anschließend nimmt die Kamera ein Standbild oder Video der Leiterplatte auf und fügt es zu einem vollständigen Bild des Geräts zusammen. Anschließend vergleicht das System seine erfassten Bilder mit Informationen über das Erscheinungsbild der Platine aus Designvorgaben oder genehmigten Kompletteinheiten.

Es stehen sowohl 2D- als auch 3D-AOI-Geräte zur Verfügung. Die 2D-AOI-Maschine verwendet farbiges Licht und Seitenkameras aus mehreren Winkeln, um Komponenten zu prüfen, deren Höhe beeinflusst wird. 3D-AOI-Geräte sind relativ neu und können die Bauteilhöhe schnell und genau messen.

AOI kann viele der gleichen Defekte wie MVI finden, darunter Knötchen, Kratzer, offene Schaltkreise, Lotverdünnung, fehlende Komponenten usw.

AOI ist eine ausgereifte und genaue Technologie, die viele Fehler in Leiterplatten erkennen kann. Es ist in vielen Phasen des PCB-Produktionsprozesses sehr nützlich. Es ist außerdem schneller als MVI und eliminiert die Möglichkeit menschlicher Fehler. Wie MVI kann es nicht zur Inspektion von Komponenten außerhalb des Sichtfelds verwendet werden, beispielsweise von Verbindungen, die unter Ball Grid Arrays (BGA) und anderen Verpackungsarten verborgen sind. Bei Leiterplatten mit hohen Komponentenkonzentrationen ist dies möglicherweise nicht effektiv, da einige der Komponenten möglicherweise verborgen oder verdeckt sind.
Automatische Lasertestmessung:
Eine weitere Methode zur PCB-Inspektion ist die automatische Lasertestmessung (ALT). Mit ALT können Sie die Größe von Lötstellen und Lötstellenablagerungen sowie das Reflexionsvermögen verschiedener Bauteile messen.

Das ALT-System verwendet einen Laser zum Scannen und Vermessen von Leiterplattenkomponenten. Wenn Licht von den Komponenten der Platine reflektiert wird, ermittelt das System anhand der Position des Lichts dessen Höhe. Außerdem misst es die Intensität des reflektierten Strahls, um das Reflexionsvermögen der Komponente zu bestimmen. Das System kann diese Messungen dann mit Designspezifikationen oder mit genehmigten Leiterplatten vergleichen, um etwaige Mängel genau zu identifizieren.

Die Verwendung des ALT-Systems eignet sich ideal zur Bestimmung der Menge und Lage von Lotpastenablagerungen. Es gibt Auskunft über Ausrichtung, Viskosität, Sauberkeit und andere Eigenschaften des Lotpastendrucks. Die ALT-Methode liefert detaillierte Informationen und kann sehr schnell gemessen werden. Diese Arten von Messungen sind normalerweise genau, unterliegen jedoch Störungen oder Abschirmungen.

Röntgeninspektion:
Mit dem Aufkommen der Oberflächenmontagetechnologie sind Leiterplatten immer komplexer geworden. Heutzutage verfügen Leiterplatten über eine höhere Dichte, kleinere Komponenten und umfassen Chipgehäuse wie BGA und Chip Scale Packaging (CSP), durch die versteckte Lötverbindungen nicht sichtbar sind. Diese Funktionen stellen visuelle Inspektionen wie MVI und AOI vor Herausforderungen.

Um diese Herausforderungen zu meistern, können Röntgeninspektionsgeräte eingesetzt werden. Das Material absorbiert Röntgenstrahlen entsprechend seinem Atomgewicht. Die schwereren Elemente absorbieren mehr und die leichteren Elemente weniger, wodurch sich Materialien unterscheiden können. Lot besteht aus schweren Elementen wie Zinn, Silber und Blei, während die meisten anderen Komponenten auf der Leiterplatte aus leichteren Elementen wie Aluminium, Kupfer, Kohlenstoff und Silizium bestehen. Dadurch ist das Lot bei der Röntgeninspektion gut sichtbar, während fast alle anderen Komponenten (einschließlich Substrate, Leitungen und integrierte Siliziumschaltkreise) unsichtbar sind.

Röntgenstrahlen werden nicht wie Licht reflektiert, sondern durchdringen ein Objekt und erzeugen ein Bild des Objekts. Dieses Verfahren ermöglicht einen Blick durch das Chipgehäuse und andere Komponenten, um die darunter liegenden Lötverbindungen zu überprüfen. Bei der Röntgeninspektion kann auch das Innere von Lötstellen untersucht werden, um Blasen zu finden, die mit AOI nicht sichtbar sind.

Das Röntgensystem kann auch den Fersenbereich der Lötstelle erkennen. Beim AOI wird die Lötstelle vom Blei bedeckt. Zudem entstehen bei der Röntgeninspektion keine Schatten. Daher eignet sich die Röntgeninspektion gut für Leiterplatten mit dichten Bauteilen. Für die manuelle Röntgeninspektion können Röntgeninspektionsgeräte oder für die automatische Röntgeninspektion (AXI) ein automatisches Röntgensystem verwendet werden.

Die Röntgeninspektion ist eine ideale Wahl für komplexere Leiterplatten und verfügt über bestimmte Funktionen, die andere Inspektionsmethoden nicht bieten, beispielsweise die Fähigkeit, Chippakete zu durchdringen. Es eignet sich auch gut zur Inspektion dicht gepackter Leiterplatten und ermöglicht detailliertere Inspektionen von Lötstellen. Die Technologie ist etwas neuer, komplexer und möglicherweise teurer. Erst wenn Sie über eine große Anzahl dichter Leiterplatten mit BGA-, CSP- und anderen Gehäusen verfügen, müssen Sie in Röntgeninspektionsgeräte investieren.