SMD-Bestückung
Vollautomatische SMD-Montage mittels Pick-and-Place-Technik.
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Jetzt Anfrage stellenUm ein Angebot für die Bestückung Ihrer Leiterplatten zu erstellen, benötigen unsere EMS-Dienstleister verschiedene Informationen: Dazu zählen die Stückliste, der Bestückungsplan, Bestückungsdaten sowie Passermarken. Sie haben auch die Möglichkeit, die Daten direkt aus Ihrem CAD-Programm bereitzustellen oder sich bei Unklarheiten bezüglich der benötigten Daten direkt an unsere EMS-Anbieter zu wenden.
Die Montage von Leiterplatten stellt eine zentrale Technik in der Produktion von Elektronik (Electronic Manufacturing Services) dar, bei der elektronische Bauteile auf eine nackte Platine aufgebracht und verlötet werden. Aufgrund der Vielfalt und spezifischen Merkmale der verschiedenen Komponenten werden unterschiedliche Montagetechniken verwendet. Abhängig von den jeweiligen Anforderungen erfolgt die Bestückung entweder durch manuelle Durchsteckmontage (Through-Hole-Technology) oder durch automatisierte SMD-Technik (Surface Mounted Device). Angesichts des Trends zu kleineren Baugrößen und höheren Bestückungsdichten ist modernste Technologie und umfassendes Fachwissen erforderlich, um eine präzise Montage zu gewährleisten.
Die Technik, bei der bedrahtete Bauteile mittels Durchstecktechnik auf Leiterplatten montiert werden, nennt man THT-Bestückung (Through Hole Technology). Dieses Verfahren ist ein zentraler Aspekt der Leiterplattenbestückung. Im Unterschied zur SMD-Technologie benötigen die Platinen durchkontaktierte Bohrungen, damit die bedrahteten Komponenten an der Unterseite der Platine sicher verlötet werden können. Der Lötprozess wird üblicherweise manuell oder mittels Wellen- oder Selektivlötverfahren an spezialisierten Arbeitsstationen durchgeführt. Elektronische Schaltungen, die hohe Strommengen führen, oder Leiterplatten, die durch das Einsetzen von Schaltern hohen mechanischen Belastungen standhalten müssen, sind typische Anwendungen für die THT-Bestückung.
THT-Komponenten sind elektronische Bauteile, die an ihrer Unterseite drahtförmige Anschlüsse besitzen, welche für die manuelle Montage auf Leiterplatten vorgesehen sind. Diese Komponenten mit Drahtanschlüssen werden durch die Durchsteckmontage auf der Platine angebracht und die Anschlussdrähte danach mit den Leiterbahnen auf der Unterseite der Platine verlötet. Zu den typischen Beispielen für THT-Bauteile zählen Widerstände, Schalter, Kondensatoren und Spulen.
Die SMT-Bestückungstechnik (Surface-mounted Technology) ermöglicht das automatische Aufbringen von elektronischen Bauelementen auf Leiterplatten, die keine Drahtanschlüsse benötigen. Im Rahmen dieses Prozesses ist es nicht erforderlich, Kontaktlöcher in den Platinen vorzusehen, da die SMD-Komponenten direkt auf die mit Kupfer beschichtete Oberfläche der Leiterplatte gelötet werden. Dies führt zu einer Reduzierung des benötigten Platzes für die Bestückungselemente, ermöglicht eine hohe Packungs- und Verbindungsdichte und erlaubt zudem die Bestückung auf beiden Seiten der Leiterplatte. Typischerweise wird diese Technik verwendet, um Platinen mit kleinen oder geometrisch ungewöhnlichen Bauteilen zu bestücken.
Das Aufbringen von Bauteilen auf Multilayer-Leiterplatten in einer Kugelgitteranordnung wird als BGA-Bestücken bezeichnet. BGA steht für "Ball Grid Array", eine spezielle Gehäuseform für elektronische Baugruppen, die integrierte Schaltkreise beinhaltet und deren Anschlüsse auf der Unterseite verborgen sind. Diese Anschlüsse sind in einem regelmäßigen Raster als Lotperlen angeordnet und werden mittels Reflow-Löten in einem Lötofen mit den Kontaktpads auf der Leiterplatte verbunden.
Die Mischbestückung bezeichnet den Prozess, bei dem Leiterplatten gleichzeitig mit THT- und SMD-Bauteilen bestückt werden. Hierbei werden die SMD-Bauteile entweder auf einer oder beiden Seiten der Platine mittels des Reflow-Lötverfahrens angebracht. Die Montage der THT-Komponenten richtet sich nach deren Anzahl, Verteilung und Gewicht und wird mit dem jeweils am besten geeigneten Lötverfahren durchgeführt.
LEDs stellen eine moderne Beleuchtungstechnologie dar und setzen sich zunehmend gegen traditionelle Beleuchtungsmethoden durch. Dies hat dazu geführt, dass die Integration von LEDs zu einem wesentlichen Aspekt in der SMD-Produktion geworden ist. Der Montageprozess wird dabei vollständig automatisiert auf CNC-basierten SMD-Fertigungslinien durchgeführt. Eine besondere Herausforderung stellt das Wärmemanagement dar, da ein signifikanter Teil der elektrischen Energie in Form von Wärme freigesetzt wird. Typische Einsatzgebiete umfassen die Montage von besonders langen Leiterplatten, die als Ersatz für Leuchtstoffröhren in der Lichtreklame oder für die Beleuchtung von Produkten und Konturen verwendet werden.
Der Bestückungsplan dient als Servicedokumentation, die alle spezifischen Passinformationen für die Positionierung und Polarität der elektronischen Komponenten enthält. Es ist erforderlich, dass die Umrisse jedes Bauteils zusammen mit den Namen der Bauteile und ihrer Polarität sowie die Umrisse der Leiterplatte deutlich markiert sind. Dies ermöglicht eine präzise Bestückung und Überprüfung der Platine gemäß den festgelegten DIN- und ISO-Normen.
SMD-Schablonen stellen präzise Lötanleitungen dar und fungieren als Vorlagen für alle weiteren Lötarbeiten. Vor der Bestückung werden diese Schablonen, die mit lasergeschnittenen Öffnungen versehen sind, genau über den Lötpads ausgerichtet und dann mit der Leiterplatte verpresst. SMD-Schablonen zeichnen sich durch eine hohe Passgenauigkeit mit einer Toleranz von ± 2µm aus, was das Bestücken von Leiterplatten mit sehr kleinen Bauteilen mittels Lotpastendruck ermöglicht. Beispiele für solche Schablonen sind Klebeschablonen für das Überkopf-Löten, Schablonen für Schnellspannsysteme oder Stufenschablonen, die den Lotpastendruck bei mehrschichtigen Multilayern unterstützen.
EMS, kurz für Electronic Manufacturing Services, beschreibt Dienstleistungen in der Fertigung elektronischer Komponenten. Diese Dienstleister spezialisieren sich hauptsächlich auf die Auftragsfertigung von Leiterplatten. Im Kundenauftrag übernehmen sie die Entwicklung, das Design, die Bestückung und die Prüfung dieser Bauteile.
Abhängig von den spezifischen Anforderungen werden Leiterplatten mit SMD-, BGA- oder THT-Komponenten bestückt, die entweder automatisch oder manuell auf die Platine gelötet werden. THT-Komponenten verfügen über Drahtanschlüsse, die für die manuelle Durchsteckmontage geeignet sind, während THT-Elemente in THR-Ausführung für die maschinelle Bestückung konzipiert sind und den thermischen Anforderungen eines Reflow-Lötprozesses standhalten. Im Gegensatz dazu haben SMD-Bauteile lötfähige Anschlussflächen statt Drahtanschlüssen, die ein direktes Aufbringen und Verlöten auf der Platine ermöglichen. BGA-Komponenten, speziell für integrierte Schaltungen entwickelt, besitzen Anschlüsse auf der Unterseite, die für die SMD-Bestückung vorgesehen sind. Zu den typischen Bestückungskomponenten zählen Dioden, Widerstände, Kondensatoren, IC-Chips, Steckerleisten und Mikrocontroller.
Die Montage von Leiterplatten mit SMD-Komponenten wird durch CNC-gesteuerte Automaten durchgeführt. Diese Geräte führen das Positionieren und das Verlöten der Leiterplatten mit elektronischen Komponenten in automatisierten Schritten durch. Die Bauteile werden dabei als Blister-Gurte auf Rollen, in Tabletts mit Vertiefungen oder als Gurt-Belt bereitgestellt und über eine Versorgungsstation der Maschine in den Bestückungsprozess eingespeist. Anschließend greift der Mehr-Achsen-Bestückungskopf, ausgestattet mit einem Saugsystem, die SMD-Bauteile auf und setzt sie präzise auf die Lötpads der Leiterplatte. Nach dem Lötprozess werden die bestückten Leiterplatten mittels eines Fördersystems weiterbefördert.