Grundlagen der Leiterplatten- Baugruppen- Entwicklung und Fertigung

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1 Grundlagen der Leiterplatten- Baugruppen- Entwicklung und Fertigung Dipl.-Ing. Wolf-Dieter Schmidt

2 1. Übersicht 1.1. Hintergründe 1.2. Ziel dieser Vorlesung 1.3. Untergliederung des Lehrstoffes 1.4. Begriffsbestimmungen 1.5. Normen Sinn und Zweck von Normen Herausgeber von Normen einige Normen als Beispiele Inhaltsverzeichnis 2. Entstehung einer Leiterplattenbaugruppe 2.1. Aufgliederung des technischen Ablaufes 2.2. Einflüsse und Wechselwirkungen 3. Technologie der Leiterplatte 3.1. Grundlagen 3.2. Materialien 3.3. Aufbautechniken einseitige Leiterplatte - Grundlagen Ätztechnik doppelseitige Leiterplatte - galvanisieren und modifizierte Ätztechnik Multilayer Multilayer - spezielle Bauformen und besondere Aspekte Sacklöcher, Buried Vias, Laserstrukturierung Sequentiell aufgebaute Multilayer (SBU), ultradünne Multilayer (UTM) und LASER- Strukturierung Multilayer mit integrierten Wärmeableitschichten sonstige Leiterplatten(-Sonder)bauformen 3.4. mechanische Bearbeitung: Stanzen, Bohren, Fräsen und Ritzen 3.5. Lackschichten 3.6. metallische Oberflächen bzw. Oberflächenschutz 3.7. Qualitätsaspekte und Leiterplatten-Fehler Lagenversatz Bohrprobleme Kontaktabriss Orangenhaut Delaminierung

3 Entnetzung 3.8. Kostenaspekte 4. elektronische Bauteile 4.1. Begriffsbestimmung 4.2. bedrahtete Bauteile 4.3. SMDs ( Surface Mounted Devices") bzw. OMBs ( oberflächenmontierte Bauteile" Chips in Bauform MA" Chips in Bauform AB" diskrete Halbleiter in diversen Bauformen integrierte Schaltungen in diversen Bauformen 4.4. Materialaspekte: Gehäuse und Anschlüsse Gehäuse Anschlüsse Materialprobleme 4.5. Bauteil-Empfindlichkeiten Mechanik ESD - Electro Static Discharge Feuchte 5. Bestücktechnik 5.1. Bauteilbereitstellung 5.2. Handbestückung 5.3. Maschinenbestückung bedrahtete Bauteile SMDs Bestückvorbereitung bedrahtete Bauteile und SMDs / einseitig Wellen-Löttechnik bedrahtete Bauteile und SMDs / Reflow- und Wellenlöt-Technik SMDs auf beiden Seiten / beidseitig Reflow-Technik Pick-and-Place-Prinzip Detail-Unterschiede ortsfeste Leiterplatte Leiterplatte entlang einer Achse bewegt Leiterplatte entlang beider Achsen bewegt 5.4. Sondertechniken 6. Verbindungstechnologie 6.1. Begriffsbestimmung 6.2. Löttechnik

4 allgemeine Grundlagen Abgrenzung Löten - Schweißen wichtige Lotlegierungen Aufbau der Lötstelle Fähigkeit zum Ausbilden einer Lötstelle - Benetzungseigenschaften Kompatibilität von bleihaltigen und bleifreien Loten und Oberflächen von Bauteilanschlüssen Funktion des Flussmittels Handlötung Wellenlöten Grundlageninformationen Welle Lötbilder und Lötfehler Welle Reflow-Löten Grundlageninformationen Reflow Heißgas-Reflow-Anlagen Vapourphase-Löten Lötbilder und Lötfehler Reflow Pin in Paste" sonstige Löttechniken Kompatibilität Bauteil - Lötprozess 6.3. Leitklebetechnik 6.4. Schweißen / Bonden 6.5. Einpresstechnik 7. Prüfung 7.1. Begriffsbestimmung Prüfung - Abgleich 7.2. Prüfmethoden Optische Methoden Sichtprüfung Automatic Optical Inspection (AOI) Röntgenuntersuchung Elektrische Methoden Moving Probe Tester / Flying Probe Tester In-Circuit-Test = ICT Boundary-Scan Funktions-Test = FUT 7.3. Abgleich

5 8. Arbeitsorganisation 8.1. Analyse 8.2. Zeitplanung 8.3. Fertigungskonzept 8.4. Typengebundene Werkzeuge 8.5. Daten- bzw. Unterlagenverteilung, Arbeitspläne 9. Leiterplatten-Layout - allgemeine Voraussetzung 9.1. Definition prozessrelevanter Parameter Feinheit der Struktur Pad und Bohrung grundlegende Dimensionierung Besonderheiten der Bohrung-Pad-Kombination Lötstopplack Kennzeichnungsdruck Technologische Anforderung als Auswahlkriterium 9.2 Symbol-Bibliothek Sinn einer Bibliothek, Aufbau & Struktur Elemente der Bibliothekssymbole Funktion der Sperrzonen 9.3. bedrahtete Technik (THT) Block- und Scheiben-Gehäuse, 2-polig axiale Bauteile, 2-polig vielpolige Gehäuse Steckverbinder, Schalter u.a. ( Electromechanics") Transistorgehäuse, Ics in runden Metallgehäusen o.a Ics in DIL-Gehäusen (Dual-Inline) Leistungshalbleiter mit Kühlkörpern u.a SMT Grundlagen SMD in der Lötwelle SMDs beim Reflowlöten Lötstopplackfenster Lotpastenfenster Layout für Chip-Bauteil (Anschluss-Typ MA") Wellen-Löten Reflowlöten (Anschluss-Typ MA") Layout für Chip-Bauteil (Anschluss-Typ AB")

6 Wellen-Löten Reflowlöten (Anschluss-Typ AB") Layout für Halbleiter-Gehäuse (Anschluss-Typ GW") Wellen-Löten (Anschluss-Typ GW") Wellen-Löten - spezielle Aspekte (Anschluss-Typ GW") Reflowlöten (Anschluss-Typ GW") Layout für IC-Gehäuse (Anschluss-Typ JL") - nur Reflow-Technik Layout für IC-Gehäuse (Anschluss-Typ BGA") Layout für Exoten" schwere / große Bauteile (,heavy components'): 10. Leiterplatten-Layout - Details 10.1 Festlegung der Eckdaten der zu konstruierenden LP Kontur und Befestigung Technologieauswahl Definition des Aufbaus erste Schritte im Layout Bauteilplatzierung thermische Aspekte Detaillierung des Layouts Layout Justierung und Test 10.4 High-Speed-Layout ideale Leitungen und Anpassung reale Leitungen auf Leiterplatten Ausgangs-und Eingangsimpedanzen Konsequenzen für das Layout 10.5 Abschluss des Themas Layout" Literatur und Quellen Verzeichnis gängiger Abkürzungen

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