Von Timothy O'Neill
Fertigungsfehler in der SMT-Bestückung (Surface Mount Technology) können hartnäckig und ohne einen strukturierten Ansatz zur Fehlerbehebung schwer zu diagnostizieren sein. Als ein Lohnbestücker bei einem einzelnen Kondensator auf wiederkehrende Lötkugeln stieß, erwiesen sich die anfänglichen Bemühungen, das Problem durch Anpassungen des Reflow-Profils zu beheben, als unwirksam. Diese Fallstudie zeigt, wie ein systematischer Rahmen für die Fehlersuche angewendet werden kann, um Montagefehler zu identifizieren und zu beheben.
Identifizierung des Problems: Erste Beobachtungen
Lötkugeln können durch eine Reihe von Prozessvariablen entstehen, darunter Fehler beim Schablonendruck, Unstimmigkeiten bei der Platzierung, Reflow-Bedingungen und Verunreinigungen. In diesem Fall beschränkte sich der Defekt auf ein bestimmtes Bauteil, das unregelmäßig, aber wiederholt auftrat. Zusätzliche Probleme, darunter gelegentliche Lunker, erschwerten die Diagnose zusätzlich.
Der Prozess der Fehlersuche begann mit Standard-Diagnosefragen:
- War die Lötpaste frisch und richtig verarbeitet?
- Traten die Fehler durchweg an derselben Komponente und am selben Ort auf?
- Wurden die Platten vor der Verwendung falsch bedruckt, gereinigt oder neu gebacken?
- Hat sich die Anpassung des Reflow-Profils auf das Auftreten von Fehlern ausgewirkt?
Obwohl alle Standardprozessparameter überprüft wurden, blieb das Problem der Lötkugeln bestehen, was zu weiteren Untersuchungen führte.
Ein systematischer Ansatz zur Fehlersuche
Schritt 1: Bewertung der Material- und Umweltfaktoren
Die Verfahrenstechniker bestätigten, dass die Lötpaste innerhalb ihrer Haltbarkeitsdauer lag und vor der Verwendung ordnungsgemäß auf Raumtemperatur akklimatisiert wurde. Leiterplatten und Bauteile wurden auf Feuchtigkeitsaufnahme untersucht, aber Backversuche zeigten keine Verbesserung. Die Umgebungsbedingungen lagen innerhalb akzeptabler Feuchtigkeits- und Temperaturbereiche.
Schritt 2: Analysieren des Druck- und Platzierungsprozesses
Das Team überprüfte die Qualität des Schablonendrucks und stellte sicher, dass keine falsch bedruckten Platten unsachgemäß nachbearbeitet wurden. Die Bestückungsgenauigkeit lag innerhalb der Spezifikationen, und die Einstellungen für den Bestückungsdruck wurden überprüft. Es wurde jedoch eine unerwartete Beobachtung gemacht: Der problematische Kondensator wies "Billboarding" auf, einen Defekt, bei dem das Bauteil auf der Seite stand, anstatt flach zu liegen (Abbildung 1).
Schritt 3: Prüfung des Reflow-Prozesses
Ein Reflow-Profil wurde optimiert und von der Qualitätssicherung genehmigt, aber der Fehler blieb bestehen. Da Billboarding in der Regel eher ein Problem der Platzierung als ein Reflow-Fehler ist, konzentrierte sich das Team auf die Handhabung und die Sekundärprozesse.
Schritt 4: Untersuchung von Sekundäreffekten und manueller Handhabung
Ein Inspektor stellte fest, dass das Billboarding beabsichtigt war - ein Teil der Spezifikation des Kunden. Die Bediener drehten das Bauteil vor dem Reflow-Prozess manuell mit einer Pinzette. Dieser Schritt war ursprünglich nicht als Teil des Standardprozesses dokumentiert worden. Weitere Untersuchungen ergaben, dass durch verschmutzte Pinzetten Lötpaste auf das Bauteil übertragen wurde, was zu Lötkugeln während des Reflows führte.
Identifizierung und Behebung der Grundursache
Da die manuelle Handhabung als Ursache ausgemacht werden konnte, war die Lösung einfach: Die Mitarbeiter erhielten saubere Pinzetten, und die besten Praktiken für die Handhabung der Komponenten wurden verstärkt. Ein Probelauf mit fünf Platinen bestätigte, dass der Fehler behoben war.
Wichtigste Erkenntnisse und Lehren
- Eine strukturierte Fehlersuche verhindert Fehldiagnosen: Anstatt davon auszugehen, dass das Problem von den Reflow-Bedingungen herrührte, half ein schrittweiser Ansatz, eine übersehene Variable zu identifizieren.
- Unerwartete Prozessschwankungen sind wichtig: Selbst kleine undokumentierte Bearbeitungsschritte können Fehler verursachen.
- Sauberkeit ist entscheidend: Etwas so Einfaches wie eine Werkzeugverschmutzung kann zu hartnäckigen Mängeln führen.
Schlussfolgerung
Dieser Fall verdeutlicht die Bedeutung eines methodischen Ansatzes bei der Fehlersuche in der Elektronikmontage. Durch die systematische Eliminierung von Variablen können Ingenieure Fehler effizient lokalisieren und beheben. Der Schlüssel zum Erfolg liegt in einer gründlichen Prozessbewertung, in der Liebe zum Detail und in einem aufgeschlossenen Ansatz zur Identifizierung der Grundursachen.
Ursprünglich veröffentlicht in Circuits Assembly.