PCBA — SMT + Through-Hole-Bestückung

IPC-A-610 Klasse 2 vs. Klasse 3: Unterschiede bei Akzeptanzkriterien

IPC-A-610 definiert Verarbeitungsstandards für bestückte Leiterplatten. Die Klasse bestimmt, welche Arten von Lötstellenfehlern zulässig sind (Klasse 2) oder zur Ablehnung führen müssen (Klasse 3):

Klasse 2 (allgemeine Elektronikprodukte). Erlaubt kleinere Lötbrücken, die den Mindestabstand elektrisch nicht verletzen, begrenzte Poren in Lötstellen (bis zu 25% Void-Fläche bei BGA-Kugeln) und bestimmte kosmetische Fehler. Diese Klasse deckt den Großteil der Konsum- und Industrieelektronik ab.

Klasse 3 (High-Performance-Elektronik). Nulltoleranz für Lötbrücken, <25% Void-Fläche nach IPC-7095 für BGA, engere Anforderungen an Anschlussüberstand bei Through-Hole und Zertifizierung des Prüfpersonals (IPC-A-610 CIS/CIT qualifiziert). Erforderlich für Luftfahrt, Medizin und sicherheitskritische Anwendungen. Rechnen Sie mit 20–40% längerer Prüfzeit und höheren Bestückungskosten pro Leiterplatte.

Klasse 3 für ein Konsumprodukt anzufordern ist üblich, aber oft unnötig und teuer. Prüfen Sie vor der Spezifikation von Klasse 3 die tatsächlichen Qualitätsanforderungen des Endprodukts. Wenn Sie auf Amazon verkaufen und eine Ausfallratenvorgabe von <0,5% haben, ist Klasse 2 mit einem strengen First-Article-Inspection-Prozess typischerweise ausreichend.

AOI vs. Röntgen für BGA-Packages

AOI (Automated Optical Inspection). Kamerabasierte Prüfung nach dem Reflow. Wirksam zur Erkennung von fehlenden Bauteilen, falscher Orientierung, Tombstoning, Lötbrücken an sichtbaren Anschlüssen und falscher Bauteilplatzierung über Kontur- und Farberkennung. AOI kann Lötstellen unter Bauteilkörpern nicht sehen (BGA-, QFN-, LGA-Gehäuse).

Röntgen (2D oder CT). Erforderlich für BGA und große QFN-/LGA-Gehäuse, bei denen Lötstellen vollständig unter dem Gehäuse liegen. 2D-Röntgen zeigt Void-Anteil und grobe Lötbrücken. CT (Computertomografie / 3D-Röntgen) liefert Querschnitte für detaillierte Void-Analyse. CT ist deutlich teurer und langsamer und wird für Fehleranalyse verwendet, nicht für 100%-Produktionsprüfung.

Für Leiterplatten mit BGA-Bauteilen sollten Sie 100% 2D-Röntgenprüfung in Produktionsläufen verlangen. Ein Stichprobenplan, zum Beispiel die ersten 10 Leiterplatten plus 1 je weitere 50, ist bei etablierten Prozessen mit starker SPC-Historie (Statistical Process Control) akzeptabel.

Schablonendicke und Pastenvolumen

Die Schablonendicke bestimmt das Pastendepotvolumen und beeinflusst direkt die Lötstellenqualität:

• 0,12mm-Schablone (Standard): richtig für die meisten 0402+-Bauteile und QFP mit 0,65mm Pitch oder größer. Liefert ausreichendes Pastenvolumen für zuverlässige Reflow-Lötstellen.
• 0,10mm-Schablone: für Mischbestückungen mit 0201-Bauteilen und größeren Passiven auf derselben Seite. Reduziert das Pastenvolumen für kleine Bauteile, hält aber akzeptables Volumen für größere Pads.
• 0,08mm-Schablone: für 01005-Bauteile und 0,4mm-Pitch QFP/CSP. Sehr dünne Pastendepots, erfordert optimierte Aperturverhältnisse (≥0,66 Flächenverhältnis) und regelmäßige Schablonenreinigung.

Bei Leiterplatten mit großen Power-Pads, etwa QFN-Thermal-Pads, ist eine Reduktion der Schablonenöffnung erforderlich (typisch 50–75% der Padfläche in Rastermuster), um Voiding und Aufschwimmen des Bauteils beim Reflow zu verhindern. Bestätigen Sie, dass die Schablonen-Designregeln des Werks dies berücksichtigen. Viele tun das standardmäßig nicht.

First Article Inspection (FAI)

FAI verifiziert, dass die ersten Produktionsleiterplatten der Spezifikation entsprechen, bevor der gesamte Produktionslauf fortgesetzt wird. Ein robuster FAI-Prozess umfasst:

1. Visuelle Prüfung nach IPC-A-610 Klasse 2/3
2. Maßprüfung kritischer Bauteilplatzierungen (Messung des Pick-and-Place-Offsets)
3. Vollständiger AOI-Scan ohne zurückgestellte Defekte
4. Röntgenprüfung für alle BGA-/QFN-Bauteile
5. Funktionstest mit Ihrem Testadapter oder Ihrer Testfirmware
6. ICT (In-Circuit Test) falls anwendbar (Boundary Scan oder Nadelbett)

Fordern Sie die Freigabe der FAI-Ergebnisse an, bevor das Werk über die ersten 5–10 Leiterplatten hinaus produziert. Ein Reflow-Profilproblem bei FAI zu finden ist wesentlich günstiger als es nach 500 bestückten Leiterplatten zu entdecken.