Im April 2022 haben wir in unserer SMT-Halle ein neues System zur Kontrolle der Lotpastendepositionen installiert – die SPI-Inspektion (Solder Paste Inspection). Der Installation ging ein mehrstündiger Auswahlprozess voraus, der umfangreiche Tests verschiedener Herstellerlösungen beinhaltete.

Doch warum gewinnt die SPI-Technologie für Kunden von EMS-Dienstleistern immer stärker an Bedeutung? Die einfache Antwort „Qualität“ greift zu kurz – denn hinter jeder Investition in moderne Maschinen steckt ein klarer Qualitäts- und Prozessverbesserungsanspruch.

Die letzten Jahre waren für die Elektronikfertigung besonders herausfordernd. Naturkatastrophen, die COVID-19-Pandemie, unterbrochene Lieferketten sowie geopolitische Spannungen und Konflikte führten zu erheblichen Engpässen bei elektronischen Bauteilen.

In dieser Situation können sich Kunden kein Risiko fehlerhafter PCBA-Baugruppen leisten. Bauteile, die durch fehlerhafte Montage verloren gehen, sind oft über Monate hinweg nicht verfügbar. Da bis zu 60 % aller SMT-Fehler auf den Druckprozess der Lotpaste zurückzuführen sind, ist die Bedeutung der SPI-Inspektion besonders hoch.

SPI-Systeme unterstützen den Lotpastendruck auf der Leiterplatte (PCB), indem sie diesen präzise überwachen und analysieren. Moderne SPI-Geräte können unter anderem:

• das Volumen der Lotpaste messen
• Offsets und Positionsabweichungen erkennen
• die Flächenabdeckung auf den Pads prüfen
• Lötbrücken identifizieren
• spezielle Anomalien wie Deformationen oder Volumenunterschiede innerhalb eines Bauteils erkennen

Dank sehr schneller Algorithmen wird 100 % der PCB-Oberfläche geprüft, ohne die Taktzeit der Produktionslinie zu beeinflussen. Alle Messdaten werden an ein SPC-System (Statistical Process Control) übergeben und stehen für weiterführende Analysen zur Verfügung.

Ein SPI-System ist physisch ein kompaktes Gerät, das zwischen Lotpastendrucker und Pick&Place-Maschine integriert wird. Im Idealfall zeigt es dauerhaft den Status: PASS.

Um sicherzustellen, dass dieses Ergebnis zuverlässig ist, haben wir verschiedene Systeme intensiv verglichen und Testproduktionen durchgeführt.

Die ausgewählten Anbieter wurden detailliert hinterfragt – teilweise mehrfach auf R&D-Ebene. Für uns sind „unnötige Optionen“ kein Argument. Wir verstehen die Technologie bis ins Detail, um die volle Leistungsfähigkeit sicherzustellen und Messdaten unabhängig von Störfaktoren bewerten zu können.

Im Rahmen unserer Tests haben wir die Messergebnisse der Pastenvolumina sogar physisch überprüft – durch präzises Wiegen des Gewichtsunterschieds der Leiterplatten nach dem Druckprozess.

Vertrauen wir unseren Lieferanten nicht? Doch – aber wir verlassen uns vor allem auf unsere Erfahrung und unser technisches Know-how.

Nach der erfolgreichen Implementierung des Systems profitieren unsere Kunden bereits von den Ergebnissen. Prozesse, die zuvor nicht sichtbar waren, sind nun messbar geworden. Die gewonnenen Daten ermöglichen eine deutlich präzisere Prozesssteuerung für jede einzelne Anwendung.

Auf Basis der SPI-Potenziale haben unsere Technologen ein eigenes F&E-Projekt gestartet: die Optimierung des Lotpastendrucks bei kleinen Aperturen.

Mit zunehmender Miniaturisierung von Bauteilen werden die Öffnungen in Schablonen immer kleiner und kaum noch sichtbar. Gleichzeitig steigt die Menge an Lotpaste, die nach dem Druckprozess in der Schablone verbleibt.

Besonders kritisch sind versteckte Fehler, etwa eine zu geringe Lotpastendeposition auf dem Pad. In solchen Fällen entsteht keine zuverlässige Verbindung – lediglich ein mechanischer Kontakt ohne stabile Lötstelle.

Solche Fehler werden weder durch 2D-Kontrollen im Drucker noch durch Funktionstests des Endprodukts erkannt.

In unserem F&E-Projekt betrachten wir den Druckprozess ganzheitlich. Analysiert werden unter anderem:

• Auswahl der Lotpaste
• Material und Technologie der Schablonenherstellung
• Einsatz von Nanobeschichtungen
• Einfluss von Designparametern auf das Endergebnis

Alle Daten werden im Rahmen von SPC (Statistical Process Control) erfasst und ausgewertet.

Die daraus gewonnenen Erkenntnisse helfen uns, optimale Lösungen für hochkomplexe PCBA-Baugruppen zu entwickeln – immer mit dem Ziel, den Nutzen für unsere Kunden zu maximieren.

Denn Probleme zu vermeiden ist effizienter, als sie im Nachhinein zu beheben. Dieser Ansatz bildet die Grundlage unserer Beratungsphilosophie.

Ein oft unterschätzter Faktor ist die Farbe der Leiterplatte. Falls ein Kunde nicht die klassische grüne Lötstoppmaske bevorzugt, gibt es gute Nachrichten: Unsere SPI-Systeme gewährleisten eine gleichbleibend hohe Messgenauigkeit auf allen PCB-Farben.

Diese Eigenschaft haben wir vor der Anschaffung sorgfältig validiert – und sie ist keineswegs bei allen SPI-Systemen selbstverständlich, auch wenn Hersteller dies häufig behaupten.

Für weitere Informationen stehen Ihnen unsere Technologen gerne zur Verfügung.