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Leiterplatten und Komponenten im Kälte-Wärmeschrank.
Das Kraus Hardware-Team.
Geräte im Kälte-Wärmeschrank.
Boards im Kälte-Wärmeschrank.

Hoch komplex und sehr speziell sind die Baugruppen, die bei Kraus Hardware in Kleinst- und Kleinserien gefertigt werden. Allein vier Mitarbeiter in der Entwicklung setzen am Computer mithilfe von modernsten Entwicklungswerkzeugen vom Pflichtenheft über Schaltplan, Leiterplattenlayout und VHDL-Design bis zur Mechanik die Anforderungen von Kunden in ein Design für die Baugruppe oder ein komplettes Mess-, Steuer- und Regelsystem um. Das kann einige Wochen bis zu mehreren Monaten dauern, je nachdem wie umfangreich die Herausforderungen sind, die erfüllt werden sollen. Danach gehen die Fertigungsunterlagen in die Produktion.

Die Leiterplatte wird anschließend bestückt. Zwei Bestückköpfe mit bis zu vier Pipetten setzen pro Stunde 6.500 Bauteile auf die Leiterplatte an die dafür vorgesehene Stelle. Dabei werden Bauteile wie 0201-Komponenten und Flipchips mit einem Pitch von 0,2 mm verarbeitet. Als Lötverfahren hat man sich für die Dampfphase entschieden, da sie sich für die Klein- und Kleinstserienfertigung als flexibler und zuverlässiger Prozess herausgestellt hat.

Umfassender Test

Was in kürzester Zeit auf Bruchteile von Millimetern genau bestückt wurde, muss dann einer Prüfung unterzogen werden. Dazu werden sämtliche Baugruppen nach der Bestückung mit einem Flying-Probe-ICT mit integriertem AOI geprüft. Der Inspektion liegt ein Soll-Ist-Vergleich der Leiterplatte zugrunde. Die Kamera sucht Abweichungen zum hinterlegten Bild, z. B., wenn ein polarisierter Kondensator verdreht aufgebracht ist oder ein Bauteil fehlt.

In der anschließenden Funktionsprüfung dürfen Temperaturschwankungen, wie sie im gängigen Einsatz vorkommen, die Funktionsfähigkeit der Baugruppe nicht beeinträchtigen. Um das festzustellen, werden die Boards in einer Binder MK 720-Kälte-Wärmetestkammer getestet. Der Temperaturbereich der Testkammer reicht von -40 bis 180 °C. Die elektronisch geregelte Vorwärmekammer-Technologie sorgt für eine hohe Temperaturgenauigkeit und reproduzierbare Ergebnisse.

Die Kammer wird nach vorgegebenen Temperaturprofilen direkt über die Testprogramme von Kraus Hardware gesteuert und gegebenenfalls auftretende Fehler auf der Baugruppe in Bezug auf die Umgebungsbedingungen protokolliert.

Kälte-Wärme-Test als Service

Kraus Hardware testet in der Kälte-Wärme-Testkammer auch vom Kunden gelieferte Baugruppen. Bei der Messprüfung wird erfasst, bei welcher Temperatur welche Fehler auftreten. Dies gibt Hinweise über mögliche Ursachen. Mehrere hundert Prüfungen dieser Art führt das Unternehmen pro Jahr im Kundenauftrag durch.

Trocknung von Leiterplatten

Zwei Binder FED 115-Schränke werden zur klassischen Trocknung von feuchteempfindlichen Bauteilen, Rohleiterplatten und kompletten Baugruppen eingesetzt. Feuchtigkeitsempfindliche Bauteile sind bei ihrer Anlieferung vor Feuchtigkeit geschützt, vakuumiert oder in Stickstoff eingepackt. Sind diese zu lange der normalen Umgebungsatmosphäre ausgesetzt, müssen diese vor der weiteren Verarbeitung getrocknet werden. Um eine Delamination (Popcorning) von Bauteilen zu vermeiden, werden diese mehrere Stunden getempert um die Restfeuchte zu entfernen, dies wird besonders bei Flex- und Starr-Flex-Leiterplatten von vielen Leiterplattenherstellern vor der Verarbeitung empfohlen.

Tempern vor der Reparatur

Ein wichtiges Standbein bei Kraus ist die Baugruppenreparatur, Reworken nennt man dies. Dabei werden von bestehenden komplexen Baugruppen einzelne, fehlerhafte, verdrehte oder fehlende Bauteile entfernt, gegen neue ausgetauscht oder nachbestückt. Das spart Kosten, geht schnell und schont die Umwelt. Diese Baugruppen werden vor der Verarbeitung getempert, um durch Restfeuchtigkeit hervorgerufene Beschädigungen während des Reworkprozesses an der Baugruppe zu verhindern.

Die Trockenschränke

Die Trockenschränke sind, wie der Klimaschrank von Binder, mit der APT-Line-Technologie für gleichmäßige Luftzirkulation auch bei voller Beladung und homogenen Temperaturbedingungen am gesamten Prüfgut ausgestattet. Sie wurden mit der maximalen Gitteranzahl bestückt, damit in jedem Durchgang ein Maximum an Kleinstteilen getempert werden kann. Bis zur Verarbeitung werden die Bauteile, Leiterplatten und Baugruppen anschließend bei einer r. F. unter 3 % im Trockenlagerschrank gelagert.