Inspektion ist ein Prozess, kein einzelner Schritt
Eine Leiterplattenbestückung kann auf Arten fehlerhaft sein, die mit keiner einzelnen Methode erfasst werden. Zu dünn aufgetragene Lötpaste, ein um 90° gedrehtes Bauteil, eine nicht verlötete BGA-Kugel, ein Hohlraum in einem Lötkolben, ein Firmware-Image, das nicht bootet – all dies bleibt für mindestens eines der Standardwerkzeuge unsichtbar.
Die entscheidende Frage lautet daher nicht: „Welche Inspektion verwenden wir?“, sondern: „Welche Fehlermodi sind auf dieser Leiterplatte relevant und welche Methode erfasst jeden einzelnen?“ Die folgenden sechs Methoden decken die gesamte Kette von der Lötpaste bis zum fertigen Produkt ab.
1. Sichtprüfung und Mikroskopie
Die kostengünstigste und erste Prüfung. Sie deckt fehlende Teile, falsche Polarität, Tombstoning, Lötperlen und beschädigte Bauteile auf und ist die einzige Methode, die Siebdruck und Markierungen direkt ausliest. Sie ist jedoch auch die unzuverlässigste, weshalb sie beim Einrichten und bei der Endkontrolle eingesetzt wird und nicht als alleinige Kontrollinstanz.
2. Lötpasteninspektion
SPI misst Höhe, Fläche und Versatz der Lötpaste vor dem Reflow-Löten. Es ist die einzige Methode, die einen Druckfehler erkennt, solange die Leiterplatte noch gewaschen und neu bedruckt werden kann: Ein 30 % dünner Druck wird nach dem Reflow zu einer offenen Lötstelle, und bis dahin ist das Bauteil bereits platziert.
3. Automatisierte optische Inspektion (AOI)
AOI vergleicht die bestückte Leiterplatte mit einer programmierten Referenz: Vorhandensein, Polarität, Drehung, Versatz, Form der Verrundungen und Stege. Die Grenzen sind physikalisch bedingt – es werden nur Oberflächen erfasst. Hohe Bauteile werfen Schatten auf ihre Nachbarn, und alles unter einem Gehäuse ist unsichtbar.
4. Röntgenprüfung
Röntgenprüfung durchleuchtet die darunterliegenden Lötstellen: BGA-Kugeln, QFN-Wärmeleitpads, Press-Fit-Pins und galvanisch getrennte Anschlüsse. Bei Flächenarray-Bauteilen ist dies die einzige zerstörungsfreie Prüfung, ob die Kugel tatsächlich auf dem Pad aufliegt, wo sich Reflow-Probleme konzentrieren.
5. In-Circuit-Test und Flying-Probe-Test
Beide prüfen die elektrische Durchgängigkeit und die Bauteilwerte bei ausgeschalteter Leiterplatte. Eine Vorrichtung mit festen Sonden ist nach der Fertigung pro Leiterplatte schnell und kostengünstig. Eine fliegende Sonde benötigt keine Halterung und eignet sich für Prototypen und Kleinserien. Beide können die Funktionsfähigkeit des Produkts nicht überprüfen.
6. Funktionstest und Burn-in
Der Funktionstest prüft die Baugruppe als Produkt – Firmware, Schnittstellen, Funkverbindung, Stromverbrauch – und der Burn-in testet sie unter Temperatur- und Zeitbedingungen. Hier treffen Design und Montage aufeinander: Eine grenzwertige Lötstelle, die alle optischen Prüfungen besteht, fällt hier durch. Deshalb wird in der Automobil- und Medizintechnik zusätzlich ein Temperaturwechseltest durchgeführt.
Reihenfolge der Tests
Eine praktikable Reihenfolge ist: SPI-Prüfung am Drucker, AOI-Prüfung nach Bestückung und Reflow, Röntgenprüfung von Flächenarrays und Wärmeleitpads, elektrischer Test jeder Platine, Funktionstest jeder Platine und Burn-in oder Temperaturwechseltest, falls erforderlich. Bei Stichproben können optische Prüfschritte entfallen, elektrische jedoch niemals.
Die Verarbeitungsqualität wird gemäß IPC-A-610 bewertet, und die Prozessgrenzen hinter diesen Prüfpunkten stehen auf der PCBA-Fertigungsseite, Einzelheiten zur Erstmusterprüfung in der FAI-Notiz.
