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Preventlab – Fehleranalyse und Validierung von Leiterplatten und PCBA-Prozessen : Ausgabe 18/2017, 02.11.2017

Garant für Qualitätsleiterplatten

Nach 20 Jahren erfolgreicher Tätigkeit in der Leiterplattenfertigung gründete die PreventPCB 2008 ein eigenes Testlabor. Das Preventlab ist ein Referenzzentrum für die Fehleranalyse und Validierung von Leiterplatten und PCBA-Prozessen. Beim Laborteam handelt es sich um ausgewiesene Spezialisten mit viel Know-how im Bereich Leiterplattenherstellung.

Bilder: PreventPCB

Das Preventlab kann durch die Kombination vieler Analysetechniken nach IPC-, ASTM-, IEC- und ISO-Standards umfassende Services rund um die Leiterplatte anbieten. Im modern ausgestatteten Labor kümmern sich die qualifizierten Mitarbeiter um alle relevanten Qualitätsparameter. Auf Wunsch bietet das Labor zusammen mit externen Instituten und Universitäten spezifische Qualitätstests. All dies geschieht, um den Kunden qualitativ hochwertige, normgerechte Produkte zu liefern.

Analysen für bestückte und unbestückte Leiterplatten

Folgende Analysen bzw. Untersuchungen bieten die Experten: Leiterplattenlayout und thermische Belastung, dielektrische Materialcharakterisierung, Qualität von Lötstellen, organische und anorganische Verunreinigungen, Sauberkeit, thermische Simulationen, Alterungstest für Zuverlässigkeitsthemen. Das Labor offeriert ausserdem komplette Qualifizierungspläne bzw. -strategien für Produkte und/oder ganze Prozesse. Je nach Anforderung oder Kundenwunsch lassen sich dabei Querschnitt-, Röntgen-, Zug- und Schertests, Klimakammern, optische und Rasterelektronenmikroskopie kombinieren.

Darüber hinaus organisiert Preventlab Schulungen und Seminare, die individuell auf das Wissen der Teilnehmer zugeschnitten sind. In Workshops lassen sich Erfahrungen und Wissen austauschen.

Praxisbeispiel zeigt das Vorgehen

Das folgende Praxisbeispiel zeigt, wie die Preventlab-Mitarbeiter bei einer Untersuchung zum Thema CAF «Conductive Anodic Filament», oder auf deutsch «leitender Glühfaden an Anoden» systematisch vorgehen. Der CAF-Effekt gewinnt in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung. Gründe sind unter anderem: immer kleinere Leiterplatten, daraus resultierend eine Erhöhung der Schaltungsdichte und eine engere Platzierungen im Bereich der geforderten Sicherheitsabstände bei höheren Spannungen. Die Wertschöpfung von elektronischen Geräten wird unter anderem durch die Baugruppen erreicht, die oft bei extremen Temperatur-, Feuchte- und Spannungsumgebungen zum Einsatz kommen – CAF ist ein sicherheitsrelevantes Thema.

Der CAF-Entstehungsmechanismus

Hohe Gleichspannungen erzeugen statische elektrische Felder auch im Isolationsmaterial innerhalb der Leiterplatte. Diese verursachen eine Kupfer-Ionen-Migration in das Isolationsmaterial hinein. Die so entstehenden Ablagerungen können zu gefährlichen Durchschlägen durch die Isolationsschicht führen. Wie stark es zur Ionenmigration kommt, hängt von verschiedenen Faktoren ab:

  • Schaltungslayout: Zwischen benachbarten Oberflächenleitern wird CAF angeregt
  • Betriebsbedingungen: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Spannungsgradient
  • Auswahl des Substratmaterials: FR4, CEM- 3, G-10, MC-2, PI, BT
  • Laminatqualität: Feuchtigkeitsaufnahme und Haftvermittler wie Silane sind CAF-Schlüsselfaktoren
  • Herstellungsverfahren: Laminieren, Bohren, Oberflächenbeschichtung

Allfällige Leckagen oder Kurzschlüsse können zu schwerwiegenden Ausfällen im Feld führen.

Analyse findet potenzielle Mängel

Das CAF-Phänomen lässt sich prinzipiell in vier verschiedene Typologien klassifizieren:

  • Loch zu Loch
  • Linie zu Cu-Bahn
  • Cu-Bahn zu Loch
  • Cu-Bahn zu Cu-Bahn

Dazu untersuchten die Preventlab-Mitarbeiter eine sehr dicht bestückte Multilayer-Leiterplatte. Der am häufigst auftretende CAF-Typ ist dabei Loch-zu-Loch, wegen der extrem grossen Kontaktfläche zwischen Kupferleiter und Glasfasern. Zur Untersuchung des CAF-Phänomens machten die Experten PTH-Mikroschnitte (PTH = Pin-Through-Hole). Rasterelektronenmikroskop- bzw. energiedispersive Röntgenanalysen wurden zur Untersuchung der CAF-Präsenz angewendet. Die Analysen ergaben folgende Resultate:

  • Beobachtung der Kupferbahnen in Mikroschnitten – CAF-Bildung wurde mit optischer Mikroskopie dokumentiert
  • Die CAF-Morphologie wurde dann durch Rasterelektronenmikroskopie (SEM) Sekundär- und Rückstreu-Elektronen-Bild-gebung charakterisiert
  • Die CAF-Ausprägung wurde mittels energiedispersiver Röntgenmikroanalyse (EDS) bewertet

Laboranalysen, wie es das Preventlab dank modernster Infrastruktur und ausgewiesenem Fachpersonal anbietet und realisiert, sind von grundlegender Bedeutung. Dadurch lässt sich die Qualität von bestückten und unbestückten Leiterplatten beurteilen und schwerwiegende Ausfälle im Feld verhindern. 

Infoservice

PreventPCB SA
P.le Roncàa, 4, 6850 Mendrisio
Tel. 091 646 02 13, Fax 091 646 02 16
sales@preventpcb.com, www.preventpcb.com

Productronica: Halle B2, Stand 118



Im Preventlab werden alle sicherheits- und qualitätsrelevanten Leiterplattentests gemacht


Dante Grassi, General Manager, Sabrina Battaglia, Sales Manager, Lorenzo Magnoli, R&D Manager, Silvia Bertesago, Sales Manager, alle PreventPCB SA (von links)


Carmine Passaretti, Sales
PreventPCB SA


Carsten Thein, Sales Germany
PreventPCB SA

Nachgefragt: Wir treffen keine risikobehafteten Entscheidungen


Dante Grassi, General Manager PreventPCB SA

Wie beurteilen Sie Ihr Unternehmen im internationalen Kontext?

Wir sind heute ein anerkannter, geschätzter Partner in der italienischen Elektronikbranche, mit kontinuierlichem Wachstum und grossem Kundenvertrauen. Dank grossen Anstrengungen und Investitionen in den letzten Jahren ist es uns gelungen, im hart umkämpften PCB-Markt auch internationale Kunden zu gewinnen. Unser globales Netzwerk und unser grosses Know-how setzen wir für optimale Kundenlösungen ein. Jede Anfrage rund um PCBs beantworten wir mit professionellem Einsatz, zeitlich wie fachlich – so können wir uns vom Mitbewerb differenzieren. Unsere Kunden erhalten von uns einen echten Mehrwert, um so in ihren Märkten erfolgreich bestehen zu können.

Worin sehen Sie Ihre Werte?

In unserem Team, unserem globalen Netzwerk, unserer Ausstattung und der ausgeprägten Marktkenntnis, aber auch in den Softskills wie Zuverlässigkeit, Flexibilität, Vertrauenswürdigkeit, Respekt, Diskretion und Ehrlichkeit. Industrie 4.0 ist für uns kein Schlagwort, die Digitalisierung begleitet unsere Prozesse – ganz im Sinne unserer anspruchsvollen Kunden.

Was tun Sie, um in den internationalen, sehr kompetitiven Märkten zu bestehen?

Weltweit präsent zu sein, ist keine Wahl, es ist eine Notwendigkeit. Die Art und Weise, in der sich die Wirtschaft bewegt, erlaubt uns nicht zu warten, bis die anderen den Zug machen. Es kann zu spät sein. Wachsen ist Pflicht, wenn wir die Zukunft der Firma sichern und ihre Autonomie bewahren wollen. Sie bewältigen heutige Herausforderungen nur, wenn Sie das richtige Fundament haben und vor allem, wenn Sie glauben, ein erfolgreiches, wettbewerbsfähiges, modernes und effektives Geschäftsmodell zu haben.

Was sind Ihre Ziele?

Wir wollen exzellente Leistungen in der internen Organisation und höchste Qualität in unseren Dienstleistungen erzielen und so für die Kunden den Mehrwert generieren, über den ich zuvor gesprochen habe. Besonderes Augenmerk legen wir auf das Risikomanagement mit einer ständigen Auswahl- und Überwachungstätigkeit unserer Produktions­partner, um Stabilität und Solidität in unserem Geschäft zu gewährleisten.

Wie bereiten Sie sich auf die Marktentwicklung hin zum digitalen Zeitalter vor?

Unsere organisatorische Entwicklung in den letzten Jahren war allmählich und stetig, vor allem mit Blick auf den Einsatz digitaler Technologien. Dank der Automatisierung werden unsere internen Prozesse immer effizienter, was viele Ressourcen freisetzt. Wir richten die Arbeit, Flexibilität und das Engagement aller Mitarbeiter verstärkt auf neue Projekte aus und steigern so Effizienz und Wachstum. Unsere bisherige Geschichte zeigt, dass wir keine risikobehafteten Entscheidungen treffen, wir suchen keine Veränderungen, aber wir versuchen sie stets zu antizipieren. Unsere innovative Dienstleistungsplattform deckt die Rückverfolgbarkeit ab und sagt die Produktleistung von der Design- bis zur Marktphase voraus. Auf Wunsch kann sie mit dem Smart-Factory-System des Kunden in Dialog treten.

Was bedeutet die Productronica für Ihr Unternehmen?

Als Erstaussteller präsentieren wir uns bewusst dem internationalen Publikum. Wir haben unsere Hausaufgaben gemacht, um dort erfolgreich zu bestehen. Wir haben Antworten auf Fragen zu Themen wie Big Data, IoT, Smart Factory, Automatisierung, aber auch zu allen Fragen rund um die Leiterplatte wie Qualitätssicherung, Rückverfolgbarkeit, Standards, Materialien, Beschaffung, Normen, Durchgängigkeit bei den Prozessen usw. Wir sind auf den Verlauf dieser Fachmesse gespannt und freuen uns auf interessante Gespräche. Lassen Sie sich von unserem Mehrwert inspirieren und verwandeln Sie ihn als Chance für Ihr Unternehmen. Interessierte Besucher finden uns in Halle B2, Stand 118.