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Die
Erfindung betrifft eine elektronisch identifizierbare mit Bauteilen
bestückte
Leiterplatte und ein Verfahren zu deren Herstellung.
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Moderne
elektrische Geräte,
insb. Messgeräte,
weisen in der Regel mindestens eine Leiterplatte auf, auf der elektronische
Bauteile angeordnet sind. Diese Leiterplatten werden in der Regel
in modernen unter Umständen
sehr komplexen Fertigungslinien hergestellt, in denen die Leiterplatte
mehrere Stationen durchläuft
in denen jeweils ein Prozessschritt ausgeführt wird. Je nach Art und Einsatzgebiet
der Leiterplatte wird dabei eine Vielzahl unterschiedlicher Prozessschritte
ausgeführt.
Hierzu zählen
beispielsweise die Vorbereitung der unbehandelten Leiterplatte für die Bestückung mit
Bauteilen, die Bestückung
der Leiterplatte, die Verlötung
von Bauteilen und nachfolgende Tests, in denen die Funktionsfähigkeit
der Leiterplatte überprüft wird. Die
Bestückung
erfolgt vorzugsweise maschinell, kann aber, wenn z. B. unterschiedliche
Bauteilarten verwendet werden in nacheinander auszuführende Teilbestückungsprozesse
unterteilt sein. Das gleiche gilt für die Verlötung. Hier können in
Abhängigkeit
von den verwendeten Bauteilen einzelne Bauteilarten nacheinander
in unterschiedlichen Lötverfahren
verlötet
werden. Gängige
Lötverfahren
sind das Reflowlöten,
das Wellenlöten und
das Selektivlöten.
In Ausnahmefällen
kann es auch erforderlich sein einzelne Bauteile von Hand zu verlöten.
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Zur
Reduktion von Herstellungskosten werden vorzugsweise oberflächenmontierbare
Bauteile, so genannte 'Surface
Mounted Devices' – kurz SMD
Bauteile eingesetzt. SMD Bauteile benötigen für deren Montage keine Leiterplattenlöcher, sondern
werden mit ihren Kontakten direkt an vorgesehenen Anschlüssen angelötet. SMD-Bauteile
können
mit Bestückungsautomaten
maschinell auf der Leiterplatte platziert werden. Sie können beispielsweise
in einem Reflowlötprozess
aufgelötet
werden.
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Heute
sind die meisten elektronischen Bauteile als SMD-Bauteile erhältlich,
was zu einer erheblichen Reduktion der Herstellkosten von elektronischen
Geräten
geführt
hat. Allerdings gibt es auch heute noch eine Vielzahl Bauteilen,
insb. von Bauteilen die bedingt durch deren Funktion größere Abmessungen aufweisen,
wie z. B. Stecker und Übertrager,
die nach wie vor bevorzugt als THT Bauteile ausgebildet sind. Diese
Bauteile weisen stiftförmige
Anschlussdrähte
auf, die in Bohrungen in der Leiterplatte eingesetzt und dort von
Hand oder in einem Wellenlötverfahren
verlötet
werden. Auf diese Weise lässt
sich ein höhere
mechanische Festigkeit der Lötverbindung
erzielen, als dies für
SMD Bauteile bisher möglich
ist.
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Moderne
elektrische Geräte
müssen
immer höheren
Ansprüchen
an Qualität
und Sicherheit genügen. Die
meisten Hersteller betreiben hierzu ein aktives und umfangreiches
Qualitätsmanagement.
Im Rahmen der Qualitätssicherung
werden hierzu insb. strenge Auflagen an die Produktionsprozesse
gestellt, die insb. regelmäßige Kontrollen
und eine genaue Dokumentierung der einzelnen Produktionsschritte
erfordern.
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In
diesem Zusammenhang spielt die Identifizierbarkeit von Leiterplatten
eine wichtige Rolle. Die Identifizierung von Leiterplatten erfolgt üblicher
Weise anhand eines nachträglich
auf die fertige Leiterplatte aufgebrachten Labels, über das
die Leiterplatte in eindeutiger Weise einer Seriennummer zugeordnet
wird. Anhand der Seriennummer lassen sich dann beispielsweise das
Produktionsdatum bzw. die Chargennummer ermitteln.
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Zusätzlich ermöglicht die
eindeutige Identifizierung der Leiterplatte natürlich auch deren Rückverfolgung.
Die Rückverfolgbarkeit
eines Produktes, hier einer Leiterplatte, bedeutet, dass anhand
des Produktes jederzeit festgestellt werden kann, wann, wo und durch
wen die Leiterplatte hergestellt, verarbeitet, transportiert und/oder
entsorgt wurde. Diese Weg und Prozessverfolgung wird auch Tracing
genannt. Die Rückverfolgbarkeit
von Leiterplatten ermöglicht
unter anderem den Rückruf
von fehlerhaften Leiterplatten oder Geräten in denen fehlerhafte Leiterplatten
verwendet wurden. Hierdurch können
Schäden
und daraus gegebenenfalls entstehende Ansprüche aus der Produkthaftung
vermieden werden, die andernfalls durch den Einsatz der fehlerhaften
Leiterplatte bzw. des Geräts
verursacht werden könnten.
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Label
oder andere Formen von auf die fertige Leiterplatte aufgebrachten
Kennzeichnungen oder Beschriftungen erfordern jedoch Platz auf der
Leiterplatte. Ein Label weist typischer Weise eine Größe von 10 mm × 10 mm
auf. Im Zuge der Miniaturisierung von elektronischen Geräten werden
jedoch bevorzugt immer kleinere Leiterplatten eingesetzt, so dass
dieser Platz nicht immer vorhanden ist.
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Ein
weiterer Nachteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass das
Label in der Regel erst im Anschluss an die Fertigung der Leiterplatte
auf diese aufgebracht werden kann, da es sonst während des Herstellungsprozesses
beschädigt
oder sogar zerstört
werden könnte.
Die einzelne Leiterplatte kann während
des Fertigungsprozesses daher nicht eindeutig identifiziert werden.
Entsprechend können
Produktionsdaten und/oder Testergebnisse, die während der Herstellung der Leiterplatte
anfallen, nachträglich
nicht mehr ohne weiteres der jeweiligen Leiterplatte zugeordnet
werden.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung eine mit Bauteilen bestückte Leiterplatte
und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, wobei die Leiterplatte
eine Vorrichtung aufweist, die eine berührungslose elektronische Identifizierung
der Leiterplatte ermöglicht
und auf Leiterplatten mit äußerst geringem
Platzangebot eingesetzt werden kann.
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Hierzu
besteht die Erfindung in einer elektronisch berührungslos identifizierbaren
mit elektronischen Bauteilen bestückten Leiterplatte mit
- – einer
Ausnehmung, in der ein RFID Transponder eingesetzt ist,
- – der
eine eindeutige Transponderkennung aufweist, die mittels eines Lesegeräts berührungslos
elektronisch auslesbar ist, und
- – einem über dem
RFID Transponder angeordneten elektronischen Bauteil,
- – das
Anschlüsse
aufweist, die auf Kontaktflächen
aufgelötet
sind, die jeweils in einem an die Ausnehmung angrenzenden Bereich
der Leiterplatte angeordnet sind.
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Gemäß einer
Ausgestaltung ist der RFID Transponder auf einem Boden der Ausnehmung
aufgelötet oder
aufgeklebt.
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Gemäß einer
Weiterbildung weist der RFID Transponder eine in der Leiterplatte
integrierte Antenne auf.
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Gemäß einer
anderen Weiterbildung weist der RFID Transponder eine auf dem Boden
der Ausnehmung aufgebrachte Antenne auf.
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Gemäß einer
Weiterbildung der letztgenannten Weiterbildung ist die Antenne durch
eine auf dem Boden der Ausnehmung aufgebrachte Leiterbahn gebildet,
die über
leitfähige
Verbindungen mit Antennenanschlüssen
des RFID-Transponders
verbunden ist.
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Gemäß einer
weiteren Weiterbildung weist der RFID Transponder einen Speicher
auf, in dem bei der Herstellung der Leiterplatte erfasste leiterplatten-spezifische Daten,
für die
Qualität
des Herstellungsprozesses der Leiterplatte relevante Daten und/oder
im Rahmen von an den Herstellungsprozess anschließenden Tests der
Leiterplatte gewonnene Daten abgespeichert sind, die über ein
externes Lesegerät
auslesbar sind.
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Weiter
umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Leiterplatte,
bei dem
- – in
der Leiterplatte die Ausnehmung für den RFID-Transponder vorgesehen
wird,
- – Lotpaste
in die Ausnehmung eingebracht wird,
- – Lotpaste
auf die Kontaktflächen
aufgebracht wird,
- – der
RFID Transponder auf die Lotpaste in der Ausnehmung aufgesetzt wird,
- – das
elektronische Bauteil auf die Leiterplatte aufgesetzt wird, wobei
die Anschlüsse
auf die Kontaktflächen platziert
werden, und
- – der
RFID Transponder und das Bauteil in einem Lötvorgang, insb. einem Reflow-Lötprozess,
angelötet werden.
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Gemäß einer
Weiterbildung des Verfahren werden zusammen mit dem elektronischen
Bauteil weitere Bauteile, insb. SMD-Bauteile bzw. SMD-lötfhähige Bauteile, auf auf der
Leiterplatte angeordnete mit Lotpaste versehene Kontaktflächen aufgebracht,
und zusammen mit dem elektronischen Bauteil und dem RFID Transponder
in einem Lötvorgang
verlötet.
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Des
Weiteren umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer
erfindungsgemäßen Leiterplatte,
bei dem
- – der
RFID Transponder in die Ausnehmung eingesetzt und dort befestigt
wird,
- – die
Transponderkennung ausgelesen und einer Seriennummer zugeordnet
wird,
- – bei
der Herstellung der Leiterplatte erfasste leiterglatten-spezifische Daten,
für die
Qualität
des Herstellungsprozesses der Leiterplatte relevante Daten, im Rahmen
von an den Herstellungsprozess anschließenden Tests der Leiterplatte
gewonnene Daten und/oder Daten aus einem Auftrag für den diese
Leiterplatte hergestellt wird dieser Seriennummer zugeordnet und
unter der Seriennummer abgespeichert werden.
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Weiter
umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Leiterplatte,
in einer Fertigungslinie, in der die Leiterplatte mehrere Stationen
durchläuft
in denen jeweils ein Produktionsschritt ausgeführt wird, bei dem
- – der
RFID Transponder in die Ausnehmung eingesetzt und dort befestigt
wird, und
- – die
Leiterplatte vor dem Eintritt in mindestens eine der nachfolgenden
Stationen identifiziert wird, und anhand der Identifizierung überprüft wird,
ob die Leiterplatte diese Station durchlaufen soll, und/oder unter welchen
Prozessbedingungen die Leiterplatte diese Station durchlaufen soll.
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Ein
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Leiterplatte bereits
ab dem Zeitpunkt eindeutig identifizierbar ist, ab dem der RFID
Transponder in die Ausnehmung auf der Leiterplatte eingesetzt ist.
Damit ist es möglich
auch während
der Fertigung der Leiterplatte anfallende Daten, z. B. Daten über den
Produktionsort, den Produktionszeitpunkt, eine zugehörige Produktionschargennummer,
Daten über
die Bestückung,
den Produktionsverlauf, die verwendeten Herstellverfahren, während der
Herstellung anfallende Testergebnisse etc. unmittelbar und auf eindeutige
Weise der jeweiligen Leiterplatte zuzuordnen.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass die Identifizierung zur Kontrolle
und zur Sicherung des Produktionsablaufes verwendet werden kann.
So kann beispielsweise vor der Vornahme eines Produktionsschrittes anhand
der Identifizierung festgestellt werden, ob die Leiterplatte tatsächlich diesem
Produktionsschritt unterzogen werden kann. So kann beispielsweise
anhand der Identifizierung festgestellt werden, in welchem Lötofen die
Leiterplatte verlötet
werden soll, und welcher lotspezifische Temperaturzyklus dort durchlaufen
werden soll. Ein Vertauschen von Leiterplatten kann auf diese Weise
während
des gesamten Produktionsverfahrens vermieden werden.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass die Identifizierung jederzeit
berührungslos
erfolgen kann, ohne dass Sichtkontakt zur Leiterplatte bestehen
muss. Damit kann die Leiterplatte auch dann noch durch ein berührungsloses
Auslesen des RFID-Transponders eindeutig identifiziert werden, wenn
sie beispielsweise in ein Gerät
eingebaut wurde. Dies ist auch dann noch problemlos möglich, wenn
der Innenraum, in den die Leiterplatte eingesetzt wurde mit einer
Vergussmasse aufgefüllt
wurde.
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Die
Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der
Zeichnung, in denen ein Ausführungsbeispiel
dargestellt ist, näher
erläutert;
gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße identifizierbare
Leiterplatte;
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2 zeigt
zeigt einen Schnitt durch die Leiterplatte in einer Ebene in der
eine externe Antenne für den
RFID-Transponder angeordnet ist;
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3 zeigt
zeigt eine Ansicht des Bodens der Ausnehmung, in die der RFID-Transponder eingebracht wird,
mit einer auf dem Boden aufgebrachten externen Antenne; und
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4 zeigt
vergrößerten Ausschnitt
der Leiterplatte von 1 im Bereich der Ausnehmung,
in dem die Kontaktflächen
bereits mit Lotpaste versehen sind vor der Bestückung der Leiterplatte.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße elektronisch
berührungslos
identifizierbare Leiterplatte 1. Auf der Leiterplatte 1 befinden
sich elektronische Bauteile 3. Vorzugsweise handelt es
sich hierbei um SMD-Bauteile oder SMD-lötfähige Bauteile. Es können aber
selbstverständlich
auch andere Arten von Bauteilen, z. B. bedrahtete Bauteile, eingesetzt
werden. Bei der Leiterplatte 1 handelt es sich beispielsweise,
wie in 1 dargestellt, um eine Multilager-Leiterplatte
mit innen liegenden Leiterbahnen.
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Die
Leiterplatte 1 weist eine Ausnehmung 5 auf, in
der ein Radio Frequency Identification Device Transponder (RFID-Transponder) 7 eingesetzt
ist. Dieser ist beispielsweise wie in 1 dargestellt
in der Ausnehmung 5 auf auf dem Boden 8 der Ausnehmung 5 vorgesehenen
Kontaktflächen 9 aufgelötet. Alternativ kann
der RFID-Transponder 7 auch auf dem Boden 8 aufgeklebt
sein. Der RFID-Transponder 7 ist vorzugsweise vollständig in
der Ausnehmung 5 versenkt, so dass er keinen Platz auf
der Leiterplattenoberfläche
einnimmt.
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Der
RFID-Transponder 7 weist eine eindeutige Transponder-Kennung
auf, die mittels eines entsprechenden hier nicht dargestellten Lesegeräts berührungslos
elektronisch auslesbar ist. Die Transponder-Kennung dient der berührungslosen
elektronischen Identifizierung der Leiterplatte 1.
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RFID-Transponder 7 weisen
hierzu üblicher
Weise eine Antenne 11, einen analogen Schaltkreis zum Senden
und Empfangen (Transceiver), sowie einen mit einem Mikrochip ausgestatteten
digitalen Schaltkreis und einen permanenten Speicher auf, in dem
die Transponder-Kennung abgelegt ist. Vorzugsweise weist der RFID-Transponder 7 zusätzlich einen
mehrfach beschreibbaren Speicher auf, in dem während der gesamten Lebensdauer
des RFID-Transponders 7 Informationen abgelegt werden können, die
nachfolgend über
ein entsprechendes Lesegerät
abgefragt und ausgelesen werden können. Die Antenne 11 ist
beispielsweise, wie in 1 dargestellt, in dem RFID-Transponder 7 integriert.
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Alternativ
hierzu kann eine externe Antenne eingesetzt werden, die induktiv,
kapazitiv oder leitungsgebunden an den RFID-Transponder 7 angeschlossen
ist. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer solchen externen
Antenne 11a. Die Antenne 11a ist, wie aus 1 ersichtlich,
in der Leiterplatte 1 integriert. Sie besteht aus einer
in der Leiterplatte 1 integrierten Leiterbahn, die in der
Ebene der Leiterplatte 1 angeordnet ist, in der sich der
Boden 8 der Ausnehmung 5 befindet. Diese Leiterbahn
umgibt den Boden 8 der Ausnehmung 5 beispielsweise
rechteckförmig
und mündet
auf zwei auf dem Boden 8 der Ausnehmung 5 angeordneten
Kontaktflächen 9.
Dort ist sie über
leitfähige
Verbindungen, z. B. über
Lötverbindungen
oder über
Klebungen mit einem leitfähigen
Kleber, an die entsprechenden Antennenanschlüsse des RFID-Transponders 7 angeschlossen.
Die durch die beiden leitfähigen
Verbindungen bereits bewirkte mechanische Befestigung des RFID- Transponders 7 kann
durch eine oder mehrer weitere Verbindungen 12, z. B. Lötverbindungen
oder Klebungen, zusätzlich
verstärkt
werden. 2 zeigt eine in der Mitte des
Bodens 8 angeordnete zusätzliche Verbindung 12.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer externen Antenne 11b ist in 3 dargestellt.
Dort ist die Antenne 11b eine auf den Boden 8 der
Ausnehmung 5 aufgebrachte Leiterbahn. Diese Leiterbahn
verläuft
rechteckförmig
auf dem Boden 8 der Ausnehmung 5 und mündet in
zwei auf dem Boden 8 angeordneten Kontaktflächen 9.
Dort ist sie über
leitfähige
Verbindungen, z. B. über
Lötverbindungen
oder über
Klebungen mit einem leitfähigen
Kleber, an die entsprechenden Antennenanschlüsse des RFID-Transponders 7 angeschlossen.
Die durch die leitfähigen
Verbindungen bereits bewirkte mechanische Befestigung des RFID-Transponders 7 kann auch
in diesem Fall über
eine oder mehrere weitere Verbindungen 12, z. B. Lötverbindungen
oder Klebungen, verstärkt
werden. 3 zeigt eine mittig unter dem
RFID-Transponder 7 angeordnete
zusätzliche
Verbindung 12.
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Alternativ
wäre es
auch denkbar, eine externe induktiv oder kapazitiv an den RFID-Transponder 7 angebundene
Antenne in einem Nutzen anzuordnen, in den die Leiterplatte 1 während des
Herstellungsprozesses eingesetzt ist
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Der
RFID-Transponder 7 kann jederzeit über ein entsprechendes hier
nicht dargestelltes Lesegerät ausgelesen
werden.
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In
der erfindungsgemäßen Leiterplatte 1 wird
vorzugsweise ein passiver RFID-Transponder 7 eingesetzt.
Passive RFID-Transponder 7 bieten den Vorteil, dass sie
keine eigene Energieversorgung benötigen. Die Energieversorgung
des passiven RFID-Transponders 7 wird über das Lesegerät bereit
gestellt. Hierzu erzeugt das Lesegerät ein hochfrequentes elektromagnetisches
Wechselfeld, welches die Antenne 11, 11a oder 11b des
RFID-Transponders 7 empfängt, und in einen Induktionsstrom
umwandelt. Über
den induzierten Strom wird in der Regel ein Kondensator aufgeladen,
der für
die Energieversorgung des Mikrochips sorgt. Ist der Mirkochip einmal
aktiviert, so empfängt
er Befehle, die das Lesegerät
in sein elektromagnetisches Wechselfeld moduliert, und sendet auf
Abfrage seine Transponder-Kennung, sowie vom Lesegerät gegebenenfalls abgefragte
Daten, die sich in seinem Speicher befinden.
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Das
Ablegen von Daten in dem RFID-Transponder 7 erfolgt analog über ein
entsprechendes Schreibgerät,
dass die Daten über
ein entsprechend moduliertes elektromagnetisches Wechselfeld an
den RFID-Transponder 7 überträgt, der
sie dann in seinem Speicher ablegt. Auch hier erfolgt die Energieversorgung
indem über
die Antenne 11, 11a oder 11b Energie
aus dem Wechselfeld aufgenommen wird.
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Alternativ
könnte
aber auch ein aktiver RFID-Transponder eingesetzt werden, der dann
beispielsweise an eine Leiterbahn der Leiterplatte 1 angeschlossen
und über
diese mit der benötigten
Energie versorgt wird. Der elektrische Anschluss eines solchen aktiven
RIFD-Transponders kann beispielsweise über die auf dem Boden 8 der
Ausnehmung 5 angeordneten Kontaktflächen 9 erfolgen. Hierzu
werden die entsprechenden Anschlüsse
auf der Unterseite des RFID-Transponders elektrisch leitend mit
den entsprechenden Kontaktflächen 9 verbunden,
z. B. verlötet
oder mit einem leitfähigen
Kleber verklebt. Die Energiezufuhr erfolgt dann von außen über die
an die entsprechenden Kontaktflächen 9 angeschlossenen
in der Leiterplatte 1 verlaufenden Leiterbahnen. Auch in
Verbindung mit aktiven RFID-Transpondern können die oben beschriebenen
Antennen 11a oder 11b eingesetzt indem diese leitungsgebunden
an freie Kontaktfläche 9 angeschlossen
werden, an die die entsprechenden Antennenanschlüsse des aktiven RFID-Transponders
angeschlossen werden. Alternativ kann auch eine externe Antenne
eingesetzt werden, die induktiv oder kapazitiv an den RFID-Transponder
angekoppelt wird.
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Über dem
RFID-Transponder 7 ist ein elektronisches Bauteil 13 angeordnet.
Hierbei kann es sich um ein beliebiges Bauteil handeln, dass auf
der Leiterplatte 1 aufgrund von deren Funktion oder Bestimmung,
vorzusehen ist. Das Bauteil 13 weist Anschlüsse 15 auf,
die auf auf der Leiterplattenoberfläche angeordneten Kontaktflächen 17 aufgelötet sind.
Die Kontaktflächen 17 befinden
sich jeweils auf einem an die Ausnehmung 5 angrenzenden
Bereich der Leiterplatte 1. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Bauteil 13 als bedrahtetes Bauteil dargestellt,
dessen Anschlüsse 15 durch
Anschlussdrähte
gebildet sind. Alternativ können aber
auch andere Bauteilarten in dieser Position eingesetzt werden. Es
kann beispielsweise ein entsprechend großes SMD-Bauteil eingesetzt
werden, dass auf dessen der Leiterplatte 1 zugewandten
Unterseite flächige Anschlüsse aufweist.
Eine weitere Alternative stellt ein bedrahtetes Bauteil dar, dessen
Anschlüsse
durch Anschlussdrähte
gebildet sind, die in Bohrungen oder Sacklochbohrungen in der Leiterplatte 1 eingesetzt
und dort verlötet
werden. Die entsprechenden Kontaktflächen für diese Bauteil befinden sich
in diesem Fall nicht zwingend auf der Leiterplattenoberfläche, sondern
können
z. B. durch Metallisierungen der Bohrungen bzw. der Sacklochbohrungen
gebildet sein.
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In
dem der RFID-Transponder 7 unter dem Bauteil 13 in
der Leiterplatte 1 versenkt ist, wird erreicht, dass der
RFID-Transponder 7 keinen zusätzlichen Platz auf der Leiterplatte 1 einnimmt.
Damit ist ab dem Zeitpunkt, ab dem der RFID-Transponder 7 mit
der Leiterplatte 1 verbunden ist, jederzeit eine Identifizierung
der Leiterplatte 1 möglich,
ohne dass hierfür
zusätzlicher
Platz auf der Leiterplatte 1 benötigt wird.
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Im
Bezug auf die Herstellung der Leiterplatte 1 können zwei
unterschiedliche Ansätze
verfolgt werden. Ein erster Ansatz zielt darauf ab, die Herstellung
möglichst ökonomisch
zu gestalten und wird bevorzugt insb. dann eingesetzt, wenn nur
wenige Verfahrensschritte für
die Herstellung der Leiterplatte 1 erforderlich sind und/oder
auf der Leiterplatte 1 überwiegend
SMD-Bauteile bzw. SMD-lötfähige Bauteile
anzuordnen sind.
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Die
Herstellung der erfindungsgemäßen Leiterplatte 1 gemäß diesem
ersten Ansatz erfolgt vorzugsweise, indem zunächst die Ausnehmung 5 gefertigt
wird. Die Ausnehmung 5 wird vorzugsweise mittels eines Lasers
in die Leiterplatte 1 eingefräst. Dies bietet den Vorteil,
dass die Ausnehmung 5 hochpräzise gefertigt werden kann.
Abmessungen und Lage der Ausnehmung 5 können damit sehr genau vorgegeben
werden, was insb. dann von Vorteil ist, wenn auf der Leiterplatte 1 wenig
Platz zur Verfügung
steht. Ein weiterer Vorteil besteht in Verbindung mit der beschriebenen
Multilager-Leiterplatte darin, dass die vorgegebene Tiefe der Laserfräsung sehr
präzise
eingehalten werden kann, da sie durch die Lage der innen liegenden
Leiterbahn vorgegeben ist, und die Fräsung mit dem erreichen der
elektrisch leitenden Leiterbahn unmittelbar gestoppt werden kann.
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Anschließend werden
die Kontaktflächen 9 für den RFID-Transponder 7 in
der Ausnehmung 5 aufgebracht und die Kontaktflächen 17 für das elektronische
Bauteil 13 auf der Leiterplattenoberfläche aufgebracht, und für deren elektrischen
Anschluss an die entsprechenden Leiterbahnen gesorgt. In dem gleichen
Arbeitsgang werden vorzugsweise alle weiteren auf oder unter der
Leiterplatte 1 benötigten
Kontaktflächen 19 aufgebracht
und an die entsprechenden Leiterbahnen angeschlossen. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel sind
dies die Kontaktflächen 19 für die SMD-Bauteile 3.
Im Anschluss wird auf alle Kontaktflächen 9, 17, 19 Lot 21 aufgebracht.
Das Lot 21 wird vorzugsweise in Form einer Lotpaste aufgebracht,
die beispielsweise in einem Siebdruckverfahren aufgebracht werden
kann. Zusätzlich
kann in der Umgebung der Kontaktflächen 17 und 19 ein
Lotstopp 18 unter Verwendung einer entsprechend ausgebildeten
Maske aufgebracht werden. 4 zeigt
einen die Ausnehmung 5 und deren Umgebung umfassenden Bereich
der Leiterplatte 1 nach dem Aufbringen des Lots 21 auf
die Kontaktflächen 9 und 17.
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Danach
wird die Leiterplatte 1 bestückt. Dabei wird als erstes
der RFID-Transponder 7 eingesetzt
und im Anschluss daran das Bauteil 13 auf die Leiterplatte 1 aufgesetzt.
Parallel zu der Bestückung
der Leiterplatte 1 mit dem Bauteil 13 wird die
Leiterplatte 1 mit allen anderen auf der Oberseite der
Leiterplatte 1 vorzusehenden Bauteilen 3 bestückt. Die
gesamte Bestückung,
auch die Bestückung
der Leiterplatte 1 mit dem RFID-Transponder 7 erfolgt
vorzugsweise maschinell mittels eines Bestückungsautomaten.
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In
einem letzten Arbeitsgang erfolgt die Lötung. Hierzu wird die mit dem
RFID-Transponder 7,
dem Bauteil 13 und den Bauteilen 3 bestückte Leiterplatte 1 vorzugsweise
in einen Reflowlötofen
eingebracht, indem die Leiterplatte 1 einen lotspezifischen
Temperaturzyklus durchläuft.
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Ab
dem Zeitpunkt, zu dem der RFID-Transponder 7 in die Ausnehmung 5 eingesetzt
wird, ist die Leiterplatte 1 über den RFID-Transponder 7 eindeutig
identifizierbar und rückverfolgbar.
Die Identifizierung kann unmittelbar über das Auslesen der Transponderkennung
erfolgen. Alternativ kann im Speicher des RFID-Transponders 7 die
zugeordnete Seriennummer der Leiterplatte 1 abgelegt werden
und zur Identifizierung der Leiterplatte 1 jederzeit aus
dem Speicher ausgelesen werden.
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Dieses
erfindungsgemäße Verfahren
ist immer dann besonders vorteilhaft, wenn auf der Leiterplatte 1 ohnehin überwiegend
SMD-Bauteile aufgebracht werden müssen, da in diesem Fall keine
zusätzlicher
Arbeitsgang für
die Aufbringung des RFID-Transponders 7 erforderlich ist.
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Alternativ
hierzu kann ein zweiter Ansatz verfolgt werden, der darauf abzielt,
dass die Leiterplatte 1 bereits im Herstellungsprozess
möglichst
frühzeitig
identifiziert werden kann. Dieser Ansatz wird insb. dann bevorzugt
eingesetzt, wenn die Leiterplatte 1 bei deren Herstellung
ein komplexes mehrstufiges Herstellungsverfahren durchläuft.
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In
diesem Fall wird der RFID-Transponder 7 so früh wie möglich auf
die Leiterplatte 1 aufgebracht und nachfolgend die nun
identifizierbare Leiterplatte 1 der eigentlichen Fertigungslinie
zugeführt.
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Vorzugsweise
wird bei der Herstellung der Leiterplatte 1 derart verfahren,
dass die Transponderkennung möglichst
unmittelbar nachdem der RFID-Transponder 7 in
die Ausnehmung 5 eingesetzt und dort mechanisch befestigt
wurde ausgelesen und einer Seriennummer zugeordnet wird. Anschließend werden
bei der Herstellung der Leiterplatte 1 erfasste leiterglatten-spezifische
Daten, für
die Qualität
des Herstellungsprozesses der Leiterplatte 1 relevante
Daten, im Rahmen von an den Herstellungsprozess anschließenden Tests
der Leiterplatte gewonnene Daten und/oder Daten aus dem Auftrag
für den
diese Leiterplatte 1 hergestellt wird dieser Seriennummer
zugeordnet und beispielsweise in einer werkseitig angelegten Datenbank
unter der Seriennummer abgespeichert.
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Zu
den bei der Herstellung der Leiterplatte 1 erfassten leiterglatten-spezifische
Daten zählt
z. B. der Herstellungsort, das Herstellungsdatum, die Fertigungslinie,
der Fertigungsablauf und die verwendeten Verfahren, sowie Angaben
zu den Bauteilen, die auf der Leiterplatte 1 eingesetzt
werden, wie z. B. Typ, Hersteller, Chargennummer etc.
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Zu
den für
die Qualität
des Herstellungsprozesses der Leiterplatte 1 relevante
Daten zahlen z. B. Angaben über
den Zustand der Fertigungsanlage, im Lötverfahren durchlaufenen Temperaturzyklen,
und ähnliche
Angaben.
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Zu
den im Rahmen von an den Herstellungsprozess anschließenden Tests
der Leiterplatte gewonnene Daten gehören z. B. die angewendeten
Testverfahren und die erzielten Testergebnisse.
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Die
Daten aus dem Auftrag für
den diese Leiterplatte 1 hergestellt wird umfassen beispielsweise
den Namen des Auftraggebers, das Bestelldatum, das Lieferdatum sowie
gegebenenfalls besondere Lieferkonditionen.
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Diese
Daten können
nicht nur werkseitig abgespeichert und zur Qualitätskontrolle
und zur Qualitätssicherung
eingesetzt werden. Diese Daten können
ganz oder teilweise auch zusammen mit der Seriennummer auf einem
Speicher im RFID-Transponder 7 abgelegt werden. Im RFID-Transponder 7 abgelegte
Daten können
dann jederzeit über
ein externes Lesegerät
ausgelesen werden. Auf diese Weise besteht beispielsweise im Rahmen
von Wartungen, Inspektionen oder Reparaturen die Möglichkeit
unmittelbaren Zugriff auf diese Daten zu erhalten.
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Ein
besonderer Vorteil besteht darin, dass diese Daten auch dann noch
frei zugänglich
sind, wenn die Leiterplatte 1 bereits bei einem Endkunden,
z. B. in einem Messgerät
eingesetzt ist, dessen Innenraum womöglich sogar mit einem Verguss
ausgefüllt
wurde. In solchen Fällen
könnte
ein klassisches Label, wie es eingangs erwähnt wurde, gar nicht mehr gelesen
werden.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Leiterplatte
1 bereits
zu einem sehr frühen Zeitpunkt
innerhalb des Produktionsprozesses identifizierbar ist. Dieser Vorteil
kann sehr gut zur Qualitätssicherung
im Bezug auf das weitere Herstellungsverfahren der Leiterplatte
1 eingesetzt
werden. Im Herstellungsverfahren wird die Leiterplatte
1 einer
Fertigungslinie zugeführt,
in der die Leiterplatte
1 mehrere Stationen durchläuft in denen
jeweils ein Produktionsschritt ausgeführt wird. Zu einem möglichst
frühen
Zeitpunkt wird der RFID Transponder
7 in die Ausnehmung
5 eingesetzt
und dort befestigt. Ab diesem Zeitpunkt ist die Leiterplatte
1 identifizierbar
und kann wie oben beschrieben der Seriennummer und allen damit verbunden
Informationen zugeordnet werden. Die identifizierbare Leiterplatte
1 wird
nun sukzessive den nachfolgenden Stationen der Fertigungslinie zugeführt. Vorzugsweise
ist an jeder nachfolgenden Station ein Lesegerät vorgesehen, dass die Leiterplatte
1 vor
dem Eintritt in die jeweilige Station identifiziert. Nun wird anhand
der Identifizierung überprüft, ob die
Leiterplatte
1 diese Station durchlaufen soll, und/oder
unter welchen Prozessbedingungen die Leiterplatte
1 den
in dieser Station auszuführenden
Produktionsschritt durchlaufen soll. Dadurch wird sichergestellt,
dass jede Leiterplatte
1 nur die Prozessschritte durchläuft, die
für sie
vorgesehen sind. Ein Vertauschen von Leiterplatten beim Transport
von einer Station zur nächsten
kann hierdurch gänzlich
vermieden werden. Außerdem
können
anhand der Identifizierung die Produktionsbedingungen, z. B. ein
für die
Leiterplatte vorgegebener in einem Lötofen zu durchlaufender Temperaturzyklus,
automatisch und leiterglatten-spezifisch eingestellt werden. Hierzu
wird beispielsweise eine Prozesssteuerung eingesetzt, die mit den Lesegeräten der
einzelnen Stationen verbunden ist, und den Prozessablauf anhand
der über
das jeweilige Lesegerät
erhaltenen Identifizierung der Leiterplatte steuert.
| 1 | Leiterplatte |
| 3 | Bauteil |
| 5 | Ausnehmung |
| 7 | RFID-Transponder |
| 8 | Boden
der Ausnehmung |
| 9 | Kontaktfläche |
| 11 | Antenne |
| 11a | Antenne |
| 11b | Antenne |
| 12 | Verbindung |
| 13 | Bauteil |
| 15 | Anschlüsse |
| 17 | Kontaktflächen |
| 18 | Lotstopplack |
| 19 | Kontaktflächen |
| 21 | Lot |