Präzise bestücken Prozess- und Maschinenfähigkeit ... - QZ-online.de

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stellen wäre dies ein gleicher oder zumindest ähnlicher Grundaufbau der Lötstellen. Lötstellen von SMD-Widerständen, QFP’s ...(Beispiele siehe Abbildung 4) sind jedoch alles andere als ähnlich. Es müsste eine Trennung vorgenommen werden, was dann die Anzahl der zur Verfügung stehenden Daten pro Analyse wieder stark reduziert. • Werden Fähigkeitskoeffizienten auf der Basis von Produktdaten ermittelt, so ist eine Vergleichbarkeit nur gegeben, wenn gleiche oder zumindest ähnliche Produkte verwendet werden. Auch hier ist sonst eine Trennung der Daten notwendig. • Um die geforderten Prüfumfänge zu realisieren, ist es teilweise notwendig, Daten aus einem langen Zeitraum zusammenzufassen. Damit können u.a. Qualitätsschwankungen verwischt werden. • Da es relativ fest geprägte Vorstellungen für Mindestwerte der Fähigkeitskoeffizienten gibt, besteht die große Gefahr, dass viele Fertigungen zu unrecht als qualitätsunfähig abgestempelt werden, da Qualitätsniveaus bei Fine-Pitch-SMD’s von 3,4 DPM für eine der Motorola konformen six-sigma Forderung kaum erreichbar sind. Eine Kompromissmöglichkeit besteht darin, die Fehler für Fähigkeitsanalysen erst nach den in der SMD- Fertigung kaum vermeidbaren Reparaturprozessen zu erfassen. Toleranzen und Spezifikationen Für die Berechnung von Fähigkeitswerten mit messbaren Qualitätsmerkmalen benötigt man Grenzwerte. Diese Grenzwerte können die Toleranzgrenzen des zu analysierenden Qualitätsmerkmals sein. Teilweise werden diese Toleranzen auch als Spezifikationen bezeichnet. Bei der Bewertung von Elektronikfertigungen müssen diese Begriffe sehr sorgfältig definiert werden, denn fehlerhafte Grenzwerte bzw. Fehlinterpretationen führen unter Umständen zu falschen Aktionen. Der Kunde fordert von seinem Bestückautomaten, dass er damit ein möglichst großes Spektrum von verschiedenen Bauelementen mit möglichst hoher Taktrate genau genug auf die Leiterplatte bestücken kann. Die Erfüllung der Kundenforderung sollte nun vom Hersteller des Bestückautomatens bei Lieferung nachgewiesen werden. Abbildung 4 Beispielbauelemente Abbildung 4 zeigt einen kleinen Ausschnitt aus diesem Spektrum. Im hinteren Teil der Abbildung sind zwei QFP-Schaltkreise (Quad-Flat-Pack) zu sehen. Ein Maßstab für die notwendige Genauigkeit beim Bestücken ist der Abstand der Abschlüsse (Pins), der sogenannte Pitch. Beim linken Schaltkreis beträgt dieser Pitch 1000 µm, rechts ist er 400 µm. Der aktuelle mi-
nimale Pitch ist 300 µm. Die im Vordergrund sichtbaren Bauelemente sind sogenannte Chips, die in der Regel Widerstände oder Kondensatoren enthalten. Links sind Chips mit einer Größe von 3,2*1,6 mm 2 zu sehen, rechts betragen diese Maße 1,0*0,5 mm 2 . Das aktuelle praktische Minimum beträgt 0,6*0,3 mm 2 . Jedes dieser Bauelemente hat nun offensichtlich andere Genauigkeitsanforderungen für das Bestücken. Die Erfüllung der Kundenforderung sollte nun vom Hersteller des Bestückautomaten bei Lieferung nachgewiesen werden. Pinbreite b pin Padbreite b pad Side-overhang SO x Pad Pin Toe-overhang Bauelementekörper Abbildung 5 Qualitätsanforderungen an das Bestücken eines QFP-Bauelementes Für das QFP-Bauelement illustriert Abbildung 5 diese Forderungen. Hauptzielgröße ist der Side-overhang, das Hinüberschauen der Pins über das Pad. Als Toleranzgrenze (SO max ) ist ein Wert von 25% der Pinbreite (b pin ) vorgegeben. Um diese an das konkrete Bauelement gebundene Forderung zu erfüllen, muss der Bestückautomat den Bauelementekörper an eine vorgegebene Koordinate auf die Leiterplatte bestücken. Gelingt dies, liegen alle Pins zentrisch auf den Pads. Jede Abweichung von der Idealposition wird als Versatz bezeichnet. Dabei können Versätze in x-Richtung (∆x), in y-Richtung (∆y) und eine Verdrehung (∆Θ) auftreten. Für ein gegebenes Bauelement besteht für kleine Winkel ein näherungsweiser Zusammenhang zwischen den Genauigkeiten des Bestückautomatens und dem Side-overhang in x-Richtung (y-Richtung analog). SO l be x ≈ 1 ∆x + l 2 be 1 ∆Θ − 2 ( b − b ) pad Größe des Bauelements Pin Es ist ersichtlich, dass nicht nur die Genauigkeiten des Bestückautomatens eine Rolle spielt. Dabei ist besonders die Padbreite auf der Leiterplatte, die immer größer als die zugehörige Pinbreite ist und durch den Kunden selbst festgelegt wird, zu beachten. Berücksichtigt man weiterhin, dass es sehr viele geometrisch verschiedene Bauelementetypen gibt, so ist es nicht sinnvoll, vom Hersteller der Bestückautomaten zu fordern, dass er für einen Großteil dieser Vielfalt die Qualitätsfähigkeit detailliert nachweist. In der Praxis hat sich deshalb ein anderer Weg bewährt. Für jeden Bestückautomaten wird weltweit die Genauigkeit für (x- und die y-Richtung, sowie für die Rotation) in folgender Form beispielhaft angegeben:
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