EPP 7-8/2019

TITEL
Foto: Koh Young
Foto: Koh Young
Bauteilmix.
Unterschiedliche Pad-Größen und -Abstände.
• Ein anderes Problem stellt sich bei der Abbildung der 3D-Messung.
Viele Testboards adressieren die Anforderungen der 2D-Inspektion,
d. h., es wird ein „Fehlerbild“ überprüft. Bei einer
3D-Messung werden jedoch Höhen und Volumen „gemessen“.
Hier werden also unterschiedliche Höhen und Volumen benötigt,
um die Grenze des Erfassbaren zu definieren. Denn Messsysteme
arbeiten mit Threshold-Werten. D. h., das Ausfallkriterium ist
ein Wert. Ein Test- und Benchmark Board muss also die Möglichkeit
der Prüfung mit unterschiedlichen Ausfallwerten geben.
• Die Entwicklung eines eigenen Testboards ist kosten- und zeitaufwendig
und es bedarf zudem einer gewissen Erfahrung, um Fehler
reproduzierbar und realistisch herzustellen.
Aus dieser Not heraus setzte sich Koh Young vor einigen Jahren mit
der Hannusch Industrieelektronik und der Christian Koenen GmbH
zusammen und entwickelte gemeinsam mit diesen Partnern ein
Benchmarkboard, das auch die Anforderungen einer 3D-Messung
erfüllt. So entstand das erste „Qualifizierungsboard“. Später wurde
die Baugruppe auch als Koh Young Board bezeichnet.
Gute Zusammenarbeit steht für Qualität
Aus der anfänglichen Selbsthilfe wurde über die Zeit ein Produkt,
das auch andere Firmen sowohl von Kunden- als auch Anbieterseite
anfragten. Angespornt durch den Erfolg und getrieben von den Entwicklungen
in unserer SMT-Welt, gibt es bereits acht Generationen
von Qualifizierungboards. Aktuell wird gerade die 9. Generation entwickelt,
die auf der productronica 2019 vorgestellt wird.
Auch heute noch bilden die drei Ursprungsunternehmen das Rückgrat
der Qualifizierungboard-Produktion, werden aber mittlerweile
von einer größeren Gruppe von Kooperationspartnern aus der SMT-
Welt mit Fachartikeln, Material und reichlich Expertise unterstützt.
Das Ergebnis ist im Design des aktuellen Qualifizierungboard
KYv8.1 ersichtlich, oder aber in den vielen Fachartikeln des Booklets
„Koh Young Test & Benchmark Board Version 8.1“, welches mittlerweile
in der 3. Auflage erschienen ist. Das Booklet ist ebenfalls Teil
eines Benchmark-Koffers mit fünf guten und fünf fehlerhaften Qualifizierungsboard,
den kompletten Daten der Baugruppen sowie einigen
hilfreichen Werkzeugen zum AOI-Vergleich. Aber was verbirgt
sich nun hinter dem vielversprechenden Namen „Qualifizierungboard“?
Dies wird an dessen aktueller Version 8.1 erläutert.
Beispiel Schattenszenario.
Das Boarddesign
Bei der Entwicklung der ersten Versionen standen erfahrene Nutzer
und Programmierer aus der 2D-AOI-Welt zur Seite. Mit ihrer Erfahrung
wurden herausfordernde Layouts entwickelt. So werden bei
gleichen Bauformen die Pad-Abstände und -Größen variiert, denn
die Produktionsrealität mit schlechten Layouts und Ätztoleranzen
der Leiterplatten soll möglichst praxisnah simuliert werden. Zudem
variieren wir die Bauteilabstände, um den Punkt zu ermitteln, an
dem eine gegenseitige Beeinflussung (Störsignal) auftritt. Basieren
die Prüfalgorithmen auf Bildvergleichen, werden Schwierigkeiten
bei der Zuordnung gleicher Bauteile auftreten. Damit lassen sich
dann vier Vergleiche abbilden:
• Ob das AOI Bildvergleich (2D) oder ein Messverfahren (3D) anwendet.
• Wieviel Aufwand beim Optimieren des Prüfprogramms (Debuggen)
entsteht.
• Reagiert das Prüfsystem sensibel auf Inter-Reflektionen zwischen
benachbarten Lötstellen.
• Kann das Prüfsystem kleine Bauteilabstände auflösen.
Das Board hat einen repräsentativen Schnitt an Bauformen, die sich
noch sinnvoll in einem Design vereinen lassen. Deshalb wurde die
kleinste Chip-Größe auf 01005 begrenzt. Insgesamt befinden sich
etwas mehr als 1.500 Bauteile auf dem Board. Diese reichen vom
kleinen Chip-Bauteil, über weiße LEDs bis zur SMD-Steckerleiste.
Es wurde bewusst eine Mischung aus großen und kleinen Bauteilen
gewählt, da in der optischen Inspektion mit Licht gearbeitet wird.
Größere Bauteile können durch Abschattung die Inspektion anderer
Foto: Koh Young
34 EPP Juli/August 2019