EPP 11.2022

» TEST & QUALITÄTSSICHERUNG
Vision-Systeme: Optische Qualitätsprüfung in Bestückautomaten
Qualität, Ertrag und Effizienz im Blick
Erst wenn hochpräzise Positioniermechanik und ebenso exakte Vermessung
zusammentreffen, entstehen Produkte mit herausragender Qualität. Vision-Systeme
in Bestückautomaten haben sich von der einfachen Umrisserfassung zum
Smart-Process-Control-System weiterentwickelt, das Fehler sehr früh
im Produktionsprozess erkennt und damit teuren Ausschuss vermeidet.
Bild: ASMPT
CP20 Bestückkopf: Die Bauteile auf den Pipetten
werden an der Erfassungseinheit im Vordergrund
verbeigeführt: Eine hochauflösende Kamera mit
individueller Beleuchtung nimmt von jeder Komponente
ein eigenes Bild auf und erkennt nicht
verarbeitungsfähige Elemente
Modernes SMT-Fertigungsequipment,
wie beispielsweise die Siplace Bestückautomaten
von ASMPT, zeichnen sich
durch höchste Präzision und Prozessstabilität
aus. Hochgenau gefertigte Positioniersysteme
und schlupffreie Off-belt-Antriebe
mit Linearmotoren stellen sicher, dass jedes
noch so kleine und noch so komplex aufgebaute
Bauteil exakt an der vordefinierten
Stelle landet. Doch die beste Mechanik
stößt an ihre Grenzen, wenn die Ausgangbedingungen
nicht optimal sind – was in
der Praxis durchaus der Fall sein kann:
Bauteile sind verbogen oder haben Risse,
Lotpastendepots sind fehlerhaft oder es
befinden sich Fremdkörper auf der zu bestückenden
Platine. Eine „blinde“ Maschine
kann solche Probleme nicht erkennen. Sie
geht weiterhin von optimalen Ausgangsbedingungen
aus – und produziert Ausschuss.
Ebenso relevant wie die Mechanik sind
daher optische Systeme für Produktionsqualität
und -ertrag, die den Ist-Zustand
von Boards und Komponenten vor, während
und nach der Bestückung erfassen.
„Ohne Weltklasse-Vision-Systeme kein
Weltklasse-Equipment, um auch kleinste
Platinen ebenso fehlerfrei wie effizient
herstellen zu können“, betont Jérôme
Rousval, Solutions Marketing Manager
ASMPT, dem weltweit führenden Anbieter
von Hard- und Software für die SMT-
Fertigung.
2D-Inspektion: ein Bild
für jedes Bauteil
„Die Bauteilkontrolle hat sich in den
letzten Jahren enorm weiterentwickelt“,
weiß Rousval. „Wir können heute weitaus
mehr erfassen als nur Umrisse.“ Dazu wird
in den Bestückautomaten jedes Bauteil an
einer Kamera vorbeigeführt. Das Besondere:
Für jede einzelne Komponente wird
ein separates Bild aufgenommen. Die Beleuchtung
kann dabei individuell konfiguriert
werden. So wird nicht nur geprüft,
ob ein Bauteil face down oder zu stark
verkippt am Bestückkopf hängt, oder ob
der Pin 1 an der falschen Stelle zu liegen
kommt. Das hochauflösende System ermöglicht
zudem eine Crack Detection für
DIEs: Hier werden definierte Risse oder
Beschädigungen in Chips registriert, fehlerhafte
Exemplare abgeworfen und damit
teurer Ausschuss vermieden. Die Bilder
der aussortierten Komponenten lassen
sich für die spätere Analyse abspeichern.
Vor der Aufnahme der Bauteile wird außerdem
ein Offset der Pipettenspitze zur
Bauteilmitte erfasst, so dass der Unterschied
bei der Bestückung automatisch
kompensiert werden kann. Liegt die Abweichung
außerhalb der programmierten
Toleranz, wird das Bauteil abgeworfen.
3D-Inspektion:
wichtig für OSCs
Noch mehr Aufwand betreibt das Unternehmen
bei der Inspektion von Odd
Shaped Components (OSCs), die meist
auch noch THT-montiert werden müssen.
Bereits ein fehlender oder leicht verbogener
Anschlussdraht führt dabei zu einer
Fehlbestückung oder späteren Funktionsstörung
– und damit im schlimmsten Fall
zu einem unbrauchbaren Board. Schon
die Dimensionen von OSCs sind eine Herausforderung
für die Vision-Systeme in
Bestückautomaten. Oft können die Bauteile
nicht mit einer einzigen Aufnahme
erfasst werden. Hinzu kommen bei OSCs
und THT-Bauteilen ungünstige optische
Eigenschaften an den Spitzen der Pins
oder Reflexionen, die eine genaue Ver-
Farbcodierte Darstellung bei einer Lotpasteninspektion
in einem Bestückautomaten: Die Höheninformation
wird aus vier einzelnen 2D-Aufnahmen
errechnet
Bild: ASMPT
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