EPP 10.2020

Die Prüfstrategie im

Die Prüfstrategie im ständigen Wandel – Röntgenanalyse für alle? Technologische Innovationen, Richtlinien und Normen stellen hohe Anforderungen an die Qualitätsziele und sind Triebfedern für die Anpassung der Prüfstrategie. Nicht zuletzt sind es Fertigungsqualität und Produktqualität, die den Durchsatz und somit den Geldbeutel des Unternehmers direkt entscheidend beeinflussen. Ein hoher First Pass Yield (FPY) und möglichst keine Reklamationen und Rückläufer sind, neben einer effizienten Fertigungslandschaft, Basis für eine wettbewerbsfähige Elektronik - produktion. Das Ziel jeder Prüfstrategie sollte es daher sein, Probleme zu finden, Ursachen zu analysieren und die jeweiligen Prozessparameter so zu korrigieren, dass diese Probleme zukünftig vermieden werden können Mit Beginn dieses Jahrtausend, setzte ein regelrechter Boom auf automatische optische Inspektion ein. Ursache dafür war, dass getrieben von der Miniaturisierung, der Anteil an fehlerhaft gesetzten Bauteilen (Missing Components, Polarität, Versatz ...) und Lötfehlern (Tombstone, Schlüsse, offene Lötstellen, nicht der Norm entsprechende Menisken …) erheblich anstieg. Aufgrund des kleineren Platzangebots auf der Baugruppe waren die Entwickler gezwungen, weniger Messpunkte im Layout zu berücksichtigen. Die Prüftiefe am In-Circuit-Test (elektrische Messung) nahm dadurch stetig ab. Resultierend daraus stieg der Anteil der gefundenen Fehler am Funktionstest. Dieser wiederum war relativ teuer und das Eingrenzen und Lokalisieren der Fehler war zeitaufwendig, personalintensiv und konnte nur von gut geschulten Fachkräften durchgeführt werden. Beide Testverfahren, In-Curcuit- und Funktionstest, analysierten dabei nicht die Fehlerursache. Dies oblag dem Reparateur. Die automatische optische Inspektion (AOI) schloss schließlich diese Lücke. Nachdem sich herauskristallisierte, dass 60–70 % der Fehler am Pastendruck verursacht wurden, boomten die Solder-Paste-Inspektions-Systeme (SPI). Beide Testverfahren haben sich längst etabliert und sind fester Bestandteil der modernen Prüfstrategie. Der fortlaufenden Miniaturisierung geschuldet muss nun auch das AOI-System klein beigeben und verliert zunehmend an Prüftiefe. Ursache dafür ist keineswegs die Größe der Bauteile, moderne AOI-Anlagen besitzen hochauflösende Kameras und können selbst winzige Strukturen erkennen und vermessen. Grund dafür ist vielmehr der Trend, neben immer kleineren Bauteilen, stetig mehr Funktionen in ein Gehäuse zu packen. Der Einsatz dieser hochintegrierten Bauformen hat durchaus X-Ray CT von Nordson Dage Vorteile. In der Regel haben diese Komponenten ein größeres Prozessfenster an der Bestückanlage und sind durch den hohen Integrationsgrad platzsparend. Nachteilig für unsere bewährte Prüfstrategie ist, dass die Lötstellen optisch nicht inspiziert werden können, da sie sich auf der Unterseite der Gehäuse befinden. Darüber hinaus ist diese „Schaltung auf der Schaltung“ meist sehr filigran aufgebaut. Ein erhöhtes Fehlerpotenzial, das leider weder optisch noch visuell getestet werden kann. Hochpreisige gefragte Produkte rufen auch immer Anbieter mit betrügerischen Absichten oder qualitativ schlechter Ware auf den Plan. Dummy-Komponenten haben zumeist, optisch betrachtet, den gleichen mechanischen Aufbau. Foto: Nordson Dage Die Entwicklung auf dem Bauteilmarkt, einerseits immer kleinere Bauteile und andererseits verstärkt hochintegrierte Bauelemente auf den Markt zu bringen, stellt auch den Lötprozess vor große Herausforderungen. Die extrem unterschiedlichen thermischen Massen der Gehäuseformen, sorgen für ein beträchtliches Delta-T auf der Leiterplatte. 30 EPP Oktober 2020

Advertorial Dies wiederum schafft Lötfehler-Potenzial. Des Weiteren werden wir mit der Embedding Technology (Bauteile in der Leiterplatte) vor weitere Herausforderungen gestellt. Die Möglichkeiten in das Bauteil hineinzu- „sehen“ oder durch das Gehäuse hindurch die Lötstelle zu inspizieren, schafft nur ein Röntgensystem. War dieser Prozess vor wenigen Jahren noch den großen, finanzstarken Elektronikfertigern vorbehalten, so findet er jetzt mehr und mehr Beachtung bei kleineren und mittelständischen Produzenten. Die X-Ray-Analyse lässt sich vielseitig einsetzen und schafft somit Voraussetzungen für ein schnelles Return on Investment. Sie liefert vorteilhafte Erkenntnisse für die Entwicklung, unterstützt die Eingangskontrolle, die Produktion und kann möglicherweise noch als Dienstleisung angeboten werden. Was zeichnet nun ein gutes Röntgensystem aus? • hochqualitative, schnell und einfach erzeugbare zwei- und dreidimensionale Bilder • ein Maximum an Bildinformationen • integrierte Features zur Vermessung und Bewertung • automatisierte Serienprüfungen • einfache Handhabung, intuitive Bedienung die Quadra 7 X-Ray-Anlage von Dage • fortschrittliche, langlebige und wartungsfreie Technik • attraktive Preise für Basisgeräte und Optionen Eine Röntgenanlage ist, wie auch andere Maschinen, nur so gut wie die Summe ihrer Komponenten, welche optimal aufeinander abgestimmt sein müssen. Röntgenquelle, Detektor, Hochspannungsgenerator, die Software, die Mechanik und die optionalen Features sollten im optimalen Fall vom Lieferanten selbst entwickelt und hergestellt worden sein. Die Praxis zeigt, dass eine geschlossene Röhre in Verbindung mit einem LaB6-Kristall (anstelle herkömmlicher Wolfram Glühwendel) als Elektronenquelle und dem entsprechenden Detector brilliante, stabile Bilder (mit bis zu 100 nm Detailerkennung) über die gesamte Lebensdauer hinweg produziert und auch im Bereich Wartung und Instandhaltung Vorteile gegenüber der offenen Röhre hat. Die richtige, auf die Belange des Produzenten abgestimmte, Röntgenanlage, kann entscheidend zur Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens beitragen und wird eine tragende Rolle in der Prüfstrategie einnehmen. Foto: Nordson Dage ANSPRECHPARTNER Herr Uwe Geisler ist Gründer und Gesellschafter-Geschäftsführer der smartTec GmbH. Mit Gründung der smartTec Devision SCCE (Soldering Competence Center Europe) im Jahr 2014 liegt sein Fokus auf diesem Geschäftsbereich, der seinen Schwerpunkt auf Fehlerfindung und Vermeidung rund um den Lötprozess legt. PROFIL Als Systemhaus fur die Elektronikfertigung ist smartTec in 6 Ländern vertreten.Die DACH-Region wird von der Zentrale in Rodgau und einem Vertriebsbüro in Österreich betreut. Die smartTec Nordic, mit Sitz in Kopenhagen, kümmert sich um die Belange der skandinavischen Kunden.Für optimale, fachliche Betreuung, gliedert sich die Firma in verschiedene (Fach-)Geschäftsbereiche. Im SCCE (Soldering Competence Center Europe) wird die Kompetenz rund um das Thema Löten gebündelt. Lötequipment, Lötstoffe, Fehleranalysen, ein umfangreiches Schulungs-Seminar- und Dienstleistungsangebot und neuerdings ein umfassender Webshop sind die Schwerpunkte dieser Devision. Unter dem Namen smartFlexLine kümmert sich ein Spezialistenteam um die Belange der SMT-Fertigung. Die smartControl steht für eigene Innovationen wie Soft-Hardwareentwicklungen und ein „State of the art“-Portfolio an Boardhandling- Systemen. Unter dem Namen smartPCB werden die Leiterplattenhersteller betreut. EPP Oktober 2020 31