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Visuelle Qualitätskontrolle nach Maß

Optische 3-D-Prüfung in der Leiterplattenfertigung
Visuelle Qualitätskontrolle nach Maß

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Zeit ist Geld, vor allem bei der Fertigung elektronischer Baugruppen. Hohe Stückzahlen und flexible Produktion unterschiedlichster Leiterplatten zeichnen daher die Fertigung aus. Diesen Anforderungen muss auch die Qualitätskontrolle genügen, um nicht zum Flaschenhals der Fertigung zu werden. Omron AOI Maschinen mit patentierter optischer Kontrolle der Leiterplatten vor und nach dem Löten setzen hier nun neue Maßstäbe. Dank geschickter Beleuchtung reicht eine einzige Kamera für die dreidimensionale Erkennung aus. Um die Kontrolle optimal auf die Fertigung abstimmen zu können, bietet Omron AOI-Maschinen in unterschiedlichen Hard- und Software-Varianten, Stand-alone- oder In-Line. Jeder Einsatzbereich kann schnell nach- oder ausgerüstet werden.

Torsten Schellschmidt, Sales AOI bei Omron, Dipl.-Chem. Andreas Zeiff, Redaktions Büro Stutensee

Um Bauteile bzw. Lötstellen richtig beurteilen zu können ist eine dreidimensionale optische Erkennung erforderlich. Normalerweise werden für Funktionstests elektrische Prüfmethoden eingesetzt. Ihr Nachteil ist jedoch, sie erfassen nur und ausschließlich den elektrischen Funktionszustand zum Zeitpunkt der Messung, die mechanische Festigkeit der Lötstelle kann nicht erkannt werden. Die mechanische Festigkeit ist wichtig, wenn Leiterplatten in mobilen Geräten, Autos, Flugzeugen etc. verbaut werden. Der AOI-Spezialist Omron setzt daher auf die aussagefähigere optische Beurteilung mit einer einzelnen Kamera und drei Beleuchtungsfarben. (rot, grün, blau). Die AOI-Maschinen messen die Position von Bauteilen auf den Leiterplatten und erkennen die Qualität jeder einzelnen Lötstelle. Die drei Farben der Beleuchtung mischen sich auf den diffus reflektierenden Oberflächen von Leiterplatten und Bauteilen zu ihren natürlichen Farben. Auf den direkt reflektierenden Lötstellen sind die drei Farben je nach Anstieg einzeln sichtbar. Die Messung der Anstiege (Farben) ergeben die exakte 3D-Geometrie der Lötstelle und sind Garant für eine Lötung, die mechanisch und elektrisch in Ordnung ist.
Kontrolle am Ende oder in der Fertigungslinie
Um sicherzustellen, dass nur qualitativ hochwertige Leiterplatten produziert und ausgeliefert werden, genügt eine AOI-Maschine nach dem Löten, d.h. am Ende der Fertigungslinie. Erkennt dieses AOI Mängel, ist jedoch nicht bekannt, in welchem Fertigungsschritt (Pastendruck, Bestückung, Löten) diese Mängel entstanden. Der Ort, an dem die Mängel entstehen, kann nur sicher und schnell identifiziert werden, wenn nach jedem Produktionsschritt ein AOI steht (Bild 1).
Omron bietet AOI Maschinen zur Erkennung des Pastendrucks, der Bestückung und der gelöteten Leiterplatte. Eine diesen drei Maschinen übergeordnete Software, QupNavi, stellt sobald ein AOI einen Fehler erkennt, die Bilder aller drei AOI nebeneinander dar. So können Fehler unmittelbar erkannt und behoben werden. Nach Bedarf können sämtliche Mess- und Bilddaten in einer Datenbank archiviert werden. Zum späteren Auffinden der Daten genügt die Leiterplatten-ID (Code) oder der Zeitstempel in Kombination mit dem Fertigungsort.
Leicht bedienbar
Alle AOI-Maschinen von Omron sind offline programmierbar und mit einem Lernprogramm sowie einer Auto-teach-in-Funktion ausgestattet (Bild 2). Das erleichtert die Abstimmung auf unterschiedlichste Produkte enorm. Dank Auflösungen bis zu 10 µm/Pixel sind auch die momentan kleinsten Bauteile und deren Lötstellen sicher erkennbar (Finepitch 0.3 mm, 01–005 Chip). Je nach Anwendung können so in einem einzigen Arbeitsgang alle nötigen Kontrollen durchgeführt werden. Ob Beschriftung oder Position von Bauteilen, fehlende, verdrehte, verpolte Bauteile, unvollständiger Lötpastenaufdruck oder Lötbrücken, fehlende und mangelhafte Benetzung und andere Lötdefekte, alles wird auf einen Blick festgestellt und dokumentiert (Bild 3). Ein Gigabit-Netzwerk erlaubt es, die anfallenden Datenmengen auch bei hoher Taktzahl der Fertigung sicher für alle Nutzer bereitzustellen.
Moderne optische 3-D-Kontrolle mit nur einer Kamera vereint einfachen Messaufbau mit komplexer Messtechnik. Leichte Bedienbarkeit und automatische Teach-in-Funktion stellen eine reibungslose Auf- und Umstellung in der Fertigung sicher. Das spart Zeit und Geld bei 100 % Kontrolle aller wesentlichen Teile.
Omron Electronics, Langenfeld
QE 532
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