Bildergalerie
André Dahlhoff (l.), Geschäftsführer, und Thomas Fischer, Projektverantwortlicher, der Deltec Automotive GmbH & Co. KG mit dem Viscom-Inspektionssystem S3088 SPI.
Prinzipieller Aufbau zum Streifenprojektionsverfahren.

Die Deltec Automotive GmbH & Co. KG in Furth im Wald hat sich nun auch bei der 3D-Pasteninspektion für Viscom-Inspektionssysteme entschieden.

Auf über 6.000 m² Produktionsfläche fertigt der Elektronikdienstleister Automobil-, Industrie- und Consumer-Elektronik. Unterstützung erhalten die Kunden nicht nur im Bereich der EMS-Dienstleistungen, sondern auch in der gesamten Prozesskette, z. B.  bei Konstruktion und Leiterplattenlayout  sowie Prozessentwicklung und Prototyping.

Die Produktqualität spielt für den Erfolg des Unternehmens eine entscheidende Rolle. Zur Fehlerdetektion und Prozessoptimierung setzt Deltec schon lange auf AOI- und AXI-Systeme von Viscom. Um Fehlertendenzen früh im Fertigungsprozess zu erkennen, hat das Unternehmen jetzt auch in 3D-Lotpasteninspektionssysteme vom Typ S3088 SPI investiert.

Geschäftsführer der Deltec Automotive GmbH & Co. KG André Dahlhoff: „Wir freuen uns, nun auch im Bereich der 3D-Pastenprüfung auf gewohnt hohem Viscom-Standard arbeiten zu können. Uns hat die Performance des S3088 SPI-Systems bei der Evaluierung überzeugt. Wir schätzen die gute Produktqualität bei Viscom. Nicht nur die Inspektionsleistung, sondern auch die gesamte Mechanik und Verarbeitung stimmt.“ Und er ergänzt: „Mit Viscom  haben wir darüber hinaus einen Entwicklungspartner, der auf die Anforderungen und Wünsche seiner Kunden eingeht und uns auch im Bereich Service und Support zuverlässig unterstützt.“

Das Streifenprojektionsverfahren

Viele der am Markt verfügbaren SPI-Systeme arbeiten nach dem Prinzip der Streifenprojektion. Dabei wird über eine Lichtquelle und eine entsprechende Optik ein Streifenmuster schräg unter einem gewissen Winkel auf die Leiterplatte und damit auf das mit Lotpaste bedruckte Pad projiziert. Durch dieses Lotdepot erfährt das Streifenmuster eine gewisse Verzeichnung, durch die ein Rückschluss auf die Höhe möglich ist. Die eigentlich unbekannte Größe ist dabei die Phasenverschiebung, um die ein Pixel bzw. ein Grauwert verschoben wird und aus der sich  die genaue Höhe des Pastendepots rückrechnen lässt.

Der Helligkeitsverlauf orthogonal zur Streifenrichtung ist dabei sinusförmig. Da aber neben der Höhe der Lotpaste noch andere unbekannte Größen wie Grundhelligkeit und Amplitude des Streifenmusters existieren, sind mehrere Messungen bzw. Bildaufnahmen notwendig, wobei das Streifenmuster zwischen den Bildaufnahmen um einen Teil seiner Wellenlänge verschoben wird.

Je Kamerapixel und damit je Ort des Pastendepots erhält man somit drei Grauwerte I1, I2 und I3, mit denen sich die drei Unbekannten Grundhelligkeit Im, Amplitude M und die Phasenverschiebung phi als indirekter Höhenwert berechnen lassen.

Man erhält so ein 3D-Höhenprofil der gesamten Leiterplatte und kann unter Verwendung der Pad-CAD-Daten der Baugruppe – üblicherweise Gerberdaten – für jedes Pad das Pastenvolumen sowie die mittlere Höhe, die Form und den Versatz des Pastendepots berechnen und klassifizieren. Weitere Fehlerkriterien sind die Verschmierung von Lotpaste und die Bildung von Pastenbrücken von einem Pad zum anderen.

Uplink-Verknüpfung von SPI- und AOI

Weitergehende Konzepte zur Nutzung der SPI-Ergebnisse gehen über die reine Auswertung zur Fehlerdetektion am Pastendruck hinaus. Ansätze hierfür liegen zum einen bei der Auswertung von Prozessfehlern, worunter man Pads versteht, die zwar noch keinen klaren Fehler darstellen, diese aber fast erreichen. Zum anderen müssen die SPI-Ergebnisse mit den AOI-Ergebnissen verknüpft werden, da durch die gemeinsame Auswertung Synergien entstehen.

Es ist also mit Blick auf die Lötqualität sinnvoll, bei der Klassifikation der AOI-Inspektionsergebnisse das Bild und die Ergebniswerte der SPI auch dann darzustellen, wenn die Fehlerschwelle am SPI nicht überschritten wurde. Wird z. B. am AOI eine magere Lötstelle als Fehler und zusätzlich der Pastendruck an demselben Bedienplatz bereits als Prozessfehler angezeigt, so wird der Bediener es deutlich leichter haben, korrekt zu klassifizieren.

Der immer wiederkehrende Effekt, dass echte Fehler bei der Klassifikation als Pseudofehler eingestuft werden – der sogenannte Humanschlupf – kann so reduziert werden.