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Markus Neuner von Smartrep (l.) und Franz Baschung von Indel am 3D-AOI Zenith von Koh Young.
Zenith von Koh Young ist das erste AOI-System, welches Bauteile exakt in der dritten Dimension vermessen kann.
Schematische Darstellung des kombinierten 2D- und 3D-Messkopfes des AOI-Systems Zenith.
Markus Neuner von Smartrep (l.) und Franz Baschung von Indel analysieren die Messergebnisse.

Maschinen werden heute immer mehr auf den Endabnehmer zugeschnitten. Dies fordert einerseits eine breite Palette an Standardlösungen, andererseits aber auch hohe Flexibilität. Bei Indel deckt ein breites Standardproduktportfolio von CPU-Boards, I/O-Systemen und Motoren-Endstufen ein breites Spektrum der Anforderungen der Maschinenbauer ab. Auf Basis der Systemarchitektur, die immer aus einem zentralen Master und dazu gekoppelten Slaves besteht, lässt sich eine kundengerechte Systemlösung evaluieren. Der Master übernimmt die gesamte Maschinensteuerung und kommuniziert über den 1-GBit-Ethernet-Feldbus Ginlink mit den Drives und I/O-Modulen. Dadurch lassen sich Systeme bei Bedarf individuell erweitern und vergrößern.

Präzision für Automatisierungslösungen

Alle Steuerungskomponenten werden vom Layout der Elektronik bis hin zum Echtzeit-Betriebssystem an einem Standort selbst entwickelt und produziert. Dadurch ist es möglich, auch maßgeschneiderte Kundenlösungen rasch zu evaluieren, entwickeln und produzieren. Der Kunde kann sich also auf ein breites Standardsortiment stützen, ohne dabei die Flexibilität für Sonderlösungen zu verlieren. Solche Steuerungssysteme kommen in ganz unterschiedlichen Branchen zum Einsatz. Von der sicherheitskritischen Medizinbranche über High-Speed-Anlagen der Halbleiterindustrie bis hin zu Großanlagen in Stahlwerken.

Nun kann ein Hersteller langfristig nur mit einem hohen Qualitätsstandard im hart umkämpften Industriemarkt überleben. Zudem erlauben es heutige Herstellungsprozesse immer kompaktere und kleinere Elektronikkomponenten zu entwickeln und zu produzieren. Dies bedeutet jedoch gleichzeitig stetig steigende Anforderungen an die gesamte Produktionslinie sowie das Testequipment. Um die Lücke zwischen produzierter Elektronik und funktionalen Tests schließen zu können, hat Indel die Anschaffung eines AOI-Systems evaluiert. Ziel war es, auch in der Zukunft den nötigen Qualitätsstandard bei gleichzeitig steigenden Anforderungen aufrechterhalten zu können.

3D + 2D sorgt für Qualität

Mit dem System Zenith von Koh Young Technology war das passende AOI-System schnell gefunden. Hauptargument war die Messdatenerfassung basierend auf echten physikalischen Messungen der Bauteile und Lötverbindungen. Die Kombination aus 3D-Messung und der klassischen 2D-Inspektionstechnologie bringt angemessene Ergebnisse bei der Bauteil- und Lötstellenüberprüfung. Pseudofehler, Schlupf und personenbezogene Programmierergebnisse lassen sich dadurch weitestgehend eliminieren. Auch Herausforderungen durch Bauteilabschattungen, Verwölbungen der Leiterplatte und verschiedenen Bauteillieferanten meistert das System. Die Messtechnologie des Phasen-Shift-Moiré-Verfahrens durch Weißlichtprojektion, die das 3D-AOI verwendet, ist seit über zehn Jahren in Koh Youngs 3D-SPI-Systemen erprobt. Durch diese Technik und die damit erhaltenen 32 Messinformationen pro Pixel ist es möglich, Bauteile komplett in 3D zu vermessen.

Beispielsweise lässt sich anhand des Höhenverlaufs eines BGAs dessen Koplanarität eindeutig überprüfen. Ein weiteres Fehlerbild eines ungleichmäßigen Druckbilds ist der so genannte Grabsteineffekt. In der klassischen 2D-Technik kann ein hochstehendes Bauteil als Pad und somit fehlendes Bauteil fehlinterpretiert werden. Ebenso ermöglicht die Messtechnik eine exakte Vermessung von Polaritätsmarken, die durch Höhenunterschiede (Mulden, Kanten) gekennzeichnet sind. Anlagen anderer AOI-Anbieter verwenden dagegen vorwiegend optische Messverfahren, die häufiger gewisse Schwierigkeiten mit Belichtungsproblemen und Lichtreflexionen haben.

Im engen Schulterschluss

Indel bietet ein sehr breites Produktspektrum mit eher kleinen Stückzahlen. Durch die hohe Flexibilität und einfache Programmierung neuer Baugruppen konnte das Zenith-System weiter punkten. Neue Programme lassen sich in kürzester Zeit erstellen und sind dank der echten 3D-Messtechnologie sofort einsatzbereit. Die Messergebnisse nach der Prüfung sind eindeutig reproduzierbar. Zur Programmerstellung werden lediglich die Daten aus den Bestückungsautomaten mit den entsprechenden Gerberdaten der Leiterplatte zusammengeführt. Die parametrische Programmierung, natürlich auch vollständig offline durchführbar, macht das Prüfergebnis außerdem unabhängig vom Programmierer.

Unterstützung erhält Indel durch Smartrep. Der Systemlieferant ist für den Vertrieb und Service der Systeme von Koh Young in Deutschland, Österreich und der Schweiz zuständig. Das Unternehmen bietet höchstes Know-how und ein umfangreiches Spektrum an Produkten und Lösungen im Bereich der Inspektion und 3D-Messtechnik, gepaart mit einem umfangreichen technischen Support und Service als Dienstleistung.

Echtes 3D-AOI für flotte Inspektion

Seit etwa einem Jahr ist das 3D-AOI-System Zenith von Koh Young bei Indel im Einsatz. Die Kombination aus 3D-Messung und klassischer 2D-Inspektionstechnologie trägt dazu bei, den Qualitätsstandard in der Herstellung von Automatisierungsanlagen aufrechtzuerhalten. Dabei entfällt bei dem Hersteller eine mehrstufige zeitintensive Sichtkontrolle.

SMT Hybrid Packaging 2014: Halle 7, Stand 419