Test-Komplettlösung

Elektronische Baugruppen müssen nach der Fertigung oder auch nach einzelnen Prozessschritten geprüft und im Fehlerfalle wirtschaftlich entfehlert werden können.

Eine Neuentwicklung der Firma Prüftechnik Schneider & Koch aus Bremen ist die Kombination von elektrischem und optischem Test mit einer Prüflingsaufnahme. Dies führt zu erheblichen Einsparungen an Platzbedarf und Handling-Aufwand. Darüber hinaus werden durch das gemeinsame Reparaturplatzkonzept sowie die statistische Auswertung die Abläufe optimiert und die Kosten gesenkt. Funktionelle optische Eigenschaften, z.B. an Displays und LEDs, können zusätzlich geprüft werden. Das Ergebnis ist eine höhere Prüftiefe als bei klassischem AOI (Automatische Optische Inspektion) und damit eine hohe Produktqualität bei niedrigen Gesamtkosten.
Bisher werden die verschiedenen Prüfverfahren in der Produktionslinie nacheinander platziert, wie AOI, Röntgeninspektion (AXI / MXI), elektrischer Test (ICT / FKT). Dies weist einige Nachteile auf. Insbesondere beim autonomen (Standalone) Betrieb sind aufwendige Transporte zwischen den Prüfstufen, sowie zusätzlicher Bedarf an Platz erforderlich. Die gesonderten Reparaturen und Auswertungen der einzelnen Prüfstufen machen die Analyse der Fertigungs- sowie Prüfprozesse unübersichtlich.
Prüftechnik Schneider & Koch (www.prueftechnik-sk.de) vereinte jedoch ihr bewährtes AOI-System “LaserVision” mit einem elektrischen Testsystem. Das Besondere an diesem Kombinationstestsystem ist das gemeinsame Reparaturkonzept, die statistische Auswertung sowie die Kombination der Prüfverfahren in einem einheitlichen Gehäuse für hohe Prüftiefe in einem Arbeitsgang. Das System verfügt über eine modulare Systemarchitektur und kann durch zahlreiche Optionen einfach an die unterschiedlichsten Anforderungen angepasst werden. Es kann sowohl “Standalone” als auch “Inline” betrieben und optional mit einem vergrößerten Arbeitsbereich ausgestattet werden. Die Breitenverstellung der aus drei SMEMA-Modulen bestehenden Inline-Version (Einlauf-, AOI-, Reparatur-) wird durch das AOI-Modul mit Hilfe optischer Sensoren präzise angepasst. Die Schnittstelle für die elektrische Adaption ist so ausgelegt, dass prüflingsspezifische Standardadapter eingesetzt werden können. Ein schneller Wechsel der zu prüfenden Produkte sowie ein schneller Wandel des Systems zu einem herkömmlichen optischen System mit variabler Aufnahme ist ebenfalls möglich.
Funktionsumfang
Mit der Neuentwicklung wird ein Testsystem angeboten, das vier unterschiedliche Prüfverfahren kombiniert und so eine besonders hohe Fehlerabdeckung und eine geringe Pseudofehlerrate erreicht. Jede Prüfmethode hat ihre Stärken, aber auch ihre Grenzen. Die Bildverarbeitung ermöglicht z.B. die Erkennung und Analyse von optisch sichtbaren Merkmalen, die Lasertriangulation dagegen die genaue Vermessung von Höhenunterschieden. Tests wie Incircuit-, Cluster- und Funktionstest decken die elektrische Funktion ab. Mit bis zu vier vertikal angeordneten CCD-Kameras werden Bildausschnitte der Baugruppe aufgenommen. Der Funktionsumfang der klassischen AOI umfasst Anwesenheit / Lage der Bauteile (Durchfahrtshöhe bis 100 mm), Lötstellenkontrolle (SMT und THT), Kurzschlusstest (Lötbrücken), Schrifterkennung und Laser-Höhenmessung.
Die Kameras verfügen über unterschiedliche Auflösungen, so dass in Verbindung mit hohen Durchfahrtshöhen sowohl sehr kleine als auch sehr große oder hohe Bauteile geprüft werden können. Die Erkennung der Bauteile erfolgt mit Hilfe von standardisierten Prüfroutinen, die nach bestimmten Merkmalen suchen, wodurch die Anwesenheit, die genaue Einbaulage und die Polarität von Bauteilen kontrolliert werden können. Durch eine ergänzende Lagekorrektur mit Hilfe lokaler Passer-Marken sind Feinpositionierung der Prüffenster und damit zuverlässige Messungen garantiert. Diese Maßnahmen ermöglichen die leistungsfähige Lötstellenkontrolle an allen Bauteilen.
Zur berührungslosen Entfernungsmessung wird ein Laserstrahl auf dem Messobjekt fokussiert. Über die Auswertung des diffus reflektierten Laserlichtes mit einem Positionssensor kann der Abstand ermittelt werden. Auch hier erleichtern Standard-Prüfroutinen, wie eine Koplanaritätsmessung sowie optional auch das Scannen eines Höhenprofils, die Erstellung des Prüfprogramms. Die Laser-Höhenmessung ist somit eine gute Ergänzung zur Bildverarbeitung, da sie auch dort einsetzbar ist, wo auf Grund zu geringer Kontraste sowie wechselnder Formen und Farben eine zuverlässige Auswertung der Kamerabilder mittels Bildverarbeitung nicht möglich ist.
Besonders bei integrierten Schaltkreisen ist es wichtig, nicht nur die Anwesenheit und Orientierung zu prüfen, sondern auch festzustellen, ob der richtige Bauteiltyp eingesetzt wurde. Das System ist mit einem Verfahren zur optischen Zeichenprüfung (OCV) ausgestattet und kann so Beschriftungen auf Bauteilen oder auf der Leiterplatte kontrollieren. Mittels einer zusätzlichen Kamera und einer speziellen Beleuchtung lassen sich sogar sonst schwer erkennbare Beschriftungen wie Prägeschriften oder Laserbeschriftung erkennen.
Mit der Möglichkeit den Prüfling über einen Nadelbettadapter zu adaptieren, kann die elektrische Funktion der Baugruppe geprüft werden. Das System kann durch seinen modularen Aufbau mit den erforderlichen Mess- und Stimuli-Komponenten ausgestattet werden. Die Fehlerdaten werden zentral erfasst und auf den Reparaturplatz übertragen. Die Baugruppen können nach beiden Prüfstufen wirtschaftlich entfehlert werden. Im Fall, dass eine Baugruppe schon im optischen Test als fehlerhaft bewertet wird, kann je nach Fehlerart der elektrische Test entfallen – dies ist z. B. bei Kurzschlüssen sinnvoll.
Ronald Block, Prüftechnik Schneider & Koch: “Aufgabe für den Reparaturplatz ist die Verifizierung und Behebung erkannter Fehler. Dessen Herzstück ist eine systeminterne Software, die auf einem Monitor nicht nur die Detailansicht eines jeden Fehlers, sondern auch ein Übersichtsbild des gesamten Boards zu seiner Lokalisierung erzeugt.” Erst ein stetiger Durchsatz garantiert hohe Produktivität. Tritt ein Fehler auf, darf das Prüfsystem während seiner Reparatur keinesfalls stillstehen. Die Reparaturstation bietet die geeignete Lösung: Beim Inline-Betrieb trennt ein intelligenter Leiterplattenpuffer die Inspektion und Fehlerbehebung zeitlich voneinander. Fehlerhafte Boards werden zwischengespeichert und fehlerfreie zum Auslaufbandsegment geschleust. Beim Standalone-Betrieb kann während der nächsten Inspektion, anhand der zur Verfügung stehenden Fehlerdaten, das fehlerhafte Board bearbeitet werden.

Rohde & Schwarz
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