Bis zu 18.000 Leiterplatten pro Tag produziert der Elektronikdienstleister und -hersteller Steca Elektronik. Zu den Zielmärkten gehören Wohn-, Automobil-, Agrar-, Umwelt-, Verkehrs- und Gebäudetechnik sowie der industrielle und medizinische Bereich. Ein weiterer Geschäftsbereich ist die Solarindustrie. Hier entwickelt das Memminger Unternehmen Produkte für die Bereiche Photovoltaik-Netzeinspeisung, autarke Systeme und Solarthermie. Steca ist aktiv an Forschungsprojekten zur effizienten Energienutzung und dem Klimaschutz beteiligt und nutzt auch in deren Fertigungsprozess nur Verfahren, die strengen ökologischen Kriterien gerecht werden.

Seine wichtigsten Kriterien für die Suche nach einem passenden AOI-System goß Steca in Form einer speziell entwickelten Matrix mit einem Punktesystem, anhand derer jedes System bewertet wurde. Zu den wichtigsten Parametern für die Fertigung zählten maßgeblich die Inspektionsgeschwindigkeit, die Flexibilität der Anlage, die maximale Leiterplattengröße, die verschiedenen Inspektionsmöglichkeiten von hohen Bauteilen, ein einfaches Handling, eine strukturierte Software und Bedienoberfläche sowie Programmierfreundlichkeit. Nach diesem Auswahlverfahren erreichte das AOI-System von MEK (Marantz Electronics, Repräsentant in den deutschsprachigen Ländern: SmartRep) die höchste Punktzahl.

Der Würfel ist gefallen

In der Folge wurde die Anlage gemeinsam mit SmartRep erfolgreich in die Fertigung von Steca integriert. Einer reibungslosen Installation folgte eine kundenorientierte Schulung. Die Schulung umfasste die Bedienung, Programmierung und Wartung. Nach vergleichsweise kurzer Zeit wurden sehr viele unterschiedliche Prüfprogramme bei Steca erstellt und erfolgreich zum Einsatz gebracht. Die speziellen Inspektionsalgorithmen von MEK helfen bei zuverlässiger Fehlerfindung.

Das eingesetzte AOI-System gehört zur neuen Generation solcher Testautomaten von MEK, die vier Desktop- und drei Inline-AOI-Systeme umfasst. Mit der aktuellen Generation der Serie Powerspector kombiniert MEK die jüngsten Entwicklungen in den Bereichen Mechanik, Kamera-, Sensor- und Softwaretechnologie. Darüber hinaus legt der Hersteller traditionell Wert auf die Benutzerfreundlichkeit. Laut MEK verfügen die Systeme über eine der strukturiertesten Softwareoberflächen für Bediener und Programmierer, die es im AOI-Markt gibt. Tatsächlich waren die strukturierte Software und Bedienoberfläche auch für Steca ein entscheidendes Auswahlkriterium.

So lassen sich einfache AOI-Anwendungen schnell und effektiv mit dem Pattern-Matching-Algorithmus durchführen. Die Prüfung komplexerer Inspektionsanforderungen realisiert der Hersteller mit der Kombination aus Pattern-Matching und dem Meniscus Profiler. MEK vereint zwei Programmiersprachen in einem System, die sich je nach Anforderung kombinieren lassen. Für Steca bietet das System so ein perfektes Zusammenspiel von Programmieraufwand zu Fehlerfindung und Fehlerquote. Mit einem geringen Programmieraufwand lässt sich in kürzester Zeit bei beispielsweise kleinen Losgruppen schnell ein effizientes Prüfprogramm erstellen.

Kameras mit Beleuchtung

Alle AOI-Systeme von MEK sind mit hochauflösenden Kameras und einer telezentrischen Optik ausgestattet, die für eine optimale Farbwiedergabe und Echtfarbenbildverarbeitung sorgen. Die im System vereinten unterschiedlichen Inspektionstechnologien lassen sich so auf jede kundenspezifische Applikationsanforderung anpassen und zu einer Prüfstrategie bündeln. Die neue Inspektionstechnologie des Powerspector FDAz wurde für Post-Reflowanwendungen entwickelt. So können speziell Bauteile, die mit einer Top-Kamera nicht erkannt werden, problemlos inspiziert und ausgewertet werden. Die acht Seitenkameras sind in einem Winkel von 45 Grad zur Leiterplatte angeordnet und verfügen über die aktuelle Multiplex-CameraLink-Technik. Zudem sind die Seitenkameras über eine „Tilt and Shift“-Linsentechnik ausgestattet, die im AOI-Bereich ein Novum darstellt. Für die Top-Kamera ist es möglich, je nach Bauteilgröße und Anforderung, zwischen einer Auflösung von 10 μm und 18,75 μm pro Pixel zu wählen.

Die drei multidirektionalen mehrreihigen LED-Beleuchtungen mit ihren verschiedenen Farben und in den unterschiedlichen Winkelanordnungen erstellen ein detailliertes Profil des Lötmeniskus, während das Hauptlicht die Bauteile in Echtfarbe inspiziert. Mit einem weiteren Licht, dem DOAL (Diffused on axis light), das exakt im 90-Grad-Winkel auf die Bauteile und Lötstellen trifft, können Lötverbindungen auch bei Abschattung durch hohe Bauteile geprüft werden. Steca hat eine sehr große Bauteilvarianz und konnte mit dieser Kameratechnik weitere Inspektionsvorteile aus dem System ziehen. Der in Z-Achse automatisch höhenverstellbare Inspektionskopf (FDAz) kompensiert Verwölbungen der Leiterplatte und passt sich jeder Leiterplattendicke und -kontur an. Diese Eigenschaft ist von entscheidender Bedeutung bei der Verwendung von Seitenkameras, da gerade hier der Fokus-Bereich meist eingeschränkt ist.

Ein sicheres Lesen von Texten und eine allgemeine Inspektion von großen Bauteilen ist ebenso möglich. Problemlos lassen sich Text und Polarität an den Seiten der Bauteile auslesen. Eine Überprüfung von Sandwich-Baugruppen, bei denen verschiedene Leiterplattenhöhen vorliegen, ist mit nur einer Inspektion realisierbar. Für Steca bietet das AOI-System eine Lösung für SMD- und THT-Anwendungen. Speziell entwickelte THT-Inspektions-Algorithmen erlauben eine vollständige Inspektion von THT- Bauteilen. MEK bietet hier eine zuverlässige Überprüfung sowohl für die Bauteil- als auch für die Lötseite. Die offline-Programmierung erlaubt eine annähernd vollständige Vorbereitung des Prüfprogramms an einem separaten Arbeitsplatz ohne die AOI-Anlage zu blockieren. Datenbankanbindungen und Traceability-Lösungen lassen sich individuell an Kundenanforderungen anpassen. Die Software-Peripherie bietet Pakete für die Fehlerauswertung, -analyse und Prozessüberwachung.

Den Anwender im Blick

In dem Maße wie High-End-Kameras und andere Inspektionshardware zunehmend „von der Stange“ kommen, gewinnt die Software als Alleinstellungsmerkmal an Potenzial. Bei MEK liegt der Schwerpunkt besonders auf den Benutzeroberflächen und dem Komfort bei der Erstellung von Prüfprogrammen. Diese Eigenschaften sind für Anwender wie Steca von großer Bedeutung.

Hans-Jürgen Sauter

ist Vertriebsingenieur von SmartRep

(mrc)

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