Röntgen für Elektromobilität und erneuerbare Energien

Die Röntgeninspektion leistet in der Fertigung elektronischer Produkte einen wichtigen Beitrag dazu, dass diese später in der Anwendung den Erwartungen entsprechend einwandfrei funktionieren. Die Röntgentechnologie hat sich von der extrem schnellen vollautomatischen Prüfung von Flachbaugruppen bis hin zu manuellen Verfahren für ganz unterschiedliche Objekte weltweit etabliert. Um auch zukünftigen Anforderungen gerecht zu werden, entwickelt Viscom das umfangreiche Inspektionsangebot fortlaufend weiter und integriert Trendentwicklungen in die Systemkonzepte. „Nicht zuletzt die vielen Gespräche mit Kunden und Interessenten lassen immer wieder wichtige Veränderungen in den Marktanforderungen erkennen, die sich dann auch in den Prüfaufgaben niederschlagen“, betont Christian Wolff, bei Viscom verantwortlich für den globalen Fachvertrieb von Röntgenlösungen. Sowohl beim Handling als auch bei der Durchstrahlung wird je nach Einsatzbereich des Systems unter wirtschaftlichen und technischen Aspekten das richtige Inspektionskonzept gesucht.

Das Röntgensystem X8068 SL von Viscom ist für eine flexible vollautomatische Inspektion von großen Prüfobjekten auf Werkstückträgern konzipiert. Viscom

Wechselrichter und DC/DC-Wandler

Mit den Trends Elektromobilität und erneuerbare Energien rückt eine möglichst schnelle und verlustarme Umwandlung elektrischer Energie in den Fokus. Ein klassischer Vertreter ist der Wechselrichter, der den Gleichstrom einer Solaranlage in Wechselstrom umwandelt, welcher dann ins öffentliche Netz eingespeist werden kann, oder der in anderer Ausgestaltung beispielsweise im Fahrzeug Bremsenergie wieder nutzbar macht. Die Umrichtung einer bestimmten Gleichspannung in höhere oder niedrigere Gleichspannung übernimmt wiederum der DC/DC-Wandler und ermöglicht so unter anderem die Nutzung von Infotainment im Fahrzeug. Die Leistungselektronik steuert, regelt und überwacht bei solchen und anderen Anwendungen je nach Anforderung mit höchster Präzision die elektrischen Übertragungen und Verbräuche. Bei den dafür eingesetzten Bauteilen und Baugruppen kann man immer wieder neue spannende Entwicklungen beobachten, die sich ihren Weg in die praktische Anwendung bahnen. Ein wichtiger Aspekt ist zum Beispiel wegen der hohen Ströme eine möglichst gute Wärmeabfuhr.

Prüfung eines Chips, insbesondere der Lötungen zwischen den vom Die ausgehenden Bonddrähten und den elektrischen Anschlüssen (Pins) des Gehäuses. Viscom

Bei der Qualitätsprüfung mit Röntgentechnologie innerhalb der Elektronikfertigung sind in diesem Zusammenhang einige Besonderheiten zu beachten. „Hier haben wir es oft mit Leiterplatten zu tun, die bereits in einem weiteren Fertigungsschritt fest verbaut worden sind, sodass das gesamte Objekt mit allen seinen Bestandteilen entsprechend groß und schwer ist“, erklärt Rolf Demitz, der bei Viscom den Geschäftsbereich Neue Produkte/Sonder-Inspektionssysteme leitet, wo der Großteil der Viscom-Röntgensysteme entwickelt wird. Trotzdem kommen in vielen Fällen wegen der Sicherheitsrelevanz der Produkte Stichproben mit Hilfe einer manuellen Inspektion nicht als ausreichende Qualitätsabsicherung in Frage.

Schrägdurchstrahlung von Durchkontaktierungen mit deutlich sichtbarem „Abheber“ oben rechts. Die Leiterplatte und die Leiterbahn sind nicht verbunden. Viscom

Stark in jeder Hinsicht

Ziel der neuen Maschinenkonstruktion war daher, Leistungselektronik in der Inline-Fertigung auch in sehr massiver Form röntgen zu können. Die Inspektion aller gefertigten Produkte erfolgt vollautomatisiert auf Werkstückträgern und die Ergebnisse sind bis ins Detail aussagekräftig, selbst wenn die Prüfobjekte beispielsweise ein robustes Gehäuse haben. Gerade hier braucht man die entsprechende Energie, um das Objekt anforderungsgemäß zu durchstrahlen. „Bei der Inspektion in einer Endmontage-Linie kann es beispielsweise um die Integration der elektronischen Baugruppe mit den Aktoren und Energiespeichern in die Endbaugruppe gehen, was dann mit Hilfe des Inline-Röntgens zuverlässig geprüft wird“, so Axel Eschenburg, einer der stellvertretenden Leiter des Geschäftsbereichs Neue Produkte/Sonder-Inspektionssysteme von Viscom und maßgeblich an der Entwicklung des neuen Inspektionssystems X8068 SL beteiligt.

THT-Lötungen von Pins einer vielpoligen Steckverbindung zum Anschluss an ein Bordnetz. Viscom

Anbindungen von Leistungshalbleitern

Die X8068 SL eignet sich zudem zur Inspektion von Batteriemodulen mit ihrer Steuer- und Ladeelektronik. Darüber hinaus übernimmt das System die Prüfung von unterschiedlichen Steuergeräten, wie man sie heute in herkömmlichen Fahrzeugen vorfindet, beispielsweise klassische Getriebesteuerungen. Röntgentechnisch kontrolliert werden können Bauteilpositionen und einzelne Anbindungen wie etwa Flächenlötungen und THT-Lötstellen. „Ein gutes Beispiel sind Leistungshalbleiter, die Anbindung dieser Leistungshalbleiter auf das Substrat, auf das sie verlötet wurden und die Anbindung an die Heat Sinks, also an die Kühlfläche“, erläutert Axel Eschenburg.

Hierbei können sich noch nicht verbaute Leistungsmodule zu mehreren in entsprechenden Carriern befinden, die sich schnell auf mehrere Kilogramm Gewicht belaufen können. Je nach Anforderung kann das Transportband mit geringfügigen Adaptionen der Konstruktion etwa wahlweise 32 cm, 40 cm oder kundenspezifisch breit sein. Der große Unterschied und auch Vorteil der X8068 SL liegt also darin, dass das zu prüfende Objekt praktisch größer sein kann als ein Getränkekasten – ein maßgeblicher Pluspunkt im Vergleich zu einem herkömmlichen Inline-Röntgensystem, das nur Flachbaugruppen prüft.

Sinnvolle Erweiterung des Produktportfolios

Viscom erweitert mit der X8068 SL damit seine Produktpalette um ein Inspektionssystem, in das Erfahrungen aus den Vorteilen des extrem schnellen Inline-Röntgens bestückter Leiterplatten und denen des besonders flexiblen manuellen Röntgens so eingeflossen sind, dass bei Handling und Prüftiefe die Anforderungen an die Qualitätsprüfung hochwertiger Leistungselektronik in besonderer Weise erfüllt werden. In Anbetracht vieler unterschiedlicher produktspezifischer Erwartungen an eine rundum zuverlässige Röntgeninspektion in der Fertigung von elektronischen Komponenten und darüber hinaus hat so der Kunde von Viscom jetzt noch mehr Auswahl bei seiner Entscheidung für die richtige Maschine. Das Angebot reicht von der X7056-II (3D-AXI) und der neuen X8068 SL (AXI für massive Prüfobjekte) über die X8068 und X8011-II PCB (3D-MXI) bis hin zu einer breiten Palette an Mikrofokus-Röntgenröhren. Letztere kommen damit nicht nur in den Inspektionssystemen von Viscom wie der X8068 SL zum Einsatz, sondern darüber hinaus auch als zugeliefertes Produkt in anderen Premium-Maschinen und in diversen Röntgenlaboren.

Productronica 2019: Halle A2, Stand 177