Inspektionslösungen für alle Anforderungen

Viscom, Hannover & BuS Elektronik, Riesa

Die BuS Elektronik GmbH & Co. KG ist seit Firmengründung ein zuverlässiger Partner, wenn es darum geht elektronische Baugruppen mit großer Expertise zu entwickeln und fertigen. Das Dienstleistungsspektrum umfasst die gesamte Wertschöpfungskette, von der Entwicklungsphase, über Design, Testkonzept, Materialmanagement über die Produktion, Logistik und Distribution bis zum After Sales Service.

Die moderne Fertigung ist sowohl mit universellen Linien als auch mit produktspezifischen Inseln für SMT, THT und Einpresstechnik ausgestattet. Hinsichtlich der Verarbeitbarkeit von Komponenten reicht die Bandbreite von Chip-Bauformen 0201, über ICs mit 0,4 mm Raster, BGAs, Flex- und übergroße Leiterplatten (610 mm x 480 mm) bis zu Abschirmblechen, Action Pins u. a. ergänzend zu den Standardtechnologien Bestücken, Löten, Prüfen und Montieren, werden auch diverse Sondertechnologien, wie Reinigen, Lackieren und Vergießen angeboten.

Mit mehr als 900 Mitarbeitern und einer Produktionsfläche von ca. 17.000 m² bietet das Unternehmen höchste Qualität, Flexibilität und Verlässlichkeit in der Elektronikfertigung. Die zahlreichen Auszeichnungen belegen das.

BuS Elektronik und Viscom blicken mittlerweile auf eine nunmehr fast 10-jährige erfolgreiche Zusammenarbeit zurück, wenn es um die optische Inspektion in der Baugruppenfertigung geht. Die AOI-Systeme kontrollieren insbesondere die Lötstellen inline nach dem Reflowprozess. Mit einem COB-Kundenauftrag stellte man dann 2010 den Bedarf eines weiteren – zum damaligen Zeitpunkt des insgesamt zehnten – Systems fest, um die beim Löten auftretenden Lotspritzer auf Gold-metallisierten Pads zuverlässig zu erkennen. Hier war eine besondere Lösung und das Know-how des Inspektionssystemeherstellers als Komplettanbieter für ganz unterschiedliche Prüfaufgaben gefragt, da ein standardisiertes AOI-System, wie sich später herausstellen sollte, nicht geeignet war.

Rolf Gaffke, Mitarbeiter der BuS Elektronik Abteilung Technologie, beschreibt die Ausgangssituation wie folgt: „Der Grund war ein Kundenauftrag für eine Automotive Applikation, bei dem der Kunde die Dies selbst assembliert. Bei der SMT-Bestückung und -Lötung wurde zwar ein FPY von 98% erzielt, bei den restlichen Baugruppen kam es aber trotz Prozessoptimierung vor, dass beim Lötprozess Lotspritzer auf die Bondpads gelangten.“ Axel Jacob, Leiter der Technologie im Unternehmen ergänzt: „Wenn nun aber die Lotspritzer die Goldoberfläche der Pads verunreinigen, kann dort nicht mehr gebondet werden, da eine Nacharbeit der Oberfläche nicht möglich ist. Und da selbst Lotpastenhersteller einräumen, dass man solche Spritzer nie ganz vermeiden kann, brauchten wir eine Lösung, um diese Fehler sicher zu detektieren.“ Das Ziel war, dass alle Pads den kundenseitig gestellten Erfordernissen entsprechen.

Bei dieser Anfrage kam Viscom die mehr als 25-jährige Erfahrung im Bereich der Inspektionstechnologie zugute. Nachdem das Unternehmen 1984 mit kundenspezifischen Prüflösungen auf der Basis Industrieller Bildverarbeitung begonnen hatte, wurden schon Anfang der 90er Jahre erste Seriensysteme für die Bestückungsprüfung an die Automobilzulieferindustrie ausgeliefert. Dann kamen Systeme mit Röntgeninspektion und Computertomografie oder auch Drahtbondanwendungen hinzu – immer ausgerichtet auf die Anforderungen der Industrie. Das Unternehmen hat dieses Know-how nie aufgegeben, sondern bietet bis heute eine große Bandbreite an Inspektionssystemen und sieht sich als Generalist für Prüflösungen in Sachen Qualitätskontrolle. Der große Vorteil sind die Synergien, die daraus entstehen und die man für seine Kunden in Inspektionslösungen umsetzt – ganz egal, ob es um schnelle, integrierte Handlinglösungen oder neue Algorithmen der Bildverarbeitungssoftware geht.

Die klare Anforderung des Kunden war es, alle Lotspritzer auf den Bondpads zu erkennen, die größer oder gleich 25 µm sind. Die Anforderungen der Inspektion auf den Die-Bondflächen hingegen waren etwas großzügiger. Hier mussten nur Lotspritzer >100 µm sicher detektiert werden. Detlef Beer, zuständig für die Produktentwicklung bei Viscom, beschreibt das Vorgehen folgendermaßen: „Wir haben die Untersuchungen zunächst auf einem AOI mit 8M-Sensorik durchgeführt. Mit ihr können bis 70 µm sicher und pseudofehlerfrei gefunden werden. Für diese spezielle Anwendung aber sind wir da mit dem Standard-AOI an Grenzen gestoßen. Da wir aber im Haus auch noch ganz andere Lösungsansätze parat haben, z. B. im Rahmen der hochauflösenden Drahtbondinspektion, konnten wir das Projekt auf diesem Wege weiterverfolgen, was uns dann letztendlich auch zum Erfolg geführt hat.“

Das typische für die Drahtbondinspektion eingesetzte Inline-S6053BO hatte zwar die richtige Auflösung, war allerdings für die Anwendung bei BuS zu kostenintensiv. Es musste also eine adäquate Lösung mit entsprechendem Preis-Leistungsverhältnis gefunden werden. Als optimal geeignet erschien letztendlich ein Inspektionssystem auf Basis des Desktop-AOI S2088-II. Auf dieses manuelle Tischsystem wurde die entsprechende Prüfung aufgesetzt. Dieses neue Inspektionssystem S2088-II BO ist mit zwei Kamera- modulen einer Auflösung von 5 bzw. 2,5 µm ausgestattet. So konnte die geforderte Genauigkeit mit hohem Effektivitätsgewinn erreicht werden.

„Bevor wir das Viscom-System im Einsatz hatten, wurden die Baugruppen einer Sichtkontrolle mittels Mikroskop unterzogen,“ so Rolf Gaffke. „Aufgrund der sehr kleinen und schwer zu erkennenden Fehler wurde allerdings auch ein Teil der Spritzer übersehen. Mit dem speziellen AOI-System sind wir jetzt in der Lage, ein Viel-faches dessen zu detektieren, was vorher mit manueller Inspektion versucht wurde. So haben wir nicht nur eine bessere Qualität, sondern auch einen Kostenvorteil. Denn nun müssen wir nicht einen Mitarbeiter nur dafür bereitstellen, die Pads zu inspizieren, sondern das Team- mitglied kann mittlerweile in der gleichen Zeit auch noch andere Aufgaben übernehmen“, freut sich Gaffke.

Die Prüfung der Baugruppe erfolgt folgendermaßen: Vier Nutzen der Abmessung von ca. 100 mm 100 mm mit jeweils wiederum zehn Einzelschaltungen werden auf einem Werkstückträger in das System eingelegt und geprüft. Die Inspektion der insgesamt 40 Einzelschaltungen dauert etwa fünf Minuten. Parallel klassifiziert der Mitarbeiter die Fehler der vorherigen Prüfung und bereitet einen Werkstückträger mit den nächsten 4 LP-Nutzen für die Inspektion vor. Nach Abschluss dieser Arbeiten kann der Mitarbeiter andere Aufgaben übernehmen, so z.B. die Betreuung der In-Line-AOI-Anlagen.

Die Fehlerklassifikation findet am Viscom Verifikationsplatz Haran statt. Anhand der vom AOI aufgenommenen Bilder kann man in den meisten Fällen schon entscheiden, ob es ein Pseudofehler oder ein Echtfehler ist. Sollte dies nicht der Fall sein, wird ein Mikroskop zu Rate gezogen.

„Um die Verifikation zusätzlich zu erleichtern, sollten die Lotspritzer auf einem weiteren Bild gekennzeichnet werden.“ sagte Gaffke. „Diese Softwareerweiterung hatten wir uns gewünscht und sie wurde auch umgesetzt. Außerdem musste noch die Beschriftung der Leiterplatte der vier einzelnen Nutzen gelesen werden, um dann die Ergebnisse richtig zuordnen zu können. Auch hier wurde eine Softwareerweiterung vorgenommen.“ Detlef Beer führt dazu aus: „Wir haben hier im Prinzip ein Multipanel erzeugt, um die Traceability richtig abbilden zu können.“

Insgesamt ist das System voll kompatibel zu den anderen Systemen des Hersteller im Haus – mit dem großen Vorteil, dass die Einarbeitung an der neuen S2088-II BO entfallen konnte bzw. nur applikationsspezifisch notwendig war. So konnte auch das zehnte gemeinsame Projekt schnell und zur vollen Zufriedenheit des Auftraggebers abgeschlossen werden. Axel Jacob: “Wir sind sehr zufrieden mit unserem neuen AOI-System. Besonders hilfreich war, dass es Viscom in verhältnismäßig kurzer Zeit gelungen ist, eine für unsere Bedürfnisse passende Lösung gefunden zu haben. Das System ist seit August 2010 im Einsatz. Bis Januar 2012 haben wir damit schon über 1,7 Mio. Einzelschaltungen geprüft.“

SMT Hybrid Packaging

Stand 7-211

www.viscom.de; www.bus-elektronik.de