3D-AOI? Ja – aber wie?

Olaf Römer, ATEcare Service GmbH & Co. KG, Aichach

Das ist auch den Herstellern bekannt und daher wird massiv geworben, auch – und das bedauern wir sehr – mit Mitteln, die der eigentlichen Physik der Dinge oft nicht gerecht werden. 3D ist das neue Schlagwort für SPI, AOI und auch AXI Systeme und die Anbieter folgen dem Ruf mit neuer Technik oder der Kombination von bewährter und neuer Technologie. Wir fragen unsere Kunden gern, was sie den mit einer 3D-AOI machen wollen – welche Anforderungen nötig sind, um auch den Bedürfnissen gerecht zu werden. Da wird seriös nach Vermessung von Bauteilen und deren Positionierung gefragt, nach Überprüfung der Koplanarität, Sicherstellung von Messungen zur Passgenauigkeit und eine 3D-Ansicht bei der Visualisierung. Speziell an der Auswertung – am Reparaturplatz, wäre es ein schönes Add-on. Aber wer bitte schön, braucht eine µm-genaue Höhenvermessung eines ICs, das in sich schon größere Toleranzen hat? Wer glaubt, dass es Systeme gibt, die nur noch Vermessen und daher ein Debugging unnötig machen? Kennen diese Systeme schon ihre Produktionstoleranzen? Oder haben Sie sich als Kunde den Einstellungen zu beugen? Oder ist dann die Einstellung der nötigen Messwerte doch ein Debugging? Fragen sind hier angebracht.

Lassen Sie uns das Thema bitte seriös angehen – das bringt dem Markt die richtigen Lösungen und verunsichert die Kunden nicht. Unsichere Kunden werden den Evaluierungsaufwand deutlich verstärken, weil Vertrauen fehlt und das verteuert den Aufwand – den Preis.

ATEcare bietet mit den Omron AOI bereits seit Jahren eine 3D-Technologie an, die die Lötstellen in Länge, Breite und Höhe vermessen kann und daher ein sicheres Werkzeug für die Prozesskontrolle zur Verfügung stellt. Dies wird mit einer speziellen Farbtechnologie (Color Highlight) realisiert, wobei aus genormten Winkeln entsprechende Farbverläufe eingestrahlt werden, und aus der Reflexion von den Lötstellen ein genauer Winkel und damit auch die geometrischen Maße auswertbar sind. Das funktioniert nachvollziehbar sicher, selbst wenn Einstrahlungen abgeschattet werden oder Reflexionen durch diffuse Oberflächen entstehen.

In aller Munde ist das Moiré Verfahren, doch es hat nicht die Farbvielfalt und schon gar nicht die winklige Bandbreite wie diese Lichteinstrahlung, und muss, damit es sehr genau zu Vermessungen taugt, auch mit sehr schmalen Streifen operieren können. Das Auffinden kleinster Abheber von Pins oder gar eine winklige Betrachtung ist damit nicht sicher möglich. Man verwechsle dabei bitte nicht die winklige Projektion mit winkligen Kameraansichten – Moiré leuchtet unter Schrägen, kann aber dann dort nichts „sehen“. Daher ist der Einsatz von Seitenkameras auch in Zukunft nicht für jeden Anwender wegzudenken. Das Verfahren ist aus den SPI Anwendungen bekannt und dort auch etabliert – dort messen wir sehr wohl im µm-Bereich. Dort macht eine Interpolation der Software Sinn, die zur Anwendung kommt, wenn Reflexionen nicht sinnvoll zum Pastenverlauf passen – ein NoGo beim Auffinden von Pinabhebern. Mit einem Streifenlichtverfahren ist auch die Bauteilhöhe physikalisch begrenzt, es sei denn, die Streifenbreite wird verändert, was aber wiederum der Genauigkeit entgegensteht. Hier helfen nur sogenannte Multi-Phase-Shift Projektoren, die je nach Bedarf entsprechende Streifenmuster einbringen. Moiré kann aber doch durchaus mehr und macht in entsprechender Anwendung auch Sinn in einer 3D-AOI – nur ist es eben nicht der Allheilsbringer aufgrund der physikalischen Einschränkungen.

Wir stellen daher zur electronica 2014 eine logische Erweiterung der bestehenden AOI Anwendung vor. Dazu hat Omron eine neue COMBO SJI Technologie entwickelt, die herkömmliche, sichere AOI Algorithmen mit den sinnvollen Funktionalitäten des Moiré Verfahrens kombiniert. Wichtig dabei war, dass der Kunde keine zusätzlichen Aufwände dazu bekommt. Wichtig war, die physikalischen Grenzen zu beachten und wichtig war, dem Anspruch der Kundschaft nach noch besserer Visualisierung und weiteren Funktionalitäten, Rechnung zu tragen. Nun stehen am Programmier- aber insbesondere auch am Reparaturplatz, alle 2D- und 3D-Informationen und Bilder zur Verfügung. Der Hersteller bleibt sich aber auch im neuem 3D-AOI System S730 treu. Auch hier werden wiederum keine Veränderungen an Beleuchtungen, Kameraeinstellungen oder Achsenverschiebungen durchgeführt – die Hardware bleibt eine Konstante. Nur so können Programme 100%ig extern erstellt und gedebuggt werden – nur so gibt es eine konstante Ausgangsbasis, Programme auch an abgelegenen Orten zu erstellen und auf jedes S730 Gerät zu portieren, ohne an diesem speziellen System noch Debuggen zu müssen. Nur so sind geringe Pseudofehlerraten zu verwirklichen, da die Hardware Komponente nahezu ausgeschlossen wird. Der Hersteller geht auch weiterhin der logischen Abfolge nach, dem Kunden eine Ausgangsbibliothek zu erstellen, die aber jeweils noch mit den Qualitätsanforderungen der Endkunden optimiert wird. Eine IPC 610 kann sicher für AOI eine Vorgabe sein, wird aber niemals vollständig anwendbar sein und, das wissen viele gar nicht – war auch noch nie ein Werkzeug, das für AOI Systeme erstellt wurde. Der Kunde bestimmt, mit Hilfe von beigefügten Werkzeugen, welche Qualität er prüfen möchte. Die Zeiten, wo AOI oft nur zum Fehlerauffinden benutzt werden, sind vorbei – Kunden die schon jahrelange Erfahrungen mit AOI Geräten haben, wollen Prozessfehler aufspüren, damit diese gar nicht erst wieder auftreten können. Dazu braucht es Werkzeuge, um möglichst zeitnah zur Fehlererscheinung reagieren zu können.

Und das ist nun auch in 3D möglich. 3D-Bildmaterial aus SPI, AOI und AXI Systemen lassen sich ideal zusammenbringen, lassen sich in allen Dimensionen bewegen, sodass alle Einblicke gewährt sind und auch die aufgenommenen Messwerte sind sofort parat. Die Anwender können das als Programmier- und Debug-Werkzeug hernehmen, aber auch Querschnitte erstellen oder sich durch 3D-Informationen hindurch „scrollen“. Damit sei auch zur Vollständigkeit hinzugefügt, dass 3D-AOI sicherlich eine Bereicherung des Arbeitsalltages sein werden, aber gerade in Bezug auf immer kleinere oder gar verborgene Strukturen, auch 3D-Röntgenlösungen immer weiter auf dem Vormarsch sind. Auch diverse elektrische Tests sind nicht aus der Praxis wegzudenken – das Gesamt-Testkonzept bleibt wichtig und das beginnt bereits in der Entwicklung. ATEcare stellt sich diesen Anforderungen mit neuen 3D-SPI, AOI und AXI Lösungen, kann aber als einer der wenigen Anbieter, auch die anderen bekannten und etablierten Testkonzepte supporten.