Benchmark zur Probe und Bewertung Harald Fischer, Alcatel SEL; Heinz Wohlrabe, TU-Dresden

Eine Gesamtauswertung ist den Tabellen 1 und 2 zu entnehmen. Bemerkungen zu den Tabellen: Der Mittelwert der jeweiligen 0 °-Gruppe wurde als Bezugswert für alle folgenden Spalten verwendet. Aus den Mittelwerten und den Standardabweichungen aller Richtungen wurden die Extremversätze (4 Sigma) unter Eliminierung der Einflüsse des Positioniersystems ermittelt. Aus den Extremversätzen wurde für die jeweilige Komponente der Überdeckungsgrad ohne Berücksichtigung des Positioniersystems berechnet.

Systembedingt mussten bei einem Lieferanten alle Bauteile zur Vermessung jeweils neu in das Abholtray an die Anschlagkanten eingelegt und abgeholt werden. Die erreichten Messwerte zeigten deutlich, dass daraus für den Lieferanten keine Nachteile entstanden, da sich die Standardabweichungen innerhalb einer Messreihe in vergleichbaren Grenzen analog zu den Messwerten der anderen Maschinen bewegten. Ein zufällig nicht sorgfältig an den Anschlagkanten eingelegtes Bauelement (BE) zeigte bei der Vermessung immer deutliche Abweichungen in alle Richtungen (X, Y, und Theta). Diese Messwerte wurden nicht mit in die Auswertung einbezogen. Die ursprüngliche Theorie, dass ein Bauelement exakt an den Anschlagkanten des Trays bis auf wenige µm genau manuell eingelegt werden kann, wurde durch die erhaltenen Messwerte (Standardabweichung) der GC bestätigt. Der berechnete Wert von 5,9 µm wurde bei allen Maschinen unterschritten bzw. in der Größenordnung erreicht. Ein schlechteres Ergebnis, das durch das Falscheinlegen eines BE entstanden sein könnte, kann somit ausgeschlossen werden. Die Berechnungen der Überdeckungsgrade basieren auf den angegebenen Daten für Anschlussgeometrien und Padgrößen. Diese Annahmen beruhen auf Kombinationen wie sie vorzugsweise beim Leiterplattendesign Verwendung finden. Werden die angegebenen Pad-Geometrien verändert, dann ändern sich damit ebenfalls die in der Gesamtübersicht dargestellten Ergebnisse in entsprechend positive oder negative Richtung. Die ursprünglich festgelegte „Gut/Schlecht“-Grenze (grün/rot) bei einem Überdeckungsgrad von 50% wurde in Übereinstimmung aller Projektpartner um den Bereich 50 … 74% (gelb) in der Gesamtübersicht erweitert. Diese Maßnahme soll dazu dienen, den Lieferanten aufzuzeigen, in welchen Bereichen vornehmlich noch Schwachpunkte vorhanden sind, und noch Verbesserungen einfließen können. Bei der Auswertung konnte nicht eindeutig geklärt werden, worauf die teilweise hohen Abweichungen bei den Mittelwerten zurückzuführen sind. Um evtl. mögliche Falschaussagen zu vermeiden, war es sinnvoll, alle Mittelwerte auf die Mittelwertergebnisse des Tests „Drehen 0 °” als Basis zurückzurechnen. Die Richtigkeit dieser Rechnung wird dadurch bestärkt, dass alle aus der 0 °-Position abgeholten Messreihen innerhalb eines Überdeckungsgrades von 100% lagen. Durch diese Vorgehensweise können Fehler, die evtl. nicht durch das Visionsystem verursacht wurden, mit Sicherheit ausgeschlossen werden. Zum Beispiel dürften zwischen den Messwerten aus den Testschritten „Drehen 0 °“, „Offset +/-“ und „Höhe +/-“ keine Mittelwertdifferenzen auftreten, da die Bauteile stets aus derselben Abholposition abgeholt wurden. Bei einem Lieferanten konnte das Bauelement nach einmaligem Abholen für alle Tests am Sauger bleiben, da alle Veränderungen (Drehen, Offset, Höhe) systembedingt über die Programmierung durchgeführt werden konnten. Diese systematischen Fehler sind eindeutig dem Visionsystem zuzuordnen. Zufällig entstandene Fehler innerhalb einer Messreihe, die über die Standardabweichung berechnet werden können, sind ebenfalls eindeutig dem Visionsystem zuzuordnen. Eine direkt nach den Messungen erhaltene hohe Standardabweichung wurde sofort nach ihrer Ursache hin untersucht. Waren innerhalb einer Messreihe einzelne Ausreißer über alle Richtungen (X/Y/Theta) vorhanden, so war dies eindeutig einem BE-Einlegefehler zuzuordnen. Bei Auftreten solcher Fälle wurde die Messreihe wiederholt. Alle Tests bei den Lieferanten wurden jeweils mit Neupositionierung der BE über der Kamera durchgeführt.

CCGA1247: Während die 0 °-Abholung bei allen Lieferanten keine Probleme bereitete, lagen die Y-Mittelwerte bei der 2 °-Abholung bei Lieferant A sehr hoch. Diese Werte verbesserten sich jedoch wieder je höher der Verdrehwinkel war. Vermutlich waren die Reflektionen der Column-Schnittflächen in diesem Bereich ungünstig für die Erkennung der Position. Bei Lieferant C liegt der Grenzbereich bei 6 ° Abholwinkel. Hier wurden in X/Y und Theta sehr hohe Werte gegenüber den vorausgegangenen Drehwinkeln gemessen. Ebenfalls bereiten ein Versatz der Abholposition (X/Y-) und eine Höhenveränderung (-) Probleme. Ursache hierfür könnte ein verändertes Reflektionsverhalten sein, und bei der Höhenmessung noch eine Unschärfe durch den außerhalb liegenden Focusbereich dazukommen.

TBGA600: Der TBGA mit stark reflektierender Oberfläche in Verbindung mit Störstrukturen und großen Kantenlängen bereitete wider Erwarten bei allen Lieferanten keine Probleme.

CSP46: Die meisten Probleme für die Visionsysteme bereitete dieses Bauteil. Dafür können mehrere Fakten ursächlich sein:

Stecker: Bei Abholung des Steckers mittels Sauger war dieser systembedingt (Lieferant B) nur mit jeweils 4 Leads an den äußersten Ecken in den Vision-Daten programmierbar. Diese Einschränkung führte bei Drehung des Bauteils zu keiner Erkennung. Bei Abholung mittels Greifer war eine 100%-Erkennung möglich. Bei Lieferant A wurde ein gutes Ergebnis nur bei der 6 °-Drehung knapp verfehlt. Bei Lieferant C wurden zwar innerhalb einer Messreihe gute Ergebnisse erzielt (Auswertung der erkannten Messwerte), bei der 4 °- und 6 ° -Drehung wurden aber jeweils nur 8 bzw. 6 von 10 Messungen erkannt.

Die Bilderkennungssysteme aller teilnehmenden Lieferanten sind heute in der Lage, die getesteten arrayförmigen Bauteile und Stecker aus einer produktionsprozessnahen, innerhalb der Spezifikationsgrenzen der Verpackungsformen liegenden Abholposition mit ausreichender Prozesssicherheit (4 Sigma) zu erkennen. Abholpositionsabweichungen von > = 2 °, Offsets in X/Y von +/- des einfachen Pitchabstandes und Höhenveränderungen von +/- 1 mm (falsche Visiondaten) dürften in der Praxis nicht vorkommen. Die Tests sollten dazu dienen, die Grenzen der Visionsysteme auszuloten, um über die gewonnenen Ergebnisse einen entsprechenden Handlungsbedarf ableiten zu können.

EPP 414