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Effektive Drahtbondinspektion mit AOI

Prozesskontrolle in der DCB-Fertigung
Effektive Drahtbondinspektion mit AOI

Bei Komponenten für die Leistungselektronik kommen für die Verbindungstechnik häufig Direct-Copper-Bonds, abgekürzt DCBs, zum Einsatz. Bei Semikron International, mit Sitz in Nürnberg hat man sich für eine automatische optische Drahtbondinspektion von Viscom entschieden, um bei der Fertigung eine durchgängig fehlerfreie Anbindung sicherzustellen.

Viscom, Hannover

Die Produkte, die bei Semikron gefertigt werden kommen z. B. in drehzahlgeregelten Industrieantrieben, Schweißanlagen oder Aufzügen zum Einsatz. Aber auch im Bereich der Automatisierungstechnik, der erneuerbaren Energien oder bei Elektro- und Hybridfahrzeugen. Die Überlegung, die Qualität der Platinen mit einer automatischen optischen Inspektion sicherzustellen, gab es im Unternehmen schon länger. Als man bei zunehmend komplexeren Produkten feststellte, dass die Auslieferqualität durch Einführung einer gezielten hochwertigen AOI weiter gesteigert werden kann, wurden diese Überlegungen wieder aufgegriffen.
Vorteile der automatischen Inspektion
„Bei uns gibt es ganz unterschiedliche Produkte“, erläutert Frau Dr. Weidner die Ausgangssituation, „einfache Platinen, die mit menschlicher Sichtkontrolle sehr gut überprüft werden können, aber auch Produkte, die deutlich komplexer sind und bei denen die vielen Drahtbondverbindungen mit dem menschlichen Auge allein nicht hinreichend kontrolliert werden können.“ Frau Dr. Weidner ist verantwortlich für den AOI-Prozess am Standort Nürnberg und sieht in der Investition des AOI-Systems noch weitere Vorteile. „Es geht nicht nur darum, Produkte ohne Fehler auszuliefern, sondern Fehler von Anfang an zu vermeiden. Deshalb haben wir uns für ein Inspektionssystem entschieden, das die Fehler nicht nur findet, sondern auch gleich die Informationen darüber speichert. So können wir auch die Ursache abstellen, indem wir die vorgelagerten Prozesse verbessern.“
Um das richtige System zu finden, hat das Unternehmen einen Kriterienkatalog aufgestellt und verschiedene Inspektionssysteme über mehrere Monate getestet. Die ausgefeilte AOI-Technologie mit ihrem Zusammenspiel von flexibler Beleuchtung und umfangreichen Analyseoptionen sowie die langjährige Erfahrung in der Entwicklung bondspezifischer Inspektionsalgorithmen haben die Verantwortlichen im Unternehmen überzeugt.
15 Jahre Bondinspektion inklusive
Umfassendes Know-how und langjährige Erfahrung in den Prozessen der Drahtbond-Technologie sind die Voraussetzung für die Entwicklung passender Inspektionslösungen. Bei Viscom beschäftigt man sich schon seit über 15 Jahren mit der automatischen Inline-Inspektion von Dünn- und Dickdrahtverbindungen. „Wie ein „guter Bond“ aussieht, hängt stark von dem Zweck ab, für den er hergestellt ist“, erläutert Wolf Rüdiger Pennuttis, Vertriebsingenieur des Inspektionssystemeherstellers, „zwischen HF-Bonds im Radarbereich und Bonds für Leistungsanwendungen in der Energieversorgung bestehen gravierende Unterschiede, die sich auch in der optischen Erscheinung widerspiegeln. Ausgehend von der Erfahrung aus vielen hundert Drahtbondanwendungen hat man die wesentlichen Elemente eines AOI-Systems wie Maschinengestell, Achssysteme, Kameraköpfe, Beleuchtung und Transportsystem so entwickelt, dass sie auf jede Bond-Applikation individuell zugeschnitten werden können.“ Die Produktpalette reicht vom Tischsystem mit manueller Beladung bis hin zu inlinefähigen Systemen mit Prüflingsgrößen von mehr als 500mm x 500mm. Auch eine Parallelinspektion für besonders hohe Durchsatzanforderungen wird angeboten.
Drahtfehler sicher detektiert
Bei Semikron kommt das Inspektionssystem S6056BO zum Einsatz. Das System ist mit zwei identischen parallel arbeitenden Kameraköpfen ausgestattet. Die Kameraköpfe verfügen über gruppenweise ansteuerbare Beleuchtungseinheiten auf LED-Basis, die spezielle „Bond-Beleuchtungen“ erzeugen. Sie sind in der Lage, Fehler am komplex reflektierenden Draht sicher herauszuarbeiten. Für hohe Durchsatzanforderungen ist das System zweispurig ausgelegt. Die Prüfnester der beiden Spuren werden durch interne Shuttles gefüllt.
Da die Lose auftragsweise an mehreren Bondern gefertigt werden, laufen sie anschließend über die Drahtbondinspektion. Die Platine wird mit Hilfe eines Handlingsystems zugeführt, im Bond-AOI-System geprüft und anschließend an einem Verifikationsplatz verifiziert. Welche Produkte über das Inspektionssystem laufen, wird anhand eines Kriterienkatalogs festgelegt.
Fehler, die durch die automatische Bond-AOI detektiert werden, sind z.B. fehlende Bonds, flach gezogene Loops oder beschädigte Bondfüße. „Bei den Produkten, die wir mit AOI getestet haben, haben wir noch keine Reklamationen bekommen“, so Frau Dr. Weidner. „Bei einem Messmitteltest haben wir außerdem festgestellt, dass die automatische Drahtbondinspektion viel besser abschneidet als die Sichtkontrolle.“
Neben den Standardaufgaben des Systems können auch kundenspezifische Aufgaben berücksichtigt werden. Bei Semikron wurde z. B. eine kundenspezifische Software für die Losnummernverwaltung eingesetzt. Außerdem können mit Hilfe einer Multi-Stitchanalyse alle Wedges und Loops mit nur einem Bild ohne Mehrfachaufnahmen sicher geprüft werden.
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