Umfassendes Know-how über optische Inspektion technologien

Inspection Days 2017 in Jena

Umfassendes Know-how über optische Inspektion Technologien

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Unter dem Motto „Messen mit mehr Blick“ fanden in diesem Jahr die Inspection Days von Göpel electronic statt. Als Anwender- und Interessentreffen für den Bereich der optischen Inspektion und Qualitätssicherung in der Elektronikfertigung wurden Theorie und Praxis von Inspektionslösungen in den Mittelpunkt gestellt. Insofern gab es nach Fachvorträgen und Erfahrungsberichten am zweiten Tag Workshops, um praktische Aspekte vor Ort zu erläutern und mit Applikationsbeispielen tiefer in die Materie einzusteigen. Neu in diesem Jahr war ein Innovationsworkshop, während dessen ausgewählte Kunden mit Entwicklern und Produktmanagern des Veranstalters über Innovationen diskutierten: Was kann am Markt aus Sicht der Kunden erwartet werden.

Zur Einführung gab der Moderator Enrico Zimmermann, Göpel electronic, einen allumfassenden Überblick zum Unternehmen, welches sich in einem ständigen Wachstumsprozess befindet. Neben dem Generationswechsel in der Geschäftsführung mit Jörg Schneider konnte im Sommer auch das neue, vierte Gebäude bezogen werden, in welchem sich nun die Fertigung von Röntgeninspektionssysteme, Großgerätebau sowie Wareneingang und Versand befinden. Die kontinuierliche Wachstumssteigerung, räumliche Ausdehnung und stetig zunehmende Mitarbeiterzahl bezeugt das organische Wachstum Schritt für Schritt und Jahr um Jahr. Mit Niederlassungen und Distributoren weltweit wird globale Präsenz mit bestem Service geboten, um den Kunden schnell zur Seite zu stehen. Die Fertigung erfolgt ausschließlich am Standort Jena um dem Qualitätsversprechen „Made in Germany“ treu zu bleiben. Allumfassende Testtechnologien aus einer Hand: Automotive Test Solutions, Industrieller Funktionstest, Jtag/Boundary Scan sowie die optischen Inspektionslösungen AOI, AXI, SPI und industrielle Bildverarbeitung.

Dr. Martin Oppermann, TU Dresden

Moderne Elektronik: Herausforderung an die zerstörungsfreie Prüfung

Die zerstörungsfreien Prüfverfahren sind zur Strukturprüfung für die Entwicklung der Technologien und Überwachung der technologischen Prozesse sowie zur Funktionalprüfung und damit zur Qualitätssicherung in der Fertigung. Die zerstörenden Prüfverfahren dagegen eignen sich zur Zuverlässigkeitsbewertung und Schadensanalyse. Mit Fokus auf die zerstörungsfreie Prüfung stellt die zunehmende Integration und Komplexität der elektronischen Bauelemente, einhergehend mit der Erhöhung der Anschlusszahlen pro Bauelement sowie auch der Miniaturisierung der Anschlüsse dieser Bauelemente, eine immer größere Herausforderung dar. Hinzu kommt die Übernahme von Technologien der Halbleiterproduktion in die Aufbau- und Verbindungstechnik. Dies macht die Bereitstellung hochauflösender zerstörungsfreier Volumencharakterisierungsmethoden notwendig. Die Herausforderung liegt nicht nur bei den Bauelementen, sondern ebenso bei der Leiterplatte, was deutlich machte, dass nur die Technik der Röntgen-Computertomografie Kurzschlüsse, offene Lötstellen, Kissing Bonds, Voids oder Risse detektieren kann.

Dr. Jörg Schambach, Göpel electronic

Schmale Formen im Trend: 3D-Inspektion von
Lot- und Sinterpasten

Der Vortrag teilte sich in generelle Informationen zur 3D-Lotpasteninspektion sowie in die Inspektion von DCB-Substraten und Sinterpasten mit Bezug auf die schmalen Formen. Nachdem im Lotpastendruck der Großteil an Fehlern in einer SMD-Linie entstehen kann, wurde SPI-Line 3D für eine zuverlässige Vermessung der Paste mit Rückmeldung der Ergebnisse sowie Zusammenführung aller Inspektionsdaten präsentiert. Der Einsatz des SPI-Line 3D schafft neue Möglichkeiten der Prozessoptimierung und -stabilisierung, da Pastendefekte schnell und sehr genau erkannt werden. Die Inspektion von Halbleiter-Leistungsmodulen auf Basis von DCB mit Sinterpasten stellt eine höhere Anforderung dar und erfordert eine extreme Präzision. Diese weisen eine deutlich geringere Höhe als Lotpaste auf, haben jedoch eine bis zu 10fach höhere Lebensdauer. Ein wichtiger Aspekt beim Einsatz der Leistungsmodule in der Photovoltaik, in Windkraftanlagen oder in der Elektromobilität. Die Voids auf den DCB-Substraten und Fehler beim Sinterpastendruck werden inline durch das System mit höchster Genauigkeit aufgefunden.

Jens Kokott, Göpel electronic

2D, 3D oder beides? AOI-Konzepte und Applikationsbeispiele

Zur Verdeutlichung der Vor- und Nachteile von 2D- und 3D-Technologien wurden diese gegenübergestellt. Die 2D-Technologie ist ein erprobtes Verfahren mit überschaubaren Systemkosten, jedoch haben Farbe und optisches Erscheinungsbild von Bauteilen und Lötstellen einen Einfluss auf die Fehlererkennung und Pseudofehlerrate, da die Inspektion anhand sekundärer Merkmale erfolgt. Die 3D-Technologie mit dem Triangulationskonzept zeigt, dass Farbe und optisches Erscheinungsbild von Bauteilen und Lötstellen keinen Einfluss auf die Prüfung haben, und somit erfolgreich zur Lotpasteninspektion eingesetzt werden kann. Durch den Triangulationswinkel ergeben sich bei bestimmten Bauteilen und Lötstellen Abschattungen und Reflexionen, auch sind keine Messungen an Hinterschneidungen und in Bohrungen möglich. Dafür erreicht das 2D/3D AOI Systemkonzept mit Streifenprojektion und Schrägblick sowie 360 Grad Inspektions- und Projektionsrichtungen hohe Fehlererkennung. Nach diversen Anwendungsbeispielen gab es noch einen Überblick zu den verschiedenen AOI-Modellen inklusive flexibler Konfigurationsvarianten mit 2D-, 3D- und 360°-Technologien sowie komfortabler Softwaremodule für einfach Programmerstellung und maximale Flexibilität.

Ron Golke, SK-tronic GmbH

AOI & Kleinserienfertigung: Anforderungen an Flexibilität und Fehlererkennung

Der Vortrag zeigte auf, wie 3D AOI in der Fertigung eingesetzt wird, welche Änderungen sich dadurch ergeben und wo die speziellen Herausforderungen durch Kleinserien liegen. Der Dienstleister für vollautomatische Leiterplattenbestückung hat seine Kernkompetenz in kleinen und mittelgroßen Losgrößen und arbeitet mit Göpel seit 2001 zusammen. Die SMD-Bestückung wird in zwei Fertigungslinien umgesetzt, die Sichtkontrolle mit Vario Line 3D als Insellösung und Handlingsystem für Magazine realisiert eine Prüftiefe von 95 %. Die vorliegenden Gerber- und CAD-Daten unterschiedlichster Formate werden durch die Layout-Software ePM-SPI in ein einheitliches, plattformunabhängiges Datenformat verarbeitet. Das 3D/2D-Kameramodul 3D-ViewZ ermöglicht einen effizienten Systemeinsatz durch die Kombination der zwei Technologien, Pilot 6 garantiert maximale Fehlererkennung durch unterschiedliche Inspektionsmethoden sowie Verifikation der Prüftiefe zur Fehlerschlupf-Warnung. Die Fehlerauswertung wird an drei Reparaturplätzen mit jeweils zwei Bildschirmen anhand der Golden Board Funktion durchgeführt. Das Fehlerbild wird neben dem Gutbild angezeigt, so dass die Klassifizierung der Auffälligkeiten vom Mitarbeiter erkannt wird. OCR und Schrifterkennung ist im Unternehmen unter Nutzung, derzeit ist das Prüfkonzept für weitere Zeitersparnis und bessere Fehlererkennung im Umbau begriffen.

Peter Westermann-Rasmussen, Danfoss Drives A/S

AOI für Leistungselektronik: Praktische Erfahrungen von der Systemauswahl bis zum Serieneinsatz

Danfoss Drives mit 5.000 Mitarbeitern hat sich auf Frequenzumrichter im Baukastensystem spezialisiert, die Motorsteuerungen finden in allen Branchen und Anwendungen ihren Einsatz. Als Zulieferer sowohl für eigene Bereiche als auch für Automotive werden Leistungsmodule gefertigt, die ein spezielles Handling durch viele hohe Bauteile erfordern. Die Leistungsbaugruppen werden zuerst mit niedriger Varianz in der SMD-Linie gefertigt, um dann ab der THT-Fertigung mit hoher Varianz nach dem Wellenlöten durch das AOI THT Line von Göpel geprüft zu werden. Das AOI-System ist in der Lage, parallel eine THT-Bauteil- und Lötstelleninspektion durchzuführen. Mit der Matrixkamera im oberen Transportband können Bauteile bis zu 130 mm Höhe, im unteren Transportband bis 65 mm Höhe, geprüft werden. Die AOI-Module arbeiten dabei parallel und unabhängig für eine hohe Testabdeckung, was sich für Danfoss als vorteilhaft zeigt. Der Einsatz des inline-AOI ersetzte nicht nur ein offline Flying Probe Tester, auch die Leiterplatten mussten zur Prüfung nicht mehr gewendet, und können nun direkt auf dem Förderband inspiziert werden. Dabei sind bis zu 300 Varianten mit demselben Prüfprogramm handelbar. Das AOI-System steht nicht nur in der variantenreichen THT Linie in Dänemark, sondern auch zur Prüfung der Umrichter mit höherer Leistung in Rockford (USA).

Andreas Türk, Göpel electronic

Prüfung verdeckter Lötstellen: Vergleich manuelle Röntgenanalyse und inline Röntgen

Um die Bedeutung einer 100 % Röntgenprüfung zu erläutern, wurde diese mit der Röntgenprüfung als Stichprobe verglichen und die Vor- und Nachteile aufgezeigt. So sind die Anschaffungskosten eines manuellen Röntgensystems geringer und es ist eine hochauflösende Analyse von Teilbereichen einer Leiterplatte ohne Prüfprogrammerstellung möglich. Jedoch werden nicht alle Fehler gefunden, die Prüfergebnisse sind nicht rückverfolgbar und können auch nicht langzeitarchiviert werden. Auch wird u.a. qualifiziertes und gut geschultes Personal benötigt, vom zeitlichen Aufwand nicht zu reden. Geht man nun zur 100 % Röntgenprüfung mit z. B. dem automatischen inline System X Line, sind nicht nur die Anschaffungskosten höher, sondern eine Prüfprogrammerstellung erforderlich und eine hochauflösende Analyse von Teilbereichen der Leiterplatte oft nicht realisierbar. Dafür wird durch 100 % Röntgen jeder Fehler gefunden und Traceability sowie Langzeitarchivierung der Prüfergebnisse sind umsetzbar und werden durch maschinelle Prüfung miteinander verglichen. 3D Röntgen ermöglicht eine sichere Prüfung auch bei komplexen Platinen mit vielen verdeckten Lötstellen, das Handling der Leiterplatten erfolgt vollautomatisch. Durch anschauliche Praxisbeispiele wurden die Vorteile weiter vertieft.

Philipp Lehmann, Leesys-Leipzig Electronic Systems GmbH

Optische Prüfung von Bauteilen unter Schirmblechen? – mit 3D Röntgeninspektion kein Problem!

Der EMS-Dienstleister hat zum bereits vorhanden 2D-Röntgensystem in das Röntgensystem X Line 3D X40 in der Standardkonfiguration ohne AOI-Funktion investiert, um den stetig wachsenden Qualitätsansprüchen der Kunden gerecht zu werden und bestmögliche Produktsicherheit zu garantieren. Zudem fordern die Automotive-Kunden eine 100% Kontrolle der Lötstellen. Um einen kontinuierlichen Produktionsablauf zu sichern, wurde das Inline-Röntgensystem mittels einer Entscheidungsmatrix ausgewählt. Als Insellösung in der Fertigung wird es zur auftragsbezogenen 100 %igen Prüfung geschirmter Automotive-Baugruppen (Wireless Module) durch Abarbeitung von Magazinen eingesetzt. Bei Einführung des Systems wurden nach der Erstellung aller vorhandenen Prüfprogramme des alten Systems die Bediener und das Servicepersonal mittels Arbeitsanweisung unterrichtet. Unterstützend dazu führte man eine wöchentliche Grauwertkalibrierung durch die Bediener, in Verbindung mit einer regelmäßigen Fehlerbildunterweisung, ein. Im Vergleich zum vorhandenen 2D AXI System weist das 3D AXI neben einer höheren Prüftiefe leichtere Fehleridentifizierung sowie niedrigere Pseudofehlerrate auf, auch ist die Prüfprogrammerstellung einfacher.

Jens Kokott, Göpel electronic

Mehr als Industrie 4.0 & Big Data: Pilot Connect

Pilot Connect ist ein komfortables Tool zur zentralen Datenwartung für Prüfsysteme zur einheitlichen Nutzerverwaltung für alle verbundenen Systeme und Softwaremodule. Dabei werden sämtliche Maschinen- und Betriebsdaten von angeschlossenen AOI-, SPI-, und AXI-Systeme erfasst und verwaltet, um die Inspektionsdaten an einem Verifikations- und Reparaturplatz zu verbinden. Die Einbindung von Fremdsystemen ist umsetzbar. Es bestehen Möglichkeiten der Prozessanalayse und -optimierung durch statistische Verknüpfung der Inspektionsdaten. Die Kommunikation zu Qualitätsmanagementsystemen sowie MES in Verbindung mit der effizienten Arbeitsweise durch die zentrale Verifikation garantiert die sichere Beurteilung der Fehler, optimiert den Fertigungsprozess und senkt die Produktionskosten. Als einheitliche Datenbasis für sämtliche Inspektionssysteme stellt die Lösung CAD-Daten, Fehlerklassen, Benutzerrechte, Layout- und MES-Einstellungen sicher und ermittelt die Fehlerabdeckung über alle Prüfsysteme mittels Kommunikation via Tablet oder Smartwatch. Zudem unterstützt Pilot Connect „The Hermes Standard“.

Als Überraschungsredner berichtete André Maurelli von Continental Automotive, Seguin, Texas (US) über die Erfahrungswerte mit den Test- und Inspektionslösungen des Veranstalters sowie über das Datenmanagement mit Pilot Connect als Komplettlösung.

Thomas Heßland, Göpel electronic

Zeit ist Geld: Effizienz durch automatische Programmerstellung für AOI-Systeme

Nachdem die Zeit für Programmerstellung unverhältnismäßig hoch im Vergleich zur Fertigungszeit, ist, stellt diese einen entscheidenden Wettbewerbsfaktor für die Elektronikfertiger dar. Gerade die Erstellung neuer Bibliothekseinträge sowie deren Zuordnung der Bauteile und das Degugging erweisen sich als wahre Zeitfresser bei der Prüfprogrammgenerierung. Am Beispiel des inline AOI-Alleskönner Vario Line 3D wurde aufgezeigt, welch signifikante Zeiteinsparung bei der Erzeugung von Prüfprogrammen mit der Pilot AOI Version 6 zu erzielen ist. Mit verantwortlich dafür sind die automatische Bibliothekserstellung auf Basis von Artikelnummern sowie die automatische Anpassung von Prüfparametern und Toleranzen. Mit Pilot 6 wird maximale Fehlererkennung durch unterschiedliche Inspektionsmethoden sowie Verifikation der Prüftiefe zur Fehlerschlupf-Warnung erzielt. Leistungsfähige virtuelle Programmierung zur externen Erstellung und Optimierung der Prüfprogramme sowie die individuell erweiterbaren Prüffunktionen und Bibliothekseintrage sprechen dabei für sich. (dj)

www.goepel.com

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