Marktbedingt kommt es zu einer Reihe vollständig neu entwickelter Geräte. Den 3D Hype bei AOI Systemen begleitet Omron seit der Stunde null in vorderster Front, aber insbesondere bei 3D AXI Systemen ist das Unternehmen ein Vorreiter. Natürlich werden alle drei Inspektionssysteme, SPI, AOI und AXI auch prozesstechnisch vernetzt und können so als Prozessindikator eingesetzt werden.
Automatische Röntgen-Inspektion mit CT (AXI)
Der Mythos steht noch immer, dass AXI-Systeme nicht wirtschaftlich sind, keine oder kaum automatische Auswertungen haben und den Linientakt blockieren bei zudem schwierigem und nur mit viel Erfahrung interpretierbarem Bildmaterial. Das war auch so.
Neben den für Analyse- und Freigabe-Zwecken bestehenden 2, 2.5 und 3D Systemen, sind Vollautomaten auf dem Vormarsch. Diese lassen sich nunmehr sehr ähnlich eines AOI programmieren. Die VT-X750 des Herstellers ist dabei ein Vorreiter. Im Analysebereich gab es bereits CT Systeme – auch diese wurden für die Linie salonfähig gemacht. Im Unterschied zu marktbegleitenden 3D AXI Systemen, kann hier ein Volumen komplett in 400 – 600 Schichten aufgelöst werden. Das ist bei 3D Systemen ohne CT nicht möglich – dort kann sich ein Programmierer oder Verifizierer nicht durch die Gesamtmasse scrollen. Die CT-Technologie in Verbindung mit dem patentierten Noire-Verfahren, ergibt zudem noch sagenhaft gutes, kontrastreiches Bildmaterial. Da nunmehr auch Auflösungen von 6 – 30 µ möglich sind, können nicht nur bekannte Strukturen wie BGA, R/C/L, sondern auch komplexe Stecker, LGA, Pressfit, QFN etc. automatisch inspiziert werden. Ganz neu ist die Form der Bewegung. Das planare CT System wird nicht mehr mit beweglicher Leiterplatte, sondern mit einem Spezial „on the fly“ Kopf inspiziert. Da der Kopf ohne zu stoppen 32 – 512 Projektionen sofort wie einen Film aufnimmt und verarbeitet, ist das System sehr schnell geworden, und kann zudem nun auch sehr große Leiterplatten (610 x 515) bei kleinem Footprint handhaben.
Das AXI System ist damit nicht nur viel schneller geworden, sondern auch komfortabler zu programmieren. Ein Service Techniker hat lediglich einen einfach zugänglichen Schaltschrank an der Rückseite des Systems zu handeln – einfacher geht es nicht. Mit diesem neuen Gerät kann nun auch eine komplette Leiterplatte in kurzer Zeit inspiziert werden. Auch eine Kombination mit beigestelltem AOI des Herstellers ist logisch verknüpfbar. Dabei geht das Unternehmen nicht den Weg des gemeinsamen Gehäuses, da sonst auch das AOI von der Röntgenstrahlung gesichert werden muss, sondern verbaut die Geräte nebeneinander. Selbstverständlich korrespondiert die SW beider Geräte entsprechend. Ganz von selbst versteht sich der Aufbau nach geltenden Sicherheitsstandards (CE, FDA). Bei einer Installation durch ATEcare wird die notwendige TÜV Abnahme inklusiv mit durchgeführt.
Automatische optische Inspektion (3D AOI)
Leider gibt es aber nicht die 3D-Technologie, die preiswert und effizient die Aufgaben einer optischen Abtastung erfüllen kann. Physikalische Hindernisse wie Abschattungen und Reflektionen sind nicht zu vermeiden, selbst wenn der Entwickler von Anbeginn mit eingebunden ist. Dabei gibt es Verfahren, die Reflektionen sehr gut handhaben (z.B. das Omron Color Highlight Verfahren) aber an diffusen Oberflächen keine Höhenwerte ermitteln können. Widerspiegelnde Oberflächen, wie zum Beispiel die Lötstellen, können aber nur sehr schwer mit den neuen 3D optischen Höhenmessverfahren (Streifenlicht, Moiré, etc.) ausgewertet werden. Hier greifen die Hersteller sehr gern, wie ja schon bei SPI Systemen erfolgreich angewendet, zu Interpolationen, um das 3D-Bildmaterial von Reflektion-Spitzen und Lücken, die durch fehlende Informationen (z. B. Abschattungen) entstehen, zu kompensieren. Es bedarf keiner Erklärung – der Computer entscheidet per Algorithmus, was hier interpoliert wird – wenn Sie Pech haben, wird auch ein möglicher Fehler „weg-interpoliert“ oder diverse Oberflächen sind schwierig oder gar nicht zu handhaben (vorverzinnt, weiße Lackierungen, Lötstopplack, etc.). Es gilt also die jeweiligen Schwächen einzelner Verfahren, durch Überlappungen mehrerer Technologien zu kompensieren, damit wir bei echten Messwerten bleiben. Der Hersteller löst das in den beiden neuen 3D-AOI VT-S530 und VT-S730 durch das sogenannte SJI Verfahren (Solder Joint Inspection).
Die VT-S730 ist das Zugpferd im 3D AOI Bereich und bekannt durch eine sehr schnelle Programmierung. Neu hinzu kommt die VT-S530, die einen komplett anderen Aufbau aufweist. Damit schließt der Hersteller die Lücke, auch sehr große Leiterplatten prüfen zu können. Dabei kommt optional auch eine flexibles (ohne feste Wangen) nutzbares Doppelspurkonzept zum Einsatz.
Da in diesem System der Kopf verfährt, anders als bei der S730, kann das System optional auch im Pre-Reflow Bereich eingesetzt werden. Die 3D Technologie und auch die bekannte SW wurde hier entsprechend integriert. Mögliche Fehlmessungen oder fehlende Messinformationen werden durch ein Zweitverfahren überwacht und bei Bedarf kompensiert. Die VT-S730H ermöglicht dies in einer atemberaubenden Geschwindigkeit. Statt klassisch 4–8 einfache Projektoren einzubauen, hat der Hersteller sog. intelligente DLP Projektoren verwendet. Damit sind auch große Höhen zu handeln und die Projektionsfläche ist in Form, Fläche und Sequenz veränderbar. Doch was ist beste Hardware, wenn die Programmierung zu schwierig und zu zeitaufwändig ist. Mittels patentierten Verfahren (EP 1 638 050 B1) wird die Leiterplatteninformation mit Pad-Größe und -Form, die Oberflächenfarbe und auch der Auftrag des Lötstopplackes genutzt. Denn dort beginnt das Lot zu verlaufen und dort muss der Messansatz sein. Über eine integrierte Datenbank werden nun nur noch Package-Typen mit Bewertungskriterien versehen. Diese können IPC orientiert genutzt oder auch selbst definiert werden. Eine Zuordnung, auch mit Schrifterkennung, zur eigentlichen Artikelnummer, erfolgt per Daten-Link. Das macht es deutlich einfacher. Aufschriften und Polaritäten werden automatisch erkannt. Das kann durchaus auch mit 3D Vermessungen erledigt werden, wenn Kontraste nicht ausreichend sind. Und ist ein Bauteil oder eine Struktur einmal derartig angebracht, dass die neuen, Schrägblick benötigten, Technologien einmal nicht möglich sind, können Seitenkameras nützlich sein oder auf das klassische 2D Bildmaterial von oben zurückgegriffen werden.
Sehr modern sind die Anbindungen an Server- und Web basierende Medien – eine Notwendigkeit, die jedem 3D-Datennutzer ans Herz gelegt wird, da es zu deutlichen höheren Datenmengen und -Transfers kommen muss.
Natürlich ist Omron seit der Stunde null beim Hermes Standard dabei. Damit wird sichergestellt, dass die Systeme auch diesen Anforderungen gerecht werden.
Mobile autonome Roboter
Gemeinsam mit der Firma CTS GmbH bietet ATEcare nun auch nutzerorientierte Robotik-Lösungen an. Auch wenn diese Geräte noch immer einen Science-Fiction Touch haben, gibt es bereits umfangreiche Applikationen, die das Leben in der Elektronikproduktion vereinfachen und fehlerfrei machen. Der LD90 ist dabei eine ausgefeilte mobile Roboterlösung, die vollständig autonom Transportaufgaben übernehmen kann. Ein Auftrag aus dem Auftragswesen wird eigenständig, Flotten-übergreifend und sicher umgesetzt. Das können Lagerarbeiten, Zuführungen an den Bestückprozess oder das Handhaben von Magazinen sein – und wenn es sein muss, auch über mehrere Stockwerke verteilte Aufgaben. Die Programmierung ist dabei unglaublich einfach. Der skizzierte Raum wird mittels Joystick-Steuerung einmalig befahren und nicht erlaubte Flächen in der Software gekennzeichnet, den Rest der Wegerkennung übernimmt die Intelligenz der Software – ein echter AIV. Auch stationäre Roboterlösungen sind schon vielfältig in der Elektronikproduktion im Einsatz und eigenständige oder kollaborierende Lösungen immer häufiger anzutreffen. Ein guter, bewährter Einsatz ist zum Beispiel das Handling von Leiterplatten, Magazinen, Kisten und Rollen oder Werkzeugen. Selbstverständlich wird mit Kunden an entsprechenden Adaptionen an ERP- und Lagerwirtschafts-Systemen gearbeitet. Nahezu alle bekannten Handlingshersteller können bereits adaptiert werden.
Zusammenfassung
Der Markt entwickelt sich immer schneller. Der 3D Hype spielt dabei eine große Rolle, aber auch Anforderungen nach der Handhabe großer Datenmenge, wie das bei 3D nötig ist, muss Rechnung getragen werden. Close Loop und Loop Forward sind nun nicht mehr nur beim Druck realisierbar, sondern mittels Omron Q-up-Auto Funktion auch im Bereich des Bestückens umsetzbar. Die meisten bekannten Hersteller sind dabei bereits eingebunden.
ATEcare bietet das aus einer Hand, mit lokalem Service nun schon seit über 15 Jahren an. Diese Technologien werden im Verbund nach Kundenbedarf entsprechend eingesetzt, aber auch die Aufgaben der Anbindung einzelner Arbeitsschritte im Gesamtablauf der Fertigung einer Leiterplatte und deren Bestückung stehen im Portfolio.
SMT Hybrid Packaging, Stand 4A-300 und A5-434
