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Fabrikautomatisierung

Ohne fehlerfreie Bauteil-Bestückung keine Serienfertigung

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Null-Fehler-Strategie erfordert verbesserte Prüfprozesse

Die Qualitätsprüfungen sind bei der Ihlemann AG Teil einer Null-Fehler-Strategie. Das Ziel ist eine möglichst große Testtiefe für 100% der Leiterplatten, um fertigungsbedingte Fehler auszuschließen. Dafür wird eine umfangreiche Prüftechnik eingesetzt. Um bereits frühzeitig vor der Bestückung Lötpastendruckfehler auf Leiterplatten zu erkennen, werden diese komplett durch die automatisierte optische Inspektion (AOI) bereits hinter den Siebdruckern überprüft (Bild 2). Dadurch können fehlerhafte Prints sofort entdeckt und teure Reparaturaktionen vermieden werden.

Prüfung komplexer Boards erfordert aufwändige Bildverarbeitung

Die herkömmliche AOI mit nur einer Kamera für die SMD-Bestückung ist für komplexe Boards allerdings nicht mehr ausreichend. Es lässt sich nicht mehr fehlerfrei feststellen, ob die Bauteile richtig positioniert und richtig verlötet sind. Für die Prüfung bestückter Leiterplatten kommt deshalb eine hochwertigere AOI mit mehreren Kameras zum Einsatz.

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Bei kleinen Bauteilen ist sie besser in der Lage, die Lötpunkte zu überprüfen und schwer erkennbare Bestückungsfehler aufzudecken. Zusätzliche Kameras betrachten das Bauteil von mehreren Seiten unter einem Winkel von 45°. So können auch Lötpunkte oder Verdrahtungen verdeckter Bauteile kontrolliert werden, zum Beispiel unterhalb von Gehäusen, und Erkennungsfehler durch spiegelnde Flächen oder durch blankes Lötzinn werden weitgehend vermieden.

Bei BGAs mit Anschlüssen an der Bauteilunterseite können die Lötstellen nur noch mittels Röntgen überprüft werden (Bild 3). Ein Röntgenbild zeigt die unterschiedliche Absorption der Röntgenstrahlung in unterschiedlichen Objektbereichen. Daher können im Röntgenbild Merkmale beobachtet werden, die einem Material- oder einem Dickenunterschied entsprechen.

Mikroskopische Objektdetails mit wenigen Zehntelmillimetern können stark vergrößert abgebildet und aufgenommen werden. Wird die Röntgentechnik verwendet, werden Kurzschlüsse durch Ätz- oder Layoutfehler, Leiterbahnunterbrechungen, fehlerhafte Metallisierungen der Kontaktlöcher (Via-Löcher) oder Bestückungsfehler wie fehlende Lot-füllung, Poren, Blasen oder Lotbrücken erkannt.

Röntgentechnik sorgt für die Kontrolle von BGAs

Die Röntgenprüfung dient auch dazu, das Lötprofil für hochanspruchsvolle Boards zu optimieren. Besonders bei den unterschiedlichen BGA-Bauformen ist es sehr wichtig, dass gerade im Bereich der Balls unterhalb des Bauteils die exakten Löttemperaturen erreicht und eingehalten werden.

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