Integraler Bestandteil der Montage der PCB-Platinen - automatische optische Inspektion

Eine durch den Kunden erwünschte Situation wäre es, wenn die Produktchargen ohne mangelhafte Exemplare geliefert wären. Deswegen werden in der Praxis zahlreiche technologische Lösungen eingesetzt, die mit der Qualitätskontrolle zusammenhängen. Eine dieser Systemlösungen ist AOI, d.h. automatische optische Inspektion. Das System ermöglicht eine schnelle Überprüfung der Montage der PCB-Platinen.

Eine sorgfältige Qualitätskontrolle bringt zahlreiche Vorteile, wie z.B.:

• Kostenreduzierung. Je schneller eine Beschädigung am jeweiligen Teil festgestellt wird, desto niedriger sind die Instandsetzungskosten.
• Vertrauen der Kunden. Um dauerhafte Verhältnisse mit den Kunden aufzubauen, sind unbedingt mangelhafte Teile in den gelieferten Chargen zu vermeiden.
• Verbesserung der Produktionsvorgänge Die Überprüfung der entstandenen Fehler ermöglicht es, den Prozess zu optimieren, so dass in Zukunft mehr ordnungsgemäß montierte Platinen erreicht werden, woraus sich bessere finanzielle Ergebnisse ergeben.

Deswegen sollten bei jedem Produktionsvorgang die Kontrollsysteme wie z.B. AOI eingesetzt werden.

Was ist eine automatische optische Inspektion?

Die Montage der PCB-Platinen ist ein komplexer Prozess, bei dem viele verschiedene Vorgänge realisiert werden. Die Kontrolle eines ordnungsgemäßen Verlaufs der Montage durch einen Menschen ist durch die Wiederholbarkeit und durch die Zeit eingeschränkt. Zu Hilfe kommen automatische Systeme. AOI ermöglicht es, die zu montierenden Platinen mit dem Muster in der Echtzeit zu montieren zu vergleichen. Hier können die Einrichtungen unterscheiden, die für automatische optische Inspektion 2D und 3D geeignet sind.

Bei älteren 2D-Systemen wurde ein Foto einer fertigen Platine gemacht. Dann wurde das Foto mit einem Foto verglichen, das im Speicher des Gerätes als ein Musterbild gespeichert war. Auf dieser Grundlage wurden die Platinen identifiziert, die von der Norm abweichten. Zusätzlich werden Vektor-Messungen durchgeführt, dank denen die Effizienz der Qulitätskontrolle gesteigert wird. Bei 3D-Systemen kommen zum Foto zusätzliche Laser-Messungen hinzu, dank denen ein räumlicher Bild einer PCBA-Platine zur Verfügung steht. Die dreidimensionalen Systeme sind also eine verbesserte Variante von zweidimensionalen Systemen. Es können also die Fehler festgestellt werden, die bei den 2D-Methoden nicht zu finden waren.

Dank dem Einsatz der AOI Systeme kann nicht nur die Montage der PCB-Platinen voll automatisiert realisiert werden kann, sondern auch ihre Kontrolle. Sie ermöglichen eine laufende Produktionskontrolle und Feststellung der Fehler. Sie ermöglichen auch die Durchführung einer pass/fail Auswertung. Alle Leiterplatten, die als falsch hergestellt ausgewertet werden, werden zum Prüfer weitergeleitet, durch den die jeweilige Platine endgültig überprüft wird.

Wie funktioniert automatische optische Inspektion?

Wie bereits erwähnt, wurde ursprünglich die automatische optische 2D-Inspektion verwendet, die dann zu einer 3D-Inspektion entwickelt wurde. Bereits die 2D-Technologie war im Falle der Kontrolle der PCB-Platinen nach der Montage revolutionär. Warum? Sie ermöglichte eine sehr schnelle Kontrolle der Produktion im Vergleich zu normalen Arbeitskräften. Dadurch können alle montierten Platinen und nicht nur die ausgewählten getestet werden.

Die Maschine macht ein Foto von einer fertigen Platine und vergleicht es dann mit den Fotos der Komponenten, die im Speicher gespeichert sind. AOI 2D vergleicht die einzelnen Pixel untereinander, wodurch solche Mängel wie Rotation, Polarisierung, Überbrückung, fehlendes oder nicht korrektes Element an jeweiliger Stelle (mit abweichenden Abmessungen) problemlos festgestellt werden können. Bei fortgeschrittenen Modellen können die Kennzeichnungen von einzelnen Komponenten abgelesen werden.

Der Einsatz von Laser bei der Erstellung von 3D-Bildern der montierten Platinen lässt auch die Überhöhungen, Neigungen, falsch angelötete Abzweigungen oder Tombstone-Effekt bei Chips erkennen. Dank einem breiten Prüfbereich der AOI Systeme, bewährt sich diese Lösung ideal bei der Montage der PCBA-Platinen.

Vorteile von AOI

Die Montage der PCB-Platinen bedarf aktuell einer laufenden Kontrolle in der Echtzeit, die durch die Systeme der automatischen optischen Inspektion realisiert wird. Solche Lösungen sind heutzutage sehr populär, weil sie zahlreiche Vorteile besitzen:

• Feststellung von kleinsten Mängeln. Die bei der Montage der PCB-Platinen eingesetzten Komponenten sind immer kleinerer. Um eine ausreichende Empfindlichkeit zu erreichen, muss das AOI System eine Subpixel-Genauigkeit aufweisen.
• Schnelles Entdecken von mangelhaften Platinen. Je schneller die mangelhaften Platinen durch das AOI System identifiziert werden, desto niedriger sind die Kosten ihrer Instandsetzung. Dies trifft nicht nur auf die einzelnen Teile zu. Bei Serienfehlern hat die schnellstmögliche Entdeckung des jeweiligen Mangels für die Kostenminimierung eine gravierende Bedeutung. Die ganze Zeit werden weitere, potentiell mangelhafte Teile produziert. Bei der automatischen Inspektion kann die Produktion schnell unterbrochen werden. Es können erforderliche Korrekturen vorgenommen werden. 
• Flexibilität. Bei der Montage der PCB-Platinen handelt es sich um einen mehrstufigen Vorgang. Die automatische optische Inspektion kann auf jeder Etappe einer Produktionsanlage eingesetzt werden, wodurch die Eignung dieser Technologie erhöht wird.
• Das AOI System kann bestimmte und vorprogrammierte Fehler feststellen, die bei der Montage der PCBA-Platinen begangen wurden. Eine sehr hohe Wirksamkeit gehört sicherlich zu den Vorteilen dieses Systems.

Der Einsatz der automatischen optischen Inspektion ist also bei der Montage der PCB-Platinen sehr günstig. Dadurch können Serienfehler auf einer frühen Etappe und praktisch alle mangelhaften Teile vermieden werden.

Warum ist AOI ein integraler Bestandteil der Montage der PCB-Platinen?

Dank dem Einsatz der AOI Systeme bei der Montage der PCB-Platinen kann man einzelne Komponenten mit einer hohen Genauigkeit positionieren, um festzulegen, welche Platinen mangelhaft sind. Dadurch können die Reparaturkosten reduziert werden und Serienfehler auf einer frühen Produktionsetappe vermieden werden. Gleichzeitig hat das System einen positiven Einfluss auf weitere Chargen der Ware. Das System ist auch sehr schnell, wodurch die Produktionskapazitäten und die Leistungsfähigkeit der gesamten Anlage höher sind. Dank der Flexibilität solcher Einrichtungen, der Lichtsteuerung und den Möglichkeiten der Programmierung entsprechender Parameter kann die Inspektion optimiert werden.

AOI sorgt für einen hohen Qualitätsstandard. Das System kann aber nicht alle Typen der Fehler feststellen, die bei der Montage der PCB-Platinen begangen werden. Deswegen wird dieses System mit anderen Systemen eingesetzt, z.B.:

• SPI (Solder Paste Inspection).
• AXI (Automated X-Ray Inspection).

Beim Einsatz von mehreren Inspektionssystemen kann die höchste Qualität der hergestellten Leiterplatten gewährleistet werden. Dabei können die Mängel festgestellt werden, die mit bloßem Auge nicht zu sehen sind.