Viscom AG. AOI und AXI Aufbau und Verwendung der unterschiedlichen Systeme Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Systeme

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1 Viscom AG AOI und AXI Aufbau und Verwendung der unterschiedlichen Systeme Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Systeme

2 AOI und AXI Danke für die Einladung! Kurzvorstellung der Viscom AG Elektronikfertigungslinien und dafür verfügbare Inspektionssysteme THT Lötstelleninspektion 3D-SPI Lotpasteninspektion 3D-AOI automatische optische Inspektion von Lötstellen 3D-AXI Röntgeninspektion AOI/AXI Kombi-Inspektion Thema Kamera Auflösung AOI und AXI 2

3 Eckdaten Gegründet: Gründer: Geschäftsfeld: Rechtsform: Umsatz: Mitarbeiter: Installationsbasis: Oktober 1984 Dr. Martin Heuser, Volker Pape Entwicklung und Fertigung von industriellen Bildverarbeitungssystemen (Standard-Seriensysteme und kundenspezifische Lösungen) und Röntgensystemen. Starker Fokus auf Prüfsysteme für die Elektronikfertigung. AG (seit 2001), börsennotiert seit Mai 2006 ca. 50 Millionen Euro, weltweit 2013 ca. 300 weltweit > 2500 Systeme (AOI, AXI, SPI, Bond, X-Ray, ) AOI und AXI 3

4 Standort Hannover Fünf Gebäude mit einer Gesamtnutzfläche von m² Zentrale (2001) Verwaltung, Vertrieb Projektmanagement Nutzfläche m² Produktionsgebäude F2 (1999) CNC Fertigung (Mechanik) Vormontage Nutzfläche 600 m² Entwicklungszentrum (1992) F&E Software Nutzfläche m² Produktionsgebäude F1 (1998) Inbetriebnahme Testabläufe Nutzfläche 800 m² Produktionsgebäude F3/F4 (F3: 2002, F4: 2005) Lager, Produktion Produktionsleitung Schulung Nutzfläche m² AOI und AXI 4

5 Standorte weltweit Viscom ist weltweit mit eigenen Niederlassungen, Applikationszentren und Servicestützpunkten präsent. Zusätzlich steht ein dichtes Repräsentantennetzwerk für unsere Kunden zur Verfügung AOI und AXI 5

6 Kompetenz-Bereiche Applikation - Fertigungstechnologie - Sensorik - Physik - Softwareentwicklung - Informatik - Konstruktion - Maschinenbau - Hardwareentwicklung - Elektronik - Produktmanagement - Design AOI und AXI 6

7 Moderne Baugruppenmontage Typische Baugruppe im Jahr Beidseitig reflow gelötete SMD-Bestückung, zusätzliche selektiv gelötete THT-Bauteile tausende von Lötstellen - viele davon versteckt unter Bauteilkörpern oder Schirmblechen. Bildquelle: AOI und AXI 7

8 Aufbau und Verbindungstechnik in der Elektronikproduktion Bestückung Lötprozess Oberseite Unterseite Oberseite Unterseite THT Radial-/Axial-Baut. Hand- oder Autom.-Best. SMT in Lotpaste THT Handbestückung SMT auf Klebepunkt - Lötwelle SMT in Lotpaste Reflow Ofen Reflow Ofen - - Selektivlötwelle SMT in Leitkleber Aushärteofen AOI und AXI I 8

9 THT Through Hole Technology - Drahtbestückung Automatische Drahtbestückung wellengelötet AOI und AXI I 9

10 THT Through Hole Technology - Drahtbestückung SMD geklebt, manuelle Drahtbestückung wellengelötet AOI und AXI I 10

11 THT Through Hole Technology - Drahtbestückung THT Lötstelleninspektion von unten Viscom S3016 8M Kameramodul monochrom mit Schutzscheibe über der Kamera

12 S3016 Funktionsprinzip S S3016-Präsentation 12

13 S3016 Funktionsprinzip S S3016-Präsentation 13

14 S3016 Funktionsprinzip S S3016-Präsentation 14

15 S3016 Funktionsprinzip S S3016-Präsentation 15

16 S3016 Funktionsprinzip S S3016-Präsentation 16

17 S3016 Funktionsprinzip S S3016-Präsentation 17

18 S3016 Funktionsprinzip S S3016-Präsentation 18

19 THT Through Hole Technology - Drahtbestückung Desktop Lötstelleninspektion Viscom S2088-II Viscom 8M-Sensorik

20 S2088-II Funktionsprinzip S2088-II-Präsentation 20

21 Inspektionslösungen für die Elektronikfertigung Eine typische, moderne SMT Linienkonfiguration? SPI AOI/AXI AOI und AXI 21

22 3D Lotpasteninspektion 3D Lotpasteninspektion Viscom S3088 SPI Kameramodul SE

23 Viscom S3088 SPI Aufnahmetechnologie Die Sensorik (Kamera mit Beleuchtung) fährt über der mit Lotpaste bedruckten Leiterplatte mäanderförmig hin und her und nimmt dabei sich überlappende Bilder auf 1. Schritt Erkennung der Leiterplattenlage anhand von Passermarken Mit Lotpaste bedruckte Leiterplatte D-Lotpasteninspektion

24 Viscom S3088 SPI Aufnahmetechnologie Die Sensorik (Kamera mit Beleuchtung) fährt über der mit Lotpaste bedruckten Leiterplatte meanderförmig hin und her und nimmt dabei sich überlappende Bilder auf 2. Schritt Scannen der Leiterplatte und Berechnung der Inspektionsergebnisse Mit Lotpaste bedruckte Leiterplatte Inspektionsleistung: bis zu 80 cm²/s D-Lotpasteninspektion

25 Viscom S3088 SPI Die Streifenprojektion Weißlicht Matrix-Kamera Streifenmuster Prinzip Streifenprojektion detaillierte Darstellung Beleuchtungswinkel w Leiterplatte mit Lotpaste bedruckt D-Lotpasteninspektion 25

26 Streifenprojektionsverfahren

27 Viscom S3088 SPI abschattungsfreie Prüfung s = h/tan (70 ) s (70 ) = h x 36 % Der Beleuchtungswinkel der Viscom SPI Sensorik beträgt 45 zur Leiterplattentransportkante Lotpastendepot Schattenwurf h s s = h/tan(70 ) x sin (45 ) S (70 ;45 ) = h x 36 % x 71 % s (70 ;45 ) = h x 26 % Bei Lotpastendepots, deren Kanten rechtwinklig oder parallel zur Leiterplattentransportkante verlaufen, beträgt die Breite des resultierenden Schattens ca. 26 % der Schablonenhöhe, was bei einer 100 µm Schablone weniger als dem Durchmesser einer Lotkugel entspricht D-Lotpasteninspektion s 27

28 Beleuchtung aus 70 - realer Pastendruck (linsenförmig) Schablone h= 100µm Stopplack FR4 CU-Land b D-Lotpasteninspektion

29 Beleuchtung aus 70 - realer Pastendruck (linsenförmig) Schablone Solche Rückstände in der Schablone haben Sie gar nicht, weil Sie oberflächenveredelte Schablonen verwenden? Dann findet bei Ihnen wahrscheinlich folgender Effekt statt: siehe nächste Folie! h= 100µm Stopplack FR4 CU-Land b D-Lotpasteninspektion

30 Viscom S3088 SPI abschattungsfreie Prüfung Schablone h= 150µm Stopplack FR4 CU-Land b skip details D-Lotpasteninspektion 30

31 Viscom S3088 SPI abschattungsfreie Prüfung Das an den Adhäsionskräften ausgerichtete ergonomische Sensorkonzept ermöglicht eine abschattungsfreie Prüfung von Pastendepots mit nur einem Projektor! 70 Die Verrechnung zwischen 2D, 3D und Konfidenzbild geben darüber hinaus maximale Messsicherheit h= 150µm Stopplack FR4 CU-Land b skip details D-Lotpasteninspektion 31

32 Inspektionslösungen für die Elektronikfertigung Eine typische, moderne SMT Linienkonfiguration SPI AOI/AXI AOI und AXI 32

33 Lötstelleninspektion Bestückkontrolle (pre reflow) und/oder Lötstelleninspektion Einzelspur AOI S3088 flex Viscom 8M- Sensorik AOI S3088 Ultra Viscom XM- Sensorik

34 AOI: Verschiedene Beleuchtungsarten zur Fehlerfindung Relevante Qualitätsmerkmale werden betont Störende Effekte werden eliminiert Auflicht direkte Beleuchtung Indirekte diffuse Beleuchtung Engwinkelige diffuse Beleuchtung Röntgen - soviel wie nötig! 34

35 Geneigte Ansicht für höhere Prüfabdeckung Einsatz von 4 oder 8 Kameras, die über Spiegel umgelenkte Ansichten von der Lötstelle aufnehmen. 4 Kameras betrachten das Objekt aus Winkeln in 90 Schritten 8 Kameras erlauben den Blick aus Winkeln in 45 Schritten Für davon abweichende Bauteil-Drehlagen gibt es entsprechende Bildverarbeitungsalgorithmen. Andere Anbieter bieten drehbare Kameramodule zur Aufnahme geneigte Ansichten aus beliebigen Drehwinkeln an Röntgen - soviel wie nötig! 35

36 Darstellung der geneigten Ansichten am Verifikationsplatz

37 Fehlerverifikation Orthogonale Ansicht October 17, 2014 HARAN 37

38 Fehlerverifikation AV-Ansicht: 0 Szene October 17, 2014 HARAN 38

39 Fehlerverifikation AV-Ansicht: 45 Szene October 17, 2014 HARAN 39

40 Fehlerverifikation AV-Ansicht: 90 Szene October 17, 2014 HARAN 40

41 Fehlerverifikation AV-Ansicht: 135 Szene October 17, 2014 HARAN 41

42 Fehlerverifikation AV-Ansicht: 180 Szene October 17, 2014 HARAN 42

43 Fehlerverifikation AV-Ansicht: 225 Szene October 17, 2014 HARAN 43

44 Fehlerverifikation AV-Ansicht: 270 Szene October 17, 2014 HARAN 44

45 Fehlerverifikation AV-Ansicht: 315 Szene October 17, 2014 HARAN 45

46 S6056 DS1W Transportprinzip AOI S6056 Viscom XM-Sensorik October 17, 2014 S6056 DS1W Transportprinzip

47 S6056 DS1W Transportprinzip October 17, 2014 S6056 DS1W Transportprinzip

48 S6056 DS1W Transportprinzip October 17, 2014 S6056 DS1W Transportprinzip

49 S6056 DS1W Transportprinzip October 17, 2014 S6056 DS1W Transportprinzip

50 S6056 DS1W Transportprinzip October 17, 2014 S6056 DS1W Transportprinzip

51 S6056 DS1W Transportprinzip October 17, 2014 S6056 DS1W Transportprinzip

52 S6056 DS1W Transportprinzip October 17, 2014 S6056 DS1W Transportprinzip

53 3D-AOI mit Streifenprojektion 3D-AOI Streifenprojektionsvarianten (Vergleich) AOI und AXI I 53

54 Lötstelleninspektion Inline Kombi-Inspektion AOI/AXI AOXI X7056RS X7056-RS Funktionsprinzip Kombi-Inspektion

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57 AOI/AXI Kombi-Inspektionssystem

58 Inspektionslösungen für die Elektronikfertigung Eine typische, moderne SMT Linienkonfiguration SPI AOI/AXI MXI AOI und AXI 58

59 Lötstelleninspektion Offline Röntgen-Inspektion X8011 PCB NDT X8060-CT

60 X8011 Dreh-/Kippachsen (Manipulatoren) Drehteller Kippachse Detektor Dreh-/Kippachse CT-Achse Röntgen - soviel wie nötig! 60

61 Manuelles / Semiautomatisches Röntgen Hohe Auflösung. hohe Detailerkennbarkeit! Röntgen - soviel wie nötig! 61

62 Inspektionsumfang Erzeugung von Röntgenbildern aus beliebiger Blickrichtung (stufenlos) BGA in Schrägdurchstrahlung BGA in Schrägdurchstrahlung Röntgen - soviel wie nötig! 62

63 Viscom Quality Uplink image uplink paste uplink TITUS uplink solder uplink process uplink Image uplink Paste uplink Solder uplink TITUS uplink Lotpastenfehlerbilder werden ans Ende der Linie übertragen alle Lotpastenbilder und Merkmalswerte werden zum Verifikationsplatz am Ende der Linie übertragen Lötstellenfehlerbilder und die dazugehörigen Lotpastenbilder werden am Verifikationsplatz am Ende der Line angezeigt. Total Inspection and Traceability Uplink Services (AOXI on SPI demand) Process uplink Prozess- und Merkmalsdaten werden ans Kunden MES übertragen AOI und AXI 63

64 Schutzlack-Inspektion Conformal Coating Inspection AOI S3088 CCI

65 Bond-Draht und Wafer-Inspektion S6053BO-V Bond-Inspektion S6053BO-V Video Präsentation S6053BO-V Powerpoint Präsentation S6053BO-V PDF-Broschüre MX100-IR Halbleiter-Inspektion MX100IR Powerpoint Präsentation MX2000IR Powerpoint Präsentation

66 Viscom AG Themenauswahl Wissenswertes Präsentation Zusammenhang von Kamera- Auflösung und Bauteilgröße

67 Bedeutung der Kamera-Auflösung bei AOI-Systemen Ein praktisches Beispiel: Wer ist diese Person? Falls Sie daran zweifeln, dass es dasselbe Bild ist wie die Miniatur, dann treten Sie mal ein paar Schritte zurück! Bildformat 580x680 Pixel Bilder mit einer hohen Auflösung lassen sich soweit vergrößern, dass wichtige Merkmale eindeutig erkennbar werden! Bildquelle:

68 Bedeutung der Kamera-Auflösung bei AOI-Systemen Ein praktisches Beispiel: Wer ist diese Person? Falls Sie daran zweifeln, dass es dasselbe Bild ist wie die Miniatur, dann treten Sie mal ein paar Schritte zurück! Bildformat 580x680 Pixel Bilder mit einer hohen Auflösung lassen sich soweit vergrößern, dass wichtige Merkmale eindeutig erkennbar werden! Bildquelle:

69 Bildformat 58x68 Pixel Der Informationsgehalt eines Bildes mit geringer Auflösung wird durch eine Vergrößerung des Bildes (Sub-Pixel-Interpolation) nicht größer. October 17, 2014 Kameraauflösung 69

70 Bildformat 58x68 Pixel Der Informationsgehalt eines Bildes mit geringer Auflösung wird durch eine Vergrößerung des Bildes (Sub-Pixel-Interpolation) nicht größer. October 17, 2014 Kameraauflösung 70

71 Bedeutung der Kamera-Auflösung bei AOI-Systemen Argumente für eine hohe Auflösung bei automatischen optischen Inspektionssystemen (AOIs) Die Sub-Pixel-Berechnung (Interpolation) funktioniert nur bei Objekten, die deutlich größer sind als ein Bildpunkt (Pixel). Sehr kleine Objekte (Lotspritzer, Chip-Bauteile der Größe oder 03015) werden mit nur sehr wenigen Bildpunkten dargestellt. Eine Interpolation verursacht lediglich Unschärfe, aber keine Steigerung des Informationsgehalts. Die Verarbeitung hochauflösender Bilder ist mit moderner Computertechnik (Multicore-PUs) und entsprechenden Datenbus-Strukturen (64 Bit) keine Taktzeit bestimmende Größe. Da nur Fehlerbilder archiviert werden müssen, ist der Speicherbedarf für hochauflösende Bilder bei den aktuell verfügbaren Speichermedien unkritisch. Bei Verwendung intelligenter Kalibrationsalgorithmen und hochwertiger Kalibrate können AOI-Systeme mit hoher Auflösung bei MFUs sehr gute cmk-werte erzielen. Die Auflösung der verwendeten Kameras ist häufig nicht die preisbestimmende Größe für ein AOI-System October 17, 2014 Kameraauflösung 71

72 Zusammenhang von Kameraauflösung und Bauteilgröße Pixelmatrix 11,7µm/Pixel Bei orthogonaler Ansicht (Draufsicht) gilt: Länge Breite Pixel-Länge Pixel-Breite Pixel-Länge Pixel-Breite Bauteiltyp [mm] [mm] [23,4 µm/px] [23,4 µm/px] [11,7 µm/px] [11,7 µm/px] ,02 0, ,51 0, ,25 0, R R Pixel 22 Pixel Zusammenhang von Kameraauflösung und 72 Bauteilgröße

73 bei Verwendung der geneigten Ansicht Pixelmatrix 8,1 µm/pixel Geneigte Ansicht auf Bauteilanschluss Standardauflösung Hochauflösung Länge Breite Projizierte Pixel-Länge Pixel-Breite Pixel-Länge Pixel-Breite Bauteiltyp [mm] [mm] Länge [mm] [16,2 µm/px] [16,2 µm/px] [8,1 µm/px] [8,1 µm/px] ,02 0,51 0, ,51 0,25 0, ,25 0,13 0, R Pixel 16 Pixel Zusammenhang von Kameraauflösung und 73 Bauteilgröße

74 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Kontaktinformation: Michael Mügge Carl Buderus-Str Tel Hannover Stellv. Leiter der Regionalgruppe Hannover