Effektiver Einsatz von AOI-Systemen in der Elektronikfertigung. Jens Kokott GÖPEL electronic GmbH

Transkript

1 Effektiver Einsatz von AOI-Systemen in der Elektronikfertigung Jens Kokott GÖPEL electronic GmbH

2 Inhalt Grundlagen von AOI-Systemen - Hardwarekomponenten (Beleuchtung, Optik, Kamera) - Softwarekomponenten - Inspektionsprinzipien Erstellung von Prüfprogrammen für AOI-Systeme Integration von AOI-Systemen in die Fertigung Zusammenfassung

3 Grundlagen von AOI-Systemen

4 Hardwarekomponenten

5 Beleuchtungseinheit in AOI-Systemen Beleuchtungseinheit = entscheidendes Kriterium für Fehlererkennung und Erkennungssicherheit Erzeugung signifikanter Unterschiede zwischen: - vorhandenen fehlenden Bauteilen - korrekt verpolt montierten Bauelementen - akzeptablen fehlerhaften Lötstellen

6 Beleuchtungsvarianten Grundlage der Inspektion: Ausnutzung des Reflektionsverhaltens von Bauteilen und Lötstellen Bildquellen: GÖPEL electronic, Omron, VI-Technology

7 Beleuchtungsvarianten Top-Beleuchtung (z.b. mit verschiedenen Farben): - gleichförmiges Ausleuchten des Betrachtungsfeldes - steuerbare Helligkeit, Langezeitstabilität - kontrastreiche Darstellung farbiger Merkmale (z.b. Polaritätsmarkierung) Schräglicht-Beleuchtung - steuerbare Helligkeit, Langezeitstabilität - Beleuchtungsrichtung wählbar - Ausschluss störender Einflüsse (Lötstoplack, Flussmittel und Leiterbahnen) - hoher Kontrast für OCR an Laserbeschriftungen

8 Beleuchtungsvarianten Polaritätserkennung Optimale Darstellung von Polaritätsmerkmalen durch farbige Beleuchtung OCR und Laserbeschriftung Kontrastsreiche Abbildung für OCR durch Quattro-Beleuchtung Kurzschlusskontrolle: Erkennung kleinster Kurzschlüsse und Ausschluss störender Reflexionen durch winkelabhängige Beleuchtungssteuerung

9 Beleuchtungsvarianten

10 Optische Auflösung Optische Abbildung - Abgestimmt auf Prüfung von Lötstellen und Bauteilen mit minimaler Ausdehnung - typisch: 20µm 40µm pro Bildpunkt - für Bauform 0402 und Pitch 0.4 : Auflösung <25µm pro Bildpunkt notwendig Pitch 0.5 mit Auflösung 21µm pro Bildpunkt

11 Bildaufnahme über telezentrisches Objektiv - fehlerfreie Abbildung von Bauelementen und Lötstellen, unabhängig von der Lage im Betrachtungsfeld oder deren Höhenausdehnung Optische Abbildung - Portierbarkeit von Prüfprogrammen und Bibliotheken

12 Kameravarianten Entscheidend für Prüfgeschwindigkeit Typisch: 1 oder 4 MegaPixel Kameras Betrachtungsfelder (FOV): 27mm x 21mm bis 50mm x 50mm Betrachtungsfelder einer 4 MegaPixel Kamera und 1 MegaPixel Kamera bei gleicher Auflösung

13 Softwarekomponenten Bestückdatenimport manuelle Programmerstellung Prüfprogramm Programmausführung SPC-Modul Bibliothek Fehlerdatenbank Fehlerstatistik Fehlervisualisierung QM-Modul

14 Inspektionsprinzipien zur Bauteilerkennung Vergleich anhand von Muster -Bildern Erzeugung von 3-D-Modellen Bewertung der Bauteil-Anwesenheit auf Basis Lötstellenausprägung Vektorisierung des Bauteil-Bildes Einsatz neuronaler Erkennungsverfahren Bildquellen: Top-Line

15 Erkennungsprinzipien zur Lötstelleninspektion Analyse des Farbverlaufs innerhalb des Meniskus bei verschiedenfarbiger Beleuchtung Auswertung der Reflexe auf dem Meniskus bei Beleuchtung aus unterschiedlichen Richtungen Helligkeitsanalyse des Meniskus bei senkrechter Beleuchtung Bildquellen: Top-Line

16 Erstellung von Prüfprogrammen für AOI-Systeme

17 Erstellung von Prüfprogrammen Ausgangspunkt: Bestück- bzw. CAD-Daten Effektive Programmerstellung durch direkte Importmöglichkeit für verschiedene Datenformate, z.b.: - MYDATA - Mimot - Philips - Unicam - Fuji - SIPLACE - PiCAD Hohe Flexibilität durch konfigurierbaren Import von ASCII-Dateien

18 Konfigurierbarer Datenimport Bezeichnung der Bauteile auf der Leiterplatte (R23, C456, D23,...) Mittelpunktskoordinaten der Bauteile für x- und y-position (54.27, 1329, 0.459,...) Winkellage des Bauelementes (0, 90,...) Artikelnummer oder Bauformbezeichnung (L456710k5b0805, R0805,...)

19 Konfigurierbarer Datenimport Definition von Maßeinheiten für Position und Winkel (mm, inch,..., Grad, Minuten,...) Nachbearbeitung der Nachbearbeitung der Koordinatensysteme (Drehen, Spiegeln)

20 Konfigurierbarer Datenimport

21 Optimierung von Prüfprogrammen Debugvorgang: - Anpassung der Qualitätsschwelle und/oder der Lötparameter - Nachlernen von neuen Bauelementen - Evtl. manuelles Hinzufügen von Prüfschritten Prüfschrittoptimierung: - Optimale Anordnung aller Prüfschritte in Kamerafeldern auf der Baugruppe (automatischer Vorgang) Wegoptimierung: - Ermittlung des kürzesten Verfahrweges mit Sortiermöglichkeit nach Kamera und Beleuchtung (automatischer Vorgang)

22 Integration von AOI-Systemen in die Fertigung

23 Fertigungsintegration (1) Stand-alone AOI-System mit integrierter Reparaturplatzsoftware Reparatur unmittelbar nach der Inspektion notwendig Kein Test während der Reparatur möglich Keine Seriennummer notwendig

24 Fertigungsintegration (2) Stand-alone AOI-System mit separatem Reparaturplatz neben dem Prüfsystem Reparatur direkt nach Inspektion notwendig Test während der Reparatur möglich Keine Seriennummer notwendig

25 Fertigungsintegration (3) Stand-alone AOI-System mit getrenntem Reparaturplatz Reparatur zu einem späteren Zeitpunkt möglich Seriennummer notwendig

26 Fertigungsintegration (4) Stand-alone AOI-System mit getrenntem Reparaturplatz, Ausdruck temporärer Seriennummern für fehlerhafte Leiterplatten Reparatur zu einem späteren Zeitpunkt möglich Keine Seriennummer notwendig

27 Fertigungsintegration (5) In-line AOI-System als Insellösung mit nachgeschalteten Handarbeitsplatz Kombinationsmöglichkeit mit Magazinier- und Sortierstationen Automatische PASS / FAIL Sortierung ohne separate Sortierstation möglich Komfortables manuelles Baugruppenhandling für kleine Losgrößen Seriennummer nicht zwingend notwendig

28 Fertigungsintegration (6) In-line AOI-System integriert in Fertigungslinie nach Bestückautomaten,in-line Reparaturplatz keine Seriennummer notwendig

29 Fertigungsintegration (7) OptiCon-System integriert in Fertigungslinie nach Lötofen Reparatur zu einem späteren Zeitpunkt an separatem Arbeitsplatz möglich Seriennummer notwendig

30 Zusammenfassung Beleuchtungs- und Kamerakonzept = Entscheidend für Leistungsfähigkeit von AOI-Systemen Daten-Importmodule ermöglichen schnelle Erstellung von Prüfprogrammen Flexible Möglichkeiten der Fertigungsintegration erhöhen Effektivität des Einsatzes

31 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!