AOI: Mehr als nur ein Prüfverfahren

Die Entwicklung elektronischer Baugruppen unterlag seit ihren ersten Schritten der Begleitung durch auftretende Fertigungsfehler. Trotz enormer Entwicklungs- und Produktionsverbesserungen hat sich bis heute daran kaum etwas geändert. Denn gerade, wenn eine Technologie fehlerfrei...

Die Entwicklung elektronischer Baugruppen unterlag seit ihren ersten Schritten der Begleitung durch auftretende Fertigungsfehler. Trotz enormer Entwicklungs- und Produktionsverbesserungen hat sich bis heute daran kaum etwas geändert. Denn gerade, wenn eine Technologie fehlerfrei beherrscht wird, werden neue und vor allem schwierigere Herausforderungen angenommen. Ein Mittel, um auch diese zu bewältigen, ist die Automatische Optische Inspektion (AOI).

Neue Herausforderungen bedeuten im Falle elektronischer Baugruppen eine sich ständig erweiternde Komplexität. Dies äußert sich etwa in der höheren Anzahl von Anschlusspins, kleiner werdenden Rastermaßen sowie in Bauelementen mit verdeckten Lötstellen (z.B. BGAs; Bild). Mit der zunehmenden Komplexität der Bauteile steigt parallel auch die Fehlerwahrscheinlichkeit innerhalb des sensiblen Fertigungsprozesses an.

Die Baugruppenfertigung: Komplexität und ihre Folgen

Die Produktion bestückter Leiterplatten ist ein in verschiedene Schritte unterteilter komplexer Prozess. Zahlreiche Parameter beeinflussen die jeweiligen Prozess-Schritte, etwa das Layout der Leiterplatten, die Pastendicke, die Qualität der Lotpaste, Koplanarität der ICPins oder das Temperaturprofil im Lötofen. Insgesamt zählt man über 70 verschiedene Parameter, welche die Qualität des Endproduktes beeinflussen. Am Schluss der Entwicklungskette einer bestückten Leiterplatte steht das Testen. Auftretende Qualitätsprobleme – beeinflusst durch die Vielzahl der Schritte in der Produktion – können sehr unterschiedliche Gründe haben. Auch die Qualität der Lieferanten mag eine der Ursachen sein.

Das Beispiel in Tabelle 2 stammt von einem Kunden der Firma Göpel electronic. Die Auflistung und Errechnung auftretender Fehler ist ein kundenspezifischer Wert, welcher für jede Fertigung eigens ermittelt werden kann, aber dennoch durchaus eine Art Durchschnittswert darstellt. Abweichungen, den prozentualen Fehleranteil betreffend, nach oben und unten sind je nach Fertiger und verwendeten Bauteiltypen möglich.

Daraus ergibt sich die Schlussfolgerung, dass 30,76 % aller Fehler elektrisch nicht erkennbar sind und somit das AOI-System mehr als nur eine Ergänzung im Prüfprozess darstellt. Es ist vielmehr für die Erkennung von fast einem Drittel aller Fehler zuständig.

Die Anforderungen, die an Automatische Optische Inspektionssysteme gestellt werden, sind vielschichtig und unterliegen im Rahmen der Entwicklung des Produktionsprozesses von Leiterplatten gewissen Veränderungen. So sind Bauteile verschiedenster Gehäusegrößen zu testen, die Lötstellenkontrolle sollte auch an Finepitch-Pins durchgeführt werden können und die Prüfgeschwindigkeit der zu kontrollierenden Boards muss dem Produktionsprozess angepasst sein. Der Fehlerschlupf und die Pseudofehlerrate sind minimal zu halten, auch wenn alternative Bauelemente, etwa bei Lieferantenwechsel, eingesetzt werden.