Kooperation von ept und Viscom AOI-optimiertes Design für miniaturisierte Steckverbinder

Farblicher Kontrast

Die Entwicklung eines Kontaktdesigns bedeutet anfangs einen einmaligen Mehraufwand. Dieser zahlt sich jedoch später aus, weil Programmierzeiten reduziert, Pseudofehler minimiert und die Fehlerdetektion verbessert werden. Unter der Überschrift „Simultaneous Engineering“ definierten Viscom und ept eine Reihe von Testobjekten. In Zusammenarbeit legten die Produkt- und Vorentwicklung von ept sowie die Entwicklungsingenieure von Viscom fest, wie die Isolierkörperkontur sowie die Farbe der Kontakte und des Isolierkörpers auszusehen haben, um optimal für die AOI-Überprüfung angepasst zu sein. Der farbliche Kontrast zwischen Isolierkörper und Kontakten sollte besonders groß sein, um den Kameras eine deutliche Unterscheidung zwischen beiden Bauteilen zu ermöglichen. Genauso wurden unter diesem Aspekt die Bauteilhöhe, der Abstand zwischen Lötpad und Kontakt sowie die Kontaktlänge entwickelt. Es folgte eine erste Fertigung von Testplatinen, die die Experten daraufhin ausgiebig in den Viscom-Systemen testeten und bewerteten. Im nächsten Schritt definierten sie die Einflussparameter der AOI-Anlagen: Um die Lötstelle zu bewerten, wurde der Winkelverlauf vom Lötmeniskus in einem Farbverlauf reflektiert. Anhand der Reflektion unter unterschiedlichen Beleuchtungswinkeln lassen sich die Meniskusbildung sowie die Kurzschluss- und die Verunreinigungsprüfung automatisiert beurteilen. Diese Erkenntnis ist in den finalen Entwicklungsstand des Zero8 eingeflossen und wurde auf orthogonale und geneigte optische Inspektionen ausgelegt. »Die Anforderungsdefinition für die AOI-Fähigkeit für Steckverbinder ist nur mit einem Hersteller der AOI-Systeme möglich. Eine klassische Anforderungsanalyse beim Endkunden ist nicht ausreichend, um alle Parameter festlegen zu können«, erklärt Martin Adamczyk, Produktmanager bei ept. Im Weiteren durchleuchtete Viscom zur Prozessabsicherung die Stecker in der Entwicklungsphase noch zusätzlich mit einem AXI-System. Hier lag der Fokus darauf, dass die optisch sichtbaren Lötmenisken mit den röntgentechnisch erkannten Menisken äquivalent sind.

Ergebnisse der gemeinsamen Arbeit

Um eine möglichst hohe AOI- und Prozesssicherheit zu gewährleisten, mussten die Experten die Baugröße des Steckers auf ein definiertes Maß festlegen. Die Vorentwicklung bei ept und die Produktentwicklung von Viscom achteten darauf, dass bei diesem Verhältnis ein guter Kompromiss zwischen Miniaturisierung und Prozesssicherheit entsteht, und haben den Zero8 deswegen auf ein Rastermaß von 0,8 mm definiert. Mit dieser Rastermaßgröße ist eine einwandfreie automatisierte optische Inspektion der Lötstellen möglich. Außerdem ergab die Testreihe, dass sich Isolierkörper in Schwarz, bestückt mit silbernen Kontakten, am besten für die automatisierte optische Inspektion eignen. Die AOI-Validierung wurde mit dem Viscom-System S3088 ultra und dessen leistungsstarker XM-Sensorik durchgeführt.

Neben Isolierkörperkontur sowie Farbe der Kontakte und des Isolierkörpers haben die Entwickler gemeinsam auch das Kontaktdesign des Zero8 hinsichtlich seiner Funktionalität optimiert. Herausgekommen ist eine Verbindungstechnologie namens ScaleX, die durch eine doppelseitige Kontaktierung eine robuste, dauerhafte High-Speed-Datenübertragung von bis zu 16 Gbit/s ermöglicht, auch unter schwierigen Bedingungen wie Schock und Vibration. Ein beidseitiges Schirmkonzept für den Zero8 sorgt dafür, dass sich High-Speed-Signale im industriellen Umfeld störungsfrei übertragen lassen.

Der Name ScaleX verrät überdies ein weiteres Merkmal: Scale steht in diesem Sinne für eine variabel skalierbare Steckverbinderfamilie, die sich Kunden in der Art der Leiterplattenverbindung (parallel, rechtwinklig oder horizontal), Pinanzahl (12 bis 80 Pins) und Bauhöhe (6 bis 20 mm Leiterplattenabstand) selbst zusammenstellen können.