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

Automatische optische Systeme wie die S3088 ultra gold von Viscom können u.a. sehr sicher erkennen, ob Steckverbinder wie der Zero8 einwandfrei positioniert und gelötet sind.
Automatische optische Systeme wie die S3088 ultra gold von Viscom können u.a. sehr sicher erkennen, ob Steckverbinder wie der Zero8 einwandfrei positioniert und gelötet sind.

Um herauszufinden, welches Kontaktdesign sich optimal für die automatische optische Inspektion (AOI) anbietet, haben ept und Viscom bei der Entwicklung eines neuen Steckverbinders zusammengearbeitet.

Bei der Entwicklung hin zur Integrated Industry Leistungsdichte und Kompaktheit immer mehr zu gängigen Schlagworten. Kleine Raster von 0,5 mm und 0,8 mm gewinnen in der Leiterplattenfertigung zunehmend an Bedeutung. Dieser Trend führt zu zunehmend kleineren Elektronikbaugruppen im Steuerungs-, Maschinen- und Sondermaschinenbau. Auch die Steckverbinderhersteller reagieren und entwickeln kompaktere Produkte. Trotz der angestrebten Miniaturisierung müssen diese weiterhin einfach zu verarbeiten und zu bedienen sein. Bei SMT-Steckverbindern stellt sich außerdem die Herausforderung des akkuraten Lötens und der optimalen Meniskusbildung, um eine qualitativ hochwertige Schaltung zu erzielen.

Prozesssichere Kontrolle der Produktqualität

Es kann jedoch immer passieren, dass beim Bestücken durch den Bestückungsautomaten oder beim anschließenden Lötprozess Fehler auftreten. Diese äußern sich beispielsweise als fehlende oder falsch bestückte Bauteile. Weitere Fehler können verdrehte oder versetzte Bauteile, nicht oder unzureichend gelötete Bauteilanschlüsse (Pins) oder Kurzschlüsse und Verunreinigungen zwischen den Pins sein. Hier kommt die automatische optische Inspektion ins Spiel. Sie kontrolliert Leiterplatten, Keramiksubstrate, Pastendruck, Bestückungsvorgängen und überwacht Verlötungen. Die AOI-Systeme helfen auch dabei, die technische Sauberkeit zu überprüfen. Oberstes Ziel ist es, Fehler im Sinne der Qualitätssicherung und Rückverfolgbarkeit nach der Norm IPC-A-610 des amerikanischen Fachverbandes IPC zu erkennen. Die Norm formuliert Abnahmekriterien für die visuelle Inspektion elektronischer Baugruppen. Die IPC-Organisation veröffentlicht Industriestandards und Kriterien, um verschiedene Bauelemente im Bereich der Elektro- und Elektronikindustrie zu bewerten. So definiert sie auch die Anforderungen an Leiterplatten, Chipgehäuse und das Löten in der Elektronik.

Höchste Anforderungen an Funktion und Leistung

IPC-A-610 hat sich mittlerweile zum Weltstandard entwickelt, weshalb auch Steckverbinderhersteller dazu angehalten sind, ihre Produkte danach im Sinne der Produktqualitätsoptimierung und -zuverlässigkeit auszulegen. So ist der neue SMT-Steckverbinder Zero8 von ept unter Berücksichtigung der Toleranzkettenbetrachtung für die höchste Klasse 3 gemäß IPC-A-610 Ausgabe G ausgelegt. Die IPC-Klasse 3 steht für Hochleistungselektronik, bei der Ausfälle ausgeschlossen sein müssen. Produkte, die in diese Klasse eingeordnet werden, müssen kontinuierlich eine hohe Leistungs- und Funktionssicherheit gewährleisten sowie eine ununterbrochene Leistungsbereitstellung ermöglichen.

Damit bei der Steckverbinderfamilie Zero8 sichergestellt ist, dass im Rahmen der vollautomatisierten Baugruppenfertigung eine optimale Prüfung erfolgt, hat ept bei der Entwicklung des Steckverbinders mit dem Inspektionssystem-Hersteller Viscom zusammengearbeitet. Die automatische optische Inspektion wird bei SMT-Lötverfahren mit immer kleineren Strukturen, engeren Pitch-Abständen und nah aneinander liegenden Lötpads eingesetzt, denn mit bloßem Auge lassen sich die Lötstellen nicht mehr kontrollieren. Die Bildverarbeitungsanlagen helfen mit großer Präzision und hoher Geschwindigkeit, die vorgeschriebenen essenziellen Parameter zu überprüfen. Aufwand und Ergebnis sind dabei stark vom Kontaktdesign des jeweiligen SMT-Steckverbinders abhängig. Um eine automatische optische Inspektion zu erleichtern, sollten deswegen definierte Designrichtlinien beachtet werden.