Omron
Erstes 3D-Röntgen-/CT-System für den Inline-Betrieb
Omron hat das erste Inline-fähige 3D-AXI/CT-System vorgestellt: Mit unterschiedlichen Projektionen nimmt es echte CT-Bilder aus den jeweiligen Ebenen auf und stellt Prüfalgorithmen zur Bewertung und Prozessanalyse bereit. Damit kann der nachfolgende Operator den Röntgenprozess schichtweise detailliert nachvollziehen.
Weil die Kosten für die Qualitätskontrolle in der Fertigung immer höher werden, je später sie im Produktionsablauf anfallen, müssen Fehler möglichst zeitnah am jeweiligen Produktionsschritt aufgespürt werden. Entsprechend gilt es, möglichst viele Fehler bereits im Bestückungsprozess durch optische und röntgentechnische Inspektion aufzudecken und den elektrischen Test (MDA, ICT, FKT), der erst mit dem Endprodukt erfolgt, zu minimieren.
»Eine besondere Herausforderung war schon immer die Inspektion verdeckter Strukturen«, erklärt Olaf Römer, Geschäftsführer von ATEcare. »Entsprechende Röntgentests haben sich hier und da zumindest im Analysebereich durchgesetzt. Für die hohen Anforderungen in den Linien gab es allerdings noch nicht die richtigen Technologien. Anders als im AOI-Prozess, wo eine manuelle optische Nachkontrolle immer möglich ist, bilden hier die gewonnenen Grauwertbilder mit 256 Bit die einzige Möglichkeit der Nachkontrolle.«
Vor allem im Linientakt kommt es - neben einer einfachen Programmierung und automatischen Hilfsmitteln - nach Römers Überzeugung auf saubere, nachvollziehbare Bilder an, die auch noch manuell zu bewerten und zu analysieren sind. »Darüber hinaus ist die Inspektion mit möglichst geringem Aufwand und geringster Pseudofehlerrate zu bewältigen. Dieser Wunsch basiert besonders auf den Erkenntnissen, die in den SPI- und AOI-Prozessen bereits erkannt und teilweise schon etabliert sind.«
Die Röntgenwelt ist jedoch vielfältiger: Einige Durchleuchtungen sind einfach mit 2D-Bildern zu bewerkstelligen (Einschlüsse, einseitige Bestückungen). Andere benötigen komplexe Hardware, um zusätzlich seitliche Bilder (2,5D) zu gewinnen, die wiederum Limitierungen bei doppelseitigen Bestückungen und durch Schattenbildungen durch nahegelegene weitere Komponenten haben. Damit ist der Markt für 3D-Röntgen (AXI) entstanden, der durch Technologien wie Laminografie, Tomosynthese und Computertomografie entsprechende Impulse erfahren hat.
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ATEcare / Omron 3D-AXI/CT
Schnelle Rechentechnik
»Bisher war die Rechentechnik noch derart limitiert, dass Inspektionsalgorithmen nur jeweils in Schichten anzusetzen waren, um den Linienanforderungen wenigstens halbwegs gerecht zu werden«, so Römer. »Analysegeräte mit CT, wie aus der Medizin bekannt, können da schon viel mehr, weil hier die Informationen für viele Schichten zur Verfügung stehen. Nur gab es dazu bislang für die Elektronikproduktion keine Ansätze am Markt.«
Hier setzt Omrons patentiertes 3D-Inline-AXI/CT-System an: Es nimmt mit unterschiedlichen Projektionen echte CT-Bilder auf, ähnlich wie im AOI, stellt Prüfalgorithmen zur Bewertung und Prozessanalyse bereit und steht – falls gewünscht - auch als Analysegerät zur Verfügung. Weil dem nachfolgenden Operator – etwa an einer Verifizierstation – nun auch detailreiche CT-Bilder aus den jeweiligen Ebenen zur Verfügung stehen, kann er den Röntgenprozess mit einfachen grafischen Hilfsmitteln schichtweise nachvollziehen und verifizieren. Weitergehende Analysen sind mit externen Rechenhilfen und spezieller, frei am Markt verfügbarer Software möglich, bei Bedarf auch automatisiert.
»Die neue Technologie bringt weitere Vorteile gegenüber den herkömmlichen 3D-Schichtinspektionen«, führt Römer aus. »So war beispielsweise ein Head-in-Pillow-Effekt bislang nicht sicher bewertbar, zudem mussten dem Verifizierpersonal Vergleichsmuster zur Verfügung stehen. Hohen Packungsdichten, wie etwa bei der Verlötung mehrreihiger Stecker, waren bislang physikalische Grenzen gesetzt, etwa durch Schatten – das ist jetzt realisierbar.« Nicht zu vergessen seien auch die Testzeiten: »Trotz aller möglichen Rechentechnik verlangt die CT-Technologie einen hohen rechentechnischen Aufwand, und nur durch spezielle Algorithmen kommen Testzyklen zustande, die den Marktanforderungen gerecht werden.«
Bei der Entwicklung des neuen Systems hat Omron auf einfache Programmierung geachtet. CAD-Daten zum »Herausrechnen« von Unter- und Oberseiten-Strukturen sind nicht mehr nötig – die einfachen Bestückdaten wie beim AOI genügen. Dazu wurden entsprechende Algorithmen entwickelt, zudem stehen dem Entwickler schon sauber zu interpretierende Bilder zur Verfügung, die er auch schichtenweise und mit verschiedener Zahl von Projektionen und Auflösungen an der Offline-Programmierstation bearbeiten kann.
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