3-D-Montagekontrolle von Einpresskontakten

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Precoplat Präzisions-Leiterplatten-Technik GmbH

Das Objektiv differenziert nun die einzelnen Wellenlängen des Lichts, so dass in Abhängigkeit des Abstandes zwischen Messobjektiv und zu messender Oberfläche jeweils nur ein kleiner Wellenlängenbereich fokussiert wird. Das reflektierte Licht, bzw. das Messsignal, wird anschließend durch Auswertung der jeweiligen Intensität in einen Höhenwert umgerechnet.

Da diese Optik einzelne Messpunkte auf die Leiterplattentopografie projiziert, ist für eine flächige Messwertaufnahme eine Bewegung des Spot-Arrays notwendig. Je nach Schrittweite lassen sich dadurch beim Scannen unterschiedliche laterale Auflösungen erzielen, so dass diese gemäß Anforderung der Messaufgabe frei konfigurierbar sind.

Die TMSA-Technologie ist als Sensorsystem 3D EyeZ verfügbar und kann in den stand-alone und inline AOI-Systemen des Jenaer Unternehmens integriert werden. Neben der konventionellen optischen Inspektion elektronischer Baugruppen ist die Messung der Einpresstiefe von Pressfits ein entscheidendes Alleinstellungsmerkmal der Systeme.

Dabei kann direkt in die Bohrung der Leiterplatte „hineingemessen“ und die Position der Pinspitze innerhalb des Leiterplattenmaterials in allen 3 Dimensionen bestimmt werden. Selbst bei Löchern mit einem Durchmesser von bis zu 200 µm ist die Messung der exakten Höhenlage in der Bohrung mit einer Genauigkeit von bis zu 5 µm möglich.

Effizienter Einsatz des Systems im Fertigungsprozess

Entscheidendes Kriterium für den Einsatz ist der Nachweis der Prozessfähigkeit, d.h. die Genauigkeit der Tiefenmessung und die Streuung der Messwerte bei Wiederholungsmessungen. Die Messgenauigkeit wurde mit einem 3-D-Messnormal überprüft, Wiederholungsmessungen wurden anhand einer Serienbaugruppe vorgenommen. Sowohl die theoretische als auch die praktische Tauglichkeit, auch unter Einfluss von Umgebungsbedingungen, konnte dadurch nachgewiesen werden.

Das System ist direkt nach dem Prozessschritt „Einpressen“ installiert. Damit kann jede Leiterplatte unmittelbar nach Abschluss des Vorgangs vom gleichen Bediener überprüft werden. Fehler können korrigiert werden bevor die Baugruppe fertiggestellt, montiert und getestet wird.

Der komplette Prüfablauf ist auch bei komplexen Prüfaufgaben mit vielen zu testenden Steckern schneller als der Einpressvorgang, so dass sich durch den zusätzlichen Prüfschritt keinerlei Verzögerung im Betriebsablauf ergibt. Die Prüfergebnisse werden in einer SQL-Datenbank gespeichert und stehen für Analysen der Prozessqualität zur Verfügung.

Praxistest bei großer Produktvielfalt bestanden

Die große Produktvielfalt bei Coriant Berlin bringt es mit sich, dass kontinuierlich neue Prüfprogramme für Musterbauten, Piloten und Serienprodukte zu erstellen sind. Ein Inspektionssystem muss also die einfache und schnelle Erzeugung von Programmen ermöglichen. Durch das vorgestellte System können Programme einfach aus den vorliegenden Leiterplattendaten heraus erzeugt werden. Einmal erzeugte Steckverbindermodelle können für alle folgenden Programme wiederverwendet werden.

Die bisherigen Erfahrungen im regulären Einsatz zeigen, dass durch den Einsatz des beschriebenen Systems der Fehlerschlupf minimiert werden konnte. Fehlerhaft eingepresste Stecker werden sicher erkannt und können repariert werden. Für die Zukunft ist die Einbindung der Testresultate in die existierende Datenerfassungslandschaft geplant, um so ein komplettes Bild der Fertigungshistorie jeder Baugruppe zu erhalten.

Ein weiterer, großer Vorteil besteht in der deutlichen Reduzierung der nachgelagerten Test-Engineering-Aktivitäten. Diese können nun aufgrund der extrem hohen Prüfgenauigkeit des AOI auf ein Minimum reduziert werden. Ebenso gehören aufwendige Nacharbeiten aufgrund fehlerhafter Steckverbindungen der Vergangenheit an. Dadurch können nicht nur Ressourcen gezielter eingesetzt, sondern auch Kunden mit einer noch besseren Produktionsqualität beliefert werden.

Ergänzend zur Prüfung von Einpress-Kontakten und Steckverbindern bieten die Jenaer für die 3-D-Vermessung von Bauteilen und Lötstellen im SMD-Bereich zusätzlich das Messmodul 3D ViewZ an. Es kombiniert 3-D-Messtechnik auf Basis Triangulation mit 2-D-Bildaufnahmeverfahren bei identischem Betrachtungsfeld und ermöglicht somit auch den Einsatz Fertigungslinien mit kürzesten Zykluszeiten.

Fazit: Die Implementierung der 3-D-Montagekontrolle zeigt, wie schnell und flexibel Coriant zusammen mit GÖPEL electronic eine bestehende Herausforderung angenommen und eine passende Lösung „Made in Germany“ entwickelt hat.

Leiterplattensteckverbinder: Der neue REDFIT IDC-Steckverbinder in SKEDD-Technologie. (Würth Elektronik)

Die EMV der Steckverbinder: Derzeit gibt es keinen Parameter für Steckverbinder, der das EMV-Verhalten hinreichend charakterisiert. (Langer EMV-Technik)

* Thomas Hoheisel ist Senior Lead Engineer Operations bei Coriant in Berlin.

* Jens Kokott ist Produktmanager Automatische Optische Inspektion bei GÖPEL electronic in Jena.

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