AOI von bleifreien Lötstellen Die Auswirkungen von bleifreien Lötverbindungen auf die Prüfbarkeit der Baugruppe

Wie die Lötprozesse waren die optischen Prüfverfahren für bleifrei gelötete Baugruppen optimiert: Automatische Optische Inspektion (AOI) und Röntgeninspektion (X- Ray) basierten auf getesteten Auswertealgorithmen bleihaltiger Lötstellen.

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Bleifreie und bleihaltige Lötverbindungen unterscheiden sich in verschiedenen Punkten wesentlich voneinander. Gründe hierfür können folgende Parameter sein:

• Design des Pads,
• Oberflächenfinish des Pads,
• Zusammensetzung der Lotpaste,
• Atmosphäre und Temperaturprofil im Lötofen.

Diese Parameter haben entscheidenden Einfluss auf die Meniskusgröße der gelöteten Verbindung, Benetzung und Oberfläche der Lötstelle. Das verschiedenartige Aussehen der Lötverbindungen ist in Bild 1 dargestellt. Das linke Bild zeigt eine Verbindung, die mit bleifreier Paste gelötet wurde; das rechte Bild zeigt eine bleihaltige Verbindung.

Weitere Kriterien, welche die Darstellung der jeweiligen Lötstellen beeinflussen, betreffen die Zusammensetzung der bleifreien Lotpaste, d.h. aus welchem „Stoffgemisch“ sie bestehen. Dies können u.a. Mischungen aus Zinn-Silber-Kupfer oder Zinn-Silber-Verbindungen sein. Auch die Atmosphäre, unter der gelötet wird (Stickstoff, Luft oder Dampfphase) spielt eine Rolle, verleiht sie der Lötstelle doch ein bestimmtes Aussehen.

Daher können bleifreie Lötstellen je nach Fertigungssituation und eingestellter Prozessparameter ein sehr weites Spektrum hinsichtlich ihres Erscheinungsbildes aufweisen. So kann es vorkommen, dass sie sich zum Einen von bleihaltigen Lötstellen kaum unterscheiden lassen, und zum Anderen aber auch gravierende äußere Unterschiede aufweisen können. Daraus ergibt sich grundsätzlich eine echte Herausforderung für AOI-Systeme ihre Anwendung betreffend.

Die Frage, die sich zuvorderst stellt ist: kann das AOI-System die unterschiedlichen Erscheinungsformen der Lötstellen sicher prüfen? Dies bezieht sich auf die Erkennung von Fehlern und vor allem die Pseudofehlerrate, welche bei ersten Testversuchen verschiedener Anbieter sprunghaft um das zig-fache stieg. Weitere Kriterien in Bezug auf den Einsatz eines AOI-Systems sind die Anpassbarkeit der Prüfprogramme und die Frage, ob eine gemischte Fertigung (bleifrei/bleihaltig – zulässig bei Baugruppen etwa für die Automobilindustrie) bewältig werden kann oder das System vor unlösbare Probleme stellen würde.

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