Qualitätssicherung beim Selektivlöten Die Lötstelle liefert ihre Prozessdaten gleich mit

Eine optisch auffällige Lötstelle zu erkennen, ist das eine. Zu wissen, unter welchen Bedingungen der Fehler entstanden ist, das andere. Mit dem Produkt Solder Guard will Eutect Bildanalyse und Prozessdaten zusammenführen und damit die Qualitätskontrolle stärker in den eigentlichen Lötprozess ziehen.

Automatisierte Inspektionssysteme können feststellen, ob eine Lötstelle optisch von ihren Vorgaben abweicht. Für die Ursachenanalyse reicht das allein jedoch nicht immer aus. Deswegen versucht Eutect mit dem neuen Produkt Solder Guard einen Ansatz zu bieten, bei dem Bildinformationen mit den während des selektiven Lötens erfassten Prozessdaten zusammengeführt werden.

Die Plattform nutzt die von der Regelungstechnik erzeugten Daten und kombiniert sie mit einem Soll-Ist-Vergleich von Bildaufnahmen. Nach Angaben des Herstellers soll dadurch nicht nur die Erkennung tatsächlicher Lötfehler verbessert, sondern auch die Zahl falsch als fehlerhaft eingestufter Lötstellen reduziert werden. Die Qualitätssicherung verschiebt sich damit von einer rein nachgelagerten Prüfung in Richtung einer Überwachung während der Entstehung der Lötverbindung.

Prozessdaten zeigen, wie die Lötstelle entstanden ist

Welche Daten dafür zur Verfügung stehen, hängt vom eingesetzten Lötverfahren ab. Neben klassischen Prozessparametern können unter anderem Werte der Temperaturregelung, Kameradaten und weitere Sensorsignale einfließen.

Der Sensitive Wire Feeder von Eutect misst etwa die Kraft, mit der der Lotdraht auf die Prozessoberfläche trifft. Dadurch kann das System erkennen, wann der Draht die Oberfläche erreicht und zu schmelzen beginnt. Auch ein seitlich ausweichender oder nicht korrekt zugeführter Draht lässt sich anhand der Kraft- und Wegdaten erkennen. Diese Informationen können einer einzelnen Lötstelle zugeordnet und für die spätere Analyse gespeichert werden.

Damit entsteht zusätzlich zum fertigen Ergebnis ein Datensatz darüber, ob der jeweilige Prozess innerhalb der vorgegebenen Grenzen abgelaufen ist. Das ist insbesondere dort interessant, wo nicht nur eine einwandfreie Verbindung gefordert ist, sondern auch deren reproduzierbare Herstellung dokumentiert werden muss.

Kamera übernimmt beim Laserlöten Inspektionsaufgaben

Besonders konkret wird das Zusammenspiel beim Laserlöten. Hier nutzt der Softwarebaustein ILSE die bereits koaxial in die Laseroptik integrierte Kamera. Anhand eines Soll-Ist-Vergleichs soll sie auffällige Lötstellen identifizieren. Neben Einzelbildern können auch Videos des Prozesses gespeichert werden.

Die Kamera wird damit nicht erst für eine separate Prüfung nach dem Löten eingesetzt, sondern beobachtet den eigentlichen Prozess. Bei bestehenden Eutect-Laserlötanlagen lässt sich ILSE laut Hersteller mit den vorhandenen Kameras nachrüsten, ohne zusätzliche Bildaufnahme-Hardware einzubauen.

Parallel dazu übernimmt der Softwarebaustein EDA die Auswertung der Prozessdaten. Die während der einzelnen Prozessschritte gespeicherten Werte werden mit den festgelegten Vorgaben und bekannten IO-Prozessdaten verglichen. Dadurch kann bereits aus den Prozessparametern abgeleitet werden, ob eine Lötstelle unter den vorgesehenen Bedingungen gefertigt wurde.

Vom Fehlerbild zur möglichen Ursache

Interessant wird die Kombination beider Informationsquellen: Erkennt die Bildanalyse beispielsweise eine auffällige Lötstelle, können die zugehörigen Prozessdaten direkt herangezogen werden. Damit steht nicht nur die Information zur Verfügung, dass etwas vom Soll abweicht. Es lässt sich auch untersuchen, welcher Prozessparameter zum fraglichen Zeitpunkt auffällig war.

Das kann die Fehlersuche verkürzen. Statt eine fehlerhafte Lötstelle allein anhand ihres Erscheinungsbilds zu bewerten, lassen sich etwa Temperaturverlauf, Drahtzuführung oder weitere Sensorsignale des betreffenden Prozessschritts danebenlegen. Gleichzeitig entsteht eine Rückverfolgbarkeit bis auf die einzelne Lötung.

Beim Laserlöten stehen dafür bereits mehrere Regelgrößen zur Verfügung. Eutect kombiniert dort beispielsweise die geregelte Drahtzuführung mit einer pyrometrischen Temperaturmessung und einer koaxial integrierten Kamera. Die Laserleistung wird anhand der gemessenen Oberflächentemperatur geregelt.

Selbstregelnde Prozesse sind der nächste Schritt

Solder Guard greift damit einen Ansatz auf, der in der Elektronikfertigung zunehmend als Predictive Quality diskutiert wird: Qualitätsdaten sollen nicht erst am Ende der Linie entstehen, sondern aus dem Fertigungsprozess selbst.

Von einem vollständig autonomen Lötprozess ist das System allerdings noch einen Schritt entfernt. Eutect beschreibt die automatische Anpassung von Prozessparametern innerhalb festgelegter Grenzen ausdrücklich als künftige Ausbaustufe. Die kontinuierliche Datenerfassung und Bewertung soll dafür zunächst die Grundlage schaffen. Eutect zeigt Solder Guard Anfang Oktober erstmals öffentlich auf der EFX in Stuttgart. (sb)

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