Das Lötpastendruckverfahren ist einer der wichtigsten Teile des Oberflächenmontageprozesses. Je früher ein Defekt erkannt wird, desto geringer sind die Kosten für die Behebung. Als sinnvolle Regel gilt, dass ein nach dem Reflow erkannter Fehler das Zehnfache der Nacharbeit kostet als der vor dem Reflow erkannte. Ein nach dem Test erkannter Fehler kostet weitere 10 mal mehr nacharbeiten.
Um sicherzustellen, dass die gewünschte Menge Lotpaste fehlerfrei abgelagert wurde und der Prozess wiederholbar ist, ist eine gründliche und zuverlässige Inspektionsmethode wichtig. Je kleiner und komplexer die Bauteile werden, desto schwieriger wird die Steuerung des Lötpastendrucks. Es wird daher empfohlen, jede gedruckte Leiterplatte vor Beginn des Bestückungsprozesses vollständig zu überprüfen.
Viele Lötpastendruckmaschinen enthalten eine 2D-Lötmittelprüfung, die seit langem angewendet wird, jedoch nur eine begrenzte Prüfmöglichkeit für Flächendeckung und Kurzschlüsse bietet. Mit diesem System können weder das erwartete Lötmittelvolumen noch die Form der Lötmittelablagerungen überprüft werden.
Es gibt zwei Hauptmethoden zum Prüfen von gedruckten Leiterplatten, die 2D- und 3D-Beispiele sind, von denen unten gezeigt wird:
Um sicherzustellen, dass die gewünschte Menge Lotpaste fehlerfrei abgelagert wurde und der Prozess wiederholbar ist, ist eine gründliche und zuverlässige Inspektionsmethode wichtig. Je kleiner und komplexer die Bauteile werden, desto schwieriger wird die Steuerung des Lötpastendrucks. Es wird daher empfohlen, jede gedruckte Leiterplatte vor Beginn des Bestückungsprozesses vollständig zu überprüfen.
Viele Lötpastendruckmaschinen enthalten eine 2D-Lötmittelprüfung, die seit langem angewendet wird, jedoch nur eine begrenzte Prüfmöglichkeit für Flächendeckung und Kurzschlüsse bietet. Mit diesem System können weder das erwartete Lötmittelvolumen noch die Form der Lötmittelablagerungen überprüft werden.
Es gibt zwei Hauptmethoden zum Prüfen von gedruckten Leiterplatten, die 2D- und 3D-Beispiele sind, von denen unten gezeigt wird:
Beispielfehler bei der 2D-Lötpasteninspektion
Mit der 3D-Lötpasteninspektion können Sie nicht nur überprüfen, ob Lötpastenflächen und -kurzschlüsse bedeckt sind, sondern auch die Form und das Volumen der Lötpastenablagerungen genau messen. Nachfolgend finden Sie Beispiele für das, was zu sehen ist:
Beispielbilder mit 3D-Lötpasteninspektion
Überlegungen
Die wichtigsten Aspekte bei der Prüfung von 3D-Lötpasten sind:
1) Programmierung / Bedienerschulung
Die Software entwickelt sich schnell weiter und die neueren Versionen der Software, die auf 3D-Inspektionsmaschinen ausgeführt werden, haben die Programmierung wesentlich benutzerfreundlicher gemacht. Frühere Versionen waren sehr zeitaufwändig / komplex und führten häufig dazu, dass die Maschine als teures Förderband eingesetzt wurde. Die neueren Versionen verwenden eine grafischere Benutzeroberfläche und verfügen über Assistenten, die den Programmierer durch die verschiedenen Schritte führen, um das gewünschte Programm zu erstellen.
Es ist wichtig, Daten zu haben, die genau die verwendete Schablone und damit die erwarteten Lotpastenablagerungen darstellen. Lötpastendaten in Gerberdaten sind normalerweise eine 1: 1-Kopie der Pads der Spurebene. Diese Informationen werden an den Schablonenhersteller gesendet, der die Daten gemäß einer vordefinierten Spezifikation wie z. B. Größenreduzierungen modifiziert. Die geänderten Daten, die zur Herstellung der Schablone verwendet werden, sind die Daten, die für die Programmierung von Lötpastenprüfmaschinen benötigt werden, und sollten daher angefordert werden, um den Prozess so einfach wie möglich zu gestalten.
Es ist wichtig, Daten zu haben, die genau die verwendete Schablone und damit die erwarteten Lotpastenablagerungen darstellen. Lötpastendaten in Gerberdaten sind normalerweise eine 1: 1-Kopie der Pads der Spurebene. Diese Informationen werden an den Schablonenhersteller gesendet, der die Daten gemäß einer vordefinierten Spezifikation wie z. B. Größenreduzierungen modifiziert. Die geänderten Daten, die zur Herstellung der Schablone verwendet werden, sind die Daten, die für die Programmierung von Lötpastenprüfmaschinen benötigt werden, und sollten daher angefordert werden, um den Prozess so einfach wie möglich zu gestalten.
2) Inspektionsgeschwindigkeit / Zykluszeit
Wenn die SPI-Maschine in einer Hochgeschwindigkeits-Produktionslinie eingesetzt werden soll, ist die Inspektionsgeschwindigkeit ein wichtiger Faktor. Die meisten Maschinen haben eine festgelegte Inspektionsgeschwindigkeit, die in cm2 / s gemessen wird - stellen Sie sicher, dass die ausgewählte Maschine in der Lage ist, mit der Bearbeitungszeit der größten zu bearbeitenden Platte Schritt zu halten. Das folgende Bild zeigt eine beispielhafte Leiterplatte in Bezug auf das Sichtfeld (FOV) der Inspektionsmaschine. Normalerweise besteht eine Option darin, das Sichtfeld zu vergrößern, um die Geschwindigkeit des Inspektionsprozesses zu erhöhen.
3) Genauigkeit / Wiederholbarkeit
Lötpastenprüfmaschinen können sehr unterschiedliche Kosten verursachen. Einer der Hauptfaktoren für diesen Unterschied ist die Sensor- und Beleuchtungstechnologie. Eine verwendete Technologie ist die Moiré-Musterprojektion, bei der die Höhe der Lotpastenablagerungen anhand der seitlichen Verschiebung der projizierten Linien genau gemessen wird. Beispiele hierfür sind nachstehend aufgeführt:
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Dieses System funktioniert gut, aber einer der Faktoren, die die Wiederholbarkeit einschränken können, ist die Anzahl der im Gerät installierten Projektoren. Die Verwendung eines einzelnen Projektors kann je nach Höhe der Lotpastenablagerungen zu Schatten führen, was zu ungenauen Messungen führen kann. Die Lösung für dieses Problem besteht darin, die Anzahl der Projektoren zu erhöhen, was die Wiederholbarkeit und Genauigkeit verbessert, aber auch die Kosten der Maschine erhöht.
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Ein weiterer Aspekt der zu inspizierenden Leiterplatten, der eine Herausforderung darstellen kann, ist das Biegen und Drehen. Ein Merkmal, auf das bei den betrachteten Maschinen geachtet werden muss, ist die "Warp-Kompensation". Mit dieser Funktion kann die Plattenhöhe innerhalb der Maschine variiert werden, um genaue Messungen zu gewährleisten.
4) Ertragsverbesserung
Die Verwendung von 3D SPI verkürzt die Einführung neuer Produkte oder Prozesse erheblich, da die angezeigten Daten auf Messungen und nicht auf der Bildinterpretation basieren. Bei der Verarbeitung großer Chargennummern ist auch die Möglichkeit zu berücksichtigen, das SPI-Gerät an den Drucker anzuschließen, um bestimmte Parameter wie die Ausrichtung automatisch anpassen zu können. Auf diese Weise agieren die beiden Maschinen als eine und benötigen weniger Interaktion mit dem Bediener. In Bezug auf Industrie 4.0 kann die Inspektion von Lötpasten ein sehr nützliches Werkzeug sein, um die Prozessoptimierung in Echtzeit zu ermöglichen und leistungsstarke SPC-Analysen bereitzustellen.
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5) Benutzerfreundlichkeit und Verständnis der angezeigten Informationen
Die grafische Benutzeroberfläche ist wichtig, um das Beste aus der ausgewählten Maschine herauszuholen. Die folgenden Beispiele zeigen Bilder einer bestandenen und einer nicht bestandenen Inspektion. Auf der fehlgeschlagenen Inspektion ist deutlich zu erkennen, dass das Pad aufgrund der Farbe und des gemessenen Volumens ein übermäßiges Pastenvolumen aufwies.
Das folgende Bild zeigt einen typischen Einstellungsbildschirm, auf dem die Toleranzen für die verschiedenen durchzuführenden Inspektionen eingestellt werden können.
Schablonenprüfung mit Lotpasteninspektion
Es empfiehlt sich, die Schablonen vor der Freigabe für die Produktion zu überprüfen. Mit zunehmender Komplexität von Baugruppen wird es immer schwieriger, Fehler in der Schablone zu erkennen, z. B. eine fehlende Öffnung. Nicht selten treten Fehler nur während der Produktion auf, was zu Nacharbeiten und Verzögerungen führt, von denen keine erwünscht sind.
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Im Folgenden finden Sie ein Beispiel für einen Prozess, mit dem Schablonen mithilfe von SPI überprüft werden können:
Fazit
Angesichts der Bedeutung der Steuerung des Lötpastendruckprozesses und der Auswirkung auf den gesamten Prozess, wenn ein Defekt nicht frühzeitig erkannt wird, sollte die Investition in eine 3D-Lötpastenprüfmaschine ernsthaft in Betracht gezogen werden.
Es gibt viele Hersteller auf dem Markt, die unterschiedliche Technologien einsetzen. Daher ist es wichtig, die obigen Punkte zu berücksichtigen, bevor Sie eine bestimmte Maschine auswählen. Es ist auch wichtig, die Bedürfnisse des Unternehmens zu berücksichtigen, da einige Optionen wichtiger sind als andere und einige möglicherweise nicht erforderlich sind.
Je komplexer die Baugruppen werden und je kleiner die verwendeten Komponenten, desto schwieriger wird es, den Lötpastendruckprozess zu steuern, ohne den Inspektionsprozess zu automatisieren. Lötpasteninspektionsmaschinen sind eine bedeutende Investition, aber die Vorteile einer strengen Kontrolle des Herstellungsprozesses zahlen sich langfristig aus, indem Nacharbeiten reduziert und die Ausbeute verbessert werden.
Es gibt viele Hersteller auf dem Markt, die unterschiedliche Technologien einsetzen. Daher ist es wichtig, die obigen Punkte zu berücksichtigen, bevor Sie eine bestimmte Maschine auswählen. Es ist auch wichtig, die Bedürfnisse des Unternehmens zu berücksichtigen, da einige Optionen wichtiger sind als andere und einige möglicherweise nicht erforderlich sind.
Je komplexer die Baugruppen werden und je kleiner die verwendeten Komponenten, desto schwieriger wird es, den Lötpastendruckprozess zu steuern, ohne den Inspektionsprozess zu automatisieren. Lötpasteninspektionsmaschinen sind eine bedeutende Investition, aber die Vorteile einer strengen Kontrolle des Herstellungsprozesses zahlen sich langfristig aus, indem Nacharbeiten reduziert und die Ausbeute verbessert werden.
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