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Technologietag Baugruppentest Investition in die Zukunft ! IPC Konforme Lötstellenkontrolle mittels automatischer Röntgeninspektion (AXI) Steven Tiller,

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Präsentation zum Thema: "Technologietag Baugruppentest Investition in die Zukunft ! IPC Konforme Lötstellenkontrolle mittels automatischer Röntgeninspektion (AXI) Steven Tiller,"—  Präsentation transkript:

1 Technologietag Baugruppentest Investition in die Zukunft ! IPC Konforme Lötstellenkontrolle mittels automatischer Röntgeninspektion (AXI) Steven Tiller, GÖPEL electronic GmbH

2 2 Inhalt Wie funktioniert Röntgen? Grundlagen - kurz und knapp Beispiel-Linie zur IPC-konformen Prüfung Praxisbeispiel Röntgensystem als Insellösung Abnahmekriterien für el. Baugruppen Forderungen der IPC und deren Umsetzung. Fazit Zusammenfassung

3 3 Grauwerte (Intensität) Materialdicke und - dichte Röntgenstrahlung Wie funktioniert Röntgen? Röntgenquelle Strahlkegel Detektor Prüfling Schwächung abhängig von: Materialunterschied Dichteunterschied Dickenunterschied Die Schwächung steigt mit der 3. Potenz der atomaren Ordnungszahl (Kernladung). Die Schwächung ist proportional zur Materialdichte. Die Schwächung ist proportional zur Materialdicke.

4 4 Die Grauwerte im Röntgenbild repräsentieren Unterschiede in Material, -dichte und -dicke. Leiterplatten-Material (FR4) sichtbar AOI IC-Pin sichtbar Bauteil-Körper sichtbar Nicht verdeckte Lötstellen sichtbar Wie funktioniert Röntgen? AXI Leiterplatten-Material (FR4) Geringe Dichte, schwach sichtbar IC-Pin Mittlere Dichte, sichtbar Bauteil-Körper Geringe Dichte, nicht sichtbar Nicht verdeckte + verdeckte Lötstellen Hohe Dichte, sichtbar

5 5 topoVIEW TM Darstellung der Röntgenbilder Wie funktioniert Röntgen? Magere Lötstelle IC-Pin Kurzschluss IC-Pin Magere Lötstelle IC-Pin Kurzschluss IC-Pin

6 6 Beispiel-Line zur IPC-konformen Prüfung

7 7 Beispiel-Line zur IPC-konformen Prüfung 3D-Röntgensystem IPC-konformer Test Beladung Loader / Magazinierer Verifikationsplatz Fehlerklassifikation Entladen Unloader/ Magazinierer

8 8 Prüfung verdeckter Bauteile. Anforderung 1

9 9 Anforderung 2 Prüfung verdeckter Lötstellen.

10 10 100% Lötstelleninspektion von TOP und BOTTOM in einem Durchlauf. Anforderung 3

11 11

12 12

13 13 Abnahmekriterien für elektronische Baugruppen

14 14 These: Röntgeninspektion ermöglicht eine -konforme Prüfung. u.a. IPC-A-610E IPC-7095B Abnahmekriterien für el. Baugruppen

15 15 Abnahmekriterien für el. Baugruppen Beispiel Gullwing-Anschlüsse (SO-ICs, QFP, etc.) Bewertung der Pin Ferse (IPC-A-610E-2010, 8-56) Sekundärmerkmal (AOI, AXI) Primärmerkmal (AXI) elektr. Test (ICT)

16 16 Abnahmekriterien für el. Baugruppen Beispiel Gullwing-Anschlüsse (SO-ICs, QFP, etc.) AOI senkrecht AOI 45° Winkel AOI/AXI Überlagerung senkrecht

17 17 Bewertung der Pin Ferse (IPC-A-610E-2010, 8-56) Abnahmekriterien für el. Baugruppen Beispiel Gullwing-Anschlüsse (SO-ICs, QFP, etc.)

18 18 Prüfung über markante Punkte im Grauwertprofil des Pin Grauwerte invertiert Abnahmekriterien für el. Baugruppen Beispiel Gullwing-Anschlüsse (SO-ICs, QFP, etc.)

19 19 Abnahmekriterien für el. Baugruppen Beispiel Gullwing-Anschlüsse (SOT23) – gleicher Prüfalgorithmus wie QFP, QFN, … SOT23, liegt auf Kopf SOT23

20 20 Bewertung des Pin (IPC-A-610E-2010, 8-92) Bewertung der Wärmesenke (IPC-A-610E-2010, 8-94) Abnahmekriterien für el. Baugruppen Beispiel QFN-Anschlüsse – gleicher Prüfalgorithmus wie QFP, SO-IC, …

21 21 Grauwerte invertiert markanter Frontmeniskus kein markanter hinterer Mensikus markanter Frontmeniskus markanter hinterer Meniskus kein markanter Frontmeniskus kein markanter hinterer Mensikus Abnahmekriterien für el. Baugruppen Beispiel QFN-Anschlüsse

22 22 QFN - Wärmesenke Wärmesenke (Heatsink, Thermo- Massepad) 1.Detektion der Außen- kanten (Fester Schellwert, oder dyn. Schwelle) 2. Detektion der Luft- einschlüsse (Fester Schellwert, oder dyn. Schwelle) Abnahmekriterien für el. Baugruppen

23 23 AOI/AXI Verifizier – und Reparaturplatz Darstellung topoVIEW TM Darstellung Röntgenbild Klassifikation Zusatztastatur Darstellung CAD-Daten & Messergebnis Abnahmekriterien für el. Baugruppen QFN – Wärmesenke

24 24 THT - Lötstellen Bewertung Benetzung (IPC-A-610E-2010, 7-42) Bewertung Durchstieg (IPC-A-610E-2010, 7-43) THT/PTH Montagetechnik THT/PTH Zinndurchstieg Abnahmekriterien für el. Baugruppen

25 25 Abnahmekriterien für el. Baugruppen THT - Lötstellen Test mit AOI? AXI 2D AOI BOTTOM AOI TOP Test mit 3D-AXI! AXI 3D Test mit AOI?

26 26 AXI 3D

27 27 Widerstände (Tombstone) Abnahmekriterien für el. Baugruppen

28 28 Widerstände (Billboard) Abnahmekriterien für el. Baugruppen

29 29 Kondensatoren Abnahmekriterien für el. Baugruppen

30 30 BGA - Lötstellen Bewertung Lötverbindung, Poren, Ausrichtung, Kugelabstand (IPC-A-610E-2010, IPC-7095B) Abnahmekriterien für el. Baugruppen

31 31 1) Detektion des Balls Messwerte (Auszug): Ball-Fläche Formfaktor, Achsverhältnis Mittlerer Grauwert Ball bzw. Hintergrund 2) Detektion von Voids Messwerte (Auszug): Void-Fläche Prozentualer Anteil Void-Fläche zu Ball-Fläche BGA - Lötstellen Abnahmekriterien für el. Baugruppen

32 32 Beispiele für Schlechtlötungen gut gelöteter BGA Markante Unterschiede in: Achsverhältnis Formfaktor Fläche BGA - Lötstellen Abnahmekriterien für el. Baugruppen

33 33 BGA – Tear-Drop-Design (Nichtlötungen über Form detektierbar) Abnahmekriterien für el. Baugruppen

34 34 BGA – Tear-Drop-Design Abnahmekriterien für el. Baugruppen

35 35 Farbe, Farbringe OCR, OCV, Datamatrix Codes gelaserte FR4-Passmarken, unverzinnte Passmarken Polarität Somit keine 100% visuelle Prüfabdeckung? Möglichkeiten/Grenzen der Fehlerdetektion

36 36 Doch! Kombination von AOI & AXI für 100% visuelle Prüfabdeckung.

37 37 Wie ist IPC konforme Inspektion möglich? Fazit + Einsatz der Röntgentechnologie + Prüfung verdeckter Lötstellen möglich (Bauform, Schirmblech) + Reale Prüfung der hinteren Lotmenisken (IC-Pin) + Reale Prüfung des Zinndurchstiegs (THT, PTH) + Unabhängigkeit von Reflexionen und Schatten + Sichere Detektion kritischer Lötfehler (Lifted-Lead) + 3D-Röntgen ist nötig zur Trennung beider Leiterplattenseiten + Kurze Taktzeit durch scannende Bildaufnahme Welche Technologie ist dafür notwendig? Inline Röntgen ist Investition in die Zukunft!

38 Technologietag Baugruppentest Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!


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