Technologietag Baugruppentest Matthias Heß, GÖPEL electronic GmbH Zuverlässige 3D-Lotpasteninspektion – ein wesentlicher Faktor zur Prozessoptimierung

2 No. 2 1.Warum Lotpasteninspektion 2.Warum 3D-Lotpasteninspektion 3.OptiCon SPI-Line 4.Prozessoptimierung 5.Prozessparameter optimieren mit Hilfe von 3D-SPI 6.Zusätzliche Feature 7.Zusammenfassung Inhalt

3 No. 3 Fehler können an verschiedenen Stellen der Linie auftreten ca. 60% der Fehler verursacht durch Lotpastendefekte Drucken steht am Anfang der Wertschöpfungskette => Fehler sind weniger kostenintensiv Effizientes, frühzeitiges Agieren möglich  60 % Lotpasten- defekte  20 % Bestück- defekte  6 % Reflow-Löt- Defekte Warum Lotpasteninspektion D I E I N S P E K T I O N B E G I N N T N A C H D E M D R U C K E N

4 Was sind die typischen Testkriterien? ● OFFSET ● BRÜCKENBILDUNG ● FLÄCHENBEDECKUNG Diese Defekte lassen sich mit einem 2D-Inspektions-System erfassen. Warum 3D-SPI? 4 Warum 3D-Lotpasteninspektion

5 No. 5 Warum 3D-Lotpasteninspektion Wichtige Prüfkriterien, die nur durch 3-dimensionale Prüfung realisierbar sind: HÖHENINFORMATION (Max, Min, Variation) VOLUMEN Volle Testabdeckung nur mit 3-dimensionaler Auswertung möglich

6 No. 6 High Speed 3D-Sensor: Streifenprojektion 4 Mega-Pixel CMOS-Kamera, 180 fps LCoS* Mikrodisplay, 180 fps Triangulationswinkel γ ≈ 20 ° Eigenentwicklung am High-Tech- Standort Jena *LCoS- Liquid Crystal on Silicon OptiCon SPI-Line 3D Projektor CMOS-Kamera PCB Lotpastendepot (nicht maßstabs- getreu)

7 No. 7 Gewähltes Messprinzip: Streifenprojektion Im Detail: Kombination aus Triangulation, Gray-Code und Phase-Shift OptiCon SPI-Line 3D h = d tan(α) Phase-ShiftTriangulation Kameraachse Projektorachse

8 No. 8 Vorteile Streifenprojektion: Kurze Messzeiten erreichbar Hohe Auflösung und Präzision Keine Messergebnis beeinflussenden Schatten Keine mechanisch-beweglichen Teile im Messkopf => wenig störanfällig, reduzierter Kalibrieraufwand OptiCon SPI-Line 3D Quelle: Fraunhofer IOF

9 No. 9 High Speed 3D-Sensor Sehr intuitive und benutzer- freundliche Software Kurze Programmierzeiten SPC Modul Closed-Loop zum Drucker OptiCon SPI-Line 3D Spezielle Eigenschaften:

10 No. 10 Intuitives, benutzerfreundliches Softwareinterface OptiCon SPI-Line 3D

11 No schnelles Programmieren durch den SPI-Wizard OptiCon SPI-Line 3D

12 No. 12 Selbsterklärende Parametrisierung OptiCon SPI-Line 3D

13 No. 13 Inspektionsergebnisse OptiCon SPI-Line 3D

14 No. 14 Wie wird mit Verbiegungen der Leiterplatte umgegangen? OptiCon SPI-Line 3D

15 No. 15 Leiterplattendurchbiegung wird durch Nachregelung der z-Achse und durch zusätzliche Softwarekompensation ausgeglichen! Wie wird mit Verbiegungen der Leiterplatte umgegangen? OptiCon SPI-Line 3D

16 No. 16 Wie präzise sind die Messungen? Eine der wichtigsten Forderungen an ein Lotpasteninspektions- system sind die Reproduzierbarkeit und die Maschinenfähigkeit! OptiCon SPI-Line 3D

17 No. 17 Maschinenfähigkeit X/Y Versatz Reproduzierbarkeit (auf PCB) < 0,04 mm bei ± 3σ Cg bei 6σ> 1,33 Volumen Reproduzierbarkeit (auf PCB) < 3 % bei ± 3σ Cg bei 6σ>> 1,33 Gage R&R << 10 % at ± 6σ OptiCon SPI-Line 3D

18 No. 18 Prozessoptimierung SPEZIFIKATION PROZESSSTABILITÄT QUALITÄT Eine Spezifikation reicht nicht aus, um Qualität zu gewährleisten. Nur ein stabiler, vorhersehbarer Prozess erzeugt maximale Qualität.

19 No. 19 Prozessoptimierung Ein 3D-Lotpasteninspektionssystem soll nicht nur Einzeldefekt finden, es soll zur Kontrolle und Stabilisierung des Prozess führen. Prozess- optimierung zufällige Einzeldefekte verschwinden

20 No. 20 Prozessoptimierung Der Einfluss eines Lotpasteninspektionssystems bei der Einführung eines neuen oder veränderten Produkts t Ausbeute mit SPI-System ohne SPI-System Dieser Bereich steht für:  Ertrag  Qualität  Kundetreue Dieser Bereich steht für:  Ertrag  Qualität  Kundetreue Verkürzte Produktanlaufzeit Produktanlaufzeit bis zum stabilen Prozess kürzer Maximale Ausbeute wird schneller realisiert Prozess unterliegt kleineren Schwankungen => Steigerung von Qualität und Ertrag

21 No. 21 Prozessparameter optimieren Druckparameter, die den Prozess maßgeblich beeinflussen: Rakelgeschwindigkeit Anpressdruck Rakelrichtung Reinigungszyklus  um Prozessparameter optimal einstellen zu können wird 3D-SPI benötigt

22 No. 22 Prozessparameter optimieren Rakelgeschwindigkeit VolumenHöhe 20 mm/s50 mm/s20 mm/s50 mm/s Erhöhung der Druck- bzw. Rakelgeschwindigkeit => Breitere Prozesshistogramme für Höhe und Volumen. Prozess wird instabiler

23 No. 23 Prozessparameter optimieren Anpressdruck Volumen Höhe Erhöhung des Anpressdruck => Breitere Prozesshistogramme für Höhe und Volumen. Prozess wird instabiler

24 No. 24 Prozessparameter optimieren Rakelrichtung Reinigungszyklus Der Trend der Volumina zeigt deutlich ob eine Reinigung notwendig wird => Close-Loop zum Lotpastendrucker Ausbildung von Spitzen am Rand (über 200% möglich) sind richtungsabhängig.

25 No. 25 Zusätzliche Feature OptiCon SPI-Line 3DLotpastendrucker Optimierung Feedback

26 No. 26 Close-Loop zum Drucker Verbindung zum AOI/AXI Reparaturplatz Barcode und QR-Code lesen Zusätzliche Feature

27 No. 27 Verbindung zum AOI/AXI Reparaturplatz Zusätzliche Feature

28 No. 28  Volle Testabdeckung nur mit 3D-Lotpasteninspektion  Pastendefekte werden mit hoher Präzision und hoher Geschwindigkeit erkannt  Schnelle Programmerstellung durch benutzerfreundliche Software  Der Einsatz des OptiCon SPI-Line 3D schafft neue Möglichkeiten der Prozessoptimierung und -stabilisierung: Close-Loop zum Pastendrucker Verbindung zum AOI/AXI Reparaturplatz Optimales einstellen der Prozessparameter Zusammenfassung

Technologietag Baugruppentest Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!