Was ist ein Gerät zur visuellen Inspektion von Platinen?
Geräte zur visuellen Inspektion von Platinen sind Geräte, die prüfen, ob montierte Bauteile auf Leiterplatten und anderen Platinen gut oder fehlerhaft sind.
Die Geräte prüfen auf Probleme wie Fehlausrichtung, Abtrennung, Kurzschlüsse, Risse, schwimmende Teile und Lötstellen an den montierten Bauteilen. Neben der Funktionsprüfung elektronischer Leiterplatten zur Sicherstellung des ordnungsgemäßen Betriebs gibt es auch die visuelle Leiterplatteninspektion (Leiterplatteninspektion und Montageinspektion), bei der geprüft wird, ob jedes elektronische Bauteil in der richtigen Position und ohne Fehler montiert ist.
Die Leiterplatteninspektion wird als AOI (Automated Optical Inspection) bezeichnet und ist eine Funktionsprüfung, die sicherstellt, dass die Leiterplatte tatsächlich wie vorgesehen funktioniert, wenn es bei der Sichtprüfung der Leiterplatte keine Probleme gibt. Für diese Funktionsprüfung werden Funktionstester eingesetzt.
Anwendungen von Geräten zur visuellen Inspektion von Platinen
Geräte zur visuellen Inspektion von Platinen werden zur Überprüfung von in verschiedenen Geräten eingebauten Platinen verwendet. Sie prüfen auf Fehlausrichtung, Trennung, Bauteilabhebung und Lötfehler der auf der Platine montierten Bauteile und können folgende Fehler erkennen:
1. Bauteilfehler
- Nicht montierte Bauteile
Nicht in der richtigen Position montierte Bauteile - Bauteil-Fehlausrichtung
Bauteile wurden vom Pad entfernt und in der falschen Position montiert. - Schwimmendes Bauteil
Ein Zustand, bei dem nur eine Seite des Bauteils gelötet ist und die andere Seite aufsteht
2. Lötfehler
- Unterbrechung der Verbindung
Ein Zustand, in dem kein Lot angebracht ist. - Kurzschluss
Ein Zustand, bei dem zu viel Lötzinn vorhanden ist und dieses an benachbarten Lötaugen anhaftet. - Lücke
Ein Defekt, der durch Luftblasen beim Löten verursacht wird - Benetzungsfehler
Ein Zustand, bei dem das Lot zwar sauber anhaftet, der elektrische Kontakt jedoch unvollständig ist - Lötkugel
Ein kugelförmiger Klumpen aus Lot - Brücke
Ein Zustand, bei dem das Lot zwischen benachbarten IC-Stiften verbunden ist - Riss
Ein Zustand, in dem sich Risse auf der Lötoberfläche befinden - Imo-Lötzinn
Das Lötzinn ist nicht richtig verbunden und das Lot ist holprig wie eine Kartoffel.
Wenn bei der Sichtprüfung der Leiterplatte keine Probleme auftreten, wird eine Funktionsprüfung durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Leiterplatte tatsächlich wie vorgesehen funktioniert.
Die Einführung solcher Geräte zur visuellen Inspektion von Platinen nimmt zu, da elektronische Schaltungen immer stärker integriert werden und es immer schwieriger wird, kleine, integrierte Platinen visuell zu prüfen. Ein weiterer Vorteil ist die Kostenreduzierung und Produktivitätssteigerung durch die Einsparung von Arbeit und Arbeitskräften sowie die Erhöhung des Qualitätswerts durch die Reduzierung menschlicher Fehler.
Funktionsweise von Geräten zur visuellen Inspektion von Platinen
1. Aufbau eines Systems zur visuellen Inspektion von Platinen
Die Mindestkonfiguration für Geräte zur visuellen Inspektion von Platinen besteht aus einem Gerät, das die Funktion des Auges erfüllt, das die äußere Erscheinung wie ein Mensch betrachtet, und einem Gerät, das die Funktion des Gehirns erfüllt, das beurteilt, ob die Platine gut oder schlecht ist. Auf diese Weise können Kontrollen anstelle der vom menschlichen Auge durchgeführten Kontrollen durchgeführt werden.
Ein Gerät zur visuellen Inspektion von Platinen besteht also aus einer Kamera als Auge und einem mit Bildverarbeitungssoftware ausgestatteten Computer als Gehirn.
2. Beurteilungsmethoden von Geräten zur visuellen Inspektion von Platinen
In diesem Abschnitt wird die Methode zur Bestimmung von Lötfehlern beschrieben, die am häufigsten von Geräten zur visuellen Inspektion von Platinen erkannt werden. Bei Geräten zur visuellen Inspektion von Platinen basiert die Beurteilung, ob eine Lötung gut oder schlecht ist, darauf, ob die Länge des Lötteils den linearen Abstand zwischen der Begrenzung der Klebefläche der Platine und der Begrenzung der Klebefläche der elektronischen Komponente als Schwellenwert überschreitet.
Mit anderen Worten: Liegt die Länge des Lötteils über dem Schwellenwert, ist die Lötstelle eine gute Verbindung zwischen der Platine und dem elektronischen Bauteil mit möglicher elektrischer Kontinuität, liegt sie unter dem Schwellenwert, ist die Lötstelle fehlerhaft. Da der Schwellenwert je nach Elektronikplatine, z. B. der Form des Bauteils, variiert, müssen alle Schwellenwerte in die Bildverarbeitungssoftware eingegeben werden.
In den letzten Jahren ist es möglich geworden, Defekte zu erkennen, die mit einer normalen zweidimensionalen Kamera allein nicht erkannt werden können, z. B. durch die Aufnahme dreidimensionaler Bilder mit mehreren Kameras, die Verwendung einer Röntgenkamera zur Aufnahme von Transmissionsbildern oder die Gewinnung von Laserauflichtdaten. Die dreidimensionale Bildgebung ermöglicht beispielsweise die Messung der Höhe, der Fläche und des Volumens des Lötbereichs, wodurch die Menge des Lots, seine Größe und die Form der Verrundung gemessen werden können.
Diese Art der visuellen Inspektion von Leiterplatten mit automatisierten optischen Mitteln wird als AOI bezeichnet, was für Automated Optical Inspection steht.
Weitere Informationen zu Geräten zur visuellen Inspektion von Platinen
Probleme bei der visuellen Inspektion von Leiterplatten
Bisher wurde die visuelle Prüfung von Leiterplatten von Menschen durchgeführt. Die menschlichen Kontrollen haben jedoch manchmal zu unterschiedlichen Kriterien für das Bestehen/Nichtbestehen geführt, abhängig von der Erfahrung und Subjektivität des Prüfers. Da die Zahl der zu prüfenden Teile zunahm, musste außerdem die Zahl der Mitarbeiter erhöht werden, was ebenfalls zu höheren Lohnkosten führte.
Darüber hinaus ist die Anzahl der in den Fabriken am Fließband produzierten elektronischen Leiterplatten enorm, und die visuellen Inspektionen haben eine begrenzte Verarbeitungskapazität und können mit der Anzahl der produzierten Leiterplatten nicht mithalten. Dies macht es ebenfalls schwierig, die Produktionseffizienz zu verbessern. Daher wurden Geräte zur visuellen Inspektion von Platinen eingeführt, um Prüfungen zu automatisieren, die früher manuell durchgeführt wurden, und so die Produktionseffizienz zu verbessern und die Kosten zu senken.