Der zweite Teil dieses Artikelpaares, der die Oberflächenmontage mit den neuesten ‚0201mm‘-Chipkondensatoren und widerständen beschreibt, diskutiert Verbesserungen bei der Platzierung und Inspektion, die es Baugruppen-Herstellern ermöglichen, auch bei der Verarbeitung kleinster Bauteile eine hohe Ausbeute bei exzellenter Qualität zu erzielen.

Bestückgenauigkeit und Korrektursysteme

Die präzise Aufnahme der Bauteile ist der Schlüssel für eine zufriedenstellende Platzierung und hängt von der korrekten Ausrichtung von Düse und Feeder sowie der korrekten Aufnahmehöhe ab. Bei der Aufnahme von kleinen Chipwiderständen oder -kondensatoren besteht eine minimale Toleranz für einen Versatz zwischen der Mitte des Bauteils und der Mitte der Düse.

Integrierte, automatische Genauigkeits-Kompensationssysteme korrigieren Fehler aufgrund von Faktoren wie Feederausrichtung, Temperaturänderung und maschinenbedingten Toleranzen. Das Multi-Accuracy Compensation System (MACS) von Yamaha nutzt Bildverarbeitungsalgorithmen für die Identifizierung der Mitte des Bauteils, um seine Position mit der Mitte der Düse zu vergleichen und Abweichungen zu korrigieren. Dadurch kann der Positionsfehler von ca. 30 µm auf weniger als 10 µm (3 Sigma) reduziert werden.

Es ist auch erwähnenswert, dass die richtige Düse zur Aufnahme von 0201mm-Bauteilen eine Bohrung von nur 0,1 mm hat und daher leicht verstopfen kann. Da die Sichtprüfung solcher kleinen Merkmale oft unpraktisch ist, überprüft die automatische Düsenzustandskontrolle der Yamaha-Bestücker der YS-Serie die Düse mit Seitensicht- und Aufwärtskameras und verifiziert die Aufnahmeleistung. Tabelle 1 beschreibt Elemente der Düsenzustandsprüfung.

Abweichung Gegenstand der Inspektion Zweck
Visuell Verunreinigung der Spitze Vermeidung von Fehlerkennungen und Bestückungsfehlern
Aussehen Aufrechterhaltung einer guten Erkennungsrate
Exzentrizitätsfehler Aufrechterhaltung der Rate der Bauteilaufnahme und Verhinderung von Bestückungsfehlern
Leistung Vakuumwert Verhinderung von Bauteilverlust sowie Bauteilaufnahme-/Bestückungsfehlern
Federwirkung Bauteilaufnahme-/Bestückungsfehler, Verhinderung von Bauteilbrüchen

Tabelle 1: Übersicht über die automatische Zustandsprüfung bei kleinen Düsen

Die gleichzeitige, automatische Reinigung aller Düsen mit einem System wie der SAWA-Düsenreinigungseinheit mit integrierter Ultraschallreinigung kann effektiv und effizient sein. Nach der Reinigung wird die gesamte Düsenreihe in einem Arbeitsgang wieder montiert und ausgerichtet.

Das automatische Einlernen der Bauteilaufnahme-Höhe wird ebenfalls empfohlen, um die Genauigkeit des Pickup-Prozesses zu stabilisieren. In der Vergangenheit wurde die Pickup-Höhe basierend auf der manuellen Messung der Bauteilgurt-Dicke berechnet. Um eine stabile Bauteilaufnahme zu gewährleisten und Schäden an empfindlichen 0201mm-Chips zu vermeiden, misst das automatische Aufnahmehöhen-Lernsystem von Yamaha nun die tatsächliche Höhe des Zuführgurtes, indem es die Düse mit dem Gurt in Kontakt bringt und die Änderung des Düsen-Unterdrucks überwacht.

Inspektion

Schließlich stellen die winzigen Bauteile die heutigen Inline-Inspektionssysteme der automatischen optischen Inspektion (AOI) vor die Herausforderung, eine ausreichende Bildauflösung zu erreichen, ohne das Sichtfeld zu reduzieren und damit die Zykluszeit der Inspektion zu verlängern. Heute gebräuchliche Inline-AOI-Systeme verfügen über einen Kamerasensor von ca. 5 Megapixeln. Diese haben typischerweise ein Sichtfeld, das zu einer Bildauflösung von etwa 18 μm führt. Dies ist nicht ausreichend, um Bilder von 0201mm-Bauteilen zu liefern, die einfach und präzise analysiert werden können.

Ohne die Kamera zu wechseln, besteht die einzige Möglichkeit, die Auflösung zu erhöhen, darin, das Sichtfeld zu reduzieren. Das bedeutet, dass zur Durchführung der Inspektion eine größere Anzahl von Bildern aufgenommen werden muss, was zu einer längeren Zykluszeit führt.

Neueste Systeme, wie die 12-Mpixel-YSi-V-Serie von Yamaha, verfügen über High-Mpixel-Kameras, die eine schnelle und hochpräzise Inspektion mit einem großen Sichtfeld und einer wählbaren Auflösung von 12 μm oder 7 μm ermöglichen. Dies ist ausreichend für die Inspektion von Ausrichtung und Lötstellenqualität bei 0201mm-Bauteilen.

Darüber hinaus kann die Inspektion durch die Anwendung mehrdimensionaler und mehrwinkeliger Inspektion intensiviert werden. Die YSi-V-Serie von Yamaha ist in der Lage, 3D- und 2D-Inspektion unter vier verschiedenen Winkeln und in den Wellenlängen Rot, Blau und Grün durchzuführen, um Bauteile aus mehreren Betrachtungsrichtungen analysieren zu können. Weitere integrierte Funktionen sind die Laserprüfung auf Koplanarität und Bauteilhöhe. Je nach Anforderungen der jeweiligen Anwendung kann der Benutzer aus verschiedenen Abbildungs- und Detektionsmethoden wählen. Bild 2 zeigt, wie hochwertige Inspektionsbilder durch eine Kombination aus hochauflösender Kamera und 3D-Bildgebung erreicht werden können.


Bild 2: Zuverlässige Inspektion von 0201mm-Chips mittels erhöhter Kameraauflösung und 3D-Bildgebung

Fazit

0201mm-Chip-Bauteile drängen in den Markt und erfordern eine weitaus höhere Präzision bei Druck-, Bestückungs- und Inspektionsprozessen. Gleichzeitig müssen geeignete Vorkehrungen für andere, größere Komponenten getroffen werden, die auf derselben Leiterplatte montiert werden sollen.
Eine Kombination aus Prozessinnovationen wie dem zweiphasigen, sequentiellen Schablonendruck, neuen Materialien wie Typ-5,5-Pasten und fortschrittlichen Bestückungstechnologien mit Düsenzustandsprüfung, Genauigkeitskompensation und High-Mpixel-AOI mit 3D-Bildgebung kann eine qualitativ hochwertige, durchsatzstarke kommerzielle Montage ermöglichen.

ÜBER YAMAHA MOTOR IM

Yamaha Surface Mount Technology (SMT) Section ist eine Abteilung der Yamaha Motor Robotics Business Unit der Yamaha Motor Corporation. Die SMT-Bestückmaschinen von Yamaha sind im Markt bekannt für ihr „modulares Konzept“, das es ihnen ermöglicht, mit dem Trend zu immer kleineren und komplexeren elektrischen und elektronischen SMT-Bauteilen Schritt zu halten.

Yamaha SMT Section hat sich in der Branche für SMT-Produktion eine solide Position erarbeitet, die es möglich macht, Entwicklung, Konstruktion, Herstellung, Vertrieb und Service kompetent aus einer Hand anzubieten. Darüber hinaus nutzt das Unternehmen seine Kernkompetenzen in den Bereichen Steuerung von Servo-Antrieben und Bildverarbeitung für Kamera basierte Systeme zur Entwicklung von Schablonendruckern, 3D-Inspektionssystemen für Leiterplatten-Baugruppen, Bestückern für Flip-Chip-Hybride und Dispensersystemen. So kann Yamaha SMT Section die ganze Palette an Produktionsmaschinen für die Bestückung elektrischer/elektronischer Bauteile anbieten und optimale Zusammenstellungsvorschläge für Fertigungslinien für die Anforderungen moderner Produktionen unterbreiten.

Yamaha SMT Section verfügt über Vertriebs- und Service-Niederlassungen in Japan, China, Südostasien, Europa und Nordamerika. Dieses Netzwerk stellt für Yamahas Kunden erstklassige Vorort-Unterstützung sicher.

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