Rundreise 2014
15.07.2014 FED-RG Nürnberg 16.07.2014 FED-RG Jena 17.07.2014 FED-RG Dresden
Viscom AG AOI und AXI Aufbau und Verwendung der unterschiedlichen Systeme Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Systeme
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AOI und AXI
Danke für die Einladung! Kurzvorstellung der Viscom AG Elektronikfertigungslinien und dafür verfügbare Inspektionssysteme THT Lötstelleninspektion 3D-SPI Lotpasteninspektion 3D-AOI automatische optische Inspektion von Lötstellen 3D-AXI Röntgeninspektion AOI/AXI Kombi-Inspektion
Thema „Kamera Auflösung“
18.07.2014
AOI und AXI
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Eckdaten
Gegründet: Oktober 1984 Gründer: Dr. Martin Heuser, Volker Pape Geschäftsfeld: Entwicklung und Fertigung von industriellen Bildverarbeitungssystemen (Standard-Seriensysteme und kundenspezifische Lösungen) und Röntgensystemen. Starker Fokus auf Prüfsysteme für die Elektronikfertigung. Rechtsform: AG (seit 2001), börsennotiert seit Mai 2006 Umsatz: ca. 50 Millionen Euro, weltweit 2013 Mitarbeiter: ca. 300 weltweit Installationsbasis: > 2500 Systeme (AOI, AXI, SPI, Bond, X-Ray,…)
18.07.2014
AOI und AXI
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Standort Hannover Fünf Gebäude mit einer Gesamtnutzfläche von 11.900 m² Zentrale (2001) Verwaltung, Vertrieb Projektmanagement Nutzfläche 2.400 m²
Entwicklungszentrum (1992) F&E Software Nutzfläche 1.400 m²
Produktionsgebäude F2 (1999) CNC Fertigung (Mechanik) Vormontage Nutzfläche 600 m² Produktionsgebäude F1 (1998) Inbetriebnahme Testabläufe Nutzfläche 800 m²
Produktionsgebäude F3/F4 (F3: 2002, F4: 2005) Lager, Produktion Produktionsleitung Schulung Nutzfläche 6.700 m²
18.07.2014
AOI und AXI
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Standorte weltweit
Viscom ist weltweit mit eigenen Niederlassungen, Applikationszentren und Servicestützpunkten präsent. Zusätzlich steht ein dichtes Repräsentantennetzwerk für unsere Kunden zur Verfügung.
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AOI und AXI
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Kompetenz-Bereiche Applikation - Fertigungstechnologie -
Softwareentwicklung - Informatik -
Sensorik - Physik -
Konstruktion - Maschinenbau -
Hardwareentwicklung - Elektronik Produktmanagement - Design -
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AOI und AXI
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Moderne Baugruppenmontage Typische Baugruppe im Jahr 2014. Beidseitig reflow gelötete SMD-Bestückung, zusätzliche selektiv gelötete THT-Bauteile tausende von Lötstellen - viele davon versteckt unter Bauteilkörpern oder Schirmblechen.
18.07.2014
Bildquelle: http://www.ifixit.com/Teardown/Nikon+D600+Teardown/10708
AOI und AXI
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Aufbau und Verbindungstechnik in der Elektronikproduktion
Bestückung
Lötprozess
Oberseite
Unterseite
Oberseite
Unterseite
THT Radial-/Axial-Baut. Hand- oder Autom.-Best.
SMT auf Klebepunkt
-
Lötwelle
SMT in Lotpaste
SMT in Lotpaste
Reflow Ofen
Reflow Ofen
THT „Handbestückung“
-
-
Selektivlötwelle
SMT in Leitkleber
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Aushärteofen
AOI und AXI
I8
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THT Through Hole Technology - Drahtbestückung Automatische Drahtbestückung wellengelötet
18.07.2014
AOI und AXI
I9
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THT Through Hole Technology - Drahtbestückung SMD geklebt, manuelle Drahtbestückung wellengelötet
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AOI und AXI
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THT Through Hole Technology - Drahtbestückung THT Lötstelleninspektion von unten Viscom S3016 8M Kameramodul monochrom mit Schutzscheibe über der Kamera
18.07.2014
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S3016 Funktionsprinzip
S3016
18.07.2014
S3016-Präsentation
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THT Through Hole Technology - Drahtbestückung Desktop Lötstelleninspektion Viscom S2088-II
Viscom 8M-Sensorik
18.07.2014
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S2088-II Funktionsprinzip
18.07.2014
S2088-II-Präsentation
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Inspektionslösungen für die Elektronikfertigung Eine typische, moderne SMT Linienkonfiguration ?
SPI
18.07.2014
AOI/AXI
AOI und AXI
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3D Lotpasteninspektion 3D Lotpasteninspektion
Viscom S3088 SPI
Kameramodul SE 500
70°
18.07.2014
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Viscom S3088 SPI – Aufnahmetechnologie Die Sensorik (Kamera mit Beleuchtung) fährt über der mit Lotpaste bedruckten Leiterplatte mäanderförmig hin und her und nimmt dabei sich überlappende Bilder auf 1. Schritt Erkennung der Leiterplattenlage anhand von Passermarken
Mit Lotpaste bedruckte Leiterplatte 18.07.2014
3D-Lotpasteninspektion
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Viscom S3088 SPI – Aufnahmetechnologie Die Sensorik (Kamera mit Beleuchtung) fährt über der mit Lotpaste bedruckten Leiterplatte meanderförmig hin und her und nimmt dabei sich überlappende Bilder auf 2. Schritt „Scannen“ der Leiterplatte und Berechnung der Inspektionsergebnisse
Mit Lotpaste bedruckte Leiterplatte 18.07.2014
Inspektionsleistung: bis zu 80 cm²/s 3D-Lotpasteninspektion
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Viscom S3088 SPI – Die Streifenprojektion
Weißlicht
Matrix-Kamera
Prinzip Streifenprojektion detaillierte Darstellung
Streifenmuster
Beleuchtungswinkel
w
Leiterplatte mit Lotpaste bedruckt 18.07.2014
3D-Lotpasteninspektion
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Streifenprojektionsverfahren
02.03.2009
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Viscom S3088 SPI – abschattungsfreie Prüfung Der Beleuchtungswinkel der Viscom SPI Sensorik beträgt 45°zur Leiterplattentransportkante
s = h/tan (70°) s(70°) = h x 36 % Lotpastendepot
s = h/tan(70°) x sin (45°) S(70°;45°) = h x 36 % x 71 % s(70°;45°) = h x 26 %
70°
Schattenwurf h 90° s
Bei Lotpastendepots, deren Kanten rechtwinklig oder parallel zur Leiterplattentransportkante verlaufen, beträgt die Breite des resultierenden Schattens 45° ca. 26 % der Schablonenhöhe, was bei einer 100 µm Schablone weniger als dem Durchmesser einer Lotkugel entspricht. 18.07.2014
70°
s
3D-Lotpasteninspektion
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Beleuchtung aus 70°- realer Pastendruck (linsenförmig)
Schablone Stopplack
FR4
18.07.2014
h= 100µm CU-Land
b
3D-Lotpasteninspektion
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Beleuchtung aus 70°- realer Pastendruck (linsenförmig)
Schablone Solche Rückstände in der Schablone haben Sie gar nicht, weil Sie oberflächenveredelte Schablonen verwenden?
Dann findet bei Ihnen wahrscheinlich folgender Effekt statt: siehe nächste Folie!
h= 100µm Stopplack
FR4
18.07.2014
CU-Land
b
3D-Lotpasteninspektion
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Viscom S3088 SPI – abschattungsfreie Prüfung
Schablone Stopplack
FR4
h= 150µm CU-Land
b
skip details 18.07.2014
3D-Lotpasteninspektion
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Viscom S3088 SPI – abschattungsfreie Prüfung Das an den Adhäsionskräften ausgerichtete ergonomische Sensorkonzept ermöglicht eine abschattungsfreie Prüfung von Pastendepots mit nur einem Projektor! Die Verrechnung zwischen 2D, 3D und Konfidenzbild geben darüber hinaus maximale Messsicherheit
70°
h= 150µm Stopplack
FR4
CU-Land
b
skip details 18.07.2014
3D-Lotpasteninspektion
25
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Inspektionslösungen für die Elektronikfertigung Eine typische, moderne SMT Linienkonfiguration
SPI
18.07.2014
AOI/AXI
AOI und AXI
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Lötstelleninspektion Bestückkontrolle (pre reflow) und/oder Lötstelleninspektion Einzelspur AOI S3088 flex
AOI S3088 Ultra Viscom 8MSensorik Viscom XMSensorik
18.07.2014
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AOI: Verschiedene Beleuchtungsarten zur Fehlerfindung
Relevante Qualitätsmerkmale werden betont Störende Effekte werden eliminiert
Auflicht – direkte Beleuchtung
18.07.2014
Indirekte diffuse Beleuchtung
Engwinkelige diffuse Beleuchtung
Röntgen - soviel wie nötig!
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Geneigte Ansicht für höhere Prüfabdeckung
Einsatz von 4 oder 8 Kameras, die über Spiegel umgelenkte Ansichten von der Lötstelle aufnehmen. 4 Kameras betrachten das Objekt aus Winkeln in 90° Schritten 8 Kameras erlauben den Blick aus Winkeln in 45° Schritten Für davon abweichende Bauteil-Drehlagen gibt es entsprechende Bildverarbeitungsalgorithmen. Andere Anbieter bieten drehbare Kameramodule zur Aufnahme geneigte Ansichten aus beliebigen Drehwinkeln an.
18.07.2014
Röntgen - soviel wie nötig!
29
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Darstellung der geneigten Ansichten am Verifikationsplatz
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S6056 DS1W Transportprinzip
July 18, 2014
S6056 DS1W Transportprinzip
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S6056 DS1W Transportprinzip
July 18, 2014
S6056 DS1W Transportprinzip
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S6056 DS1W Transportprinzip
July 18, 2014
S6056 DS1W Transportprinzip
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3D-AOI mit Streifenprojektion
3D-AOI Streifenprojektionsvarianten (Vergleich) 18.07.2014
AOI und AXI
I 34
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Lötstelleninspektion Inline Kombi-Inspektion AOI/AXI AOXI X7056RS
3D-Röntgen inline mit Tomosynthese X7056-RS Funktionsprinzip X-Ray only X7056-RS Funktionsprinzip Kombi-Inspektion 18.07.2014
Rundreise 2014
02.03.2009
15.07.2014 FED-RG Nürnberg 16.07.2014 FED-RG Jena 17.07.2014 FED-RG Dresden
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02.03.2009
15.07.2014 FED-RG Nürnberg 16.07.2014 FED-RG Jena 17.07.2014 FED-RG Dresden
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AOI/AXI Kombi-Inspektionssystem
02.03.2009
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Inspektionslösungen für die Elektronikfertigung Eine typische, moderne SMT Linienkonfiguration
SPI
AOI/AXI
MXI
18.07.2014
AOI und AXI
39
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Lötstelleninspektion Offline Röntgen-Inspektion X8011 PCB NDT X8060-CT
18.07.2014
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X8011 Dreh-/Kippachsen (Manipulatoren)
Drehteller
Dreh-/Kippachse
18.07.2014
Kippachse Detektor
CT-Achse
Röntgen - soviel wie nötig!
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Manuelles / Semiautomatisches Röntgen Hohe Auflösung ….
hohe Detailerkennbarkeit !
18.07.2014
Röntgen - soviel wie nötig!
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Inspektionsumfang Erzeugung von Röntgenbildern aus beliebiger Blickrichtung (stufenlos)
BGA in Schrägdurchstrahlung
18.07.2014
BGA in Schrägdurchstrahlung
Röntgen - soviel wie nötig!
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Viscom Quality Uplink image uplink
process uplink
paste uplink TITUS uplink
solder uplink
Image uplink
Lotpastenfehlerbilder werden ans Ende der Linie übertragen
Paste uplink
alle Lotpastenbilder und Merkmalswerte werden zum Verifikationsplatz am Ende der Linie übertragen
Solder uplink
Lötstellenfehlerbilder und die dazugehörigen Lotpastenbilder werden am Verifikationsplatz am Ende der Line angezeigt.
TITUS uplink
Total Inspection and Traceability Uplink Services (AOXI on SPI demand)
Process uplink Prozess- und Merkmalsdaten werden ans Kunden MES übertragen. 18.07.2014
AOI und AXI
44
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Schutzlack-Inspektion Conformal Coating Inspection
AOI S3088 CCI
18.07.2014
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Bond-Draht und Wafer-Inspektion S6053BO-V
Bond-Inspektion S6053BO-V Powerpoint Präsentation
Broschüren und Informationsmaterial hierzu finden Sie im Internet unter www.viscom.de MX100-IR
Halbleiter-Inspektion MX100IR Powerpoint Präsentation MX2000IR Powerpoint Präsentation
18.07.2014
Rundreise 2014
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Viscom AG Themenauswahl Wissenswertes Präsentation „Zusammenhang von KameraAuflösung und Bauteilgröße“
18.07.2014
Rundreise 2014
15.07.2014 FED-RG Nürnberg 16.07.2014 FED-RG Jena 17.07.2014 FED-RG Dresden
Bedeutung der Kamera-Auflösung bei AOI-Systemen Ein praktisches Beispiel: Wer ist diese Person? Falls Sie daran zweifeln, dass es dasselbe Bild ist wie die Miniatur, dann treten Sie mal ein paar Schritte zurück!
Bildformat 580x680 Pixel
Bilder mit einer hohen Auflösung lassen sich soweit vergrößern, dass wichtige Merkmale eindeutig erkennbar werden! Bildquelle: http://themetapicture.com/are-you-short-sighted/
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Bedeutung der Kamera-Auflösung bei AOI-Systemen Ein praktisches Beispiel: Wer ist diese Person? Falls Sie daran zweifeln, dass es dasselbe Bild ist wie die Miniatur, dann treten Sie mal ein paar Schritte zurück!
Bildformat 580x680 Pixel
Bilder mit einer hohen Auflösung lassen sich soweit vergrößern, dass wichtige Merkmale eindeutig erkennbar werden! Bildquelle: http://themetapicture.com/are-you-short-sighted/
Bildformat 58x68 Pixel
Der Informationsgehalt eines Bildes mit geringer Auflösung wird durch eine Vergrößerung des Bildes (Sub-Pixel-Interpolation) nicht größer. July 18, 2014
Kameraauflösung
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Bildformat 58x68 Pixel
Der Informationsgehalt eines Bildes mit geringer Auflösung wird durch eine Vergrößerung des Bildes (Sub-Pixel-Interpolation) nicht größer. July 18, 2014
Kameraauflösung
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Bedeutung der Kamera-Auflösung bei AOI-Systemen Argumente für eine hohe Auflösung bei automatischen optischen Inspektionssystemen (AOIs) Die Sub-Pixel-Berechnung (Interpolation) funktioniert nur bei Objekten, die deutlich größer sind als ein Bildpunkt (Pixel). Sehr kleine Objekte (Lotspritzer, Chip-Bauteile der Größe 01005 oder 03015) werden mit nur sehr wenigen Bildpunkten dargestellt. Eine Interpolation verursacht lediglich Unschärfe, aber keine Steigerung des Informationsgehalts. Die Verarbeitung hochauflösender Bilder ist mit moderner Computertechnik (Multicore-PUs) und entsprechenden Datenbus-Strukturen (64 Bit) keine Taktzeit bestimmende Größe. Da nur Fehlerbilder archiviert werden müssen, ist der Speicherbedarf für hochauflösende Bilder bei den aktuell verfügbaren Speichermedien unkritisch. Bei Verwendung intelligenter Kalibrationsalgorithmen und hochwertiger Kalibrate können AOI-Systeme mit hoher Auflösung bei MFUs sehr gute cmk-Werte erzielen. Die Auflösung der verwendeten Kameras ist häufig nicht die preisbestimmende Größe für ein AOI-System July 18, 2014
Kameraauflösung
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Zusammenhang von Kameraauflösung und Bauteilgröße Bei orthogonaler Ansicht (Draufsicht) gilt: Länge Breite Pixel-Länge Pixel-Breite Pixel-Länge Pixel-Breite Bauteiltyp [mm] [mm] [23,4 µm/px] [23,4 µm/px] [11,7 µm/px] [11,7 µm/px] 0402 1,02 0,51 43 22 87 43 0,51 0,25 22 11 43 22 0201 01005 0,25 0,13 11 5 22 11
Pixelmatrix 11,7µm/Pixel
R01005 R0100
5
18.07.2014
22 Pixel
11 Pixel
Zusammenhang von Kameraauflösung und Bauteilgröße
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… bei Verwendung der geneigten Ansicht Geneigte Ansicht auf Bauteilanschluss Standardauflösung Hochauflösung
Pixelmatrix 8,1 µm/Pixel Bauteiltyp 0402 0201 01005
Länge Breite Projizierte Pixel-Länge Pixel-Breite Pixel-Länge Pixel-Breite [mm] [mm] Länge [mm] [16,2 µm/px] [16,2 µm/px] [8,1 µm/px] [8,1 µm/px] 1,02 0,51 0,65 40 31 81 63 0,51 0,25 0,33 20 16 40 31 0,25 0,13 0,16 10 8 20 16
R01005 R0100 5
20 Pixel
16 Pixel 18.07.2014
Zusammenhang von Kameraauflösung und Bauteilgröße
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Danke für Ihre Aufmerksamkeit!
Kontaktinformation: Michael Mügge Carl Buderus-Str. 9-15 30455 Hannover Stellv. Leiter der
02.03.2009
Tel. 0511 94996-752
[email protected] Regionalgruppe Hannover
