DE102015217181A1

DE102015217181A1 - Anlage und Verfahren zur Lötstellenüberprüfung

Info

Publication number: DE102015217181A1
Application number: DE102015217181.7A
Authority: DE
Inventors: Marco Braun; Udo Welzel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2017-03-09
Also published as: TW201714515A; WO2017041964A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage (1) zur Lötstellenüberprüfung mit einer Vorrichtung (5) zur automatischen Lötstelleninspektion, welche in einem vorgegebenen Inspektionsbereich einer Lötfläche mindestens ein Qualitätsmerkmal einer zu überprüfenden Lötstelle erfasst und mit einem vorgegebenen Schwellwert vergleicht, wobei die Vorrichtung (5) zur automatischen Lötstelleninspektion die zu überprüfende Lötstelle in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses als gute Lötstelle (ASJIRG) oder als schlechte Lötstelle (ASJIRB) bewertet, sowie ein Verfahren zur Lötstelleninspektion. Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung (2) zur automatischen Lötflächenüberprüfung vorgesehen, welche mindestens einen geometrischen Parameter der mit Lot benetzbaren Lötfläche der zu überprüfenden Lötstelle ermittelt, wobei eine Auswerte- und Steuereinheit (10) in Abhängigkeit des für die zu überprüfende Lötstelle ermittelten mindestens einen geometrischen Parameters der mit Lot benetzbaren Lötfläche (14) den Schwellwert für das mindestens eine Qualitätsmerkmal ermittelt und für die Überprüfung der korrespondierenden Lötstelle an die Vorrichtung (5) zur automatischen Lötstelleninspektion vorgibt.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Anlage oder einem Verfahren zur Lötstellenüberprüfung nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Aus dem Stand der Technik bekannte Lötstelleninspektionssysteme werden bei der SMT-Fertigung (SMT = Surface Mount Technology) eingesetzt, um die Qualität der gefertigten Lötstellen zu prüfen.
Bei der SMT-Fertigung werden Lötflächen von Leiterplatten mit Lotpaste bedruckt und die Menge der gedruckten Lotpaste von einer Vorrichtung zur automatischen Lotpastenüberprüfung in einem so genannten SPI-Prozess (SPI = Solder Paste Inspection) geprüft. Anschließend werden die zu lötenden Bauteile auf der bedruckten Leiterplatte platziert und in einem Lötofen wird die Lotpaste aufgeschmolzen, damit durch das entstehende Lot feste elektrisch leitende Verbindungen zwischen den Bauteilen und den korrespondierenden Lötflächen der Leiterplatte entstehen können. Anschließend wird die Qualität der entstandenen Lötstellen durch eine Vorrichtung zur automatischen Lötstelleninspektion in einem so genannten SJI-Prozess (SJI = Solder Joint Inspection) geprüft.
Als automatische Lötstelleninspektionsvorrichtungen werden typischerweise automatische optische Inspektionssysteme (AOI = Automatic Optical Inspection) oder automatische Röntgeninspektionssysteme (AXI = Automatic X-Ray Inspection) eingesetzt. Im Falle einer „Gut“-Klassifikation in der automatischen Lötstelleninspektion geht die Leiterplatte weiter in der Produktionslinie. Im Falle einer „Schlecht“-Klassifikation in der automatischen Lötstelleninspektion wird die korrespondierende Lötstelle der Leiterplatte üblicherweise manuell von einem menschlichen Prüfer in einem Nachüberprüfungsprozess beurteilt, ob tatsächlich eine schlechte Lötstelle vorliegt oder ob die Klassifikation der automatischen Lötstelleninspektion nicht korrekt war und ein so genannter „Pseudofehler“ vorliegt. Die manuelle Nachbeurteilung ist üblich, da bei den aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen zur Lötstellenüberprüfung ohne manuelle Nachbeurteilung zu hohe Schrottkosten aufgrund von Pseudofehlern im automatischen Lötstelleninspektionsprozess entstehen würden.
Offenbarung der Erfindung
Die Anlage und das Verfahren zur Lötstellenüberprüfung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 bzw. 10 haben den Vorteil, dass die Auswirkungen von Variationen in der Ausführung einer mit Lot benetzbaren Lötfläche, welche aufgrund von unterschiedlichen Ausgestaltungen des Layouts, wie beispielsweise durch unterschiedliche Abmessungen der Lötflächen und/oder durch Toleranzen für ein Leiterbild und/oder aufgebrachten Lötstopplack auftreten können, auf das mindestens eine Qualitätsmerkmal zur Beurteilung der Lötstelle bei der automatischen Lötstelleninspektion berücksichtigt werden können. Dies geschieht durch Vorgabe eines an mindestens einen geometrischen Parameter der mit Lot benetzbaren Lötfläche angepassten Schwellwerts des mindestens einen Qualitätsmerkmals zur Lötstelleninspektion. Die Größe der mit Lot benetzbaren Lötfläche ist von den Abmessungen der elektrisch leitenden Kontaktfläche und/oder vom aufgebrachten Lötstopplack abhängig. So kann der aufgebrachte Lötstopplack die mit Lot benetzbare Lötfläche der elektrisch leitenden Kontaktfläche verkleinern, wenn sich Lötstopplack auf der elektrisch leitenden Kontaktfläche befindet. So kann in vorteilhafter Weise für verschiedene geometrische Parameter der mit Lot benetzbaren Lötfläche zwischen guten und schlechten Lötstellen unterschieden werden. Mit einem fest vorgegebenen Schwellwert ist es bei der automatischen Lötstelleninspektion nicht möglich, zwischen guten und schlechten Lötstellen unter Berücksichtigung aller möglichen erlaubten geometrischen Parameter der mit Lot benetzbaren Lötfläche zu unterscheiden. So liegen die Werte des mindestens einen Qualitätsmerkmals für eine gute Lötstelle bei einer minimalen erlaubten Breite der mit Lot benetzbaren Lötfläche beispielsweise im gleichen Bereich wie die Werte des mindestens einen Qualitätsmerkmals für eine schlechte Lötstelle bei einer maximal erlaubten Breite der mit Lot benetzbaren Lötfläche. Der Versuch einer Unterscheidung von guten und schlechten Lötstellen würde zu Pseudofehlerraten und/oder Schlupfraten im hohen Prozentbereich führen. Für eine automatische Überwachung sind jedoch Raten im ppm Bereich erforderlich.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung binden die Informationen der automatischen Lötflächenüberprüfung direkt in die automatische Lötstelleninspektion ein und ermöglichen damit die direkte, flexible Anpassung des korrespondierenden Auswertealgorithmus bezüglich der gelieferten Informationen über die aktuelle mit Lot benetzbaren Lötfläche.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung führen eine adaptive Lötstelleninspektion durch, bei welcher der Schwellwert, mit dem die Vorrichtung zur automatischen Lötstelleninspektion bezüglich guter oder schlechter Lötstelle entscheidet, an die an der jeweiligen Lötstelle vorliegende mit Lot benetzbaren Lötfläche angepasst wird. Dadurch können Schlupf und Pseudofehler gegenüber einer standardmäßigen Lötstelleninspektion in vorteilhafter Weise massiv verringert werden. Somit können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Überprüfung der Lötstellen von SMT-Bauformen ermöglichen, welche bisher aufgrund mangelnder Trennbarkeit von guten und schlechten Teilen über prozessübliche Toleranzen der mit Lot benetzbaren Lötflächen hinweg nicht überprüft werden können. Des Weiteren wäre es denkbar, dass sich dadurch die Pseudofehlerrate soweit reduzieren lässt, dass auf eine manuelle Nachüberprüfung verzichtet werden kann. In Abhängigkeit des gewählten mindestens einen Qualitätsmerkmals kann die Vorrichtung zur automatischen Lötstelleninspektion beispielsweise die zu überprüfende Lötstelle als gute Lötstelle bewerten, wenn das mindestens eine Qualitätsmerkmal gleich dem vorgegebenen Schwellwert ist oder über dem vorgegebenen Schwellwert liegt, oder als schlechte Lötstelle bewerten, wenn das mindestens eine Qualitätsmerkmal unter dem vorgegebenen Schwellwert liegt. Alternativ kann die Vorrichtung zur automatischen Lötstelleninspektion die zu überprüfende Lötstelle in Abhängigkeit des gewählten mindestens einen Qualitätsmerkmals beispielsweise als gute Lötstelle bewerten, wenn das mindestens eine Qualitätsmerkmal unter dem vorgegebenen Schwellwert liegt, oder als schlechte Lötstelle bewerten, wenn das mindestens eine Qualitätsmerkmal gleich dem vorgegebenen Schwellwert ist oder über dem vorgegebenen Schwellwert liegt.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Anlage zur Lötstellenüberprüfung zur Verfügung, welche eine Vorrichtung zur automatischen Lötstelleninspektion umfasst, welche in einem vorgegebenen Inspektionsbereich der Lötfläche mindestens ein Qualitätsmerkmal einer zu überprüfenden Lötstelle erfasst und mit einem vorgegebenen Schwellwert vergleicht. Hierbei bewertet die Vorrichtung zur automatischen Lötstelleninspektion die zu überprüfende Lötstelle in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses als gute Lötstelle oder als schlechte Lötstelle. Hierbei ist eine Vorrichtung zur automatischen Lötflächenüberprüfung vorgesehen, welche mindestens einen geometrischen Parameter der mit Lot benetzbaren Lötfläche der zu überprüfenden Lötstelle ermittelt. Eine Auswerteund Steuereinheit ermittelt in Abhängigkeit des für die zu überprüfende Lötstelle ermittelten mindestens einen geometrischen Parameters der mit Lot benetzbaren Lötfläche den Schwellwert für das mindestens eine Qualitätsmerkmal und gibt diesen für die Überprüfung der korrespondierenden Lötstelle an die Vorrichtung zur automatischen Lötstelleninspektion vor.
Zudem wird ein Verfahren zur Lötstellenüberprüfung mit einer automatischen Lötstelleninspektion vorgeschlagen, durch welche in einem vorgegebenen Inspektionsbereich der Lötfläche mindestens ein Qualitätsmerkmal einer zu überprüfenden Lötstelle erfasst und mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird. Hierbei wird die zu überprüfende Lötstelle in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses als gute Lötstelle oder als schlechte Lötstelle bewertet. Hierbei wird eine automatische Lötflächenüberprüfung durchgeführt, durch welche mindestens ein geometrischer Parameter der mit Lot benetzbaren Lötfläche der zu überprüfenden Lötstelle ermittelt wird. Der Schwellwert für das mindestens eine Qualitätsmerkmal zur automatischen Lötstelleninspektion wird in Abhängigkeit des für die zu überprüfende Lötstelle ermittelten mindestens einen geometrischen Parameters der mit Lot benetzbaren Lötfläche ermittelt und für die Überprüfung der korrespondierenden Lötstelle vorgegeben.
Die erfindungsgemäße Anlage und das erfindungsgemäße Verfahren können beispielsweise in einer Anlage zur Bestückung einer Leiterplatte zur Lötstellenüberprüfung eingesetzt werden.
Ausführungsformen der Erfindung können beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in der Auswerte- und Steuereinheit implementiert werden.
Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend ein elektrisches Gerät, wie beispielsweise ein Steuergerät verstanden werden, welches erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerte- und Steuereinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird.
Bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Auswerte- und Steuereinheit beispielsweise als Teil der Vorrichtung zur automatischen Lötflächenüberprüfung oder als Teil der Vorrichtung zur automatischen Lötstelleninspektion oder als eigenständige Baugruppe ausgeführt werden. Die Vorrichtung zur automatischen Lötstelleninspektion kann beispielsweise als optisches System oder als Röntgensystem ausgeführt werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Anlage zur Lötstellenüberprüfung und des im unabhängigen Patentanspruch 10 angegebenen Verfahrens zur Lötstellenüberprüfung möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass eine Vorrichtung zur automatischen Lotpastenüberprüfung vorgesehen werden kann, welche eine auf der Lötfläche der zu überprüfenden Lötstelle aufgebrachte Lotpastenmenge bestimmen kann. Zudem kann eine Vorrichtung zur automatischen Bauteilüberprüfung mindestens einen geometrischen Parameter eines zu lötenden Bauteils ermitteln. Die Auswerte- und Steuereinheit kann die für die zu überprüfende Lötstelle bestimmte Lotpastenmenge und/oder den bestimmten mindestens einen geometrischen Parameters des zu lötenden Bauteils bei der Ermittlung des Schwellwerts für das mindestens eine Qualitätsmerkmal verwenden. Dadurch können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zusätzlich die Informationen der automatischen Lotpastenüberprüfung direkt in die automatische Lötstelleninspektion einbinden und damit die direkte, flexible Anpassung des korrespondierenden Auswertealgorithmus bezüglich der gelieferten Informationen über die aktuelle Lotpastenmenge ermöglichen. Dadurch können Schlupf und Pseudofehler gegenüber einer standardmäßigen Lötstelleninspektion in vorteilhafter Weise weiter verringert werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Auswerte- und Steuereinheit dann Position und/oder Abmessungen des mindestens einen korrespondierenden Inspektionsbereichs für die Lötstelleninspektion in Abhängigkeit des bestimmten mindestens einen geometrischen Parameters der mit Lot benetzbaren Lötfläche und/oder der Lotpastenmenge und/oder des mindestens einen geometrischen Parameter eines zu lötenden Bauteils vorgeben. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine weitere Reduzierung der Schlupf und Pseudofehler gegenüber einer standardmäßigen Lötstelleninspektion.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Vorrichtung zur automatischen Lötstelleninspektion als das mindestens eine Qualitätsmerkmal eine Breite und/oder Höhe und/oder Länge der Lötstelle und/oder innerhalb des Inspektionsbereichs eine Anzahl von Pixeln mit einer vorgegebenen Eigenschaft und/oder Abschnitte mit einer vorgegebenen Eigenschaft bestimmen. Der Inspektionsbereich repräsentiert den Lötstellenbereich, in welchem typischerweise die Ausbildung eines Lötmeniskus als Qualitätsmerkmal für eine gute Lötstelle geprüft werden kann. Bei einer optischen Überprüfung zur Unterscheidung zwischen guter und schlechter Lötstelle kann als die vorgegebene Eigenschaft beispielsweise Helligkeit und/oder Farbe und/oder Größe der im Inspektionsbereich erkannten Pixel ermittelt und ausgewertet werden. Des Weiteren können beispielsweise innerhalb des Inspektionsbereichs Grauwert-Gradienten und/oder mittlere Grauwerte zumindest für Abschnitte des Inspektionsbereichs oder für den gesamten Inspektionsbereich ermittelt werden. Unabhängig von der aktuellen mit Lot benetzbaren Lötfläche und/oder der aktuellen Lotpastenmenge enthält eine „gute“ Lötstelle beispielsweise deutlich mehr Pixel als eine „schlechte“ Lötstelle. Durch eine dreidimensionale Erfassung der zu überprüfenden Lötstelle können insbesondere Informationen über die Höhe bzw. den Höhenverlauf des Lötminiskus als Qualitätsmerkmal für die zu überprüfende Lötstelle ausgewertet werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Vorrichtung zur automatischen Lötflächenüberprüfung eine überprüfte Lötfläche als gute Lötfläche bewerten, wenn der mindestens eine ermittelte geometrische Parameter der mit Lot benetzbaren Lötfläche innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. So kann für die zu überprüfende Lötstelle beispielsweise eine optimale Breite der mit Lot benetzbaren Lötfläche als 100% vorgegeben werden. Dann kann die Vorrichtung zur automatischen Lötflächenüberprüfung eine mit Lot benetzbaren Lötfläche mit einer ermittelten Breite in einem vorgegebenen Bereich von beispielsweise 50 bis 150% als gute Lötfläche und eine mit Lot benetzbare Lötfläche mit einer ermittelten Breite außerhalb des vorgegebenen Bereichs als schlechte Lötfläche bewerten. Analog kann die Vorrichtung zur automatischen Lotpastenüberprüfung eine bestimmte Lotpastenmenge als gute Lotpastenmenge bewerten, wenn die bestimme Lotpastenmenge innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. So kann für die zu überprüfende Lötstelle beispielsweise eine optimale Lotpastenmenge als 100% vorgegeben werden. Dann kann die Vorrichtung zur automatischen Lotpastenüberprüfung eine bestimmte Lotpastenmenge im vorgegebenen Bereich von beispielsweise 50 bis 150% als gute Lotpastenmenge und eine bestimme Lotpastenmenge außerhalb des vorgegebenen Bereichs als schlechte Lotpastenmenge bewerten.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann ein Nachüberprüfungsplatz vorhanden sein, an welchem ein menschlicher Prüfer die als schlechte Lötstelle bewerteten Lötstellen nochmals überprüft.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können für die zu überprüfende Lötstelle vorab für eine vorgegebene Anzahl von verschiedenen geometrischen Parametern und/oder Lotpastenmengen korrespondierende Stützwerte ermittelt und gespeichert werden, welche zur Ermittlung des Schwellwerts für das mindestens eine Qualitätsmerkmal verwendet werden können. Hierbei kann der für die Lötstelleninspektion verwendete Schwellwert für den ermittelten geometrischen Parameter und/oder für die bestimmte Lotpastenmenge zwischen den ermittelten Stützstellen interpoliert werden. Durch die Vorgabe von Stützstellen kann die Zeit zur Ermittlung bzw. Berechnung des Schwellwerts in vorteilhafter Weise reduziert werden. Alternativ kann für die zu überprüfende Lötstelle vorab eine Schwellwertkennlinie in Abhängigkeit von dem geometrischen Parameter und/oder von der Lotpastenmenge im vorgegebenen Bereich ermittelt und gespeichert werden. Hierbei kann der für die Lötstelleninspektion verwendete Schwellwert für den ermittelten geometrischen Parameter und/oder die bestimmte Lotpastenmenge aus der Kennlinie abgelesen werden. Dadurch kann die Zeit für die Ermittlung des Schwellwerts weiter reduziert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anlage zur Lötstellenüberprüfung.
2 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Bestückung einer Leiterplatte, in welches ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Lötstellenüberprüfung eingebunden ist.
3 zeigt schematische Darstellungen von mehreren zu überprüfenden Lötstellen.
4 zeigt schematische Darstellungen der zu überprüfenden Lötstellen aus Fig. 3, die von einer erfindungsgemäßen Anlage zur Lötstellenüberprüfung erzeugt wurden.
5 zeigt ein schematisches Diagramm von Normalverteilungen von guten Lötstellen und von schlechten Lötstellen für eine erste mit Lot benetzbare Lötfläche und einen korrespondierenden ersten Schwellwert.
6 zeigt ein schematisches Diagramm von Normalverteilungen von guten Lötstellen und von schlechten Lötstellen für eine zweite mit Lot benetzbare Lötfläche und einen korrespondierenden zweiten Schwellwert.
7 zeigt ein schematisches Diagramm von Normalverteilungen von guten Lötstellen und von schlechten Lötstellen für eine dritte mit Lot benetzbare Lötfläche und einen korrespondierenden dritten Schwellwert.
8 zeigt ein schematisches Diagramm von Normalverteilungen von guten Lötstellen und von schlechten Lötstellen für eine vierte mit Lotpaste benetzte Fläche und einen korrespondierenden vierten Schwellwert.
9 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anlage zur Lötstellenüberprüfung.
10 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Bestückung einer Leiterplatte, in welches ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Lötstellenüberprüfung eingebunden ist.
Ausführungsformen der Erfindung
Wie aus 1 bis 11 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Anlage 1, 1A zur Lötstellenüberprüfung jeweils eine Vorrichtung 5 zur automatischen Lötstelleninspektion, welche in einem vorgegebenen Inspektionsbereich 12 der Lötfläche 14 mindestens ein Qualitätsmerkmal QM einer zu überprüfenden Lötstelle 11 erfasst und mit einem vorgegebenen Schwellwert SW1, SW2, SW3, SW4 vergleicht. Hierbei bewertet die Vorrichtung 5 zur automatischen Lötstelleninspektion die zu überprüfende Lötstelle 11 in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses als gute Lötstelle ASJIR_G oder als schlechte Lötstelle ASJIR_B. Hierbei ist eine Vorrichtung 2 zur automatischen Lötflächenüberprüfung vorgesehen, welche mindestens einen geometrischen Parameter der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 der zu überprüfenden Lötstelle 11 ermittelt. Eine Auswerte- und Steuereinheit 10, 10A ermittelt in Abhängigkeit des für die zu überprüfende Lötstelle 11 ermittelten mindestens einen geometrischen Parameters der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 den Schwellwert SW1, SW2, SW3, SW4 für das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM und gibt den Schwellwert SW1, SW2, SW3, SW4 für die Überprüfung der korrespondierenden Lötstelle an die Vorrichtung 5 zur automatischen Lötstelleninspektion vor.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Vorrichtung 5 zur automatischen Lötstelleninspektion als optisches System ausgeführt, welche eine Anzahl von im Inspektionsbereich 12 erkannten Pixeln bzw. eine daraus bestimmte aktuelle Breite B1, B2, B3 der überprüften Lötstelle 11 als das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM zur Bewertung der korrespondierenden Lötstelle 11 bestimmt. Alternativ kann die Vorrichtung 5 zur automatischen Lötstelleninspektion als Röntgensystem ausgeführt werden. Zusätzlich oder alternativ zur Pixelanzahl können auch andere vorgegebene Eigenschaften wie beispielsweise Helligkeit und/oder Farbe und/oder Größe der im Inspektionsbereich 12 erkannten Pixel und/oder Abschnitte mit vorgegebenen Eigenschaften innerhalb des Inspektionsbereichs zur Unterscheidung zwischen einer guten Lötstelle GSJ und einer schlechten Lötstelle BSJ erfasst und ausgewertet werden. So können beispielsweise innerhalb des Inspektionsbereichs Grauwert-Gradienten und/oder mittlere Grauwerte zumindest für Abschnitte des Inspektionsbereichs oder für den gesamten Inspektionsbereich ermittelt werden. Des Weiteren können zusätzlich oder alternativ auch Höhe und/oder Länge der zu überprüfenden Lötstelle zur Unterscheidung zwischen einer guten Lötstelle GSJ und einer schlechten Lötstelle BSJ erfasst und ausgewertet werden.
Wie aus 1 und 9 weiter ersichtlich ist, umfasst die Anlage 1, 1A zur Lötstellenüberprüfung in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils einen Nachüberprüfungsplatz 7, an welchem ein menschlicher Prüfer die als schlechte Lötstelle ASJIR_B bewerteten Lötstellen nochmals überprüft. Zudem ist die Anlage 1, 1A zur Lötstellenüberprüfung in eine Anlage zur Bestückung von Leiterplatten eingebunden. Hierbei werden Leiterplatten mit von der Vorrichtung 5 zur automatischen Lötstelleninspektion als gut bewerteten Lötstellen ASJI_RG direkt einem nachfolgenden Produktionsprozess 9A übergeben. Leiterplatten mit mindestens einer von der Vorrichtung 5 zur automatischen Lötstelleninspektion als schlecht bewerteten Lötstelle ASJI_RB werden an den Nachüberprüfungsplatz 7 übergeben. Wird die von der Vorrichtung 5 zur automatischen Lötstelleninspektion als schlecht bewertete mindestens eine Lötstelle ASJI_RB vom Prüfer in einer Nachprüfung als gute Lötstelle HSJI_RG bewertet, dann wird die Leiterplatte ebenfalls an den nachfolgenden Produktionsprozess 9A übergeben. Wird die von der Vorrichtung 5 zur automatischen Lötstelleninspektion als schlecht bewertete mindestens eine Lötstelle ASJI_RB vom Prüfer in der Nachprüfung ebenfalls als schlechte Lötstelle HSJI_RB bewertet, dann wird die Leiterplatte an einen Nachbearbeitungsprozess bzw. einen Ausschussprozess 9B übergeben.
Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, werden bei dem dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Bestückung einer Leiterplatte, in welches das erfindungsgemäße Verfahren zur Lötstellenüberprüfung eingebettet ist, in einem Schritt S100 die Lötflächen 14 der Leiterplatte 18 mit Lotpaste 15 bedruckt. Im Schritt S110 wird eine automatische Überprüfung der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 der Leiterplatte 18 durchgeführt, durch welche mindestens ein geometrischer Parameter der jeweiligen mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14, wie beispielsweise Breite und/oder Länge der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 usw., erfasst und bestimmt wird. Im Schritt S120 wird überprüft, ob der mindestens eine ermittelte geometrische Parameter der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Breite der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 als geometrischer Parameter für die zu überprüfende Lötfläche 14 erfasst, wobei eine optimale Breite der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche als 100% vorgegeben wird. Bei der automatischen Lötflächenüberprüfung wird die überprüfte Lotfläche 14 im Schritt S120 als gute Lötfläche LFI_G bewertet, wenn die Breite der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche in einem vorgegebenen Bereich von 50% bis 150% liegt. Die überprüfte Lötfläche 14 wird im Schritt S120 als schlechte Lötfläche LFI_B bewertet, wenn die Breite der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. In diesem Fall wird die korrespondierende Leiterplatte 18 dem Nachbearbeitungsprozess bzw. Ausschussprozess übergeben, welcher im Schritt S600 durchgeführt wird. Selbstverständlich können auch andere Bereiche zur Bewertung der Lötfläche 14 vorgegeben werden. Die Größe der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 ist von den Abmessungen der elektrisch leitenden Kontaktfläche und/oder vom aufgebrachten Lötstopplack abhängig. So kann der aufgebrachte Lötstopplack die mit Lot 15 benetzbare Lötfläche 14 der elektrisch leitenden Kontaktfläche verkleinern, wenn sich Lötstopplack auf der elektrisch leitenden Kontaktfläche befindet. Der mindestens eine geometrische Parameter der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 kann alternativ auch vor dem Bedrucken der Leiterplatte 18 mit Lotpaste im Schritt S100 ermittelt werden.
Sind die mit Lot 15 benetzbaren Lötflächen 14 der Leiterplatte 18 im Schritt S120 als gute Lötflächen LFI_G bewertet worden, dann werden im Schritt S170 die zu lötenden Bauteile 16 auf der bedruckten Leiterplatte 18 platziert. Im Schritt S180 wird die Leiterplatte 18 mit den platzierten Bauteilen 16 einem Lötofen zugeführt, in welchem die Lotpaste aufgeschmolzen wird, damit durch das entstehende Lot 15 eine feste elektrisch leitende Verbindung zwischen den Bauteilen 16 und den Lötflächen 14 der Leiterplatte 18 entsteht. Parallel zu den Schritten S170 und S180 wird im Schritt S200 der Schwellwert SW1, SW2, SW3, SW4 für das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM zur automatischen Lötstelleninspektion in Abhängigkeit von den bestimmten Abmessungen der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 ermittelt und zur Überprüfung der korrespondierenden Lötstelle 11 vorgegeben. Im Schritt S300 wird die automatische Lötstelleninspektion durchgeführt, durch welche in einem vorgegebenen Inspektionsbereich 12 der Lötfläche 14 das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM der zu überprüfenden Lötstelle erfasst wird. Im Schritt S310 wird der Wert des mindestens einen Qualitätsmerkmals QM mit dem vorgegebenen Schwellwert SW1, SW2, SW3, SW4 verglichen. Die zu überprüfende Lötstelle 11 wird im dargestellten Ausführungsbeispiel im Schritt S310 als gute Lötstelle ASJIR_G bewertet, wenn das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM gleich dem vorgegebenen Schwellwert SW1, SW2, SW3, SW4 ist oder über dem vorgegebenen Schwellwert SW1, SW2, SW3, SW4 liegt. Die zu überprüfende Lötstelle 11 wird als schlechte Lötstelle ASJIR_B bewertet, wenn das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM unter dem vorgegebenen Schwellwert SW1, SW2, SW3, SW4. In Abhängigkeit des gewählten mindestens einen Qualitätsmerkmals QM kann die zu überprüfende Lötstelle 11 alternativ beispielsweise als gute Lötstelle bewertet werden, wenn das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM unter dem vorgegebenen Schwellwert liegt, oder als schlechte Lötstelle bewertet werden, wenn das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM gleich dem vorgegebenen Schwellwert ist oder über dem vorgegebenen Schwellwert liegt.
Sind die Lötstellen 11 im Schritt S310 als gute Lötstellen ASJI_RG bewertet, dann wird die korrespondierende Leiterplatte 18 direkt dem nachfolgenden Produktionsprozess 9A übergeben, welcher im Schritt S500 durchgeführt wird. Ist mindestens eine Lötstelle 11 der Leiterplatte als schlechte Lötstelle ASJI_RB bewertet worden, dann wird die Leiterplatte im Schritt S400 an den Nachüberprüfungsplatz 7 übergeben. Wird die bei der automatischen Lötstelleninspektion als schlecht bewertete mindestens eine Lötstelle ASJI_RB im Schritt S410 vom Prüfer in der Nachprüfung als gute Lötstelle HSJI_RG bewertet, dann wird die Leiterplatte ebenfalls an den nachfolgenden Produktionsprozess 9A übergeben, welcher im Schritt S500 durchgeführt wird. Wird die bei der automatischen Lötstelleninspektion als schlecht bewertete mindestens eine Lötstelle ASJI_RB im Schritt S410 vom Prüfer in der Nachprüfung ebenfalls als schlechte Lötstelle HSJI_RB bewertet, dann wird die Leiterplatte an den Nachbearbeitungsprozess bzw. Ausschussprozess 9B übergeben, welcher im Schritt S600 durchgeführt wird.
Wie aus 3 und 4 ersichtlich ist, sind im dargestellten Ausschnitt einer Leiterplatte 18 und eines elektronischen Bauteils 16 vier zu überprüfende Lötstellen 11 dargestellt. Die Lötstellen 11 sind jeweils zwischen einem Kontaktelement 16.1 des elektronischen Bauteils 16 und einer Lötfläche 14 der Leiterplatte 18 ausgebildet.
In aus dem Stand der Technik bekannten Prüfalgorithmen wird eine Abfolge von Prüfschritten mit den dafür erforderlichen Parametern und den für die Trennung von guten und schlechten Lötstellen 11 verwendeten festen Schwellwerten für die Lötstelleninspektion in der Regel an ausgewählten Lötstellengeometrien festgelegt. In nachfolgenden Prüfaufgaben an den zu überprüfenden Lötstellen 11 in unterschiedlichen Produkten können Variationen in den Lötstellengeometrien von guten und schlechten Lötstellen 11 auftreten, die bei der einmaligen Erstellung der Parameter und Schwellwerte für die Lötstelleninspektion nicht umfassend berücksichtigt werden können und demzufolge zu erhöhtem Schlupf und/oder zu höheren Pseudofehlerraten führen können. Variationen in den Lötstellengeometrien sind beispielsweise durch unterschiedliche Geometrien der mit Lot 15 benetzbaren Lötflächen 14 der verwendeten Leiterplatten 18 bedingt. So kann die mit Lot 15 benetzbare Lötfläche 14 auf der Leiterplatte aufgrund unterschiedlicher Ausgestaltungen des Layouts, wie beispielsweise Abmessungen der benetzbaren Lötfläche 14 und unterschiedlicher Dicke der Kontaktstelle, welche die Lötfläche 14 ausbildet, variieren. Zudem können Variationen durch Leiterplattentoleranzen bedingt werden. Die mit Lot 15 benetzbare Lötfläche 14 auf der Leiterplatte 18 einer zu überprüfenden Lötstelle 11 kann aufgrund der Toleranzen für das Leiterbild und/oder den Lötstopplack variieren, so dass auch die aktuell mit Lot 15 benetzbare Lötfläche 14 variieren kann. In Kombination können diese Einflüsse der Variationen im Vergleich mit einem Nominalzustand mehr als 50% Veränderung der aktuellen mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 verursachen.
In 3 werden beispielhaft verschiedene Fehlerbilder a), b) und c) von schlechten Lötstellen 11 und ein Bild d) einer guten Lötstelle 11 gezeigt. Die Lötstellen 11 werden in Verbindung mit einem beispielhaft als QFP-(Quad-Flat-Package) ausgeführten Bauteil 16 mit als Gull-Wing-Anschlüsse ausgeführten Kontaktelementen 16.1 gezeigt. Zur Überprüfung der Lötstellen 11 nimmt die Vorrichtung 5 zur automatischen Lötstelleninspektion senkrecht zur Leiterplatte 18 von oben ein in 4 dargestelltes Bild der zu überprüfenden Lötstelle 11 auf. Eine mögliche Prüfung zur Erkennung der in den Fehlerbildern a), b) und c) dargestellten Fehlern und der im Bild d) dargestellten guten Lötstelle 11 erfolgt durch eine Vermessung der Breite B1, B2, B3 des hellen Bereichs eines Lothügels vor einer Vorderkante des korrespondierenden Kontaktelements 11. Hierbei zeigen die Fehlerbilder a) jeweils ein von der Lötfläche 14 abgehobenes Kontaktelement 11, welches nicht mit Lot 15 benetzt ist. Die Fehlerbilder b) zeigen jeweils ein auf der Lötfläche 14 aufliegendes Kontaktelement 11, welches nicht mit Lot 15 benetzt ist. Die Fehlerbilder c) zeigen jeweils ein auf der Lötfläche 14 aufliegendes Kontaktelement 11, wobei keine Lotpaste 15 vorhanden ist. Ein solcher Fehler kann schon zu einem früheren Zeitpunkt erkannt werden, wenn eine Lotpastenüberprüfung durchgeführt wird. Die Bilder d) zeigen jeweils eine gute Lötstelle 11, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch erkannt wird, dass die Breite B3 des hellen Bereichs des Lothügels der bestimmten Breite der korrespondierenden mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 entspricht.
Aufgrund von Schwankungen in der Lotpastenmenge, welche beispielsweise durch Prozessstreuungen im Lotpastendruck verursacht werden, und/oder von Schwankungen der Geometrie des Bauteils 16 und/oder der Lötflächen 14 usw. ergeben sich verschiedene Verteilungen der gemessenen Lötstellenbreiten für gute Lötstellen GSJ und für schlechte Lötstellen BSJ mit dem Fehlerbild a) abgehobenes Kontaktelement 11. Die Verteilungen für Verteilungen der gemessenen Lötstellenbreiten für gute Lötstellen GSJ und für schlechte Lötstellen BSJ können beispielsweise durch die in 5 bis 8 dargestellten Normalverteilungen angenähert werden. Ein Schwellwert für die Unterscheidung von guten Lötstellen GSJ und schlechten Lötstellen BSJ wird entsprechend der zu erreichenden Pseudofehler- bzw. Schlupfraten gewählt. Änderungen der Breite der mit Lot 15 benetzbaren Lötflächen 14 auf der Leiterplatte 18 ergeben dabei Verschiebungen dieser Verteilungen, wie aus 5 bis 8 ersichtlich ist. Mit einem gemäß dem Stand der Technik fest eingestellten Schwellwert ergeben sich in Abhängigkeit von den tatsächlichen Breiten der aktuell zu überprüfenden mit Lot 15 benetzbaren mit Lot 15 benetzbaren Lötflächen 14, die aufgrund der oben ausgeführten Effekte über einen großen Bereich schwanken können, sehr unterschiedliche Pseudofehler- bzw. Schlupfraten. Diese hohen Pseudofehler- und/oder Schlupfraten sind nicht akzeptabel. Die Variationen in der Geometrie der mit Lot 15 benetzbaren Lötflächen 14 der Leiterplatte 18 stellen deswegen ein Problem für eine robuste Lötstelleninspektion dar.
Abhilfe für das beschriebene Problem ermöglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche ein für die jeweilige Leiterplattengeometrie angepasstes Prüfmuster verwenden, also eine von der für das zu prüfende Produkt verwendeten Leiterplatte 18 abhängige Anpassung der im Prüfalgorithmus verwendeten Parameter und/oder Schwellwerte SW1, SW2, SW3, SW4 für die Unterscheidung bzw. Trennung von guten Lötstellen GSJ und schlechten Lötstellen BSJ vornehmen. Bei einer solchen adaptiven Lötstelleninspektion wird der Prüfalgorithmus, mit dem die Vorrichtung 5 zur automatischen Lötstelleninspektion Vorrichtung 5 zur automatischen Lötstelleninspektion zwischen einer guten Lötstelle GSJ oder einer schlechten Lötstelle BSJ unterscheidet, an die tatsächlich für die zu untersuchende Lötstelle 11 auf der Leiterplatte 18 vorliegende Geometrie angepasst. Ein Beispiel ist die in 6 bis 9 dargestellte Verschiebung des Schwellwerts SW1, SW2, SW3, SW4 für die Trennung von guten Lötstellen GSJ und schlechten Lötstellen BSJ in Abhängigkeit der Breite der aktuell mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 auf der Leiterplatte 18. Dadurch können Schlupf- und Pseudofehler gegenüber einer Lötstelleninspektion ohne entsprechende Anpassung der Schwellwerte massiv verringert werden. Es ist denkbar, dass sich dadurch die Pseudofehlerrate soweit reduzieren lässt, dass auf eine manuelle Nachklassifizierung verzichtet werden kann. Informationen zur Geometrie der aktuell mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 auf der Leiterplatte 18 kann beispielsweise von einer Vorrichtung 3 zur automatischen Lotpastenüberprüfung bereitgestellte werden, welche eine auf der Lötfläche 14 der zu überprüfenden Lötstelle 11 aufgebrachte Lotpastenmenge bestimmt. Es können aber auch andere Analysesysteme, vorzugsweise kamerabasierte Analysesysteme eingesetzt werden, welche eine Vermessung der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 auf der Leiterplatte 18 ermöglichen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird für die zu überprüfende Lötstelle 11 vorab für eine vorgegebene Anzahl von verschiedenen Breiten der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14, hier beispielsweise für 60%, 80%, 100% und 120% des Nominalwerts der Breite, korrespondierende Stützwerte ermittelt und gespeichert, welche zur Ermittlung des Schwellwerts SW1, SW2, SW3, SW4 für das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM verwendet werden. Der für die Lötstelleninspektion verwendete Schwellwert für die bestimmten Abmessungen der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 kann dann zwischen den ermittelten Stützstellen interpoliert werden.
Wie aus 5 bis 8 weiter ersichtlich ist, kann für jede der gezeigten Breiten der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche von 60%, 80%, 100%, 120% basierend auf dem Qualitätsmerkmal QM, wie beispielsweise „Anzahl der dunklen Pixel“ und/oder „Anzahl der hellen Pixel“ und/oder „Verhältnis der Anzahl der dunklen Pixel zur Anzahl der hellen Pixel“ und/oder Breite B1, B2, B3 eines hellen Bereichs des Lothügels im Inspektionsbereich 12 zwischen einer guten Lötstelle GSJ und einer schlechten Lötstelle BSJ unterschieden werden. Aufgrund weiterer Prozessschwankungen würde die Anzahl der Pixel auch für eine unveränderte Breite der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 schwanken, so dass sich für jede Breite der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche von 60%, 80%, 100%, 120% eine gewisse Wahrscheinlichkeit in Form einer typischen Normalverteilung für die Anzahl der Pixel für gute Lötstellen GSJ und für schlechte Lötstellen BSJ ergibt, wie aus 5 bis 8 weiter ersichtlich ist.
Mit einem fest vorgegebenen Schwellwert, welcher beispielsweise dem ersten Schwellwert SW1 aus 5 entspricht, ist es in der automatischen Lötstelleninspektion nicht möglich für alle möglichen mit Lot 15 benetzbaren Lötflächen 14 im vorgegebenen Breitenbereich zwischen 50% und 150% zwischen guten und schlechten Lötstellen GSJ und BSJ zu unterscheiden. So liegt das Qualitätsmerkmal QM im Inspektionsbereich 12 für eine gute Lötstelle GSJ mit 60% Flächenbreite, welche in 6 dargestellt ist, im gleichen Bereich wie das Qualitätsmerkmal QM im Inspektionsbereich 12 für eine schlechte Lötstelle BSJ mit 120% Flächenbreite, welche in 8 dargestellt ist. Der Versuch einer Unterscheidung von guten und schlechten Lötstellen GSJ und BSJ würde zu Pseudofehlerraten und/oder Schlupfraten im hohen Prozentbereich führen.
Wie aus 9 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte zweite Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Anlage 1A zur Lötstellenüberprüfung im Unterschied zu dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage 1 zur Lötstellenüberprüfung neben der Vorrichtung 2 zur automatischen Lötflächenüberprüfung eine Vorrichtung 3 zur automatischen Lotpastenüberprüfung, welche eine auf der Lötfläche 14 der zu überprüfenden Lötstelle 11 aufgebrachte Lotpastenmenge bestimmt, und eine Vorrichtung 4 zur automatischen Bauteilüberprüfung, welche mindestens einen geometrischen Parameter eines zu lötenden Bauteils 16 ermittelt. Im zweiten Ausführungsbeispiel verwendet die Auswerte- und Steuereinheit 10A zusätzlich die für die zu überprüfende Lötstelle 11 bestimmte Lotpastenmenge und/oder den mindestens einen geometrischen Parameter des zu lötenden Bauteils 16 bei der Ermittlung des Schwellwerts SW1, SW2, SW3, SW4 für das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM. Zudem gibt die Auswerte- und Steuereinheit 10A Position und/oder Abmessungen des mindestens einen korrespondierenden Inspektionsbereichs 12 für die Lötstelleninspektion in Abhängigkeit des bestimmten mindestens einen geometrischen Parameters des zu lötenden Bauteils 16 und/oder von der bestimmten Lotpastenmenge und/oder des bestimmten mindestens einen geometrischen Parameters der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 vor. Analog zum ersten Ausführungsbeispiel erfasst die Vorrichtung 5 zur automatischen Lötstelleninspektion in einem vorgegebenen Inspektionsbereich 12 der Lötfläche 14 das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM der zu überprüfenden Lötstelle 11 und vergleicht das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM mit einem vorgegebenen Schwellwert SW1, SW2, SW3, SW4. Hierbei bewertet die Vorrichtung 5 zur automatischen Lötstelleninspektion die zu überprüfende Lötstelle 11 in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses als gute Lötstelle ASJIR_G oder als schlechte Lötstelle ASJIR_B.
Wie aus 10 weiter ersichtlich ist, werden bei dem dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Bestückung einer Leiterplatte 18, in welches das erfindungsgemäße Verfahren zur Lötstellenüberprüfung eingebettet ist, in einem Schritt S100 die Lötflächen 14 der Leiterplatte 18 mit Lotpaste 15 bedruckt.
Im Schritt S110 wird eine automatische Überprüfung der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 der Leiterplatte 18 durchgeführt, durch welche mindestens ein aktueller geometrischer Parameter der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14, wie beispielsweise Breite und/oder Länge der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 usw., erfasst und bestimmt werden. Die Größe der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 ist von den Abmessungen der elektrisch leitenden Kontaktfläche und/oder vom aufgebrachten Lötstopplack abhängig. So kann der aufgebrachte Lötstopplack die mit Lot 15 benetzbare Lötfläche 14 der elektrisch leitenden Kontaktfläche verkleinern, wenn sich Lötstopplack auf der elektrisch leitenden Kontaktfläche befindet. Der mindestens eine geometrische Parameter der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 kann alternativ auch vor dem Bedrucken der Leiterplatte 18 mit Lotpaste im Schritt S100 ermittelt werden. Im Schritt S120 wird überprüft, ob der mindestens eine bestimmte geometrische Parameter der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist für die zu überprüfende Lötstelle 11 eine optimale Breite der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 als 100% vorgegeben. Bei der automatischen Lötflächenüberprüfung wird die überprüfte Lotfläche 14 im Schritt S120 als gute Lötfläche LFI_G bewertet, wenn beispielsweise die Breite der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 in einem vorgegebenen Bereich von 50% bis 150% liegt. Die überprüfte Lötfläche 14 wird im Schritt S120 als schlechte Lötfläche LFI_B bewertet, wenn die Breite der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. In diesem Fall wird die korrespondierende Leiterplatte 18 dem Nachbearbeitungsprozess bzw. Ausschussprozess übergeben, welcher im Schritt S600 durchgeführt wird. Selbstverständlich können auch andere Bereiche zur Bewertung der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 vorgegeben werden.
Sind die mit Lot 15 benetzbaren Lötflächen 14 der Leiterplatte 18 im Schritt S120 als gute Lötflächen LFI_G bewertet worden, dann wird im Schritt S130 eine automatische Lotpastenüberprüfung durchgeführt, durch welche die auf eine Lötfläche 14 aufgebrachte Lotpastenmenge bestimmt wird. In Schritt S140 wird überprüft, ob die bestimmte Lotpastenmenge innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist für die zu überprüfende Lötstelle 11 eine optimale Lotpastenmenge als 100% vorgegeben. Bei der automatischen Lotpastenüberprüfung wird die bestimmte Lotpastenmenge im Schritt S140 als gute Lotpastenmenge SPI_G bewertet, wenn sie beispielsweise im vorgegebenen Bereich von 50 bis 150% liegt. Die bestimme Lotpastenmenge wird im Schritt S160 als schlechte Lotpastenmenge SPI_B bewertet, wenn sie außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. In diesem Fall wird die korrespondierende Leiterplatte 18 dem Nachbearbeitungsprozess bzw. Ausschussprozess übergeben, welcher im Schritt S600 durchgeführt wird. Selbstverständlich können auch andere Bereiche zur Bewertung der Lotpastenmenge vorgegeben werden. Alternativ kann die Lotpastenüberprüfung auch vor der Lötflächenüberprüfung durchgeführt werden.
Im Schritt S150 wird eine automatische Bauteilüberprüfung durchgeführt, durch welche die geometrische Parameter des jeweiligen Bauteils 16, wie beispielsweise Abmessungen des Bauteils 16 und/oder der Kontaktelemente 16.1 und/oder Verbiegungsgrad der Kontaktelemente 16.1 usw., und/oder Beschädigungen des Bauteils 16 erfasst und bestimmt werden. Im Schritt S160 wird überprüft, ob das Bauteil 16 den vorgegebenen Anforderungen entspricht. Wird im Schritt S160 festgestellt, dass das Bauteil 16 den vorgegebenen Anforderungen nicht entspricht, dann wird das Bauteil 16 als schlechtes Bauteil BTI_B bewertet und einem Nachbearbeitungsprozess bzw. Ausschussprozess übergeben, welcher im Schritt S600 durchgeführt wird. Wird das Bauteil im Schritt S160 als gutes Bauteil BTI_G bewertet, dann wird in Abhängigkeit von den bestimmten geometrischen Parametern des jeweiligen Bauteils 16 Position und/oder Abmessungen des mindestens einen korrespondierenden Inspektionsbereichs 12 zur Lötstelleninspektion des Bauteils 16 für das weitere Verfahren vorgegeben.
Die im Schritt S160 als gut bewerteten Bauteile BTI_G werden im Schritt S170 auf der bedruckten Leiterplatte 18 platziert. Im Schritt S180 wird die Leiterplatte 18 mit den platzierten Bauteilen 16 einem Lötofen zugeführt, in welchem die Lotpaste aufgeschmolzen wird, damit durch das entstehende Lot 15 eine feste elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontaktelementen 16.1 der Bauteile 16 und den Lötflächen 14 der Leiterplatte 18 entsteht. Parallel zu den Schritten S170 und S180 wird im Schritt S200 der Schwellwert SW1, SW2, SW3, SW4 für das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM zur automatischen Lötstelleninspektion in Abhängigkeit des mindestens einen bestimmten geometrischen Parameters des Bauteils 16 und/oder des bestimmten mindestens einen geometrischen Parameters der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 und/oder der bestimmten Lotpastenmenge ermittelt und zur Überprüfung der korrespondierenden Lötstelle 11 vorgegeben.
Zudem wird im dargestellten Ausführungsbeispiel im Schritt S200 in Abhängigkeit des mindestens einen bestimmten geometrischen Parameters des jeweiligen Bauteils 16 und/oder des bestimmten mindestens einen geometrischen Parameters der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 und/oder der bestimmten auf die Lötfläche 14 aufgebrachten Lotpastenmenge die Position und/oder die Abmessungen des mindestens einen korrespondierenden Inspektionsbereichs 12.1, 12.2 ermittelt und zur Lötstelleninspektion für das weitere Verfahren vorgegeben.
Im Schritt S300 wird die automatische Lötstelleninspektion durchgeführt, durch welche in einem vorgegebenen Inspektionsbereich 12 der Lötfläche 14 das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM der zu überprüfenden Lötstelle 11 erfasst wird. Für die Position und/oder Abmessungen des Inspektionsbereichs 12 werden die im Schritt S200 bestimmten Vorgaben verwendet. Im Schritt S310 wird der Wert des mindestens einen Qualitätsmerkmals QM mit dem vorgegebenen Schwellwert SW1, SW2, SW3, SW4 verglichen. Die zu überprüfende Lötstelle 11 wird im dargestellten Ausführungsbeispiel im Schritt S310 als gute Lötstelle ASJIR_G bewertet, wenn das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM gleich dem vorgegebenen Schwellwert SW1, SW2, SW3, SW4 ist oder über dem vorgegebenen Schwellwert SW1, SW2, SW3, SW4 liegt. Die zu überprüfende Lötstelle 11 wird als schlechte Lötstelle ASJIR_B bewertet, wenn das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM unter dem vorgegebenen Schwellwert SW1, SW2, SW3, SW4. In Abhängigkeit des gewählten mindestens einen Qualitätsmerkmals QM kann die zu überprüfende Lötstelle alternativ beispielsweise als gute Lötstelle bewertet werden, wenn das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM unter dem vorgegebenen Schwellwert liegt, oder als schlechte Lötstelle bewertet werden, wenn das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM gleich dem vorgegebenen Schwellwert ist oder über dem vorgegebenen Schwellwert liegt.
Sind die Lötstellen im Schritt S310 als gute Lötstellen ASJI_RG bewertet, dann wird die korrespondierende Leiterplatte direkt dem nachfolgenden Produktionsprozess 9A übergeben, welcher im Schritt S500 durchgeführt wird. Ist mindestens eine Lötstelle 14 der Leiterplatte als schlechte Lötstelle ASJI_RB bewertet worden, dann wird die Leiterplatte im Schritt S400 an den Nachüberprüfungsplatz 7 übergeben. Wird die bei der automatischen Lötstelleninspektion als schlecht bewertete mindestens eine Lötstelle ASJI_RB im Schritt S410 vom Prüfer in der Nachprüfung als gute Lötstelle HSJI_RG bewertet, dann wird die Leiterplatte ebenfalls an den nachfolgenden Produktionsprozess 9A übergeben, welcher im Schritt S500 durchgeführt wird. Wird die bei der automatischen Lötstelleninspektion als schlecht bewertete mindestens eine Lötstelle ASJI_RB im Schritt S410 vom Prüfer in der Nachprüfung ebenfalls als schlechte Lötstelle HSJI_RB bewertet, dann wird die Leiterplatte an den Nachbearbeitungsprozess bzw. Ausschussprozess 9B übergeben, welcher im Schritt S600 durchgeführt wird.

Claims

Anlage (1, 1A) zur Lötstellenüberprüfung mit einer Vorrichtung (5) zur automatischen Lötstelleninspektion, welche in einem vorgegebenen Inspektionsbereich (12) der zu überprüfenden Lötstelle (11) mindestens ein Qualitätsmerkmal (QM) erfasst und mit einem vorgegebenen Schwellwert (SW1, SW2, SW3, SW4) vergleicht, wobei die Vorrichtung (5) zur automatischen Lötstelleninspektion die zu überprüfende Lötstelle (11) in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses als gute Lötstelle (ASJI_RG) oder als schlechte Lötstelle (ASJI_RB) bewertet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (2) zur automatischen Lötflächenüberprüfung vorgesehen ist, welche mindestens einen geometrischen Parameter einer mit Lot (15) benetzbaren Lötfläche (14) der zu überprüfenden Lötstelle (11) ermittelt, wobei eine Auswerte- und Steuereinheit (10, 10A) in Abhängigkeit des für die zu überprüfende Lötstelle (11) ermittelten mindestens einen geometrischen Parameters der mit Lot (15) benetzbaren Lötfläche (14) den Schwellwert (SW1, SW2, SW3, SW4) für das mindestens eine Qualitätsmerkmal (QM) ermittelt und für die Überprüfung der korrespondierenden Lötstelle (11) an die Vorrichtung (5) zur automatischen Lötstelleninspektion vorgibt.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (3) zur automatischen Lotpastenüberprüfung eine auf der Lötfläche (14) der zu überprüfenden Lötstelle (11) aufgebrachte Lotpastenmenge bestimmt.
Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (4) zur automatischen Bauteilüberprüfung mindestens einen geometrischen Parameter eines zu lötenden Bauteils (16) ermittelt.
Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (10A) die für die zu überprüfende Lötstelle (11) bestimmte Lotpastenmenge und/oder den mindestens einen geometrischen Parameters der mit Lot (15) benetzbaren Lötfläche (14) bei der Ermittlung des Schwellwerts (SW1, SW2, SW3, SW4) für das mindestens eine Qualitätsmerkmal (QM) verwendet.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (10A) Position und/oder Abmessungen des mindestens einen korrespondierenden Inspektionsbereichs (12) für die Lötstelleninspektion in Abhängigkeit des bestimmten mindestens einen geometrischen Parameters des zu lötenden Bauteils (16) und/oder des mindestens einen geometrischen Parameters der mit Lot (15) benetzbaren Lötfläche (14) und/oder der Lotpastenmenge vorgibt.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (5) zur automatischen Lötstelleninspektion als das mindestens eine Qualitätsmerkmal (QM) eine Breite und/oder Höhe und/oder Länge der Lötstelle (11) und/oder innerhalb des Inspektionsbereichs (12) eine Anzahl von Pixeln mit einer vorgegebenen Eigenschaft und/oder Abschnitte mit einer vorgegebenen Eigenschaft bestimmt.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) zur automatischen Lötflächenüberprüfung eine überprüfte Lötfläche (14) als gute Lötfläche (LFI_G) bewertet, wenn der mindestens eine ermittelte geometrische Parameter der mit Lot (15) benetzbaren Lötfläche (14) innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (3) zur automatischen Lotpastenüberprüfung eine bestimmte Lotpastenmenge als gute Lotpastenmenge (SPI_G) bewertet, wenn die bestimmte Lotpastenmenge innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nachüberprüfungsplatz (7) vorhanden ist, an welchem ein menschlicher Prüfer die als schlechte Lötstelle (ASJI_RB) bewerteten Lötstellen (11) nochmals überprüft.
Verfahren zur Lötstellenüberprüfung mit einer automatischen Lötstelleninspektion, durch welche in einem vorgegebenen Inspektionsbereich (12) der Lötstelle (11) mindestens ein Qualitätsmerkmal (QM) einer zu überprüfenden Lötstelle (11) erfasst und mit einem vorgegebenen Schwellwert (SW1, SW2, SW3, SW4) verglichen wird, wobei die zu überprüfende Lötstelle (11) in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses als gute Lötstelle (ASJI_RG) oder als schlechte Lötstelle (ASJI_RB) bewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatische Lötflächenüberprüfung durchgeführt wird, durch welche mindestens ein geometrischer Parameter der mit Lot (15) benetzbaren Lötfläche (14) der zu überprüfenden Lötstelle (11) ermittelt wird, wobei der Schwellwert (SW1, SW2, SW3, SW4) für das mindestens eine Qualitätsmerkmal (QM) zur automatischen Lötstelleninspektion in Abhängigkeit des für die zu überprüfende Lötstelle (11) ermittelten mindestens einen geometrischen Parameters der mit Lot (15) benetzbaren Lötfläche (14) ermittelt und für die Überprüfung der korrespondierenden Lötstelle (11) vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatische Lotpastenüberprüfung eine auf die Lötfläche (14) aufgebrachte Lotpastenmenge bestimmt und/oder eine automatische Bauteilüberprüfung mindestens einen geometrischen Parameter eines zu lötenden Bauteils (16) ermittelt, wobei die für die zu überprüfende Lötstelle (11) bestimmte Lotpastenmenge und/oder der mindestens eine geometrischen Parameter des zu lötenden Bauteils (16) bei der Ermittlung des Schwellwerts (SW1, SW2, SW3, SW4) für das mindestens eine Qualitätsmerkmal (QM) verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass Position und/oder Abmessungen des mindestens einen korrespondierenden Inspektionsbereichs (12) für die Lötstelleninspektion in Abhängigkeit des bestimmten mindestens einen geometrischen Parameters des Bauteils (16) und/oder des mindestens einen geometrischen Parameters der mit Lot (15) benetzbaren Lötfläche (14) und/oder der Lotpastenmenge vorgegeben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine überprüfte Lötfläche (14) als gute Lötfläche (LFI_G) bewertet wird, wenn der mindestens eine ermittelte geometrische Parameter der mit Lot (15) benetzbaren Lötfläche (14) innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine für die zu überprüfende Lötstelle (11) bestimmte Lotpastenmenge als gute Lotpastenmenge (SPI_G) bewertet wird, wenn die bestimme Lotpastenmenge innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass für die zu überprüfende Lötstelle (11) vorab für eine vorgegebene Anzahl von verschiedenen geometrischen Parametern und/oder Lotpastenmengen korrespondierende Stützwerte ermittelt und gespeichert werden, welche zur Ermittlung des Schwellwerts (SW1, SW2, SW3, SW4) für das mindestens eine Qualitätsmerkmal (QM) verwendet werden, wobei der für die Lötstelleninspektion verwendete Schwellwert für den ermittelten geometrischen Parameter und/oder für die bestimmte Lotpastenmenge zwischen den ermittelten Stützstellen interpoliert wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass für die zu überprüfende Lötstelle (11) vorab eine Schwellwertkennlinie in Abhängigkeit von dem geometrischen Parameter und/oder von der Lotpastenmenge im vorgegebenen Bereich ermittelt und gespeichert wird, wobei der für die Lötstelleninspektion verwendete Schwellwert für den ermittelten geometrischen Parameter und/oder die bestimmte Lotpastenmenge aus der Kennlinie abgelesen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass als das mindestens eine Qualitätsmerkmal (QM) eine Breite und/oder Höhe und/oder Länge der Lötstelle (11) und/oder innerhalb des Inspektionsbereichs (12) eine Anzahl von Pixeln mit einer vorgegebenen Eigenschaft und/oder Abschnitte mit einer vorgegebenen Eigenschaft bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Eigenschaft Helligkeit und/oder Farbe und/oder Größe der im Inspektionsbereich (12) erkannten Pixel betreffen.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 18, wenn der Programmcode von einer Auswerte- und Steuereinheit (10, 10A) ausgeführt wird.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 19 gespeichert ist.