DE19947047A1 - Verfahren zur Erkennung von defekten als "X-Out" gekennzeichneten Leiterplatten in einem Leiterplattenfertigungsnutzen - Google Patents

Abstract

Um defekte als "X-Out" gekennzeichnete Leiterplatten in einem Leiterplattenfertigungsnutzen einerseits mechanisch, optisch und/oder elektrisch erkennen und andererseits diese Erkennung im Vergleich zu bisherigen Erkennungsverfahren wesentlich kostengünstiger durchführen zu können, werden die defekten als "X-Out" gekennzeichneten Leiterplatten in dem Leiterplattenfertigungsnutzen mit Markierungen, insbesondere Bohrungen, nach dem Prinzip "Verkettete Liste" markiert.

Description

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, de­ fekte als "X-Out" gekennzeichnete Leiterplatten in einem Lei­ terplattenfertigungsnutzen einerseits mechanisch, optisch und/oder elektrisch erkennen und andererseits diese Erkennung im Vergleich zu bisherigen Erkennungsverfahren wesentlich ko­ stengünstiger durchführen zu können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei der Herstellung von Leiterplatten entstehen immer wieder Leiterplatten mit Fehler, z. B. Einschnürungen, Kurzschlüsse oder Unterbrechungen. Diese defekte Leiterplatten dürfen nicht weiter verwendet werden. In den Produktionslinien wird zur Kapazitätssteigerung ein immer größerer Nutzen mit immer mehr Einzelschaltungen gefordert.

Defekte Leiterplatten im Leiterplattenfertigungsnutzen sollen ohne Bestückleistungsverlust erkannt werden. Nur die guten Leiterplatten sollen bestückt werden. Die Erkennung einer de­ fekten Leiterplatte im folgenden als "X-Out" bezeichnet, be­ nötigt aktuell etwa 10% der Bestückleistung einer Bestüc­ kungslinie. Für das Auffinden einer "X-Out"-Schaltung im Nut­ zen geht viel Bestückzeit verloren.

Derzeit werden von Siemens nur in Ausnahmefällen Leiterplat­ tenfertigungsnutzen mit defekten Schaltungen akzeptiert.

Der Leiterplattenhersteller vernichtet diese Leiterplatten­ fertigungsnutzen, die teilweise je nach Type schnell bis zu 50,- an Restwert haben können. In Summe werden je nach Lei­ terplattentechnologie zwischen 5 und 10% der Leiterplatten verworfen. Bei Schaltungen mit "Micro Via"-Technik gemäß der WO 98/41066 ist dieser Wert noch deutlich höher.

"Micro Via"-Schaltungen sind die einzigen Schaltungen, bei denen eine "X-Out"-Regelung eingesetzt wird. Die verwendete "X-Out"-Regelung reduziert die Bestückleistung vom GSM-Handy C25 und vom GSM-Handy S25 immerhin um 10%. Die Leiterplatten müssen sortiert angeliefert werden. Für die Einschaltung der "X-Out"-Erkennung reduziert sich die Linienleistung um 10%.

Jede einzelne Leiterplatte wird angefahren und nach einer mit Tesa abgedeckten Marke gesucht. Dies führt z. Z. zusätzlich zu Fehlbestückung von ca. 1-2% der "X-Out"-Schaltungen.

Mit Hilfe von Mustererkennung kann mit einem Lesevorgang eine minimale Suchzeit von defekten Leiterplatten im Fertigungs­ nutzen erreicht werden. Die benötigte Zeit für Lesen der Mu­ ster ist vergleichbar mit der Lesezeit für den Barcode. Durch Ergänzungen in der Software der Bestückungsautomaten kann die Funktionalität Mustererkennung nachgerüstet werden.

Die Bestückleistung der Linie wird durch Einschalten der "X- Out"-Erkennung nicht verändert.

• - Neue Hardware für die Mustererkennung ist nicht erforder­ lich.
• - Für die Kennzeichnung wird kein Barcode benötigt.
• - Es müssen nur Fertigungsnutzen mit "X-Out" gekennzeichnet werden.

Ein Leiterplattenfertigungsnutzen besteht aus einer Vielzahl von Einzelschaltungen bzw. einzelnen Leiterplatten. Nur so ist eine wirtschaftliche Produktion sichergestellt.

In den Endprodukten, als Flachbaugruppen bezeichnete mit Bau­ elemente bestückte Leiterplatten, werden immer kleinere Lei­ terplatten eingesetzt. Für eine wirtschaftliche Herstellung der Flachbaugruppen bzw. von elektrischen Geräten, in denen diese Flachbaugruppen eingebaut werden, werden die Ferti­ gungsnutzen möglichst erst im vorletzten Fertigungsschritt aus dem Nutzen herausgetrennt.

Fig. 1 zeigt diverse Fertigungsschritte, die bei der Her­ stellung von Flachbaugruppen durchgeführt werden. Bei diesen Fertigungsschritten sollen die defekten Schaltungen bzw. Lei­ terplatten in dem Fertigungsnutzen vorzugsweise mechanisch, elektrisch und optisch aber auch gegebenenfalls mechanisch, elektrisch oder optisch für entsprechende Erkennungssysteme erkennbar sein.

Wird nun am Ende der Leiterplattenherstellung ein Fehler in einer Schaltung festgestellt, so ist es bisher üblich gewe­ sen, den ganzen Fertigungsnutzen zu verwerfen. Mit der nach­ folgend vorgeschlagenen Kennzeichnung dieser defekten Schal­ tung bzw. Leiterplatte kann der Nutzen jedoch weiter verwen­ det werden und muß nicht verworfen werden.

Bei der Herstellung der Baugruppe muß die defekte Schaltung im Bestückungsautomaten mit hohem Zeitverlust gesucht werden und kann so von der Bestückung ausgeschlossen werden. Mit der bisher verwendeten Markierung für defekte Schaltungen bzw. Leiterplatten in dem Fertigungsnutzen ist für die Folgepro­ zesse im Rahmen der Flachbaugruppenfertigung nur eine opti­ sche Auswertung möglich.

Das vorgeschlagene Verfahren bzw. die neue "X-OUT"-Markierung erlaubt eine Auswertung von der Innenlagenfertigung im Lei­ terplattenherstellungsprozess bis zum letzten Prüfautomaten im Baugruppenherstellungsprozess. Weiterhin kann die jeweils kostengünstigste Erkennung gewählt werden.

Diese Markierung ist in Fig. 2 dargestellt. Fig. 2 zeigt als Ausführungsbeispiel eine "X-Out"-Marke mit einer "4 Punk­ te"-Kennung für einen maximal 15fachen Fertigungsnutzen. Dargestellt ist ein System bestehend aus optischer, mechani­ scher und elektrischer Erkennung. In der Mitte ist die Ent­ wertungsbohrung dargestellt. Sie kann in Kupfer oder auch nur im Lötstopphack dargestellt sein. Ebenso sind beliebige Sym­ bole möglich. In der vorliegenden Fig. 2 wird die Entwer­ tungsbohrung als Kreis dargestellt. Dieser Kreis wird von ei­ ner Anzahl von weiteren Kreisen bzw. Bohrungen umgeben. Die umlaufenden Bohrungen sind kodiert und zeigen auf die folgen­ den defekten Schaltungen. Ist nur die Entwertungsbohrung vor­ handen, so ist nur diese eine Schaltung defekt. Über eine Ko­ dierung die in Fig. 3 im Rahmen eines weiteren Ausführungs­ beispieles für einen maximal 31fachen Fertigungsnutzen be­ schrieben ist, kann so auf kürzesten Weg mit minimalem Suchaufwand jede beliebige Kombination vom Bestückungssystem oder von jedem beliebigen Erkennungssystem gefunden werden.

Durch Auftrennen der Leiterbahn in den Innenlagen kann schon beim Leiterplattenhersteller eine sichere Erkennung eines In­ nenlagenfehlers ausgewertet werden. Bisher wurden die Zu­ schnitte mit 40-100 Schaltungen verworfen, auch wenn nur eine Schaltung defekt war.

Das Erkennungsverfahren läuft folgendermaßen ab:
Der Leiterplattenhersteller entwertet bzw. markiert die de­ fekte Schaltung mit einer Bohrung gemäß oder nach einem Mar­ kensystem, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. In Fig. 3 als Entwertungsbohrung dargestellt. Ist nur diese Schaltung bzw. diese Leiterplatte defekt, liegt nach dem Markensystem eine Endemarke vor. Sind weitere defekte Schaltungen vorhanden, so wird in der aktuellen defekten Schaltung eine Kodierung für die nächste defekte eingebracht und so weiter. Aus der Ende­ marke wird somit nach dem Markensystem eine Folgemarke. Die letzte defekte Schaltung enthält nur die Entwertungsmarke und keine Kodierung. Diese letzte Schaltung weist also wieder die Endemarke auf. Bei der dieser Art der Vorgehensweise in der Markierung ist es erforderlich, daß die erste defekte Schal­ tung bzw. Leiterplatte in dem Fertigungsnutzen von nachfol­ genden Erkennungssystemen erst erkannt werden muß. Um das Er­ kennen dieser ersten defekten Schaltung zu beschleunigen, ist es von Vorteil, wenn an einer vereinbarten Stelle, z. B. au­ ßerhalb der einzelnen Schaltungen bzw. Leiterplatten in dem Fertigungsnutzen oder innerhalb der einzelnen Schaltungen bzw. Leiterplatten in dem Fertigungsnutzen so z. B. auf einer defekten oder nicht defekten Schaltung bzw. Leiterplatte, in dem Fertigungsnutzen eine Startmarke nach dem Markensystem vorgesehen ist. Diese Startmarke fügt sich - im Fall, daß die Startmarke außerhalb der einzelnen Schaltungen bzw. Leiter­ platten in dem Fertigungsnutzen oder innerhalb der einzelnen Schaltungen bzw. Leiterplatten in dem Fertigungsnutzen auf einer nicht defekten Schaltung bzw. Leiterplatte aufgebracht ist - in das System aus Folge- und Endemarke jeweils mit Ko­ dierungsschema "nahtlos" ein. Die Startmarke verweist in die­ sen Fällen auf die erste defekte Schaltung bzw. Leiterplatte in dem Fertigungsnutzen.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in dem das vorstehend beschrieben Szenario bei der X-Out"-Erkennung von Leiterplat­ ten in einem Fertigungsnutzen dargestellt ist. Auf der Lei­ terplatte 13 ist die Startmarke mit der Kodierung für die er­ ste defekte Leiterplatte, die Leiterplatte 3, aufgebracht. Auf der Leiterplatte 3 ist, weil noch eine weitere Leiter­ platte, die Leiterplatte 16, defekt ist, eine Folgemarke mit einer Kodierung für die Leiterplatte 16 aufgebracht. Auf der Leiterplatte 16 ist, weil noch eine weitere Leiterplatte, die Leiterplatte 8, defekt ist, eine Folgemarke mit einer Kodie­ rung für die Leiterplatte 8 aufgebracht. Auf der Leiterplatte 8 ist, weil keine weiteren Leiterplatten defekt sind, eine Endemarke ohne Kodierung für eine weiter Leiterplatte aufge­ bracht.

Das vorstehend beschriebene Kodierungssystem ist in der Da­ tentechnik als verkettete Liste bekannt. Durch die Bitkombi­ nation, die in den Fig. 2 bis 5 dargestellt sind, kann bei 4 Kodierbohrungen bzw. -markierungen auf max. 15 und bei 5 Kodierbohrungen bzw. -markierungen auf max. 31 Schaltungen verwiesen werden. Die Kombination, alle Kodierbohrungen nicht gesetzt, wird bei der Endemarke bereits verwendet und muß da­ her von den maximal 16 bzw. 32 möglichen abgezogen werden. Enthält ein Nutzen mehr als 15 bzw. 32 Einzelschaltungen kann das System durch hinzufügen weiterer Bohrungen fast beliebig erweitert werden.

Da gemäß Fig. 6 die Leiterbahn für die elektrische Erken­ nung durch alle Koordinaten der einzelnen Bohrungen geht, ist so sichergestellt, das auch zu jedem Zeitpunkt im Fertigungs­ prozess eine elektrische Auswertung möglich ist. Sobald nur eine Bohrung gesetzt wird oder in der Innenlage die Leiter­ bahn abgeschält wird, kann der Nutzen als Nutzen mit defek­ ter Schaltung identifiziert werden.

Vergleich aktueller Stand mit neuem Markensystem:
Man unterscheidet hier zwischen einfachen Suchsystemen und mehr oder weniger Optimierten Systemen.

Einfache Suchsysteme müssen alle Schaltungen im Fertigungs­ nutzen überprüfen um die defekte Schaltung zu finden.

Bei Optimierten Systemen wird z. B. ein Barcode auf dem Nut­ zenrand angebracht (vgl.: Fig. 7). Bei doppelseitiger Be­ stückung ist auf jeder Seite des Fertigungsnutzen ein Barcode erforderlich. Zusätzlich müssen alle Fertigungsnutzen mit ei­ nem Barcode versehen werden. Soll die Information auch nach der Trennung der Nutzen erhalten bleiben, so muß jede einzel­ ne Schaltung gekennzeichnet werden. Barcodelesesysteme erfor­ dern eine hohe Investition pro Fertigungsautomat. Es kann nicht von Standardsystemen ausgewertet werden.

Bei dem neuen Markensystem kann mit einem Standard- Bestückungsautomaten und gleichem Suchaufwand wie bei einfa­ chen Suchsystem die neue Marke erkannt und die defekte Schal­ tung gefunden werden. Da die Form der Marke an der Leiter­ plattenoberfläche mit den bisher verwendeten Marken, z. B. der Positionierungsmarke, identisch sein kann und mit dem Leiter­ bild hergestellt wird, verursacht sie keine zusätzlichen Ko­ sten. Mit Bestückungsautomaten mit entsprechenden Erkennungs­ systemen kann die Marke in einem Suchvorgang erkannt und aus­ gewertet werden. Da pro Fertigungsnutzen für die Ausrichtung der Bestückpositionen immer mindestens 2 Marken angefahren werden müssen, erkennt der Bestückautomat beim Einlesen der Marke, ob der Fertigungsnutzen eine defekte Schaltung ent­ hält. Die defekte Schaltung wird vom Bestückungssystem über­ sprungen und nicht bestückt. Nach dem Zerlegen des angelie­ ferten Fertigungsnutzen in kleinere Einheiten bleibt die In­ formation auf der Einzelschaltung erhalten. Diese Information kann auch elektrisch von Funktionsprüfeinrichtungen oder ähn­ lichen Einrichtungen abgefragt werden. Im Gegensatz zum Bar­ codesystem kann ein Fertigungsnutzen mit dem neuen Markensy­ stem auch ohne Hilfsmittel vom Personal ausgewertet werden. Als Beispiel wird vom Personal nur die Entwertungsbohrung in der Mitte des Systems ausgewertet.

Claims (1)

1. Verfahren zur Erkennung von defekten als "X-Out" gekenn­ zeichneten Leiterplatten in einem Leiterplattenfertigungsnut­ zen, dadurch gekennzeichnet, daß die defekten als "X-Out" gekennzeichneten Leiterplatten in dem Leiterplattenfertigungsnutzen mit Markierungen, insbeson­ dere Bohrungen, nach dem Prinzip "Verkettete Liste" markiert werden.