WO2017041964A1 - System and method for checking soldering points - Google Patents

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WO2017041964A1
WO2017041964A1 PCT/EP2016/068545 EP2016068545W WO2017041964A1 WO 2017041964 A1 WO2017041964 A1 WO 2017041964A1 EP 2016068545 W EP2016068545 W EP 2016068545W WO 2017041964 A1 WO2017041964 A1 WO 2017041964A1
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WO
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solder
solder joint
inspection
automatic
determined
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/068545
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German (de)
French (fr)
Inventor
Marco Braun
Udo Welzel
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2017041964A1 publication Critical patent/WO2017041964A1/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
    • H05K13/083—Quality monitoring using results from monitoring devices, e.g. feedback loops
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
    • H05K13/081—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines
    • H05K13/0817—Monitoring of soldering processes

Definitions

  • the invention is based on a system or a method for solder joint inspection according to the preamble of the independent claims.
  • SPI Solder Paste Inspection
  • the components to be soldered are placed on the printed circuit board and the solder paste is melted in a soldering oven, so that the resulting solder solid electrically conductive connections between the components and the corresponding solder pads of the circuit board can arise.
  • AOI automatic optical inspection systems
  • AXI automatic X-ray inspection
  • the printed circuit board continues on the production line
  • the corresponding solder joint of the printed circuit board is usually judged manually by a human examiner in a post-inspection process indeed A poor solder joint is present or the classification of the automatic solder joint inspection was incorrect and there is a so-called "pseudo-error.”
  • Manual post-evaluation is common because in the solder joint inspection systems known from the prior art without manual re-evaluation too high scrap costs due to pseudo-errors would arise in the automatic solder point inspection process.
  • solder joint inspection system and method having the features of independent claims 1 and 10, respectively, has the advantage that the effects of variations in the design of a solder wettable solder surface due to different layout layouts, such as different Dimensions of the pads and / or tolerances for a conductor pattern and / or applied solder mask may occur, on the at least one quality feature for assessing the solder joint in the automatic solder joint inspection can be considered. This is done by specifying a threshold value of the at least one quality characteristic for solder joint inspection adapted to at least one geometric parameter of the solder wettable solder surface. The size of the wettable with solder
  • Soldering surface is dependent on the dimensions of the electrically conductive contact surface and / or on the applied solder resist.
  • the applied solder resist can reduce the solder wettable solder surface of the electrically conductive contact surface when solder mask is on the electrically conductive contact surface.
  • it can be distinguished advantageously for different geometric parameters of the solder wettable solder between good and bad solder joints. With a fixed threshold value, it is not possible in the automatic solder joint inspection to distinguish between good and bad solder joints, taking into account all possible geometrical parameters of the solder wettable solder surface.
  • the values of the at least one quality feature for a good solder joint with a minimum allowable width of the solder wettable solder surface are in the same range as the values of the at least one quality characteristic for a bad solder joint with a maximum allowable width of the solder-wettable solder pad.
  • the attempt to distinguish between good and bad soldering would lead to pseudo error rates and / or high percentile slip rates.
  • rates in the ppm range are required for automatic monitoring.
  • Embodiments of the present invention incorporate the automatic pad inspection information directly into the automatic solder joint inspection, thus enabling the direct, flexible adaptation of the corresponding evaluation algorithm to the information supplied about the current solderable solder pad.
  • Embodiments of the present invention perform an adaptive solder joint inspection in which the threshold value with which the device for automatic solder joint inspection decides on good or bad soldering is adapted to the solder-wettable solder surface present at the respective solder joint.
  • slippage and pseudo-errors can advantageously be massively reduced compared to a standard solder joint inspection.
  • embodiments of the present invention may allow verification of the solder joints of SMT designs which heretofore can not be tested for lack of separability of good and bad parts over process tolerances of solder wettable surfaces.
  • the pseudo error rate can be reduced to such an extent that a manual review can be dispensed with.
  • the device for automatic solder joint inspection can, for example, evaluate the solder joint to be tested as a good solder joint if the at least one quality characteristic is equal to the predetermined threshold value or above the predetermined threshold value, or evaluate it as a bad solder joint. if the at least one quality feature is below the predetermined threshold.
  • the device for automatic Lötstellenin- inspection evaluate the solder joint to be tested depending on the selected at least one quality feature, for example, as a good solder joint, if the at least one quality feature is below the predetermined threshold, or evaluate as a bad solder joint, if the at least one quality characteristic equal to predetermined threshold or is above the predetermined threshold.
  • Embodiments of the present invention provide an apparatus for solder joint inspection, which comprises an apparatus for automatic solder joint inspection, which detects at least one quality feature of a solder joint to be tested and compares it with a predetermined threshold value in a predetermined inspection region of the solder surface.
  • the device for automatic solder joint inspection evaluates the solder joint to be tested depending on the comparison result as a good solder joint or as a poor solder joint.
  • a device for automatic soldering surface inspection is provided, which determines at least one geometric parameter of the solder wettable soldering surface of the solder joint to be tested.
  • An evaluation and control unit determines the threshold value for the at least one quality feature as a function of the at least one geometric parameter of the solder wettable surface determined by the solder joint and predefines it for checking the corresponding solder joint to the device for automatic solder joint inspection.
  • a method for solder joint inspection with an automatic solder joint inspection is proposed, by which at least one quality characteristic of a solder joint to be tested is detected in a predetermined inspection region of the soldering surface and compared with a predetermined threshold value.
  • the solder joint to be tested is evaluated as a good solder joint or as a poor solder joint depending on the comparison result.
  • an automatic soldering surface inspection is carried out, by which at least one geometric parameter of the solder wettable soldering surface of the solder joint to be tested is determined.
  • the threshold value for the at least one quality feature for automatic solder joint inspection is determined as a function of the at least one geometric parameter of the solder-wettable soldering surface determined for the solder joint to be tested and specified for checking the corresponding solder joint.
  • the system according to the invention and the method according to the invention can be used, for example, in a system for equipping a printed circuit board for solder joint inspection.
  • Embodiments of the invention may be implemented, for example, in software or hardware or in a hybrid of software and hardware, for example in the evaluation and control unit.
  • the evaluation and control unit can be understood as meaning an electrical device, such as a control unit, which processes or evaluates detected sensor signals.
  • the evaluation and control unit may have at least one interface, which may be formed in hardware and / or software.
  • the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the evaluation and control unit.
  • the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • a computer program product with program code which is stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the evaluation when the program is executed by the evaluation and control unit.
  • the evaluation and control unit may be implemented as part of the automatic pad inspection apparatus or as part of the automatic solder inspection apparatus or as an independent assembly.
  • the device for automatic solder joint inspection can be carried out, for example, as an optical system or as an X-ray system.
  • a device for automatic solder paste inspection can be provided, which can determine a quantity of solder paste applied to the soldering surface of the solder joint to be tested.
  • a device for automatic component verification can determine at least one geometric parameter of a component to be soldered.
  • the evaluation and control unit can use the solder paste quantity determined for the solder joint to be tested and / or the determined at least one geometric parameter of the component to be soldered in determining the threshold value for the at least one quality feature.
  • embodiments of the present invention can additionally integrate the information of the automatic solder paste inspection directly into the automatic solder joint inspection and thus enable the direct, flexible adaptation of the corresponding evaluation algorithm with respect to the supplied information about the current solder paste quantity.
  • slippage and pseudo-errors can advantageously be further reduced in comparison to a standard solder joint inspection.
  • the evaluation and control unit can then position and / or dimensions of the at least one corresponding inspection area for the Lötstelleninspektion depending on the specific at least one geometric parameter of the wettable with solder
  • the device for automatic solder joint inspection as the at least one quality feature a width and / or height and / or length of the solder joint and / or within the inspection area a number of pixels with a predetermined property and / or sections with a predetermined Determine property.
  • the inspection area represents the solder joint area, in which typically the formation of a solder meniscus can be tested as a quality feature for a good solder joint.
  • the brightness and / or color and / or size of the inspection area for example, can be defined as the predetermined property Detected pixels are determined and evaluated.
  • gray scale gradients and / or average gray values can be determined within the inspection area at least for sections of the inspection area or for the entire inspection area. Regardless of the current solder wettable surface and / or the actual amount of solder paste, a "good” solder joint, for example, contains significantly more pixels than a "bad” solder joint. By means of a three-dimensional detection of the solder joint to be checked, it is possible in particular to evaluate information about the height or the height profile of the soldering miniscus as a quality feature for the solder joint to be tested.
  • the device for automatic Löt vomerschreibage a checked solder surface as a good soldering surface evaluate if the at least one determined geometric parameters of the solder wettable soldering surface is within a predetermined range.
  • an optimum width of the solder wettable surface can be specified as 100% for the solder joint to be tested.
  • the automatic pad inspection apparatus may evaluate a solder wettable pad having a determined width in a predetermined range of, for example, 50 to 150% as a good pad and a solder wettable pad having a detected width out of the predetermined range as a bad pad.
  • the automatic solder paste inspection apparatus may rate a certain amount of solder paste as a good amount of solder paste if the determined amount of solder paste is within a predetermined range. For example, an optimal amount of solder paste can be specified as 100% for the solder joint to be tested. Then, the automatic solder paste inspection apparatus may evaluate a certain amount of solder paste in the predetermined range of, for example, 50 to 150% as a good solder paste amount and a certain amount of solder paste outside the predetermined range as a poor solder paste amount.
  • a Nachüberleitersplatz be present at which a human examiner re-evaluated the rated as a bad solder joints solder joints.
  • for the solder joint to be checked in advance corresponding to a predetermined number of different geometric parameters and / or Lotpastenmengen corresponding supporting values are determined and stored, which can be used to determine the threshold for the at least one quality feature.
  • the threshold value used for the solder joint inspection for the determined geometrical parameter and / or for the specific solder paste quantity can be interpolated between the determined interpolation points. By specifying support points, the time for determining or calculating the threshold value can be advantageously reduced.
  • a threshold value characteristic can be determined and stored in advance for the solder joint to be checked as a function of the geometric parameter and / or of the quantity of solder paste in the predetermined range.
  • the threshold value used for the solder joint inspection for the determined geometric parameter and / or the specific solder paste quantity can be read from the characteristic curve. As a result, the time for determining the threshold value can be further reduced.
  • Fig. 1 shows a schematic block diagram of a first embodiment of a system according to the invention for solder joint inspection.
  • FIG. 2 shows a schematic flow diagram of a first exemplary embodiment of a method for equipping a printed circuit board, in which an exemplary embodiment of a method according to the invention for checking solder joints is integrated.
  • FIG. 3 shows schematic illustrations of a plurality of solder joints to be checked.
  • 4 shows schematic representations of the solder joints to be checked from FIG. 3, which were produced by a solder joint inspection system according to the invention.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of normal distributions of good solder joints and of bad solder joints for a first solder-wettable soldering area and a corresponding first threshold value.
  • FIG. 6 shows a schematic diagram of normal distributions of good solder joints and of bad solder joints for a second solder wettable soldering area and a corresponding second threshold value.
  • Fig. 7 shows a schematic diagram of normal distributions of good solder joints and of bad solder joints for a third solder wettable soldering area and a corresponding third threshold value.
  • FIG. 8 shows a schematic diagram of normal distributions of good solder joints and poor solder joints for a fourth solder wetted area and a corresponding fourth threshold.
  • FIG. 9 shows a schematic block diagram of a second exemplary embodiment of a solder joint inspection system according to the invention.
  • FIG. 10 shows a schematic flow diagram of a second exemplary embodiment of a method for equipping a printed circuit board, in which an exemplary embodiment of a method according to the invention for checking solder joints is integrated.
  • the exemplary embodiments of a system 1, 1A according to the invention for solder joint inspection each comprise a device 5 for automatic solder joint inspection which detects at least one quality feature QM of a solder joint 11 to be inspected in a predetermined inspection region 12 of the soldering surface 14 with a predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4 compares.
  • the device 5 for automatic solder joint inspection evaluates the solder joint 11 to be tested as a good solder joint ASJI RG or as a bad solder joint ASJI RB as a function of the comparison result.
  • a device 2 for automatic Löthotelschreibage which determines at least one geometric parameter of the solder 15 wettable soldering surface 14 of the solder joint 11 to be tested.
  • An evaluation and control unit 10, 10A determines the threshold value SW1, SW2, SW3, SW4 for the at least one quality feature QM as a function of the at least one geometric parameter of the solder wettable solder 15, as determined by solder 15, and outputs the threshold value SW1 , SW2, SW3, SW4 for checking the corresponding solder joint to the device 5 for automatic solder joint inspection.
  • the device 5 for automatic solder joint inspection is designed as an optical system which has a number of pixels recognized in the inspection area 12 or a current width Bl, B2, B3 of the solder joint 11 determined therefrom as the at least one quality feature QM for evaluating the corresponding solder joint 11 determined.
  • the device 5 for automatic solder joint inspection can be performed as an X-ray system.
  • other predetermined properties such as brightness and / or color and / or size of the pixels detected in the inspection area 12 and / or sections with predetermined properties can be detected within the inspection area to distinguish between a good solder joint GSJ and a bad solder joint BSJ and evaluated.
  • gray scale gradients and / or average gray values can be determined at least for sections of the inspection area or for the entire inspection area.
  • the height and / or length of the solder joint to be tested for distinguishing between a good solder joint GSJ and a bad solder joint BSJ can be detected and evaluated.
  • the system 1, 1A for checking solder joints in the exemplary embodiments illustrated comprises in each case a post-inspection station 7, on which a human examiner checks the bad soldering test. ASJI RB evaluated soldered joints.
  • the system 1, 1A is integrated into a system for assembling printed circuit boards for solder joint inspection. In this case, printed circuit boards with soldering points ASJ IRG which are rated as good by the device 5 for automatic solder joint inspection are transferred directly to a subsequent production process 9A. Printed circuit boards with at least one solder joint ASJ IRB rated as poor by the device 5 for automatic solder joint inspection are transferred to the post-inspection station 7.
  • the printed circuit board is likewise transferred to the subsequent production process 9A. If the reviewer also judges that the at least one solder joint ASJ IRB considered poor by the automatic solder joint inspection device 5 is a bad solder joint HSJ IRB, then the printed circuit board is transferred to a post-processing process or scrap process 9B.
  • solder surfaces 14 of the printed circuit board 18 are printed with solder paste 15 in a step S100.
  • Step S110 an automatic verification of the solder wettable 15 Lot surface 14 of the circuit board 18 is performed by which at least one geometric parameter of the respective solder 15 wettable solder 14, such as width and / or length of the solder 15 wettable solder 14, etc., is detected and determined.
  • step S120 it is checked whether the at least one determined geometric parameter of the soldering surface 14 which can be wetted with solder 15 lies within a predetermined range.
  • the width of the soldering surface 14 which can be wetted with solder 15 is detected as a geometric parameter for the soldering surface 14 to be checked, with an optimum width of the soldering surface wettable with solder 15 being specified as 100%.
  • the tested solder surface 14 is judged to be a good soldering area LFIG at step S120 when the width of the solderable pad 15 is within a predetermined range of 50% to 150%.
  • the checked soldering surface 14 is evaluated as a poor soldering surface LFIB in step S120 if the width of the soldering surface wettable with solder 15 is outside the predetermined soldering surface. given area lies.
  • the corresponding circuit board 18 is given to the post-processing process, which is performed in step S600.
  • the size of solder pad 14 wettable with solder 15 depends on the dimensions of the electrically conductive contact surface and / or on the applied solder mask.
  • the applied solder resist can reduce the solder wettable surface 14 of solder 15 of the electrically conductive contact surface when solder mask is on the electrically conductive contact surface.
  • the at least one geometrical parameter of solderable surface 14 which can be wetted with solder 15 may alternatively also be printed prior to printing
  • Printed circuit board 18 can be determined with solder paste in step S100.
  • step S120 If the solder surfaces 14 of the printed circuit board 18 wettable with solder 15 have been evaluated as good solder surfaces LFIG in step S120, then the components 16 to be soldered are placed on the printed circuit board 18 in step S170.
  • step S180 the printed circuit board 18 is supplied with the placed components 16 to a soldering oven, in which the solder paste is melted so that the resulting solder 15, a solid electrically conductive connection between the components 16 and the solder pads 14 of the circuit board 18 is formed.
  • the threshold value SW1, SW2, SW3, SW4 for the at least one quality feature QM for automatic solder joint inspection is determined in step S200 as a function of the specific dimensions of the solder surface 14 wettable with solder 15 and for checking the corresponding solder joint 11 specified.
  • the automatic solder joint inspection is performed, through which in a predetermined inspection area 12 of the soldering surface
  • the at least one quality feature QM of the solder joint to be tested is detected.
  • step S310 the value of the at least one quality feature QM is compared with the predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4.
  • the solder joint 11 to be checked is evaluated as good solder joint ASJI RG in step S310 if the at least one quality characteristic QM is equal to the predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4 or lies above the predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4 ,
  • the solder joint 11 to be checked is rated as a bad solder joint ASJI RB if the at least one quality characteristic QM is below the predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4.
  • the solder joint to be tested 11 may alternatively be evaluated as a good solder joint, if the at least one quality feature QM is below the predetermined threshold, or evaluated as a bad solder joint, if the at least one quality feature QM is equal to the predetermined threshold or above the predetermined
  • step S310 If the solder joints 11 are evaluated as good solder joints ASJ IRG in step S310, then the corresponding printed circuit board 18 is transferred directly to the subsequent production process 9A, which is carried out in step S500. If at least one soldering point 11 of the printed circuit board has been evaluated as a bad solder joint AS J IRB, then the printed circuit board is transferred to the post-inspection station 7 in step S400. If in the automatic solder joint inspection the poorly evaluated at least one solder joint ASJ IRB is evaluated by the inspector in the inspection as a good solder joint HSJ IRG in step S410, then the printed circuit board is likewise transferred to the subsequent production process 9A, which is carried out in step S500.
  • the board is transferred to the post-processing process 9B performed in step S600.
  • solder joints 11 are shown in the illustrated section of a printed circuit board 18 and an electronic component 16.
  • the solder joints 11 are each formed between a contact element 16. 1 of the electronic component 16 and a soldering surface 14 of the printed circuit board 18.
  • solder joint geometries In test algorithms known from the prior art, a sequence of test steps with the parameters required therefor and the fixed threshold values for the solder joint inspection used for the separation of good and bad solder joints 11 are generally determined at selected solder joint geometries. In subsequent test tasks on the solder joints 11 to be tested in different products, variations in the solder joint geometries of good and bad solder joints 11 can occur, which in the one-time creation the parameters and thresholds for the solder joint inspection can not be taken into account comprehensively and consequently can lead to increased slip and / or higher pseudo error rates. Variations in the solder joint geometries are caused, for example, by different geometries of the solder surfaces 14 of the printed circuit boards 18 which can be wetted with solder 15.
  • the solder wettable surface 14 on the printed circuit board may vary due to different layout layouts such as dimensions of the wettable solder pad 14 and the different thickness of the pad forming the solder pad 14.
  • variations can be caused by PCB tolerances.
  • the solderable surface 15 wettable with solder 15 on the printed circuit board 18 of a solder joint 11 to be tested may vary due to the tolerances for the conductive pattern and / or the solder resist, so that the soldering surface 14 that is currently wettable with solder 15 can also vary. In combination, these variations in variations may cause more than 50% change in the current solder wettable surface 14 as compared to a nominal state.
  • FIG. 3 various defect images a), b) and c) of bad solder joints 11 and an image d) of a good solder joint 11 are shown by way of example.
  • the solder joints 11 are shown in connection with a by way of example QFP (Quad Flat Package) executed component 16 with gull-wing terminals designed as contact elements 16.1.
  • QFP Quad Flat Package
  • the device 5 for automatic solder joint inspection perpendicular to the printed circuit board 18 receives from above an image of the solder joint 11 to be examined, shown in FIG.
  • the defect images a) each show a contact element 11 lifted off the soldering surface 14 which is not wetted with solder 15.
  • the defect images b) each show a contact element 11 resting on the soldering surface 14 which is not wetted with solder 15.
  • the defect images c) each show a contact element 11 resting on the soldering surface 14, wherein no soldering paste 15 is present. Such an error can already be detected at an earlier time when a solder paste inspection is performed.
  • the images d) each show a good solder joint 11, which is recognized in the illustrated exemplary embodiment by the fact that te B3 of the bright area of the Lothügels the specific width of the corresponding solderable with Lot 15 soldering surface 14 corresponds.
  • the distributions for distributions of the measured solder joint widths for good solder joints GSJ and for bad solder joints BSJ, for example, can be approximated by the normal distributions shown in Figs. 5-8.
  • a threshold for distinguishing good solder joints GSJ and bad solder joints BSJ is chosen according to the pseudo error or slip rate to be achieved. Changes in the width of the solder surfaces 14 wettable with solder 15 on the printed circuit board 18 result in displacements of these distributions, as can be seen from FIGS.
  • a remedy for the described problem is provided by embodiments of the present invention which use a test pattern adapted to the respective printed circuit board geometry, ie, adaptation of the parameters and / or threshold values SW1 used by the printed circuit board used for the product to be tested.
  • SW2, SW3, SW4 for differentiation or separation of good solder joints Make GSJ and bad solder joints BSJ.
  • the test algorithm with which the automatic solder point inspection device 5 distinguishes automatic solder point inspection device 5 between a good solder joint GSJ or a bad solder joint BSJ is referred to the actual solder joint inspection. borrowed adapted for the solder joint 11 to be examined on the circuit board 18 present geometry.
  • An example is the displacement of the threshold values SW1, SW2, SW3, SW4 shown in FIGS. 6 to 9 for the separation of good solder joints GSJ and bad solder joints BSJ as a function of the width of the solder pad 14 currently wettable with solder 15 on the printed circuit board 18.
  • Slip and pseudo-errors can be massively reduced compared to a solder joint inspection without corresponding adjustment of the threshold values. It is conceivable that the pseudo error rate can thereby be reduced to such an extent that a manual reclassification can be dispensed with.
  • soldering surface 14 which is currently wettable with solder 15 on printed circuit board 18 can be provided, for example, by a device 3 for automatic solder paste inspection, which determines a quantity of solder paste applied to soldering surface 14 of solder joint 11 to be tested.
  • a device 3 for automatic solder paste inspection which determines a quantity of solder paste applied to soldering surface 14 of solder joint 11 to be tested.
  • other analysis systems preferably camera-based analysis systems, which measure the soldering surface 14 which can be wetted with solder 15
  • Circuit board 18 allow.
  • soldering area 14 which can be wetted with solder 15, for example for 60%, 80%, 100% and 120% of the soldering area 11 to be tested beforehand, is used for a given number of different widths
  • Nominal value of the width, corresponding supporting values are determined and stored, which are used to determine the threshold value SW1, SW2, SW3, SW4 for the at least one quality feature QM.
  • the threshold value used for the solder joint inspection for the specific dimensions of solderable surface 14 which can be wetted with solder 15 can then be interpolated between the determined interpolation points.
  • the solder wettable area of 60%, 80%, 100%, 120% based on the quality feature QM such as "number of dark pixels” and / or “number of bright pixels” and / or “ratio of the number of dark pixels to the number of bright pixels” and / or width Bl, B2, B3 of a bright area of the solder bump in the inspection area 12 between a good solder joint GSJ and a bad solder joint
  • the number of pixels would also be te width of the solder wettable solder 15 14 vary, so that for each width of the solder 15 wettable soldering area of 60%, 80%, 100%, 120% a certain probability in the form of a typical normal distribution for the number of pixels for good Solder points GSJ and for bad solder joints BSJ results, as can be seen from Fig. 5 to 8 further.
  • the quality feature QM in the inspection area 12 for a good solder joint GSJ with 60% area width which is shown in FIG. 6, is in the same range as the quality feature QM in the inspection area 12 for a bad solder joint BSJ with 120% area width, which is shown in FIG. 8 is shown.
  • the attempt to distinguish between good and bad solder joints GSJ and BSJ would lead to pseudo error rates and / or high percentile slip rates.
  • the illustrated second exemplary embodiment of a system 1 according to the invention for solder joint inspection comprises a device 3 for automatic solder paste inspection, in contrast to the first exemplary embodiment of a device 1 according to the invention for solder joint inspection shown in FIG which determines a quantity of solder paste applied on the soldering surface 14 of the soldering point 11 to be checked, and an apparatus 4 for automatic component checking, which determines at least one geometric parameter of a component 16 to be soldered.
  • the automatic solder joint inspection device 5 detects the at least one quality feature QM of the solder joint 11 to be inspected in a predetermined inspection region 12 of the soldering surface 14 and compares the at least one quality characteristic QM with a predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4. In this case, the device 5 for automatic solder joint inspection evaluates the solder joint 11 to be tested as a good solder joint ASJI RG or as a bad solder joint ASJI RB as a function of the comparison result.
  • solder surfaces 14 of the printed circuit board 18 are printed with solder paste 15.
  • step S110 an automatic check of solderable surface 15 of solderable surface 14 of printed circuit board 18 is carried out, by which at least one current geometric parameter of solderable surface 14 wettable with solder 15, such as width and / or length of soldering surface 14 wettable with solder 15 etc., recorded and determined.
  • the size of solder pad 14 wettable with solder 15 depends on the dimensions of the electrically conductive contact surface and / or on the applied solder mask.
  • the applied solder resist can reduce the solder wettable surface 14 of solder 15 of the electrically conductive contact surface when solder mask is on the electrically conductive contact surface.
  • the at least one geometrical parameter of the soldering surface 14 which can be wetted with solder 15 can alternatively also be determined before the printing on the printed circuit board 18 with solder paste in step S100.
  • step S120 it is checked whether the at least one specific geometric parameter of the soldering surface 14 which can be wetted with solder 15 is within a predetermined range.
  • step S130 If the solder wettable surfaces 14 of the printed circuit board 18 have been evaluated as good solder surfaces LFIG in step S120, an automatic solder paste inspection is carried out in step S130, by which the amount of solder paste applied to a soldering surface 14 is determined. In step S140, it is checked whether the determined solder paste amount is within a predetermined range. In the illustrated embodiment, an optimal Lotpastenmenge is specified as 100% for the solder joint 11 to be tested. In the automatic solder paste inspection is carried out in step S130, by which the amount of solder paste applied to a soldering surface 14 is determined. In step S140, it is checked whether the determined solder paste amount is within a predetermined range. In the illustrated embodiment, an optimal Lotpastenmenge is specified as 100% for the solder joint 11 to be tested. In the automatic solder paste inspection is carried out in step S130, by which the amount of solder paste applied to a soldering surface 14 is determined. In step S140, it is checked whether the determined solder paste amount is within
  • the specific Lotpastenmenge is evaluated in step S140 as a good Lotpastenmenge SPIG, for example, if it is in the predetermined range of 50 to 150%.
  • the determined solder paste amount is judged to be a bad solder paste amount SPIB in step S160 if it is out of the predetermined range. In this case, the corresponding circuit board
  • step S600 the post-processing process 18 to the post-processing process, which is performed in step S600.
  • other areas for assessing the Lotpastenmenge can be specified.
  • the solder paste inspection may also be performed prior to the solder pad inspection.
  • step S150 an automatic component check is carried out, by which the geometric parameters of the respective component 16, such as dimensions of the component 16 and / or the contact elements 16.1 and / or degree of bending of the contact elements 16.1, etc., and / or damage to the component 16 detected and be determined.
  • step S160 it is checked if the geometric parameters of the respective component 16, such as dimensions of the component 16 and / or the contact elements 16.1 and / or degree of bending of the contact elements 16.1, etc., and / or damage to the component 16 detected and be determined.
  • step S160 it is checked if the geometric parameters of the respective component 16, such as dimensions of the component 16 and / or the contact elements 16.1 and / or degree of bending of the contact elements 16.1, etc., and / or damage to the component 16 detected and be determined.
  • Component 16 corresponds to the specified requirements. If it is determined in step S160 that the component 16 does not meet the predetermined requirements, the component 16 is evaluated as a bad component BTIB and handed over to a post-processing process, which is performed in step S600. If the component becomes a good component in step S160 BTIG evaluated, then depending on the specific geometric parameters of the respective component 16 position and / or dimensions of the at least one corresponding inspection area 12 for solder joint inspection of the component 16 for the further process specified.
  • step S160 The components BTIG evaluated as good in step S160 are placed on the printed circuit board 18 in step S170.
  • step S180 the printed circuit board 18 is supplied with the placed components 16 to a soldering oven, in which the solder paste is melted, so that by the resulting solder 15 a fixed electrically conductive connection between the contact elements 16.1 of the components
  • step S200 depending on the at least one specific geometrical parameter of the respective component 16 and / or the determined at least one geometrical parameter, solder pad 14 wettable with solder 15 and / or the particular amount of solder paste applied to solder pad 14 / or the dimensions of the at least one corresponding inspection area 12.1,
  • step S300 the automatic solder joint inspection is carried out, by means of which the at least one quality feature QM of the solder joint 11 to be inspected is detected in a predetermined inspection region 12 of the soldering surface 14. For the position and / or dimensions of the inspection area 12, the specifications determined in step S200 are used.
  • step S310 the value of the at least one quality feature QM is compared with the predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4.
  • the solder joint 11 to be checked is in the illustrated embodiment in step S310 as a good solder joint ASJI RG evaluates when the at least one quality feature QM is equal to the predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4 or above the predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4.
  • step S310 If the solder joints are evaluated as good solder joints ASJ IRG in step S310, then the corresponding printed circuit board is transferred directly to the subsequent production process 9A, which is carried out in step S500. If at least one solder joint 14 of the printed circuit board has been evaluated as a bad solder joint ASJ IRB, then the printed circuit board is transferred to the post-inspection station 7 in step S400. If in the automatic solder joint inspection the poorly evaluated at least one solder joint ASJ IRB is evaluated by the inspector in the inspection as a good solder joint HSJ IRG in step S410, then the printed circuit board is likewise transferred to the subsequent production process 9A, which is carried out in step S500.
  • the board is transferred to the post-processing process 9B performed in step S600.

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Abstract

The invention relates to a system (1) for checking soldering points, comprising a device (5) for automatically inspecting soldering points, said device detecting at least one quality feature of a soldering point to be checked in a specified inspection region of a soldering surface and comparing same with a specified threshold. The device (5) for automatically inspecting soldering points evaluates the soldering point to be checked as a good-quality soldering point (ASJIRG) or as a defective soldering point (ASJIRB) on the basis of the comparison result. The invention also relates to a method for inspecting soldering points. According to the invention, a device (2) for automatically checking soldering points is provided, said device ascertaining at least one geometrical parameter of the soldering surface of the soldering point to be checked, said surface being wetted with solder. An evaluation and control unit (10) ascertains the threshold for the at least one quality feature on the basis of the at least one geometrical parameter of the soldering surface (14) wetted with solder, said parameter being ascertained for the soldering point to be checked, and provides the threshold to the device (5) for automatically inspecting soldering points in order to check the corresponding soldering point.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Anlage und Verfahren zur Lötstellenüberprüfung  System and method for solder joint inspection
Die Erfindung geht aus von einer Anlage oder einem Verfahren zur Lötstellenüberprüfung nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. The invention is based on a system or a method for solder joint inspection according to the preamble of the independent claims.
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. Prior art solder joint inspection systems are used in SMT (Surface Mount Technology) manufacturing to test the quality of the fabricated solder joints.
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. In SMT production, solder pads of printed circuit boards are printed with solder paste, and the amount of printed solder paste is tested by an automatic solder paste inspection device in a so-called SPI process (SPI = Solder Paste Inspection). Subsequently, the components to be soldered are placed on the printed circuit board and the solder paste is melted in a soldering oven, so that the resulting solder solid electrically conductive connections between the components and the corresponding solder pads of the circuit board can arise. Subsequently, the quality of the resulting solder joints is tested by an apparatus for automatic solder joint inspection in a so-called SJI process (SJI = Solder Joint Inspection).
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 Lötstellenin- spektionsprozess entstehen würden. As automatic soldering inspection devices, automatic optical inspection systems (AOI) or automatic X-ray inspection systems (AXI = automatic X-ray inspection) are typically used. In the case of a "good" classification in the automatic solder joint inspection, the printed circuit board continues on the production line In the case of a "bad" classification in the automatic solder joint inspection, the corresponding solder joint of the printed circuit board is usually judged manually by a human examiner in a post-inspection process indeed A poor solder joint is present or the classification of the automatic solder joint inspection was incorrect and there is a so-called "pseudo-error." Manual post-evaluation is common because in the solder joint inspection systems known from the prior art without manual re-evaluation too high scrap costs due to pseudo-errors would arise in the automatic solder point inspection process.
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 benetzbarenDISCLOSURE OF THE INVENTION The solder joint inspection system and method having the features of independent claims 1 and 10, respectively, has the advantage that the effects of variations in the design of a solder wettable solder surface due to different layout layouts, such as different Dimensions of the pads and / or tolerances for a conductor pattern and / or applied solder mask may occur, on the at least one quality feature for assessing the solder joint in the automatic solder joint inspection can be considered. This is done by specifying a threshold value of the at least one quality characteristic for solder joint inspection adapted to at least one geometric parameter of the solder wettable solder surface. The size of the wettable with solder
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 Kontaktflä- che 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 geometri- sehen 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 benetzba- ren Lötfläche. Der Versuch einer Unterscheidung von guten und schlechten Löt- stellen 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. Soldering surface is dependent on the dimensions of the electrically conductive contact surface and / or on the applied solder resist. Thus, the applied solder resist can reduce the solder wettable solder surface of the electrically conductive contact surface when solder mask is on the electrically conductive contact surface. Thus it can be distinguished advantageously for different geometric parameters of the solder wettable solder between good and bad solder joints. With a fixed threshold value, it is not possible in the automatic solder joint inspection to distinguish between good and bad solder joints, taking into account all possible geometrical parameters of the solder wettable solder surface. For example, the values of the at least one quality feature for a good solder joint with a minimum allowable width of the solder wettable solder surface are in the same range as the values of the at least one quality characteristic for a bad solder joint with a maximum allowable width of the solder-wettable solder pad. The attempt to distinguish between good and bad soldering would lead to pseudo error rates and / or high percentile slip rates. However, rates in the ppm range are required for automatic monitoring. Embodiments of the present invention incorporate the automatic pad inspection information directly into the automatic solder joint inspection, thus enabling the direct, flexible adaptation of the corresponding evaluation algorithm to the information supplied about the current solderable solder pad.
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 prozess- übliche Toleranzen der mit Lot benetzbaren Lötflächen hinweg nicht überprüft werden können. Des Weiteren wäre es denkbar, dass sich dadurch die Pseudo- fehlerrate soweit reduzieren lässt, dass auf eine manuelle Nachüberprüfung verzichtet werden kann. In Abhängigkeit des gewählten mindestens einen Qualitätsmerkmals kann die Vorrichtung zur automatischen Lötstelleninspektion bei- spielsweise die zu überprüfende Lötstelle als gute Lötstelle bewerten, wenn das mindestens eine Qualitätsmerkmal gleich dem vorgegebenen Schwellwert ist o- der 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 Lötstellenin- spektion 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 vorgege- benen 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 er- fasst 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 Auswerte- und 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. Embodiments of the present invention perform an adaptive solder joint inspection in which the threshold value with which the device for automatic solder joint inspection decides on good or bad soldering is adapted to the solder-wettable solder surface present at the respective solder joint. As a result, slippage and pseudo-errors can advantageously be massively reduced compared to a standard solder joint inspection. Thus, embodiments of the present invention may allow verification of the solder joints of SMT designs which heretofore can not be tested for lack of separability of good and bad parts over process tolerances of solder wettable surfaces. Furthermore, it would be conceivable that the pseudo error rate can be reduced to such an extent that a manual review can be dispensed with. Depending on the selected at least one quality feature, the device for automatic solder joint inspection can, for example, evaluate the solder joint to be tested as a good solder joint if the at least one quality characteristic is equal to the predetermined threshold value or above the predetermined threshold value, or evaluate it as a bad solder joint. if the at least one quality feature is below the predetermined threshold. Alternatively, the device for automatic Lötstellenin- inspection evaluate the solder joint to be tested depending on the selected at least one quality feature, for example, as a good solder joint, if the at least one quality feature is below the predetermined threshold, or evaluate as a bad solder joint, if the at least one quality characteristic equal to predetermined threshold or is above the predetermined threshold. Embodiments of the present invention provide an apparatus for solder joint inspection, which comprises an apparatus for automatic solder joint inspection, which detects at least one quality feature of a solder joint to be tested and compares it with a predetermined threshold value in a predetermined inspection region of the solder surface. In this case, the device for automatic solder joint inspection evaluates the solder joint to be tested depending on the comparison result as a good solder joint or as a poor solder joint. In this case, a device for automatic soldering surface inspection is provided, which determines at least one geometric parameter of the solder wettable soldering surface of the solder joint to be tested. An evaluation and control unit determines the threshold value for the at least one quality feature as a function of the at least one geometric parameter of the solder wettable surface determined by the solder joint and predefines it for checking the corresponding solder joint to the device for automatic solder joint inspection.
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. In addition, a method for solder joint inspection with an automatic solder joint inspection is proposed, by which at least one quality characteristic of a solder joint to be tested is detected in a predetermined inspection region of the soldering surface and compared with a predetermined threshold value. Here, the solder joint to be tested is evaluated as a good solder joint or as a poor solder joint depending on the comparison result. In this case, an automatic soldering surface inspection is carried out, by which at least one geometric parameter of the solder wettable soldering surface of the solder joint to be tested is determined. The threshold value for the at least one quality feature for automatic solder joint inspection is determined as a function of the at least one geometric parameter of the solder-wettable soldering surface determined for the solder joint to be tested and specified for checking the corresponding solder joint.
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. The system according to the invention and the method according to the invention can be used, for example, in a system for equipping a printed circuit board for solder joint inspection. Embodiments of the invention may be implemented, for example, in software or hardware or in a hybrid of software and hardware, for example in the evaluation and control unit.
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. In the present case, the evaluation and control unit can be understood as meaning an electrical device, such as a control unit, which processes or evaluates detected sensor signals. The evaluation and control unit may have at least one interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based configuration, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the evaluation and control unit. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules. Also of advantage is a computer program product with program code which is stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the evaluation when the program is executed by the evaluation and control unit.
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. For example, in embodiments of the present invention, the evaluation and control unit may be implemented as part of the automatic pad inspection apparatus or as part of the automatic solder inspection apparatus or as an independent assembly. The device for automatic solder joint inspection can be carried out, for example, as an optical system or as an X-ray system.
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 stan- dardmäßigen Lötstelleninspektion in vorteilhafter Weise weiter verringert werden. The measures and refinements recited in the dependent claims advantageous improvements of the independent claim 1 Appendix to Lötstellenüberprüfung and specified in the independent claim 10 method for Lötstellenüberprüfung are possible. It is particularly advantageous that a device for automatic solder paste inspection can be provided, which can determine a quantity of solder paste applied to the soldering surface of the solder joint to be tested. In addition, a device for automatic component verification can determine at least one geometric parameter of a component to be soldered. The evaluation and control unit can use the solder paste quantity determined for the solder joint to be tested and / or the determined at least one geometric parameter of the component to be soldered in determining the threshold value for the at least one quality feature. As a result, embodiments of the present invention can additionally integrate the information of the automatic solder paste inspection directly into the automatic solder joint inspection and thus enable the direct, flexible adaptation of the corresponding evaluation algorithm with respect to the supplied information about the current solder paste quantity. As a result, slippage and pseudo-errors can advantageously be further reduced in comparison to a standard solder joint inspection.
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 be- stimmten mindestens einen geometrischen Parameters der mit Lot benetzbarenIn an advantageous embodiment of the invention, the evaluation and control unit can then position and / or dimensions of the at least one corresponding inspection area for the Lötstelleninspektion depending on the specific at least one geometric parameter of the wettable with solder
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. Specify solder and / or Lotpastenmenge and / or the at least one geometric parameter of a component to be soldered. This advantageously allows a further reduction in slip and pseudo errors over a standard solder joint inspection.
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 bei- spielsweise 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 aktuel- len 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 a further advantageous embodiment of the invention, the device for automatic solder joint inspection as the at least one quality feature a width and / or height and / or length of the solder joint and / or within the inspection area a number of pixels with a predetermined property and / or sections with a predetermined Determine property. The inspection area represents the solder joint area, in which typically the formation of a solder meniscus can be tested as a quality feature for a good solder joint. In the case of an optical check to distinguish between good and poor solder joints, the brightness and / or color and / or size of the inspection area, for example, can be defined as the predetermined property Detected pixels are determined and evaluated. Furthermore, gray scale gradients and / or average gray values, for example, can be determined within the inspection area at least for sections of the inspection area or for the entire inspection area. Regardless of the current solder wettable surface and / or the actual amount of solder paste, a "good" solder joint, for example, contains significantly more pixels than a "bad" solder joint. By means of a three-dimensional detection of the solder joint to be checked, it is possible in particular to evaluate information about the height or the height profile of the soldering miniscus as a quality feature for the solder joint to be tested.
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 an advantageous embodiment of the invention, the device for automatic Lötflächenüberprüfung a checked solder surface as a good soldering surface evaluate if the at least one determined geometric parameters of the solder wettable soldering surface is within a predetermined range. For example, an optimum width of the solder wettable surface can be specified as 100% for the solder joint to be tested. Then, the automatic pad inspection apparatus may evaluate a solder wettable pad having a determined width in a predetermined range of, for example, 50 to 150% as a good pad and a solder wettable pad having a detected width out of the predetermined range as a bad pad. Likewise, the automatic solder paste inspection apparatus may rate a certain amount of solder paste as a good amount of solder paste if the determined amount of solder paste is within a predetermined range. For example, an optimal amount of solder paste can be specified as 100% for the solder joint to be tested. Then, the automatic solder paste inspection apparatus may evaluate a certain amount of solder paste in the predetermined range of, for example, 50 to 150% as a good solder paste amount and a certain amount of solder paste outside the predetermined range as a poor solder paste amount.
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. In a further advantageous embodiment of the invention, a Nachüberprüfungsplatz be present at which a human examiner re-evaluated the rated as a bad solder joints solder joints. In a further advantageous embodiment of the invention, for the solder joint to be checked in advance corresponding to a predetermined number of different geometric parameters and / or Lotpastenmengen corresponding supporting values are determined and stored, which can be used to determine the threshold for the at least one quality feature. In this case, the threshold value used for the solder joint inspection for the determined geometrical parameter and / or for the specific solder paste quantity can be interpolated between the determined interpolation points. By specifying support points, the time for determining or calculating the threshold value can be advantageously reduced. Alternatively, a threshold value characteristic can be determined and stored in advance for the solder joint to be checked as a function of the geometric parameter and / or of the quantity of solder paste in the predetermined range. In this case, the threshold value used for the solder joint inspection for the determined geometric parameter and / or the specific solder paste quantity can be read from the characteristic curve. As a result, the time for determining the threshold value can be further reduced.
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. Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. In the drawing, like reference numerals designate components that perform the same or analog functions.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anlage zur Lötstellenüberprüfung. Fig. 1 shows a schematic block diagram of a first embodiment of a system according to the invention for solder joint inspection.
Fig. 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. 2 shows a schematic flow diagram of a first exemplary embodiment of a method for equipping a printed circuit board, in which an exemplary embodiment of a method according to the invention for checking solder joints is integrated.
Fig. 3 zeigt schematische Darstellungen von mehreren zu überprüfenden Lötstellen. Fig. 4 zeigt schematische Darstellungen der zu überprüfenden Lötstellen aus Fig. 3, die von einer erfindungsgemäßen Anlage zur Lötstellenüberprüfung erzeugt wurden. 3 shows schematic illustrations of a plurality of solder joints to be checked. 4 shows schematic representations of the solder joints to be checked from FIG. 3, which were produced by a solder joint inspection system according to the invention.
Fig. 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. 5 shows a schematic diagram of normal distributions of good solder joints and of bad solder joints for a first solder-wettable soldering area and a corresponding first threshold value.
Fig. 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. 6 shows a schematic diagram of normal distributions of good solder joints and of bad solder joints for a second solder wettable soldering area and a corresponding second threshold value.
Fig. 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. Fig. 7 shows a schematic diagram of normal distributions of good solder joints and of bad solder joints for a third solder wettable soldering area and a corresponding third threshold value.
Fig. 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. FIG. 8 shows a schematic diagram of normal distributions of good solder joints and poor solder joints for a fourth solder wetted area and a corresponding fourth threshold. FIG.
Fig. 9 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anlage zur Lötstellenüberprüfung. 9 shows a schematic block diagram of a second exemplary embodiment of a solder joint inspection system according to the invention.
Fig. 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. 10 shows a schematic flow diagram of a second exemplary embodiment of a method for equipping a printed circuit board, in which an exemplary embodiment of a method according to the invention for checking solder joints is integrated.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Wie aus Fig. 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 vorgege- benen 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 ASJI RG oder als schlechte Lötstelle ASJI RB. 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. As can be seen from FIGS. 1 to 11, the exemplary embodiments of a system 1, 1A according to the invention for solder joint inspection each comprise a device 5 for automatic solder joint inspection which detects at least one quality feature QM of a solder joint 11 to be inspected in a predetermined inspection region 12 of the soldering surface 14 with a predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4 compares. In this case, the device 5 for automatic solder joint inspection evaluates the solder joint 11 to be tested as a good solder joint ASJI RG or as a bad solder joint ASJI RB as a function of the comparison result. In this case, a device 2 for automatic Lötflächenüberprüfung is provided, which determines at least one geometric parameter of the solder 15 wettable soldering surface 14 of the solder joint 11 to be tested. An evaluation and control unit 10, 10A determines the threshold value SW1, SW2, SW3, SW4 for the at least one quality feature QM as a function of the at least one geometric parameter of the solder wettable solder 15, as determined by solder 15, and outputs the threshold value SW1 , SW2, SW3, SW4 for checking the corresponding solder joint to the device 5 for automatic solder joint inspection.
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 Bl, 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. In the illustrated exemplary embodiments, the device 5 for automatic solder joint inspection is designed as an optical system which has a number of pixels recognized in the inspection area 12 or a current width Bl, B2, B3 of the solder joint 11 determined therefrom as the at least one quality feature QM for evaluating the corresponding solder joint 11 determined. Alternatively, the device 5 for automatic solder joint inspection can be performed as an X-ray system. In addition or as an alternative to the number of pixels, other predetermined properties such as brightness and / or color and / or size of the pixels detected in the inspection area 12 and / or sections with predetermined properties can be detected within the inspection area to distinguish between a good solder joint GSJ and a bad solder joint BSJ and evaluated. For example, within the inspection area, gray scale gradients and / or average gray values can be determined at least for sections of the inspection area or for the entire inspection area. Furthermore, additionally or alternatively, the height and / or length of the solder joint to be tested for distinguishing between a good solder joint GSJ and a bad solder joint BSJ can be detected and evaluated.
Wie aus Fig. 1 und 9 weiter ersichtlich ist, umfasst die Anlage 1, 1A zur Lötstellenüberprüfung in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils einen Nach- Überprüfungsplatz 7, an welchem ein menschlicher Prüfer die als schlechte Löt- stelle ASJI RB 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 ASJ IRG direkt einem nachfolgenden Produktionsprozess 9A übergeben. Leiterplatten mit mindestens einer von der Vorrichtung 5 zur automatischen Lötstelleninspektion als schlecht bewerteten Lötstelle ASJ IRB werden an den Nachüberprüfungsplatz 7 übergeben. Wird die von der Vorrichtung 5 zur automatischen Lötstelleninspektion als schlecht bewertete mindestens eine Lötstelle ASJ IRB vom Prüfer in einer Nach- prüfung als gute Lötstelle HSJ IRG 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 ASJ IRB vom Prüfer in der Nachprüfung ebenfalls als schlechte Lötstelle HSJ IRB bewertet, dann wird die Leiterplatte an einen Nachbearbeitungs- prozess bzw. einen Ausschussprozess 9B übergeben. As can also be seen from FIGS. 1 and 9, the system 1, 1A for checking solder joints in the exemplary embodiments illustrated comprises in each case a post-inspection station 7, on which a human examiner checks the bad soldering test. ASJI RB evaluated soldered joints. In addition, the system 1, 1A is integrated into a system for assembling printed circuit boards for solder joint inspection. In this case, printed circuit boards with soldering points ASJ IRG which are rated as good by the device 5 for automatic solder joint inspection are transferred directly to a subsequent production process 9A. Printed circuit boards with at least one solder joint ASJ IRB rated as poor by the device 5 for automatic solder joint inspection are transferred to the post-inspection station 7. If the at least one solder joint ASJ IRB rated as poorly by the device 5 for automatic solder joint inspection is evaluated by the inspector as a good solder joint HSJ IRG in a subsequent test, then the printed circuit board is likewise transferred to the subsequent production process 9A. If the reviewer also judges that the at least one solder joint ASJ IRB considered poor by the automatic solder joint inspection device 5 is a bad solder joint HSJ IRB, then the printed circuit board is transferred to a post-processing process or scrap process 9B.
Wie aus Fig. 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. ImAs is further apparent from FIG. 2, in the illustrated first exemplary embodiment of a method for equipping a printed circuit board, in which the method according to the invention for solder joint inspection is embedded, the solder surfaces 14 of the printed circuit board 18 are printed with solder paste 15 in a step S100. in the
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 opti- male 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 LFIG 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 LFIB bewer- tet, wenn die Breite der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche außerhalb des vorge- gebenen 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 derStep S110, an automatic verification of the solder wettable 15 Lot surface 14 of the circuit board 18 is performed by which at least one geometric parameter of the respective solder 15 wettable solder 14, such as width and / or length of the solder 15 wettable solder 14, etc., is detected and determined. In step S120, it is checked whether the at least one determined geometric parameter of the soldering surface 14 which can be wetted with solder 15 lies within a predetermined range. In the exemplary embodiment shown, the width of the soldering surface 14 which can be wetted with solder 15 is detected as a geometric parameter for the soldering surface 14 to be checked, with an optimum width of the soldering surface wettable with solder 15 being specified as 100%. In the automatic pad inspection, the tested solder surface 14 is judged to be a good soldering area LFIG at step S120 when the width of the solderable pad 15 is within a predetermined range of 50% to 150%. The checked soldering surface 14 is evaluated as a poor soldering surface LFIB in step S120 if the width of the soldering surface wettable with solder 15 is outside the predetermined soldering surface. given area lies. In this case, the corresponding circuit board 18 is given to the post-processing process, which is performed in step S600. Of course, other areas for evaluating the soldering surface 14 can be specified. The size of solder pad 14 wettable with solder 15 depends on the dimensions of the electrically conductive contact surface and / or on the applied solder mask. Thus, the applied solder resist can reduce the solder wettable surface 14 of solder 15 of the electrically conductive contact surface when solder mask is on the electrically conductive contact surface. The at least one geometrical parameter of solderable surface 14 which can be wetted with solder 15 may alternatively also be printed prior to printing
Leiterplatte 18 mit Lotpaste im Schritt S100 ermittelt werden. Printed circuit board 18 can be determined with solder paste in step S100.
Sind die mit Lot 15 benetzbaren Lötflächen 14 der Leiterplatte 18 im Schritt S120 als gute Lötflächen LFIG bewertet worden, dann werden im Schritt S170 die zu lö- tenden 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 durchge- führt, durch welche in einem vorgegebenen Inspektionsbereich 12 der LötflächeIf the solder surfaces 14 of the printed circuit board 18 wettable with solder 15 have been evaluated as good solder surfaces LFIG in step S120, then the components 16 to be soldered are placed on the printed circuit board 18 in step S170. In step S180, the printed circuit board 18 is supplied with the placed components 16 to a soldering oven, in which the solder paste is melted so that the resulting solder 15, a solid electrically conductive connection between the components 16 and the solder pads 14 of the circuit board 18 is formed. Parallel to steps S170 and S180, the threshold value SW1, SW2, SW3, SW4 for the at least one quality feature QM for automatic solder joint inspection is determined in step S200 as a function of the specific dimensions of the solder surface 14 wettable with solder 15 and for checking the corresponding solder joint 11 specified. In step S300, the automatic solder joint inspection is performed, through which in a predetermined inspection area 12 of the soldering surface
14 das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM der zu überprüfenden Lötstelle er- fasst 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 ASJI RG 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 ASJI RB bewertet, wenn das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM unter dem vorgegebenen Schwell- wert 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 14 the at least one quality feature QM of the solder joint to be tested is detected. In step S310, the value of the at least one quality feature QM is compared with the predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4. In the exemplary embodiment illustrated, the solder joint 11 to be checked is evaluated as good solder joint ASJI RG in step S310 if the at least one quality characteristic QM is equal to the predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4 or lies above the predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4 , The solder joint 11 to be checked is rated as a bad solder joint ASJI RB if the at least one quality characteristic QM is below the predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4. Depending on the selected at least one Quality feature QM, the solder joint to be tested 11 may alternatively be evaluated as a good solder joint, if the at least one quality feature QM is below the predetermined threshold, or evaluated as a bad solder joint, if the at least one quality feature QM is equal to the predetermined threshold or above the predetermined
Schwellwert liegt.  Threshold is.
Sind die Lötstellen 11 im Schritt S310 als gute Lötstellen ASJ IRG bewertet, dann wird die korrespondierende Leiterplatte 18 direkt dem nachfolgenden Produkti- onsprozess 9A übergeben, welcher im Schritt S500 durchgeführt wird. Ist mindestens eine Lötstelle 11 der Leiterplatte als schlechte Lötstelle AS J IRB 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 ASJ IRB im Schritt S410 vom Prüfer in der Nachprüfung als gute Lötstelle HSJ IRG 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 ASJ IRB im Schritt S410 vom Prüfer in der Nachprüfung ebenfalls als schlechte Lötstelle HSJ IRB bewertet, dann wird die Leiterplatte an den Nachbearbeitungsprozess bzw. Ausschussprozess 9B übergeben, welcher im Schritt S600 durchgeführt wird. If the solder joints 11 are evaluated as good solder joints ASJ IRG in step S310, then the corresponding printed circuit board 18 is transferred directly to the subsequent production process 9A, which is carried out in step S500. If at least one soldering point 11 of the printed circuit board has been evaluated as a bad solder joint AS J IRB, then the printed circuit board is transferred to the post-inspection station 7 in step S400. If in the automatic solder joint inspection the poorly evaluated at least one solder joint ASJ IRB is evaluated by the inspector in the inspection as a good solder joint HSJ IRG in step S410, then the printed circuit board is likewise transferred to the subsequent production process 9A, which is carried out in step S500. Also, if the at least one solder joint ASJ IRB considered bad in the automatic solder joint inspection is evaluated as bad joint HSJ IRB by the inspector in the inspection in step S410, then the board is transferred to the post-processing process 9B performed in step S600.
Wie aus Fig. 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. As can be seen from FIGS. 3 and 4, in the illustrated section of a printed circuit board 18 and an electronic component 16, four solder joints 11 to be checked are shown. The solder joints 11 are each formed between a contact element 16. 1 of the electronic component 16 and a soldering surface 14 of the printed circuit board 18.
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 be- netzbaren 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 Leiterplatten- toleranzen 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 test algorithms known from the prior art, a sequence of test steps with the parameters required therefor and the fixed threshold values for the solder joint inspection used for the separation of good and bad solder joints 11 are generally determined at selected solder joint geometries. In subsequent test tasks on the solder joints 11 to be tested in different products, variations in the solder joint geometries of good and bad solder joints 11 can occur, which in the one-time creation the parameters and thresholds for the solder joint inspection can not be taken into account comprehensively and consequently can lead to increased slip and / or higher pseudo error rates. Variations in the solder joint geometries are caused, for example, by different geometries of the solder surfaces 14 of the printed circuit boards 18 which can be wetted with solder 15. Thus, the solder wettable surface 14 on the printed circuit board may vary due to different layout layouts such as dimensions of the wettable solder pad 14 and the different thickness of the pad forming the solder pad 14. In addition, variations can be caused by PCB tolerances. The solderable surface 15 wettable with solder 15 on the printed circuit board 18 of a solder joint 11 to be tested may vary due to the tolerances for the conductive pattern and / or the solder resist, so that the soldering surface 14 that is currently wettable with solder 15 can also vary. In combination, these variations in variations may cause more than 50% change in the current solder wettable surface 14 as compared to a nominal state.
In Fig. 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 Fig. 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 eineIn FIG. 3, various defect images a), b) and c) of bad solder joints 11 and an image d) of a good solder joint 11 are shown by way of example. The solder joints 11 are shown in connection with a by way of example QFP (Quad Flat Package) executed component 16 with gull-wing terminals designed as contact elements 16.1. For checking the solder joints 11, the device 5 for automatic solder joint inspection perpendicular to the printed circuit board 18 receives from above an image of the solder joint 11 to be examined, shown in FIG. A possible test for the recognition of the defects represented in the defect images a), b) and c) and the good solder joint 11 shown in FIG
Vermessung der Breite Bl, 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 Brei- te B3 des hellen Bereichs des Lothügels der bestimmten Breite der korrespondierenden mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 entspricht. Measuring the width Bl, B2, B3 of the bright area of a solder bump in front of a front edge of the corresponding contact element 11. Here, the defect images a) each show a contact element 11 lifted off the soldering surface 14 which is not wetted with solder 15. The defect images b) each show a contact element 11 resting on the soldering surface 14 which is not wetted with solder 15. The defect images c) each show a contact element 11 resting on the soldering surface 14, wherein no soldering paste 15 is present. Such an error can already be detected at an earlier time when a solder paste inspection is performed. The images d) each show a good solder joint 11, which is recognized in the illustrated exemplary embodiment by the fact that te B3 of the bright area of the Lothügels the specific width of the corresponding solderable with Lot 15 soldering surface 14 corresponds.
Aufgrund von Schwankungen in der Lotpastenmenge, welche beispielsweise durch Prozessstreuungen im Lotpastendruck verursacht werden, und/oder vonDue to variations in the Lotpastenmenge, which are caused for example by process variations in the solder paste printing, and / or of
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 Fig. 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 be- netzbaren Lötflächen 14 auf der Leiterplatte 18 ergeben dabei Verschiebungen dieser Verteilungen, wie aus Fig. 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 unterschiedlicheFluctuations in the geometry of the component 16 and / or the solder pads 14, etc., there are different distributions of the measured solder joint widths for good solder joints GSJ and bad solder joints BSJ with the error image a) lifted contact element 11. The distributions for distributions of the measured solder joint widths for good solder joints GSJ and for bad solder joints BSJ, for example, can be approximated by the normal distributions shown in Figs. 5-8. A threshold for distinguishing good solder joints GSJ and bad solder joints BSJ is chosen according to the pseudo error or slip rate to be achieved. Changes in the width of the solder surfaces 14 wettable with solder 15 on the printed circuit board 18 result in displacements of these distributions, as can be seen from FIGS. 5 to 8. With a threshold value set in accordance with the prior art, depending on the actual widths, the soldering surfaces 14 that are currently wettable with solder 15 and wettable with solder 15, which can vary over a large range due to the effects outlined above, are very different
Pseudofehler- bzw. Schlupfraten. Diese hohen Pseudofehler- und/oder Pseudo error or slip rates. These high pseudo error and / or
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. Slip rates are not acceptable. The variations in the geometry of the solder wettable surfaces 14 of the printed circuit board 18 are therefore a problem for a robust solder joint inspection.
Abhilfe für das beschriebene Problem ermöglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche ein für die jeweilige Leiterplattengeometrie ange- passtes Prüfmuster verwenden, also eine von der für das zu prüfende Produkt verwendeten Leiterplatte 18 abhängige Anpassung der im Prüfalgorithmus ver- wendeten 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 tatsäch- lieh für die zu untersuchende Lötstelle 11 auf der Leiterplatte 18 vorliegende Geometrie angepasst. Ein Beispiel ist die in Fig. 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 ak- tuell 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 wer- den, welche eine Vermessung der mit Lot 15 benetzbaren Lötfläche 14 auf derA remedy for the described problem is provided by embodiments of the present invention which use a test pattern adapted to the respective printed circuit board geometry, ie, adaptation of the parameters and / or threshold values SW1 used by the printed circuit board used for the product to be tested. SW2, SW3, SW4 for differentiation or separation of good solder joints Make GSJ and bad solder joints BSJ. In such an adaptive solder joint inspection, the test algorithm with which the automatic solder point inspection device 5 distinguishes automatic solder point inspection device 5 between a good solder joint GSJ or a bad solder joint BSJ is referred to the actual solder joint inspection. borrowed adapted for the solder joint 11 to be examined on the circuit board 18 present geometry. An example is the displacement of the threshold values SW1, SW2, SW3, SW4 shown in FIGS. 6 to 9 for the separation of good solder joints GSJ and bad solder joints BSJ as a function of the width of the solder pad 14 currently wettable with solder 15 on the printed circuit board 18. As a result Slip and pseudo-errors can be massively reduced compared to a solder joint inspection without corresponding adjustment of the threshold values. It is conceivable that the pseudo error rate can thereby be reduced to such an extent that a manual reclassification can be dispensed with. Information on the geometry of soldering surface 14 which is currently wettable with solder 15 on printed circuit board 18 can be provided, for example, by a device 3 for automatic solder paste inspection, which determines a quantity of solder paste applied to soldering surface 14 of solder joint 11 to be tested. However, it is also possible to use other analysis systems, preferably camera-based analysis systems, which measure the soldering surface 14 which can be wetted with solder 15
Leiterplatte 18 ermöglichen. Circuit board 18 allow.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird für die zu überprüfende Lötstelle 11 vorab für eine vorgegebene Anzahl von verschiedenen Breiten der mit Lot 15 be- netzbaren Lötfläche 14, hier beispielsweise für 60%, 80%, 100% und 120% desIn the illustrated exemplary embodiment, soldering area 14 which can be wetted with solder 15, for example for 60%, 80%, 100% and 120% of the soldering area 11 to be tested beforehand, is used for a given number of different widths
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. Nominal value of the width, corresponding supporting values are determined and stored, which are used to determine the threshold value SW1, SW2, SW3, SW4 for the at least one quality feature QM. The threshold value used for the solder joint inspection for the specific dimensions of solderable surface 14 which can be wetted with solder 15 can then be interpolated between the determined interpolation points.
Wie aus Fig. 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 Bl, B2, B3 eines hellen Bereichs des Lothügels im Inspektionsbereich 12 zwischen einer guten Lötstelle GSJ und einer schlechten Lötstelle BSJ unterschieden werden. Aufgrund weite- rer Prozessschwankungen würde die Anzahl der Pixel auch für eine unveränder- te 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 Fig. 5 bis 8 weiter ersichtlich ist. As can be further seen from FIGS. 5 to 8, for each of the widths shown, the solder wettable area of 60%, 80%, 100%, 120% based on the quality feature QM, such as "number of dark pixels" and / or "number of bright pixels" and / or "ratio of the number of dark pixels to the number of bright pixels" and / or width Bl, B2, B3 of a bright area of the solder bump in the inspection area 12 between a good solder joint GSJ and a bad solder joint Due to further process variations, the number of pixels would also be te width of the solder wettable solder 15 14 vary, so that for each width of the solder 15 wettable soldering area of 60%, 80%, 100%, 120% a certain probability in the form of a typical normal distribution for the number of pixels for good Solder points GSJ and for bad solder joints BSJ results, as can be seen from Fig. 5 to 8 further.
Mit einem fest vorgegebenen Schwellwert, welcher beispielsweise dem ersten Schwellwert SW1 aus Fig. 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 Fig. 6 dargestellt ist, im gleichen Bereich wie das Qualitätsmerkmal QM im Inspektionsbereich 12 für eine schlechte Lötstelle BSJ mit 120% Flächenbreite, welche in Fig. 8 dargestellt ist. Der Versuch einer Unterscheidung von guten und schlechten Lötstellen GSJ und BSJ würde zu Pseudo- fehlerraten und/oder Schlupfraten im hohen Prozentbereich führen. With a fixed predetermined threshold, which corresponds for example to the first threshold value SW1 from FIG. 5, it is not possible in the automatic solder joint inspection for all possible solder surfaces 14 wettable with solder 15 in the predetermined width range between 50% and 150% between good and bad solder joints GSJ and BSJ. Thus, the quality feature QM in the inspection area 12 for a good solder joint GSJ with 60% area width, which is shown in FIG. 6, is in the same range as the quality feature QM in the inspection area 12 for a bad solder joint BSJ with 120% area width, which is shown in FIG. 8 is shown. The attempt to distinguish between good and bad solder joints GSJ and BSJ would lead to pseudo error rates and / or high percentile slip rates.
Wie aus Fig. 9 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte zweite Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Anlage 1A zur Lötstellenüberprüfung im Unterschied zu dem in Fig. 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 ASJI RG oder als schlechte Lötstelle ASJI RB. As is further apparent from FIG. 9, the illustrated second exemplary embodiment of a system 1 according to the invention for solder joint inspection comprises a device 3 for automatic solder paste inspection, in contrast to the first exemplary embodiment of a device 1 according to the invention for solder joint inspection shown in FIG which determines a quantity of solder paste applied on the soldering surface 14 of the soldering point 11 to be checked, and an apparatus 4 for automatic component checking, which determines at least one geometric parameter of a component 16 to be soldered. In the second exemplary embodiment, the evaluation and control unit 10A additionally uses the solder paste quantity determined for the solder joint 11 to be tested and / or the at least one geometric parameter of the component 16 to be soldered in determining the threshold value SW1, SW2, SW3, SW4 for the at least one quality feature In addition, the evaluation and control unit 10A outputs the position and / or dimensions of the at least one corresponding inspection area 12 for the solder joint inspection as a function of the determined at least one geometric parameter of the component 16 to be soldered and / or of the specific component Lotpastenmenge and / or the determined at least one geometric parameter of the solder 15 wettable solder 14 before. Analogously to the first exemplary embodiment, the automatic solder joint inspection device 5 detects the at least one quality feature QM of the solder joint 11 to be inspected in a predetermined inspection region 12 of the soldering surface 14 and compares the at least one quality characteristic QM with a predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4. In this case, the device 5 for automatic solder joint inspection evaluates the solder joint 11 to be tested as a good solder joint ASJI RG or as a bad solder joint ASJI RB as a function of the comparison result.
Wie aus Fig. 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 be- druckt. As can also be seen from FIG. 10, in the illustrated second exemplary embodiment of a method for equipping a printed circuit board 18 in which the method according to the invention for solder joint inspection is embedded, in a step S100 the solder surfaces 14 of the printed circuit board 18 are printed with solder paste 15.
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 bei- spielsweise 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 dargestelltenIn step S110, an automatic check of solderable surface 15 of solderable surface 14 of printed circuit board 18 is carried out, by which at least one current geometric parameter of solderable surface 14 wettable with solder 15, such as width and / or length of soldering surface 14 wettable with solder 15 etc., recorded and determined. The size of solder pad 14 wettable with solder 15 depends on the dimensions of the electrically conductive contact surface and / or on the applied solder mask. Thus, the applied solder resist can reduce the solder wettable surface 14 of solder 15 of the electrically conductive contact surface when solder mask is on the electrically conductive contact surface. The at least one geometrical parameter of the soldering surface 14 which can be wetted with solder 15 can alternatively also be determined before the printing on the printed circuit board 18 with solder paste in step S100. In step S120, it is checked whether the at least one specific geometric parameter of the soldering surface 14 which can be wetted with solder 15 is within a predetermined range. In the illustrated
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 LFIG bewertet, wenn beispielsweise die Breite der mit Lot 15 be- netzbaren Lötfläche 14 in einem vorgegebenen Bereich von 50% bis 150% liegt. Die überprüfte Lötfläche 14 wird im Schritt S120 als schlechte Lötfläche LFIB 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. Embodiment is given for the solder joint to be tested 11 an optimal width of the solder 15 wettable soldering surface 14 as 100%. In the automatic soldering surface inspection, the checked solder surface 14 is evaluated as a good soldering surface LFIG in step S120 if, for example, the width of the soldering surface 14 wettable with solder 15 is within a predetermined range of 50% to 150%. The checked soldering area 14 is evaluated as a bad soldering area LFIB in step S120 if the width of the soldering area 14 wettable with solder 15 is outside the predetermined range. In this case, the corresponding circuit board 18 is given to the post-processing process, which is performed in step S600. Of course, other areas for evaluating the solder 15 wettable solder 14 can be specified.
Sind die mit Lot 15 benetzbaren Lötflächen 14 der Leiterplatte 18 im Schritt S120 als gute Lötflächen LFIG 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 automatischenIf the solder wettable surfaces 14 of the printed circuit board 18 have been evaluated as good solder surfaces LFIG in step S120, an automatic solder paste inspection is carried out in step S130, by which the amount of solder paste applied to a soldering surface 14 is determined. In step S140, it is checked whether the determined solder paste amount is within a predetermined range. In the illustrated embodiment, an optimal Lotpastenmenge is specified as 100% for the solder joint 11 to be tested. In the automatic
Lotpastenüberprüfung wird die bestimmte Lotpastenmenge im Schritt S140 als gute Lotpastenmenge SPIG bewertet, wenn sie beispielsweise im vorgegebenen Bereich von 50 bis 150% liegt. Die bestimme Lotpastenmenge wird im Schritt S160 als schlechte Lotpastenmenge SPIB bewertet, wenn sie außerhalb des vor- gegebenen Bereichs liegt. In diesem Fall wird die korrespondierende LeiterplatteSolder paste inspection, the specific Lotpastenmenge is evaluated in step S140 as a good Lotpastenmenge SPIG, for example, if it is in the predetermined range of 50 to 150%. The determined solder paste amount is judged to be a bad solder paste amount SPIB in step S160 if it is out of the predetermined range. In this case, the corresponding circuit board
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. 18 to the post-processing process, which is performed in step S600. Of course, other areas for assessing the Lotpastenmenge can be specified. Alternatively, the solder paste inspection may also be performed prior to the solder pad inspection.
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 dasIn step S150, an automatic component check is carried out, by which the geometric parameters of the respective component 16, such as dimensions of the component 16 and / or the contact elements 16.1 and / or degree of bending of the contact elements 16.1, etc., and / or damage to the component 16 detected and be determined. In step S160, it is checked if the
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 BTIB bewertet und einem Nachbearbeitungsprozess bzw. Ausschussprozess übergeben, welcher im Schritt S600 durchgeführt wird. Wird das Bauteil im Schritt S160 als gutes Bauteil BTIG 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. Component 16 corresponds to the specified requirements. If it is determined in step S160 that the component 16 does not meet the predetermined requirements, the component 16 is evaluated as a bad component BTIB and handed over to a post-processing process, which is performed in step S600. If the component becomes a good component in step S160 BTIG evaluated, then depending on the specific geometric parameters of the respective component 16 position and / or dimensions of the at least one corresponding inspection area 12 for solder joint inspection of the component 16 for the further process specified.
Die im Schritt S160 als gut bewerteten Bauteile BTIG 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 BauteileThe components BTIG evaluated as good in step S160 are placed on the printed circuit board 18 in step S170. In step S180, the printed circuit board 18 is supplied with the placed components 16 to a soldering oven, in which the solder paste is melted, so that by the resulting solder 15 a fixed electrically conductive connection between the contact elements 16.1 of the components
16 und den Lötflächen 14 der Leiterplatte 18 entsteht. Parallel zu den Schritten S170 und S180 wird im Schritt S200 der Schwellwert SWl, SW2, SW3, SW4 für das mindestens eine Qualitätsmerkmal QM zur automatischen Lötstelleninspektion in Abhängigkeit des mindestens einen bestimmten geometrischen Parame- ters des Bauteils 16 und/oder des bestimmten mindestens einen geometrischen16 and the solder pads 14 of the circuit board 18 is formed. Parallel to steps S170 and S180, in step S200 the threshold value SW1, SW2, SW3, SW4 for the at least one quality feature QM for automatic solder joint inspection is determined as a function of the at least one specific geometric parameter of the component 16 and / or of the determined at least one geometric one
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 Abmes- sungen des mindestens einen korrespondierenden Inspektionsbereichs 12.1,Parameters of solderable with Lot 15 soldering surface 14 and / or determined Lotpastenmenge and set to verify the corresponding solder 11. In addition, in the illustrated embodiment, in step S200, depending on the at least one specific geometrical parameter of the respective component 16 and / or the determined at least one geometrical parameter, solder pad 14 wettable with solder 15 and / or the particular amount of solder paste applied to solder pad 14 / or the dimensions of the at least one corresponding inspection area 12.1,
12.2 ermittelt und zur Lötstelleninspektion für das weitere Verfahren vorgegeben. 12.2 determined and specified for solder joint inspection for the further process.
Im Schritt S300 wird die automatische Lötstelleninspektion durchgeführt, durch welche in einem vorgegebenen Inspektionsbereich 12 der Lötfläche 14 das min- destens 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 SWl, SW2, SW3, SW4 verglichen. Die zu überprüfende Lötstelle 11 wird im dargestellten Ausführungsbeispiel im Schritt S310 als gute Lötstelle ASJI RG 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 ASJI RB 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. In step S300, the automatic solder joint inspection is carried out, by means of which the at least one quality feature QM of the solder joint 11 to be inspected is detected in a predetermined inspection region 12 of the soldering surface 14. For the position and / or dimensions of the inspection area 12, the specifications determined in step S200 are used. In step S310, the value of the at least one quality feature QM is compared with the predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4. The solder joint 11 to be checked is in the illustrated embodiment in step S310 as a good solder joint ASJI RG evaluates when the at least one quality feature QM is equal to the predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4 or above the predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4. The solder joint 11 to be tested is rated as a bad solder joint ASJI RB if the at least one quality feature QM is below the predetermined threshold value SW1, SW2, SW3, SW4. Depending on the selected at least one quality feature QM, the solder joint to be tested can alternatively be rated, for example, as a good solder joint, if the at least one quality feature QM is below the predetermined threshold, or evaluated as a poor solder joint, if the at least one quality feature QM equal to the predetermined threshold is or is above the predetermined threshold.
Sind die Lötstellen im Schritt S310 als gute Lötstellen ASJ IRG 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 ASJ IRB 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 ASJ IRB im Schritt S410 vom Prüfer in der Nachprüfung als gute Lötstelle HSJ IRG 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 ASJ IRB im Schritt S410 vom Prüfer in der Nachprüfung ebenfalls als schlechte Lötstelle HSJ IRB bewertet, dann wird die Leiterplatte an den Nachbearbeitungsprozess bzw. Ausschussprozess 9B übergeben, welcher im Schritt S600 durchgeführt wird. If the solder joints are evaluated as good solder joints ASJ IRG in step S310, then the corresponding printed circuit board is transferred directly to the subsequent production process 9A, which is carried out in step S500. If at least one solder joint 14 of the printed circuit board has been evaluated as a bad solder joint ASJ IRB, then the printed circuit board is transferred to the post-inspection station 7 in step S400. If in the automatic solder joint inspection the poorly evaluated at least one solder joint ASJ IRB is evaluated by the inspector in the inspection as a good solder joint HSJ IRG in step S410, then the printed circuit board is likewise transferred to the subsequent production process 9A, which is carried out in step S500. Also, if the at least one solder joint ASJ IRB considered bad in the automatic solder joint inspection is evaluated as bad joint HSJ IRB by the inspector in the inspection in step S410, then the board is transferred to the post-processing process 9B performed in step S600.

Claims

Ansprüche claims
1. 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 1. Appendix (1, 1A) for solder joint inspection with a device (5) for automatic Lötstelleninspektion, which in a predetermined inspection area (12) of the solder joint to be tested (11) detects at least one quality feature (QM) and with a predetermined
Schwellwert (SWl, 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 ge- kennzeichnet, 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) er- mittelten mindestens einen geometrischen Parameters der mit Lot (15) benetzbaren Lötfläche (14) den Schwellwert (SWl, 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.  Threshold value (SW1, SW2, SW3, SW4) is compared, whereby the device (5) for automatic solder joint inspection evaluates the solder joint (11) to be tested depending on the comparison result as a good solder joint (ASJI RG) or as a bad solder joint (ASJI RB) characterized in that an apparatus (2) is provided for the automatic soldering surface inspection, which determines at least one geometric parameter of a soldering surface (14) of the solder joint (11) which can be wetted by solder (15), an evaluation and control unit (10, 10A) as a function of the at least one geometric parameter of the soldering surface (14) which can be wetted by solder (15) for the solder joint (11) to be tested, the threshold value (SW1, SW2, SW3, SW4) for the at least one quality characteristic (QM). determined and for the verification of the corresponding solder joint (11) to the device (5) for automatic solder joint inspection pretends.
2. 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. 2. Installation according to claim 1, characterized in that a device (3) for automatic solder paste inspection on the soldering surface (14) of the solder joint to be tested (11) applied Lotpastenmenge determined.
3. 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 Lötstelle3. Plant according to claim 1 or 2, characterized in that a device (4) for automatic component verification determined at least one geometric parameter of a component to be soldered (16). Installation according to claim 2 or 3, characterized in that the evaluation and control unit (10A) for the to be tested solder joint
(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. (11) certain Lotpastenmenge and / or the at least one geometric parameter of the solder (15) wettable soldering surface (14) in the determination of the threshold value (SW1, SW2, SW3, SW4) for the at least one quality feature (QM) used.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (10A) Position und/oder Abmessungen des mindestens einen korrespondierenden InspektionsbereichsInstallation according to one of claims 1 to 4, characterized in that the evaluation and control unit (10A) position and / or dimensions of the at least one corresponding inspection area
(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. (12) for the solder joint inspection depending on the determined at least one geometric parameter of the component to be soldered (16) and / or the at least one geometric parameter of the solder (15) wettable soldering surface (14) and / or the Lotpastenmenge.
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. Installation according to one of claims 1 to 5, characterized in that the device (5) for automatic Lötstelleninspektion than the at least one quality feature (QM) a width and / or height and / or length of the solder joint (11) and / or within the inspection area (12) determines a number of pixels with a given property and / or sections with a given property.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) zur automatischen Lötflächenüberprüfung eine überprüfte Lötfläche (14) als gute Lötfläche (LFIG) bewertet, wenn der mindestens eine ermittelte geometrische Parameter der mit Lot (15) benetzbaren Lötfläche (14) innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Installation according to one of claims 1 to 6, characterized in that the device (2) for automatic Lötflächenüberprüfung a checked soldering surface (14) as good soldering surface (LFIG) evaluated if the at least one determined geometric parameters of the solder (15) wettable soldering surface (14) is within a predetermined range.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (3) zur automatischen Lotpastenüberprüfung eine bestimmte Lotpastenmenge als gute Lotpastenmenge (SPIG) 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. Installation according to one of claims 1 to 7, characterized in that the device (3) for automatic solder paste inspection evaluates a certain amount of solder paste as a good amount of solder paste (SPIG), if the determined Lotpastenmenge is within a predetermined range. Installation according to one of claims 1 to 8, characterized in that a Nachüberprüfungsplatz (7) is present at which a human examiner re-evaluated as a bad solder joint (ASJI RB) solder joints (11).
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. Method for solder joint inspection with an automatic solder joint inspection, by means of which at least one quality feature (QM) of a solder joint (11) to be tested is detected in a predetermined inspection region (12) of the solder joint (11) and with a predetermined threshold value (SW1, SW2, SW3, SW4) is compared, wherein the solder joint to be tested (11) as a function of the comparison result as a good solder joint (ASJI RG) or poor solder joint (ASJI RB) is evaluated, characterized in that an automatic Lötflächenüberprüfung is performed, by which at least one geometric parameter of with solder (15) wettable soldering surface (14) of the solder joint to be tested (11) is determined, wherein the threshold value (SW1, SW2, SW3, SW4) for the at least one quality feature (QM) for automatic solder joint inspection depending on the for Solder (11) determined at least one geometric parameter of determined solder (15) wettable soldering surface (14) and for the verification of the corresponding solder joint (11) is specified.
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. Method according to claim 10, characterized in that an automatic solder paste inspection determines a solder paste quantity applied to the soldering surface (14) and / or an automatic component inspection determines at least one geometric parameter of a component to be soldered (16), wherein the solder joint (11 ) certain amount of solder paste and / or the at least one geometric parameter of the component to be soldered (16) are used in the determination of the threshold value (SW1, SW2, SW3, SW4) for the at least one quality feature (QM).
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass Position und/oder Abmessungen des mindestens einen korrespondierenden Inspektionsbereichs (12) für die Lötstelleninspektion in Abhän- gigkeit 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. Method according to claim 10 or 11, characterized in that the position and / or dimensions of the at least one corresponding inspection area (12) for the solder joint inspection are dependent on The predetermined at least one geometric parameter of the component (16) and / or the at least one geometric parameter of the solder (15) wettable soldering surface (14) and / or the Lotpastenmenge be predetermined.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine überprüfte Lötfläche (14) als gute Lötfläche (LFIG) bewertet wird, wenn der mindestens eine ermittelte geometrische Parameter der mit Lot (15) benetzbaren Lötfläche (14) innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Method according to one of Claims 10 to 12, characterized in that a checked soldering surface (14) is evaluated as a good soldering surface (LFIG) if the at least one determined geometric parameter of the soldering surface (14) which can be wetted by solder (15) is within a predetermined range lies.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine für die zu überprüfende Lötstelle (11) bestimmte Lotpastenmenge als gute Lotpastenmenge (SPIG) bewertet wird, wenn die bestimme Lotpastenmenge innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Method according to one of Claims 10 to 13, characterized in that a quantity of solder paste intended for the solder joint (11) to be tested is evaluated as a good solder paste quantity (SPIG) if the specific quantity of solder paste is within a predetermined range.
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 (SWl, 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. A method according to claim 13 or 14, characterized in that for the solder joint to be tested (11) in advance for a predetermined number of different geometric parameters and / or Lotpastenmengen corresponding supporting values are determined and stored, which for determining the threshold value (SWl, SW2, SW3 , SW4) are used for the at least one quality feature (QM), wherein the threshold value used for the solder joint inspection for the determined geometrical parameter and / or for the specific solder paste quantity is interpolated between the determined support points.
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. A method according to claim 13, characterized in that for the solder joint to be tested (11) beforehand a threshold value characteristic is determined and stored in dependence on the geometric parameter and / or the Lotpastenmenge in the predetermined range, wherein the threshold value used for the solder joint inspection for the determined geometric parameter and / or the specific Lotpastenmenge is read from the characteristic.
17. 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. 17. The method according to any one of claims 10 to 16, characterized in that as the at least one quality feature (QM) a width and / or height and / or length of the solder joint (11) and / or within the inspection area (12) a number of Pixels with a given property and / or sections with a given property is determined.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Eigenschaft Helligkeit und/oder Farbe und/oder Größe der im Inspektionsbereich (12) erkannten Pixel betreffen. 18. The method according to claim 17, characterized in that the predetermined property brightness and / or color and / or size of the inspection area (12) recognized pixels relate.
19. 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. 19. Computer program product with program code for carrying out a method according to at least one of claims 10 to 18, when the program code is executed by an evaluation and control unit (10, 10A).
20. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 19 gespeichert ist. 20. A machine-readable storage medium on which the computer program product according to claim 19 is stored.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112326655A (en) * 2020-10-26 2021-02-05 广州兴森快捷电路科技有限公司 Weldability detection method, detection device and storage medium
US11935221B2 (en) 2019-11-27 2024-03-19 AT&S (Chongqing) Company Limited User interface for judgment concerning quality classification of displayed arrays of component carriers

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110132960B (en) 2018-02-09 2021-12-14 飞旭电子(苏州)有限公司 Detection method of circuit board assembly
US11625820B2 (en) * 2020-05-28 2023-04-11 Applied Materials Israel Ltd. Evaluating an inspection algorithm for inspecting a semiconductor specimen
CN112261866A (en) * 2020-09-28 2021-01-22 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） SMT technology prediction tool for intelligently deciding PCB quality

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1388738A1 (en) * 2002-08-06 2004-02-11 Omron Corporation Inspection data producing method and board inspection apparatus using the method
EP1578186A2 (en) * 2004-03-01 2005-09-21 Omron Corporation Inspection method and system and production method of mounted substrate
EP1619494A1 (en) * 2004-07-21 2006-01-25 Omron Corporation Methods of and apparatus for inspecting substrate

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1388738A1 (en) * 2002-08-06 2004-02-11 Omron Corporation Inspection data producing method and board inspection apparatus using the method
EP1578186A2 (en) * 2004-03-01 2005-09-21 Omron Corporation Inspection method and system and production method of mounted substrate
EP1619494A1 (en) * 2004-07-21 2006-01-25 Omron Corporation Methods of and apparatus for inspecting substrate

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11935221B2 (en) 2019-11-27 2024-03-19 AT&S (Chongqing) Company Limited User interface for judgment concerning quality classification of displayed arrays of component carriers
CN112326655A (en) * 2020-10-26 2021-02-05 广州兴森快捷电路科技有限公司 Weldability detection method, detection device and storage medium
CN112326655B (en) * 2020-10-26 2023-01-17 广州兴森快捷电路科技有限公司 Weldability detection method, detection device and storage medium

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