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Dienstag, 24 Mai 2022 12:00

SPI: Präzision auch bei schnellem Tempo

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Geschätzte Lesezeit: 2 - 3 Minuten
Technologie im Detail: mit 20 Mio. Mikrospiegeln im DLP, einem 25-MP-Kamerasystem mit bis zu  10 µm Auflösung und dem 2500 mm² Abtastbereich setzt die SPI-Neuentwicklung Maßstäbe Technologie im Detail: mit 20 Mio. Mikrospiegeln im DLP, einem 25-MP-Kamerasystem mit bis zu 10 µm Auflösung und dem 2500 mm² Abtastbereich setzt die SPI-Neuentwicklung Maßstäbe Bilder: ASM

Geschwindigkeit oder Präzision – zwischen diesen beiden Parametern mussten sich Elektronikfertiger bisher häufig entscheiden, wenn sie ein SPI-System in ihrer SMT-Linie einsetzten. Durch ein neues HD-Optiksystem schafft ASM es, dass sich Präzision und Geschwindigkeit nicht mehr ausschließen.

Mithilfe des neuen Optiksystems des Lotpasten-Inspektionssystems ProcessLens wird die Prüfzeit gegenüber herkömmlichen SPI-Systemen bei einer Auflösung von 20 µm im Highspeed-Modus um bis zu 70 % reduziert. Im nur unwesentlich langsameren High-Resolution-Modus werden gar 10 µm erzielt. Damit ist ProcessLens das mit Abstand schnellste und präziseste High-End-Inspektionssystem der Branche. „Damit vereint ASM den Bedarf nach höchster Präzision aus dem Semiconductor-Bereich mit den Geschwindigkeitsanforderungen der SMT-Fertigung“, sagt Jérôme Rousval, ASM Solutions Marketing Manager und Spezialist für SPI-Systeme.

High-Speed meets High-Resolution

ProcessLens ist bis zu 70 % schneller als herkömmliche SPI-Systeme –ohne QualitätseinbußenProcessLens ist bis zu 70 % schneller als herkömmliche SPI-Systeme –ohne QualitätseinbußenFür die Prüfung eines handelsüblichen Boards mit einer Fläche von etwa 69 000 mm² und mehr als 6020 Depots beispielsweise benötigt das neue SPI-System nur noch 3,0 Sekunden im High-Speed- beziehungsweise 3,7 Sekunden im High-Resolution-Modus (Auflösungen 20 oder 10 µm).

Der Abtastbereich der 25-Megapixel-Kamera ist mit 50 x 50 mm (2500 mm²) um 277 % größer als in der Vorgängerversion mit 4 Megapixel und 30 x 30 mm. Die Anzahl der Mikrospiegel des DLP-Chips (Digital Light Projector) zur Erzeugung der Moiré-Muster wurde für eine vielfach höhere Auflösung von 8 Mio. auf 20 Mio. erhöht. Deren Größe wurde dabei in etwa halbiert. Jeder einzelne Spiegel ist elektronisch ansteuerbar, damit die Streifenmuster ohne jegliche Bewegung der Lichtquelle vibrations- und abweichungsfrei projiziert werden können.

Die Möglichkeit, zwischen dem Highspeed- und dem High-Resolution-Modus softwaregesteuert zu wechseln, eröffnet Fertigungen einen erheblichen Zuwachs an Flexibilität. Darüber hinaus gibt dies hohe Investitionssicherheit: Unternehmen sind so auch für künftig geänderte Inspektionsaufgaben gerüstet – ohne aufwendige Rekalibrierungen, Technikereinsätze oder Änderungen an den Prüfprogrammen.

Algorithmen der neuen Generation im Einsatz

Für die Steuerung des DLP-Chips sorgt eine neue Generation von Algorithmen, mit denen die Moiré-Muster erheblich präziser und schneller generiert werden: Die Zeit für die Stellungsänderung der Spiegel für die Streifenerzeugung liegt nun bei beeindruckenden 16 Mikrosekunden. Zudem sind Prüfprogramme jetzt auch zwischen Maschinen und Plattformen austauschbar. Dies betrifft auch wichtige Maschineneigenschaften, beispielsweise die Rotation der Kamera. Werden diese Einstellungswerte zu einer anderen Maschine transferiert, passt die Software diese automatisch an, um die gleiche Güte der Messergebnisse zu gewährleisten.

Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Weiterentwicklung und Verfeinerung der Steuerungsmechanismen für die akkurate Arbeit im Millisekundenbereich. Vibrationen aus den beweglichen Teilen des Inspektionssystems werden ausgeglichen und die Lichtsteuerung optimal gestaltet, indem Verzögerungen bis zur Entfaltung der vollen Leuchtkraft kompensiert werden. Auch bei der Thermostabilität hat ASM weitere Verbesserungen erzielt. Denn erst wenn alle optischen Elemente des SPIs unempfindlich gegenüber thermischen Einflüssen sind, können auch die kleinsten Verzerrungen der aufgenommenen Bilder ausgeschlossen werden.

Alle Elemente wurden für die Verlässlichkeitsprüfung im 3D-Druckverfahren hergestellt. Die anschließende Prüfung besteht kein so hergestelltes Teil, wenn es nicht die Zuverlässigkeitsrate von 99 % schafft. Für das optimale Wärmemanagement innerhalb der Maschine wurde auch die Wärmeableitung neu konzipiert.

Das Ergebnis der Entwicklungsarbeit ist die drastische Reduktion von Pseudo-Fehlern, Bedienereingriffen oder Linienstopps. Mit der Möglichkeit der Erweiterung zum System mit künstlicher Intelligenz inklusive autonomer Prozesssteuerung und -optimierung kann ProcessLens zu einer Voraussetzung für die umfassende Automatisierung der SMT-Fertigung in einer Integrated Smart Factory werden, so der Anbieter.

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