Multisensor Messmaschine
Messung und Qualitätssicherung von Leiterplatten
Leiterplatten sind Platinen, die die Leitfähigkeit für elektrische Verbindungen innerhalb eines größeren Bauteils wie eines Smartphones oder eines Elektrofahrzeugs herstellen. Leiterplatten sind recht klein und enthalten winzige Bauteile, die manchmal nicht einmal mit bloßem Auge zu erkennen sind. Dennoch sind Leiterplatten mit ihren Schaltkreisen, Leiterbahnen, Durchkontaktierungen und Schichten von enormer Bedeutung.
Bei der Herstellung von Leiterplatten stellt die visuelle und elektronische Leiterplattenmessung sicher, dass die Leiterplatten korrekt funktionieren. In diesem Beitrag konzentrieren wir uns auf den Wert der visuellen Leiterplattenmessung und wie Sie diese in Ihre Prozesse integrieren können.
Warum die Leiterplattenmessung wichtig ist
Die Messung von Leiterplatten ist wichtig, weil sie verhindert, dass fehlerhafte Produkte auf den Verbrauchermarkt gelangen. Da Leiterplatten in fast allen Industriezweigen eingesetzt werden – auch in solchen mit engen Toleranzen – haben fehlerhafte Leiterplatten kostspielige, rufschädigende und eventuell sogar lebensbedrohliche Folgen.
Die Elektrofahrzeugindustrie ist auf Leiterplatten für die Stromversorgung von Fahrzeugen angewiesen. In der Medizintechnikindustrie werden Leiterplatten in lebensrettenden Geräten eingesetzt. Elektronische Geräte wie Smartphones werden durch die Speicher- und Leitfähigkeit der Leiterplatten zusammengehalten. Die Messung hält diese Qualitätserwartungen aufrecht.
Leiterplatten-Messmethoden
Die visuelle und elektrische Messung der Leiterplatten stellt die Funktionalität sicher und identifiziert mögliche Fehler. Obwohl sich die Methoden unterscheiden, sind sowohl die visuelle als auch die elektrische Messung integrale Bestandteile der Qualitätssicherung.
Optische Qualitätskontrolle von Leiterplatten
Bei der Sichtmessung liegt der Schwerpunkt auf der Identifizierung von physischen Mängeln der Leiterplatte. Die Tatsache, dass diese Mängel sichtbar sind, bedeutet jedoch nicht, dass es sich um eine ästhetische Kontrolle handelt. Vielmehr geben diese Mängel Aufschluss über die Funktionalität der Platine in ihrem Endprodukt.
Physikalische Eigenschaften wie Dicke, Rauheit, Abmessungen, Beulen, Kratzer, Löcher, Teilung und Lage werden durch eine Sichtmessung bewertet. Messtechniker können Mikroskope oder Bildverarbeitungssysteme verwenden, um die Abmessungen zu überprüfen.
Qualitätskontrolle von elektrischen Leiterplatten
Bei der Elektroprüfung werden die Schaltkreise, Lötstellen und die Funktionalität einer Leiterplatte geprüft. Diese Prüfungen umfassen Tests, die zukünftige Aufgaben der Leiterplatte simulieren, um sicherzustellen, dass sie sich innerhalb eines größeren Bauteils wie erwartet verhält.
Leiterplatten-Messgeräte für die optische Messung
Leiterplatten-Messgeräte variieren in Bezug auf Software, Optik und Details. Die vier Arten von Leiterplatten-Messgeräten, auf die wir uns in diesem Beitrag konzentrieren, sind die manuelle, optische Messung, die automatische, optische Messung, die automatische Lasermessung, die Röntgenmessung und die Messung mit Multisensor-Messmaschinen.
Manuelle optische Messung bei der Leiterplattenmessung
Bei der manuellen, optischen Messung prüft ein Messtechniker eine Leiterplatte mit bloßem Auge oder mit einer Lupe. Während der Messung vergleicht der Messtechniker manuell die Verbindungen und Schaltungen einer Leiterplatte mit einem Entwurfsbild.
Automatisierte, optische Messung von Leiterplatten
Ein System zur automatisierten, optischen Messung von Leiterplatten arbeitet mit hochauflösenden Kameras und verschiedenen Beleuchtungsoptionen. Die Beleuchtung erfolgt aus verschiedenen Winkeln, Helligkeiten und Farben, um eine klare Sicht auf die Leiterplatte zu ermöglichen.
Die Kamera, die Beleuchtung und die integrierte Software arbeiten zusammen, um den optischen Messprozess zu automatisieren. Anstelle manueller Vergleiche werden bei der automatisierten, optischen Messung automatisch Fehler wie fehlende Bauteile, Ausrichtungsfehler oder Lötfehler anhand des Entwurfsbilds erkannt.
Dieser automatisierte Ansatz ist entscheidend für die Erkennung von Problemen, die bei einer manuellen Messung aufgrund der eingeschränkten Sichtverhältnisse übersehen werden könnten. Geräte zur automatisierten, optischen Messung identifizieren Oberflächen-, Abmessungs- und Platzierungsfehler.
Automatische Leiterplattenmessung mit Lasertechnik
Bei der automatisierten Lasermessung werden Laser für die optische Messung eingesetzt. Der Laser tastet die Leiterplatte ab und wird reflektiert. Das Messsystem analysiert dann die Reflexionsposition und nutzt diese zur Messung der Höhe und Ausrichtung der Leiterplatte.
Automatisierte Röntgenmessung von Leiterplatten
Bei der Röntgenmessung werden Röntgenstrahlen eingesetzt, um unter die erste Schicht zu blicken. Mit den Röntgenstrahlen werden Lötstellen, Delaminationen und Hohlräume in einer Leiterplatte geprüft.
Da das Lot aus Schwermetallen und das Substrat aus leichtem Silizium besteht, werden die Röntgenstrahlen nur vom Lot absorbiert. Das Lot, das die Strahlen absorbiert, ermöglicht einen Blick in das Innere einer Leiterplatte.
Multisensor-Messmaschine
Eine Multisensor-Messmaschine ist ein Messgerät, das Optik, verschiedene Messtaster und einen Laser kombiniert. Diese Geräte werden für die Leiterplattenmessung eingesetzt, weil sie die Vorteile der automatisierten Lasermessung und der automatisierten, optischen Messung mit verschiedenen Messtaster kombinieren. Aufgrund dieser Eigenschaften sind Multisensorsysteme ideal für die Dimensionsmessung.
Wahl des richtigen Ansatzes für die optische Messung
Der richtige Ansatz für die optische Messung von Leiterplatten hängt von der Komplexität Ihrer Leiterplatten, Ihrem Produktionsvolumen, Ihrem Budget und Ihrer Branche ab.
Komplexität der Leiterplatten
Das Design, die Schaltung und die Lagenkomplexität Ihrer Leiterplatte spielen alle eine Rolle bei der Vorgehensweise. Einseitige Leiterplatten müssen nicht so detailliert untersucht werden wie zwei- oder mehrlagige Leiterplatten. Daher kann die manuelle, optische Messung ein geeigneter Ansatz für einseitige Leiterplatten sein.
Die Messung von mehrlagigen Leiterplatten erfordert eine Innenprüfung, die mit dem bloßen Auge oder einem Mikroskop nicht möglich ist. Aufgrund ihrer Komplexität eignen sich mehrlagige Leiterplatten für die Röntgenmessung, die automatisierte, optische Messung, die automatisierte Lasermessung oder für die Messung mit Multisensor-Messmaschinen.
Produktionsvolumen
Die Überprüfung Ihres Produktionsvolumens und dessen Verteilung auf automatisierte und manuelle Systeme ist entscheidend für Ihren Ansatz. Großserien in der Leiterplattenfertigung profitieren von automatisierter, optische Messung, automatisierter Lasermessung und Multisensor-Messmaschinen durch Vollautomatisierung. Kleinserien in der Leiterplattenfertigung erfordern möglicherweise nicht die gleichen Investitionen in moderne Maschinen.
Budget
Auch wenn es verlockend ist, sich für ein neues Röntgengerät zu entscheiden, hat die neue Technologie ihren Preis. Die manuelle, optische Messung ist kostengünstiger, bietet aber nicht den gleichen Grad an Genauigkeit und Expertise.
Bei der Wahl des Ansatzes und der Abwägung von Optionen und Budget sollten Multisensor-Messmaschinen in Betracht gezogen werden. Multisensor-Messmaschinen kombinieren Methoden der automatisierten Lasermessung und der automatisierten, optische Messung in einer Maschine.
Industrie
Die Berücksichtigung industrieller Toleranzen ist für das Messkonzept unerlässlich. Selbst wenn Ihre Leiterplatten einlagig oder schlicht sind, benötigen Industriezweige mit strengen Toleranzen wie medizinische Geräte oder Elektrofahrzeuge ein fortschrittliches System.
Integration der Leiterplattenmessung in Ihre Prozesse
Die Messung von Leiterplatten erfordert eine erstklassige Qualitätssicherung für die Medizin-, EV-, Luft- und Raumfahrt- sowie die Elektronikindustrie. Die Messung ist eine Win-Win-Situation: Ihre Verbraucher erhalten eine Qualitätsgarantie, während Sie sich einen guten Ruf aufbauen.
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