SPI-Systeme messen Höhe, Volumen und Fläche von Pastendepots. Sie berechnen Schablonenoffsets und erkennen Fehler wie Lotbrücken, fehlendes Lot, 2D- und 3D-Formfehler auf Leiterplatten. Deshalb unterscheiden sich gute SPI-Systeme grundlegend von einem System, das dafür ausgelegt wurde, die Höhe perfekt zylindrischer Objekte zu messen, die auf glatte Oberflächen platziert wurden.
Daher besteht die wichtigste Herausforderung für ein SPI-System darin, die Z-Höhe korrekt zu referenzieren und sich an die speziellen Gegebenheiten der Leiterplatte anzupassen.
Die Fähigkeit eines SPI-Systems, kleine Depots korrekt auszumessen, hängt in erster Linie davon ab, dass die folgenden Kriterien in der richtigen Gewichtung zueinander berücksichtigt werden:
das Verfahren zur Z-Referenzierung & die dabei verwendeten Algorithmen
die Informationen, die für jeden Punkt im Bildfeld entsprechend der optischen Konfiguration (Anzahl der Kameras, Anzahl der Projektoren, Triangulationswinkel, Auflösung der Optik (MTF), Bildpunktgröße usw.) errechnet werden
die Kompensation der Wölbung
die lokale X-/Y-Referenzierung
das Einlernen einer leeren Leiterplatte
Bei großen Pads liegt die Übertragungseffizienz bei 100 Prozent und die Depots haben eine ideale Form. Bei kleinen Pads kann die Übertragungseffizienz auf Werte bis zu 60 Prozent absinken und die Formen der Depots sind weit entfernt vom Idealzustand.
Herkömmliche SPI-Systeme verwenden einen Schwellwert, unterhalb dem sie nicht messen, sondern extrapolieren!
In der Produktion (nicht bei Vorführungen …) wird diese Schwelle generell auf Höhenwerte um 40 µm gesetzt, um die Anzahl der Fehlalarme zu begrenzen.
Diese Schwelle hat jedoch einen dramatischen Einfluss auf die Fähigkeit des Systems, kleine Depots präzise zu messen.
Dieses Manko wurde 2013 durch Shea Engineering nachgewiesen:
„Keine der Maschinen schien so viel [Volumen] zu erfassen, wie es dem Gewicht entspräche. Alle lagen 10 bis 65 Prozent unter den durch Wiegen ermittelten Werten. Das Ausmaß war abhängig von der Art der Programmierung.“
Ergebnisse bei einem kleinen Pad einer Produktionsleiterplatte:
Dieser Vergleichstest von Vi TECHNOLOGY wurde auf einem führenden, herkömmlichen SPI-System und dem revolutionären 3D-SPI-System „PI“ durchgeführt.
Das Pad hat einen Durchmesser von 250 µm (327 Pixel entfallen auf die Padoberfläche bei 10 µm Pixelgröße). Das tatsächliche Pastenvolumen beträgt 35 bis 40%, gemessen mit einem Mikroskop.
Das weit verbreitete herkömmliche System hat ein Volumen von 4 Prozent gemessen – mit einer Standardabweichung von 1%! Das Kriterium ist jedoch nicht Wiederholbarkeit, sondern Genauigkeit. Auch die Pixelgröße ist nicht entscheidend, sondern die Z-Referenzierung.
Vi TECHNOLOGY is davon überzeugt, dass Genauigkeit das Schlüsselkriterium für ein SPI-System ist – entsprechend wurde das PI-System entwickelt.
Mit seinem extrem großen Bildfeld und der patentierten Z-Referenzierung ist das PI-System in der Lage, das Pastenvolumen mit der erforderlichen Genauigkeit zu messen, ohne Kompromisse beim Durchsatz für die Bestücklinie eingehen zu müssen.
