OSC Placement & Longboard Option

Die branchenweit einzigartigen SIPLACE Wechselportale ermöglichen Portal- und Bestückkopfwechsel auf dem Bestückautomaten SIPLACE SX in weniger als 30 Minuten. So lassen sich Maschinen- und Linienkonfigurationen schnell anpassen. „Capacity-on-Demand“ nennt SMT-Lösungsanbieter ASM dieses Konzept, die Bestückleistung einer Linie bedarfsgerecht zu skalieren, ohne die SMT-Linie in ihrem Layout verändern zu müssen. Neben den Wechselportalen bietet SIPLACE SX eine Vielzahl von smarten, optionalen Erweiterungen, um Elektronikfertiger flexibler agieren zu lassen.

Das SIPLACE OSC Paket macht die Bestücklösung fit, allen Herausforderungen der OSC-Bestückung mit Bravour zu begegnen. Mit der Longboard-Option verarbeitet die SIPLACE SX Leiterplatten bis zu einer Größe von 1.525 x 560 Millimeter.

Teaching bis ins kleinste Detail

Im Zusammenspiel mit dem SIPLACE OSC Paket bietet das Hightech-Visionsystem der SIPLACE SX optimale Prozesskontrolle für die Verarbeitung aller Arten von Odd Shaped Components (OSC). Für einfachere Bauteile liefern hochauflösende zweidimensionale Standardaufnahmen ausreichend gute Ergebnisse für das Teaching. Bei komplexeren Bauteilen kommt die 2D Aufnahme an Grenzen – beispielsweise bei THT-Komponenten oder Non-Grid-BGAs mit mehreren Lead-Gruppen.

So erfordert die Verarbeitung von THT-Komponenten, die zwar oft einfach gestaltet sind, aber eine sehr hohe Zahl von Pins aufweisen können, bessere Beschreibungen. Erst ausgefeiltere Vision-Technologien und Teaching-Lösungen erlauben eine exakte Vermessung sowie die Kontrolle der korrekten Zustände der Pins. Die Pins weisen unterschiedliche Formen und Längen auf. Das macht es sehr schwierig oder gar unmöglich, die Mitte jedes einzelnen Pins mit herkömmlichen 2D-Messungen exakt zu lokalisieren. Darüber hinaus können Reflexionen und andere Strukturen des Bauelements die Aufnahme stören und so verhindern, dass im 2D-Verfahren die Pin-Positionen in der erforderlichen Präzision bestimmt werden kann.

Abhilfe bieten 3D-Aufnahmen. Mit den 3D-Modellen lässt sich der Mittelpunkt jedes einzelnen Pins exakt bestimmen und genau ermitteln, ob die THT-Komponente zuverlässig bestückbar ist. 3D-Verfahren unterstützen auch die Überprüfung eines gesteckten Bauteils nach dem Bestücken auf den korrekten Sitz im PCB: „Snap-In-Detection“ ist ein weiterer Bestandteil des SIPLACE OSC Pakets. Andere Arten von OSC, beispielsweise komplex gestaltete Transformatoren mit übereinander platzierten Leads und Konnektoren, profitieren ebenfalls vom Einsatz von 3D-Modellen: Die Features, die mit dem PCB in Berührung kommen, müssen exakt definiert und von den anderen Elementen des Bauteils abgegrenzt werden.

Für das Teaching hochkomplexer OSC hat ASM das Verfahren „3D-Stereo-Measurement“ entwickelt. Dieses wird direkt am digitalen SIPLACE Vision-System der Maschine durchgeführt. Praktisch dabei ist, dass dies ohne den Einsatz weiterer Sensoren an jedem SIPLACE System mit den bestehenden stationären Kamerasystemen durchgeführt werden kann. Die Hightech-Kamera arbeitet mit dreidimensionalen Stereobildern, die ähnlich wie im menschlichen Auge erzeugt werden: Aus zwei seitlich zueinander leicht versetzten Bildern, wie mit dem rechten und linken Auge beim Menschen, errechnet die Software mit Hilfe ausgeklügelter Algorithmen durch Überlagerung der beiden Aufnahmen ein dreidimensionales Modell der Komponenten-Topologien. Abhängig von der Entfernung zur Kamera wird ein Objektpixel an unterschiedlichen Punkten auf der Z-Achse in den Stereobildern angezeigt. Anhand seiner Position im jeweiligen Stereobild lässt sich dann dessen Abstand zur Kamera berechnen und damit ein höchst detailliertes Höhenbild erstellen. Auf diese Weise werden disruptive Strukturen im Hintergrund ausgeschlossen und ignoriert, die das exakte Erkennen der kritischen Elemente des Bauteils für die Bestückung behindern. Es sind dabei bis zu sechs verschiedene Beleuchtungsebenen möglich, die in Stufen von 0 bis 255 justierbar sind, was in mehreren Billionen Beleuchtungsvarianten resultiert. Das Softwaremodul „Automatic Illumination Optimization“ hilft Anwendern daher dabei, den optimalen Ausleuchtungszustand automatisiert festzulegen. In Kombination mit der Ermittlung der maximalen Achsbeschleunigungen durch das OSC Paket sind so hohe Linienleistungen garantiert.

Der ASM Component Shape Wizard erleichtert es Anwendern, den exakten Soll-Zustand eines Bauteils genau zu erfassen und im System zu hinterlegen, um später bei der Bestückung die korrekte Ausrichtung der Komponente sicherzustellen. Die Stereomessung erfolgt dabei mit dem sogenannten „Micro Scanning“: Eine doppelte Bilderfassung (Double Capture) und wiederum smarte Algorithmen erreichen dabei eine extrem hohe Auflösung für die Z-Achse. So lassen sich die zu platzierenden Leads eindeutig von störenden Reflektionen anderer Bereiche abgrenzen. Diese Technologie ermöglicht darüber hinaus die Erfassung und Beschreibung von Leads, die keiner allgemein verwendeten Form ähnlich sind. Mit der Messung der Kontrastunterschiede zwischen hellen und dunklen Bereichen kann jede noch so abstrakt geformte Art eines Leads exakt definiert und festgehalten werden. Dies ist besonders hilfreich, wenn OSC mit Halte- oder Zentrierpins versehen sind. Nur wenn diese präzise vermessen im Teaching enthalten sind, kann die korrekte Ausrichtung des Bauteils bei der späteren Bestückung auch effizient kontrolliert werden.

Oftmals zählt die Größe doch

Generell gilt in der Elektronik, dass Geräte, Komponenten und damit auch die PCBs immer kleiner werden – ein unbestrittener Trend. Gleichzeitig existiert aber eine ungebrochen hohe Nachfrage nach übergroßen Boards, beispielsweise in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Militärwesen, Medizin oder Stromerzeugung. Die SIPLACE SX bietet ihren Nutzern deshalb viel Flexibilität in Richtung Größe und erweitert so das Leistungs- oder Angebotsspektrums seiner Eigentümer: Mit der Longboard-Option können Boards mit beeindruckenden Maßen von bis zu 1.525 x 560 Millimeter bestückt werden.

Die Lösung ist von ASM dabei für die Anwender unkompliziert und auch platzsparend konzipiert worden: Notwendig sind lediglich zwei 650 Millimeter lange ASM Smart Transport Modules, die am Anfang und Ende der Linie, unabhängig von der Anzahl der Bestückautomaten dazwischen, den notwendigen Support für die großen Boards geben. Für besonders schwere Boards kann dazu noch der Einsatz von Heavy-Board-Support-Lösungen erforderlich sein. Die Breiteneinstellung der Geräte erfolgt automatisch durch den Download der Bestückungsprogramme aus SIPLACE Pro. So kann mit einer Linie das gesamte Größenspektrum, beginnend bei der Minimalgröße von 50 x 50 Millimeter, abgedeckt werden. Angenehm für die Bediener: Der Einsatz des ASM Smart Transport Modules ist schneller erlernt, denn das grafische User-Interfaces ist im Stil der SIPLACE Station Software gehalten. Der Bestückvorgang erfolgt in Abhängigkeit der Länge der eingesetzten Boards in zwei oder drei Teilschritten: Die Messung der Stoppposition erfordert keine zusätzliche Hardware und wird von der SIPLACE SX selbst über die integrierte Laserschranke erledigt. Die Schritte werden dabei automatisch in Abhängigkeit der Bauteilabmessungen und des Bestückportfolios für die Leiterplatte ermittelt – somit bleibt auch unter extremen Bedingungen eine hohe Effektivität der gesamten Linie gewährleistet. Für Anwendungen mit extremen Anforderungen an die Präzision lässt sich optional eine zweite Laserschranke integrieren.

Unterstützung für komplexe Projekte

„Die Verarbeitung von OSC kann zu einer anspruchsvollen Herausforderung für Elektronikfertigungen werden. ASM stellt seinen Anwendern deshalb tiefgreifendes Know-how über die ASM Academy und andere Quellen zur Verfügung“, erklärt Christoph Oeckl, Leiter des ASM Center of Compentence (CoC) in München. „Ebenso erfordern Sonderlösungen wie die Longboard-Option eine durchdachte Projektierung, um optimale Ergebnisse zu liefern. In unseren weltweit verteilten CoC bieten wir unseren Kunden die Möglichkeit, auf die Kompetenz der ASM Experten zurückzugreifen. So können direkt vor Ort und in realen Umgebungen alle erforderlichen Prozessparameter, Setups und vieles mehr ermittelt und weiterführendes Wissen aufgebaut werden, um Projekte erfolgreich zum Abschluss zu bringen.“

• Bei Steckverbindern mit vielen Pins ist es fast unmöglich, die Mitte jedes einzelnen Pins mit einer 2D-Messung exakt zu lokalisieren.
• Das dreidimensionale Modell des Steckverbinders gibt alle Pin-Positionen für den Bestückprozess exakt vor.
• Das 3D-Stereo-Measurement und intelligente Software-Assistenten ermöglichen hochpräzises Teachen auch bei OSCs mit schwierigen Strukturen oder wenn viele störende Reflexionen vorhanden sind.
• Mit der Longboard-Option und dem ASM Smart Transport Module kann der Bestückautomat SIPLACE SX PCBs von bis zu 1.525 Millimeter Länge bestücken.