Gerade in der Elektronikindustrie stellt die zunehmende Verkleinerung der Komponenten bei gleichzeitiger Komplexitätssteigerung immer größere Anforderungen an die Prüftechnikverfahren. Speziell in dieser Industrie kamen die ersten industriellen Bildverarbeitungssysteme zum Einsatz und bis heute werden dort vielfältige Prüfsysteme genutzt. Die schnelle Technologieentwicklung wird dabei den stetig wachsenden Anforderungen an die Prüfaufgaben gerecht. Deshalb wundert es nicht, dass gerade in der Elektronikindustrie die neuartige, dreidimensionale Bildverarbeitung zuerst ihren Einsatz gefunden hat.

Die Verkleinerung der Komponenten bei gleichzeitiger Komplexitätssteigerung haben dazu geführt, dass die Gehäuse zwar immer kleiner jedoch mit immer mehr Anschlüssen versehen wurden. Diese Anschlüsse mit zweidimensionalen Technologien zu prüfen, wurde auch bei den SMD Bausteinen immer schwieriger. Bei den heute immer mehr zum Einsatz kommenden BGA Bausteinen ist die Überprüfung mit normalen 2D Technologien schlicht nicht mehr möglich, da sich die Anschlüsse auf der Unterseite der Bausteine befinden. Auch bei den sehr kleinen SMD Bausteinen ist es nach dem Bestücken nicht mehr möglich zu erkennen, ob die Bausteine richtig verlötet worden sind, da die Dimensionen der Pins entweder zu klein oder einfach nicht einsehbar ist.

Als Lösung bietet sich hier nach dem Verlöten nur noch die mittelbare Prüftechnik über X-Ray an. Hierbei kann jedoch nur noch der Defekt festgestellt werden. Ein mit mehreren hundert Lötkontakten auf der Unterseite versehener BGA kann nicht mehr repariert werden. Damit kann mit dieser Methode nur dafür gesorgt werden, sofern es überhaupt er¬kannt werden kann, dass die Komponente nicht weiterverarbeitet wird.

An dieser Stelle kommt die 3D Bildverarbeitung zum Einsatz, die im Vorfeld überprüfen kann ob das Bauteil in Ordnung ist. Es wird zum einen geprüft, ob alle Balls des BGA's vorhanden sind und zum anderen, ob sie die richtige Größe haben. Zudem kann man feststellen, ob auf der Platine genügend Lötpaste vorhanden ist, sodass beim Lötverfahren ein Kontakt zwischen den Bauteilverbindungen (Ball, Beinchen oder Lötflächen) und der Platine hergestellt werden kann.

Hierbei handelt es sich um ein mittelbares Verfahren, da man nicht direkt die Verbindung zwischen den Kontaktflächen der Bauteile und der Platine sehen kann. Bei korrekter Position und aufgebrachtem Volumen der Lötpaste können mehrere Fehler ausgeschlossen werden. Somit ist nicht nur sichergestellt, dass kein Kurzschluss durch eine fehlerhaft aufgebrachte Paste erzeugt wird, sondern auch dass genügend Paste vorhanden ist, um einen sicheren Kontakt zwischen der Platinenfläche und dem Bauteil herzustellen.

Wenn der Bestückungsautomat richtig arbeitet kann man davon ausgehen, dass das gesamte Modul funktioniert, sofern die Bauteile im Vorfeld geprüft wurden und der Pastendruck in Ordnung ist. Eventuell auftretende Fehler können im Funktionstest detektiert wer¬den. In diesem Fall müssen die Module leider meist komplett entsorgt werden, da es entweder wirtschaftlich uninteressant ist oder aber überhaupt nicht möglich die Module zu reparieren, wenn sich der Fehler auf der Unterseite eines solchen BGA befindet.

Die Aufgabenstellungen für dieses Aufgabengebiet sind klar definiert. Es muss sichergestellt werden, dass sich entweder die Anschlusspins auf einer Ebene befinden (koplanar sind) oder aber dass alle Balls des BGA's vorhanden sind und den Mindestanforderungen genügen. Gerade diese Aufgabenstellungen sind für 3D Systeme problemlos zu lösen, da diese Aussagen direkt als Ergebnis des Bildaufnahmesystems entstehen.

Ein Schwachpunkt der bisherigen Systeme war die schwierige und aufwendige Programmierung. Der Laser und die dazugehörige Kamera mussten getrennt eingerichtet werden. Wollte man präzise messen, war zudem eine Kalibrierung des Systems durch den Anwender notwendig. Diese Aufgabe ist selbst für einen Fachmann mit entsprechender Ausrüs¬tung sehr aufwendig. Wird eine Komponente verstellt, z.B. durch den Transport oder den Umbau der Anlage, so war es notwendig, den gesamten Kalibrierungsprozess neu durch¬zuführen. Dies ist zwar möglich, aber gerade bei weltweit zum Einsatz kommenden Systemen keine optimale Lösung.

Deshalb lag der Gedanke nahe die gesamte Bildaufnahmeeinheit in einem Gehäuse un¬terzubringen. Mit dieser Lösung wurden gleich mehrere Probleme auf einmal gelöst. Der Anwender bekommt einen 3D Sensor, den er wie eine normale Kamera in seine Anlage integrieren kann. Dieser Sensor kann schon bei der Herstellung auf einen Arbeitsbereich ka¬libriert werden und ist folglich nach dem Einbau in die Anlage sofort einsatzbereit. Sollte es notwendig sein das Bildaufnahmesystem zu tauschen, kann der Sensor einfach abge¬schraubt werden und ein neuer Sensor aus der gleichen Baureihe angeschraubt werden. Die gesamte Anlage ist sofort wieder betriebsbereit.