Leiterplatten durchlaufen im Produktionsprozess mehrere Stadien, die jeweils eine optische Inspektion erfordern, um Fehler frühzeitig zu erkennen. Besonders anspruchsvoll ist die Prüfung unbestückter Leiterplatten nach dem Verzinnungsprozess: Hier lösen Reflexionen an bestimmten Lötstellen falsche Fehlermeldungen aus, die zum Aussortieren einer eigentlich intakten Leiterplatte führen. Ein Problem, das mit bisherigen Prüfanlagen nicht behoben werden konnte.
„Aktuell gibt es keine Technologie, die unbestückte Platinen automatisch inspizieren kann“, sagt Prof. Stefan Bracke vom Lehrstuhl für Zuverlässigkeitstechnik und Risikoanalytik der Universität Wuppertal. „Die komplexen Reflexionen der Lötstellenoberflächen erschweren eine genaue Fehlerbewertung erheblich.“
In Kooperation mit der Firma Pentagal Chemie und Maschinenbau sowie seinem wissenschaftlichen Mitarbeiter Jannis Pietruschka will Bracke nun ein neuartiges Inspektionskonzept entwickeln, das verschiedene Blickwinkel aufnimmt – und damit in puncto Reflexionen nicht mehr so anfällig ist. Die Defekterkennung in den Aufnahmen erfolgt dann durch KI-basierte Auswertungs- und Prognosealgorithmen, um eine generalisierte Fehlererkennung ohne Referenzmuster zu ermöglichen.
Testreihen in prototypischer Anlage
Die Qualitätsprüfung soll direkt nach dem Verzinnungsprozess stattfinden, bevor weitere Bauteile auf den Platinen montiert werden. Dies spart Ressourcen und verringert den Ausschuss erheblich. „Das Projekt markiert einen wichtigen Schritt in der Automatisierung und Digitalisierung von Produktionsprozessen und bietet großes Potenzial, die Effizienz und Nachhaltigkeit in der Elektronikfertigung zu steigern“, sagt Bracke.
Gemeinsam mit Pentagal wird die von seinem Lehrstuhl entwickelte Software in eine prototypische Prüfanlage integriert und in umfassenden Testreihen auf ihre Zuverlässigkeit geprüft. Pentagal übernimmt dabei die Konstruktion der mechanischen und mechatronischen Anlagenkomponenten. Das Unternehmen plant, das System künftig als Modul in seine Heißluftverzinnungsanlagen zu integrieren.
Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz mit 216.683 Euro über zwei Jahre gefördert.
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