Hardware

Die Hardware

Die Baureihe EFA Picture ermöglicht die Erstellung von mikroskopischen Gesamtaufnahmen für Leiterplatinen. Bei erzielbaren Auflösungen von bis zu 5000 dpi werden selbst Strukturen von nur 50 µm mit ca. 10 Pixeln sicher dargestellt. Im Gegensatz zu einem Mikroskop bildet EFA Picture die vollständige Leiterplatine in dieser extrem detailreichen Auflösung ab.

Von Sondergrößen abgesehen werden Leiterplatinen in den Dimensionen bis zu 500 x 500 mm produziert. Diese Fläche kann keine Digitalkamera mit einer einzelnen Aufnahme in der geforderten Auflösung ablichten, so dass mit Hilfe der Hardware mehrere Einzelaufnahmen von der Leiterplatine erstellt werden müssen. Die Zerlegung in diese Einzelaufnahmen und das anschließende Vernähen derselben zur gewünschten mikroskopischen Gesamtaufnahme ist dann die Aufgabe des Software-Duos EFA Capture & EFA Stitch.

Die Qualität dieser Einzelaufnahmen wird jedoch maßgeblich durch die richtigen Antworten auf die verschiedenen Anforderungen beeinflusst.

Anforderungen an die Beleuchtung

Die richtige Beleuchtung hat in der Photographie schon immer einen großen Stellenwert eingenommen. Doch die Anforderungen, die an eine optimale Leiterplattenaufnahme gestellt werden, sind nochmals um einiges höher.

Da sind zum einen die vielfältigen Reflexionen, die bei gelöteten Leiterplatinen durch die zahlreichen Lötstellen hervorgerufen werden. Auch die metallisierten Oberflächen von Komponenten tragen zusätzlich zur Reflexionenbildung bei. Zum anderen werden Beschriftungen von Komponenten oft nicht mit einer gut erkennbaren Farbe durchgeführt, sondern vielfältig nur mit einem Laser beschriftet. Dann ist die Beschriftung dieser Komponenten meistens nur mit einem seitlichen Blick überhaupt erkennbar. Auch die Markierung des Pin 1 und damit die korrekte Ausrichtung der zugehörigen Komponente ist oft nur an einer abgeschrägten Kante erkennbar. In vielen Fällen ist diese Kante in der Draufsicht aber nur schwer ersichtlich.

Um diese Schwierigkeiten bei den Aufnahmen zu umgehen, kommen neben diversen Filtern zwei unterschiedliche Beleuchtungsquellen zum Einsatz. Zum einen eine Auflichtbeleuchtung, die für die allgemeine Helligkeit zuständig ist. Zum anderen eine Dunkelfeldbeleuchtung, die aufgrund ihres Einstrahlwinkels Oberflächenstrukturen deutlicher erkennbar werden lässt. Entscheidend ist aber das korrekte Verhältnis der Helligkeiten zwischen der Auflicht – und der Dunkelfeldbeleuchtung. Dieses Verhältnis muss individuell für jede  Leiterplatine unterschiedlicher Bauart ermittelt werden. 

Für die Verwaltung solcher Parameter ist die Software EFA Capture zuständig. Sie ordnet jedem Leiterplattentyp ein eigenes Aufnahme-Profil zu und erlaubt so die Erstellung von mikroskopischen Gesamtaufnahmen mit immer gleichen Aufnahmeparametern.

Anforderungen an die Mechanik und die Optik

Um Auflösungen von bis zu 5000 dpi gleichmäßig über eine Fläche von ca. 0,25 m² zu erzielen, ist eine präzise Führung der Digitalkamera absolut notwendig. Ohne hinreichende Parallelität der Sensorebene zur Leiterplatinenebene über den gesamten Verfahrbereich ist keine durchgängige Fokussierung möglich. Daher kommen in allen EFA Geräte hochpräsize und verwindungssteife Linearachsen zum Einsatz.

Ebenso hoch sind auch die Anforderungen an das Objektiv. Es muss verzeichnisarm sein, Abbildungsmasstäbe im Makrobereich erreichen und preislich erschwinglich sein. Da die Geräte der EFA Picture Baureihe professionelle Digitalkameras verwenden, stehen dem Anwender auch alle hochvergüteten Makro-Objektive unterschiedlichster Hersteller zur Verfügung. Die Bauart der EFA Geräte unterstützt alle Objektive mit einem Mindestabstand von 42 cm zwischen der Sensorebene und der Leiterplatinenoberfläche.

Anforderungen an das Handling

Das richtige Handling von Leiterplatinen ist eine nicht zu unterschätzende Voraussetzung für alle EFA Geräte.

Detailaufnahme von der ausgezogenen Schublade eines EFA Desktop Gerätes ..

Im Fall eines Desktop-Gerätes muss ein Bediener die Leiterplatine von der vorherigen Station zum Desktop-Gerät vertragen und anschließend von dort wieder zur nächsten Station. Kurze Wege mit wenigen Hindernissen können hier viele Handlingsprobleme vermeiden.

Problematischer ist dagegen oft das korrekte Einspannen der Leiterplatine in das Desktop-Gerät selbst. Kompakte Leiterplatinen haben meist nur kleine Ränder und wenig Reserve für Fehler, die beim Einlegen entstehen können. Hilfreich ist daher ein freier Zugang zu den Auflageschienen und eine fein justierbare Einstellung der Breite dieser Auflageschienen. Beides wurde in den Geräten der EFA Picture Baureihe realisiert! Die Auflageschienen sind über eine Spindel in der Breite präzise veränderbar und die Auflagemechanik ist vollständig aus dem Gerät herausziehbar.

Nach hinten verschoben ..

Im Fall eines Inline-Gerätes übernimmt der Controller des zugrunde liegenden Konveyors das Handling der Leiterplatinen, also die Übernahme vom vorhergehenden Linienteilnehmer, die Beförderung im eigenen Teilsegment und die Übergabe an den nachfolgenden Linienteilnehmer.

Interessant wird es daher erst im Fehlerfall, also dann wenn die Inspektion einer Leiterplatine fehlerhaft war und eine Reparatur ansteht! Damit in diesem Fall die Leiterplatine nicht vom Band genommen oder durch weitere Bandsegment ausgeschleußt werden muss, lassen sich die Geräte der EFA Picture Baureihe vollständig nach hinten verschieben. Der Bediener kann so die Reparatur direkt am Band vornehmen. Das Vertragen der Leiterplatine im Fehlerfall entfällt somit vollständig!

Ergonomisches Arbeiten

Auch das ergonomische Arbeiten darf nicht unberücksichtigt bleiben. Da alle Geräte aus der EFA Picture Baureihe über Multi-Touch Bildschirme verfügen, können Aufgaben schneller über eine Fingerberührung als mit einer Zeigergerät ausgelöst werden. Damit empfielt sich auch eine Bedienung im Stehen vor dem Gerät.

Daher sind die Bildschirme dieser Baureihe auch in der Höhe verstellbar, um die ergonomischen Anforderungen an unterschiedlich groß gewachsene Bediener zu erfüllen. Während die Höhenverstellung in den Desktop Geräten händisch durchgeführt werden muss, verfügen die Inline Geräte über einen Schrittmotor zur bequemen Höhenverstellung per Schalter.

Am Puls der Zeit

Alle Geräte der EFA Picture Baureihe sind wartungsfreundlich und zukunftsorientiert konzipiert.  Durch die Verwendung von professionellen Digitalkameras werden EFA Anwender schneller und damit häufiger mit den Neuerungen im Bereich der Digitalenkameras konfrontiert. Die durchschnittliche Marktverfügbarkeit eines neuen Kameramodells liegt bei ca. 2 Jahren. Danach hat der Nachfolger das Zepter übernommen und die Messlatte erneut höher gelegt.

Da sich aber alle EFA Geräte selbstständig rekalibrieren und damit auf neue Umgebungsbedingungen reagieren können, ist der Austausch des aktuellen Kameramodells gegen ein neueres Modell kein Hexenwerk. Vielfach kann daher der Anwender selbst den Austausch der Kamera gegen ein neueres Modell durchführen.

Damit ist der EFA Anwender immer am Puls der Zeit!