Spektrale Fingerabdrücke bei der Prüfung von Leiterplattenbeschichtungen
Wie sich mithilfe der hyperspektralen Bildgebung Beschichtungsmaterialien unterscheiden lassen, die bei der UV-Prüfung identisch erscheinen
Im sichtbaren Licht können zwei transparente Leiterplattenbeschichtungen nahezu identisch aussehen, obwohl sich ihre Materialeigenschaften und ihre Schutzwirkung unterscheiden.
Genau das macht die konforme Beschichtung zu einem geeigneten Anwendungsbereich für die hyperspektrale Bildgebung. Da die Beschichtung transparent ist, lassen sich ihr Vorhandensein oder ihre Zusammensetzung in einem Bild im sichtbaren Licht möglicherweise nicht ohne Weiteres erkennen. Eine UV-Fluoreszenzprüfung kann dabei helfen, die Abdeckung zu überprüfen, wenn die Beschichtung einen fluoreszierenden Marker enthält, jedoch lässt sich damit möglicherweise nicht zuverlässig zwischen verschiedenen Beschichtungsmaterialien unterscheiden. Eine UV-Fluoreszenzprüfung kann dabei helfen, die Abdeckung zu überprüfen, wenn die Beschichtung einen fluoreszierenden Marker enthält, jedoch lässt sich damit möglicherweise nicht zuverlässig zwischen verschiedenen Beschichtungsmaterialien unterscheiden.
Für Qualitätsteams in der Elektronikbranche geht es nicht nur darum, ob die Leiterplatte beschichtet zu sein scheint. Die Frage ist vielmehr, ob das erwartete Beschichtungsmaterial tatsächlich aufgetragen wurde – und ob die vorliegenden Nachweise eine zuverlässige Prüfentscheidung stützen können.
Die hyperspektrale Bildgebung liefert eine weitere Informationsquelle: die spektrale Empfindlichkeit des Materials.
Was ist ein spektraler Fingerabdruck bei der Prüfung von Leiterplattenbeschichtungen?
So wie sich Menschen anhand ihrer Fingerabdrücke voneinander unterscheiden lassen, kann ein spektraler Fingerabdruck dabei helfen, Materialien zu unterscheiden, die unter sichtbarem Licht identisch erscheinen.
Jedes Material reflektiert und absorbiert Licht über verschiedene Wellenlängen hinweg in einem charakteristischen Muster. Die hyperspektrale Bildgebung misst diese Muster und ermöglicht so den Vergleich von Beschichtungen anhand des Materialverhaltens und nicht nur anhand ihres Aussehens.
Bei der Prüfung der Beschichtung von Leiterplatten können diese Unterschiede dabei helfen, festzustellen, ob eine Beschichtung vorhanden ist, beschichtete von unbeschichteten Bereichen zu unterscheiden und zu überprüfen, ob das erwartete Beschichtungsmaterial aufgetragen wurde.
Warum die Überprüfung des Beschichtungsmaterials wichtig ist
Konforme Beschichtungen werden so ausgewählt, dass sie bestimmte Schutzanforderungen erfüllen. Je nach Anwendungsbereich muss eine Beschichtung unter Umständen gegen Feuchtigkeit, Chemikalien, Korrosion, Abrieb und extreme Temperaturen beständig sein.
Das Auftragen einer falschen Beschichtung kann die langfristige Zuverlässigkeit der Baugruppe beeinträchtigen – selbst wenn die Leiterplatte vollständig und gleichmäßig beschichtet zu sein scheint. Das bedeutet, dass die Überprüfung des Beschichtungsmaterials kein nebensächliches Inspektionsdetail ist. Sie ist Teil der Qualitätsentscheidung.
Daraus ergeben sich zwei verschiedene Prüfungsfragen:
- Ist eine Beschichtung vorhanden?
- Ist das das erwartete Beschichtungsmaterial?
Eine Prüfung mittels Sichtlicht- und UV-Fluoreszenz kann je nach Beschichtung und Prüfkonfiguration zur Beantwortung der ersten Frage beitragen. Für die Beantwortung der zweiten Frage liefern sie jedoch möglicherweise nicht genügend Informationen.
Für Elektronikhersteller kann diese Unterscheidung Auswirkungen auf Entscheidungen zur Produkteinführung, die Prozessvalidierung, die Ursachenanalyse, Gespräche mit Lieferanten und das Vertrauen in die langfristige Zuverlässigkeit haben. Für Maschinenbauer und Systemintegratoren verändert sie die Anforderungen an die Sensorik: Das System muss nicht nur ein Bild erfassen, sondern auch das Signal, das einen Materialzustand von einem anderen unterscheidet.
Was eine Machbarkeitsstudie zur Leiterplattenbeschichtung ergab
Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie von Headwall wurden transparente Leiterplattenbeschichtungen unter Verwendung der Hyperspektral-Zeilenkamera HELIOS EC64, einer hyperspektralen Zeilenkamera mit Echtzeitfähigkeit, untersucht. Die Studie zeigte, dass die Erkennung von Klarlacken auf Leiterplattenproben möglich ist und dass verschiedene Arten transparenter Beschichtungen unterschieden werden können. Außerdem bestätigte sie einen wichtigen Bewertungsaspekt: Beschichtungsart und Schichtdicke beeinflussen die Erkennbarkeit und sollten bei der Festlegung der Anwendung berücksichtigt werden.
Das ist der praktische Vorteil der hyperspektralen Bildgebung bei der Elektronikprüfung. Sie hilft den Teams dabei, festzustellen, ob ein Materialunterschied von Interesse einen messbaren spektralen Unterschied hervorruft – und ob sich diese Signatur in eine zuverlässige, wiederholbare Prüfentscheidung umsetzen lässt.
Beschichtungsunterschiede in Prüfentscheidungen umsetzen
Ein messbarer Unterschied zwischen Beschichtungsmaterialien ist nur dann von Nutzen, wenn er sich in eine klare Qualitätsentscheidung umsetzen lässt. Je nach Anwendungsanforderungen kann die hyperspektrale Bildgebung so konfiguriert werden, dass beschichtete von unbeschichteten Bereichen unterschieden, das erwartete Beschichtungsmaterial überprüft, zwischen bestimmten Beschichtungstypen differenziert oder eine unerwartete Materialreaktion zur Überprüfung markiert wird.
Die Klassifizierung muss zudem die im Herstellungsprozess auftretenden Schwankungen berücksichtigen. Die Beschichtungsdicke, die zugrunde liegende Leiterplatte, Abweichungen bei Lieferanten oder Chargen sowie die Produktionsbedingungen können die gemessene Reaktion beeinflussen. Repräsentative Proben tragen dazu bei, dass das System den zu erwartenden Schwankungsbereich erlernt – und nicht nur die Eigenschaften einer einzelnen Leiterplatte.
Die daraus resultierende Ausgabe kann dann die für den Prozess erforderlichen Maßnahmen unterstützen, wie beispielsweise eine Gut/Schlecht-Entscheidung, eine Überprüfung durch den Bediener, eine Prozessanpassung oder eine Qualitätsprüfung auf Chargenebene.
Welche spektralen Fingerabdrücke ändern sich bei der Elektronikprüfung?
Die Prüfung der Beschichtung von Leiterplatten ist ein anschauliches Beispiel dafür, warum die Prüfung auf Materialebene so wichtig ist.
Der entscheidende Unterschied ist auf den ersten Blick oft nicht erkennbar. Eine Beschichtung kann transparent sein. Zwei Materialien können ähnlich aussehen. Ein kontrastarmer Bereich kann in einem Standardbild akzeptabel erscheinen. Wenn sich jedoch die spektrale Empfindlichkeit unterscheidet, kann die hyperspektrale Bildgebung dabei helfen, diesen Unterschied aufzudecken und zu klassifizieren.
Die hyperspektrale Bildgebung bietet Elektronikteams eine zuverlässigere Grundlage für Prüfentscheidungen. Anhand der gemessenen spektralen Reaktion lassen sich das Vorhandensein einer Beschichtung, das Beschichtungsmaterial, beschichtete und unbeschichtete Bereiche sowie Materialabweichungen beurteilen.
Für Qualitätsteams bedeutet dies mehr Sicherheit. Für Prozessteams bedeutet es einen besseren Einblick in Schwankungen. Für Maschinenbauer und Integratoren eröffnet dies neue Möglichkeiten für Prüfsysteme, die mehr können, als nur die Leiterplatte zu erkennen – sie helfen dabei, den Zustand der Bauteile auf der Leiterplatte zu verstehen.
Das ist der zentrale Vorteil der hyperspektralen Bildgebung bei der Elektronikprüfung: Sie hilft dabei, verborgene Materialunterschiede in verwertbare Qualitätsentscheidungen umzuwandeln.
Erfahren Sie mehr über die Prüfung von Leiterplattenbeschichtungen
Laden Sie die Machbarkeitsstudie zur Inspektion von Leiterplattenbeschichtungen herunter und erfahren Sie, wie die hyperspektrale Bildgebung die Erkennung transparenter Beschichtungen und die Unterscheidung von Beschichtungsmaterialien in der Qualitätssicherung der Elektronikindustrie unterstützen kann.
Oder wenden Sie sich an Headwall , um eine Machbarkeitsdiskussion zu beginnen und zu prüfen, ob die hyperspektrale Bildgebung für Ihre Herausforderungen in den Bereichen Beschichtung, Materialprüfung oder Verunreinigung geeignet ist.
