Die Qualitätsprüfung während der Herstellung von Leiterplatten zu optimieren, haben sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Bergischen Universität Wuppertal zum Ziel gesetzt. Dafür entwickeln sie eine Prüfanlage, die Fehler auf Basis Künstlicher Intelligenz (KI) automatisch erkennen soll.
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, betonen die Forschenden.
KI-basierte Defekterkennung
„Aktuell gibt es keine Technologie, die unbestückte Platinen automatisch inspizieren kann. Die komplexen Reflexionen der Lötstellenoberflächen erschweren eine genaue Fehlerbewertung erheblich“, erklärt Projektleiter Prof. Dr.-Ing. Stefan Bracke vom Lehrstuhl für Zuverlässigkeitstechnik und Risikoanalytik. In Kooperation mit der Pentagal Chemie und Maschinenbau GmbH und seinem Wissenschaftlichen Mitarbeiter Jannis Pietruschka will er 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.
Die Qualitätsprüfung soll direkt nach dem Verzinnungsprozess stattfinden, bevor weitere Bauteile auf den Platinen montiert werden. Der Effekt: Ressourcen werden gespart und Ausschuss verringert. „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.
Testreihen in prototypischer Prüfanlage
Gemeinsam mit Pentagal wird die vom Lehrstuhl entwickelte Software in eine prototypische Prüfanlage integriert und in Testreihen auf ihre Zuverlässigkeit geprüft. Pentagal übernimmt die Konstruktion der mechanischen und mechatronischen Anlagenkomponenten und plant, das System künftig als Modul in ihre Heißluftverzinnungsanlagen zu integrieren.
Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) mit 216.683€ über zwei Jahre gefördert.
