Es gibt zwei gängige Techniken zur Leiterplattenbestückung: die Durchsteckmontage (Through Hole Technology, THT) und die Oberflächenmontage (Surface-Mounting Technology, SMT). Bei Ersterem werden Bauelemente mit Drahtanschlüssen verwendet, die auf der Unterseite durch konventionelles Handlöten verbunden und anschließend mit anderen Bauelementen verdrahtet werden können. Im Gegensatz dazu werden Bauteile bei der SMT mithilfe von lötfähigen Anschlussflächen direkt auf die Leiterplatte gelötet. Die Vorteile dieser Technik liegen auf der Hand: Eine dichtere sowie eine beidseitige Bestückung von Leiterplatten ist möglich, was sich auch hinsichtlich elektrischer Eigenschaften der Schaltung positiv auswirkt. Zusätzlich können kleinere Leiterplatten verwendet werden, wodurch sich letztendlich die Produktionskosten senken lassen. Gerade bei finalen Produkten, die in großer Menge automa-tisch bestückt werden, macht sich dieser Effekt bemerkbar. Jedoch kann sich der positive Effekt bei der Entwicklung von Projektstudien, Prototypen oder innovativen Kleinserien schnell ins Negative wenden, da sich die Bestückung mittels SMT ohne Maschinen oder entsprechendem Wissen per Hand nur schwer oder langsam bewältigen lässt. Auch die externe Bestückung bietet keine Lösung, da hierdurch bis zu drei Wochen an Zeit verloren gehen.

Eine kostengünstige und effektive Lösung

Aus diesem Grund startete die Firma Sidena vor drei Jahren ein Projekt namens „MiniPlacer", mit dem Ziel, ein kleines Schreibtischsystem zu entwicklen, welches Leiterplatten schnell bestücken kann. Die Spezifikation gab die Richtung vor: Gestützt auf ein Vision-System, das auf einer USB-Kamera und einer leistungsstarken Software basiert, soll der „ Schreibtischbestücker" automatisch Bauteile greifen, platzieren sowie festlöten und infolgedessen eine schnelle Bestückung von mehreren Platinen ermöglichen. Systemkomponenten wie Schrittmotor, Bänder und Antriebe sollen aus Standardbauteilen bestehen, sodass bezüglich Reparatur und Wartung die Kosten im unteren Bereich angesiedelt sind.

Die Wahl der richtigen Kamera

Die Wahl der Kamera fiel auf die industrietaugliche USB-2.0-Einplatinenkamera mv-BlueFox-MLC von Matrix Vision. Ausschlaggebend waren neben der minimalen Baugröße die sehr gute Bildqualität und insbesondere die Möglichkeit, alle Eigenschaften über die mitgelieferte Property-Applikation wxPropView einzustellen und zu steuern. Die Bedienung von wxPropView ist durch den intuitiven Aufbau einfach und kann durch unterschiedliche User-Modi bequem angepasst werden. Obendrein ist die elektronische Schaltung der Kamera extrem schnell, was im Gegensatz zu anderen Kameras oder Webcams eine nahezu optimale Betriebsgeschwindigkeit ermöglicht. „Auch in anderen Anwendungen hat die Kamera ihre Robustheit unter Beweis gestellt", so die Sidena-Experten. Mehrere Male wurde die Kamera problemlos und ohne Nebeneffekte unter unterschiedlichen schwierigen elektronischen oder umwelttechnischen Bedingungen eingesetzt.

Die passende Bestückfunktionalität

Die Bestückungsmaschine MiniPlacer ermöglicht die Bestückung von einem oder mehreren Platinen mit einer Oberfläche von 350 x 150 mm. Die Geschwindigkeit der Bestückung hängt von der Komplexität der Schaltung ab, befindet sich aber im Bereich von 300 bis 400 Bauteilen pro Stunde. Dies ist im Vergleich zu Standard-SMD-Bestückungsmaschinen nicht viel, jedoch ist der MiniPlacer erstens die einzige Maschine, die aus einer chaotisch mit Bauteilen gefüllten Box, Bauteile korrekt entnehmen kann. Zweitens ist der MiniPlacer um ein Hundertfaches günstiger als eine Standard-SMD-Bestückungsmaschine. Drittens ist der MiniPlacer dafür gedacht, nur eine geringe Anzahl an Platinen für Testzwecke und „Proof of Concepts" zu bestücken. Normalerweise geschieht dies in einer Stunde, wohingegen die manuelle Bestückung einen Tag oder mehr benötigen würde. Hierbei ist nicht garantiert, dass dem menschlichen Bestücker keinerlei Fehler unterlaufen. Der MiniPlacer dagegen ist zuverlässig, da ein Bildverarbeitungssystem die Bauteile validiert und positioniert.

Der von dem MiniPlacer unterstützte minimale Pitch-Abstand beträgt 0,8 mm. Bauteile der Größen von 0806 bis 20 x 30 mm werden problemlos verarbeitet. Als Software-gesteuerte Einheit kann der MiniPlacer Design-Formate wie Proteus, Design Spark, Eagle sowie jede andere Datei im Excel-Format einlesen und verwerten.

Dipl.-Inform. (FH) Ulli Lansche, Technischer Redakteur bei der Matrix Vision GmbH in Oppenweiler ( www.matrix-vision.de )