Schutzlack auf Leiterplatten prüfen
Die Alternative zu manueller Sichtprüfung
Schutzlack auf Leiterplatten prüfen
Die Alternative zur manuellen Sichtprüfung
Leiterplatten sind das Herzstück moderner Elektronik und werden als solche mit einem speziellen Schutzlack versehen. Gerade in sicherheitskritischen Anwendungen wie der Automobil- oder Medizintechnik kann eine fehlerhafte Beschichtung gravierende Folgen haben.
Doch genau diese Schutzschicht ist schwer zu prüfen: Sie ist transparent, dünn und verlangt nach einer Kontrolle, die zuverlässig, reproduzierbar und wirtschaftlich skalierbar ist.
Wozu Platinen mit Schutzlack?
Schutzlacke werden auf bestückte Leiterplatten aufgebracht, um die empfindliche Elektronik vor äußeren Einflüssen wie Feuchtigkeit, Korrosion und elektrischen Kriechströmen zu schützen.
Die Herausforderung dabei: Nicht die gesamte Leiterplatte wird lackiert. Steckkontakte, Testpunkte und bestimmte Bauelemente müssen explizit von der Beschichtung ausgenommen werden. Beim Auftrag kommt es dennoch immer wieder zu Fehlern wie Überlackierungen oder Fehlstellen. Je nach Anwendung führen die zu Funktionsausfällen oder sogar sicherheitskritischen Situationen. Eine Prüfung des Schutzlackes gehört deshalb zum Standardprozedere.
Transparentes sichtbar machen
Schutzlacke sind unter normalem Licht transparent und fast unmöglich genauer zu prüfen. Die Lösung heißt UV-Licht. Modernen Schutzlacken sind UV-fluoreszierende Partikel beigemischt, die unter UV-Licht hell aufleuchten – die Beschichtung wird damit sichtbar. Was im normalen Licht kaum zu erkennen ist, erscheint unter UV als klare, kontrastreiche Fläche.
UV-Licht ermöglicht eine Prüfung von Schutzlacken auf etwaige Fehler. Gängige Prüfverfahren bergen jedoch noch eine ganze Reihe weiterer Herausforderungen.
Stand der Praxis: Manuelle Sichtkontrolle dominiert – mit bekannten Schwächen
In vielen Betrieben ist die manuelle Sichtkontrolle nach wie vor die gängigste Methode zur Schutzlackprüfung. Dabei werden Leiterplatten von geschultem Personal visuell begutachtet. Dieser Ansatz hat jedoch mehrere strukturelle Nachteile.
Die Beurteilung von Menschen ist immer subjektiv. Die Qualität der Prüfung ist also nie vollkommen konstant, sondern unterliegt externen Einflüssen. Prüfungen, vor allem komplexe wie die bei Schutzlack, dauern lange und bilden in Produktionen häufig einen Engpass, der das Produktionsvolumen limitiert. Eine manuelle Sichtkontrolle ist, im Gegensatz zu einer digitalen, automatisierten, zudem schlecht Rückverfolgbar.
Die manuelle Prüfung erfordert allgemein einen hohen Personaleinsatz. Kosten entstehen darüber hinaus durch den Bedarf an Schulungen, sowie die Notwendigkeit, Sicherheitsauflagen bei der Arbeit mit UV-Licht zu erfüllen.¹
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Moderne Lösung: Kamerabasierte AOI
Kamerabasierte AOI-Systeme (Automated Optical Inspection), die mit UV-Beleuchtung ausgestattet sind, können auf dieser Basis vollautomatisch prüfen, ob der Lack vollflächig und korrekt aufgebracht wurde, ob Steckkontakte und Testpunkte frei von Lackresten sind und ob Lackspritzer außerhalb der definierten Lackierbereiche vorliegen.
Soweit die Theorie. für gängige AOI-Systeme stellen Prüfungen von Schutzlack jedoch oft eine nicht lösbare Herausforderung dar. Glänzende Lackflächen erzeugen Reflexionen, es existiert meist kein einheitliches Fehlerbild und je nach Platinendesign variieren die Lichtverhältnisse erheblich. Genau hier setzt die nächste Entwicklungsstufe an.
Gamechanger in der Schutzlack-Prüfung
Klassische Bildverarbeitung stößt bei der Schutzlackprüfung schnell an ihre Grenzen: Sie erfordert aufwendige Parametrierung für jedes Platinendesign und reagiert empfindlich auf neue Produktvarianten. Vorallem aber kommt sie mit unbekannten Fehlerbildern nicht zurecht.
KI-basierte Systeme auf der anderen Seite, kommen mit all diesen Punkten zurecht und bieten dadurch eine echte Alternative zur manuellen Prüfung.
Mit ihnen lassen sich die Lackflächen auf der Platine pixelgenau abgrenzen. Fehler können so nicht nur erkannt, sondern räumlich präzise eingegrenzt werden. Das liefert direkt verwertbare Informationen für die Nacharbeit und die Prozessoptimierung und bietet die Möglichkeit über Schwellwerte genau festzulegen, was vertretbar ist und was nicht, wodurch Pseudofehler effektiv eliminiert werden.
Anders als regelbasierte Systeme, die nur auf vorab definierte Fehlermuster reagieren, erkennt ein KI-Modell auch Unregelmäßigkeiten, die sich nicht vorhersagen lassen. Die KI lernt dabei aus den eigenen Produktionsdaten und passt sich an die spezifischen Bedingungen der jeweiligen Fertigungsumgebung an. Das erhöht die Erkennungsrate und macht das Prüfsystem langfristig robuster.
Was bringt die Automatisierung konkret?
Die Umstellung von manueller auf kamerabasierte Schutzlackprüfung zahlt sich in mehrfacher Hinsicht aus:
- 100%-Kontrolle statt Stichproben: Jede Leiterplatte wird vollständig geprüft – reproduzierbar und ohne Ermüdungseffekte.
- Rückverfolgbarkeit: Prüfergebnisse lassen sich statistisch auswerten und ermöglichen eine gezielte Prozessoptimierung.
- Reduzierung von Ausschuss und Nacharbeit: Fehler werden zuverlässig und früh im Prozess erkannt.
- Entlastung des Fachpersonals: Routineprüfungen werden automatisiert, wodurch sich Mitarbeiter auf die Fehleranalyse und Prozessverbesserung konzentrieren können.
Ein Praxisbeispiel
Ein konkretes Beispiel für diesen Ansatz ist das AOI-System ModSPOT. Ein Achssystem, ausgestattet mit einer hochauflösenden Kamera, ermöglicht es auch großformatige Leiterplatten vollständig zu erfassen.
Durch die optionale UV-Beleuchtung kann ModSPOT Schutzlackprüfungen direkt in den bestehenden Prüfprozess integrieren, ohne separate Prüfstationen zu erfordern.
Die KI-Modelle für die Prüfprogramme werden über die No-Code-Software ModOFFICE erstellt. Die Daternerfassung läuft automatisiert im Betrieb und KI-Modelle können ohne Programmierkenntnisse erstellt und weiterentwickelt werden. Das ermöglicht eine schnelle Reaktion auf neue Platinenvarianten oder veränderte Lackierprozesse.
Fazit: Schutzlackprüfung braucht mehr als ein UV-Lämpchen
Die Prüfung von Schutzlack stellt eine nicht zu unterschätzende Herausforderung dar. Ein heterogenes Fehlerbild und die Notwendigkeit des Einsatzes von spezieller Beleuchtung machen manuelle Prüfungen aufwändig und fehleranfällig. Auch klassische AOI-Systeme haben in der Praxis häufig Probleme und produzieren Pseudofehler.
Sie erfordert nicht nur geeignete Beleuchtung, sondern auch eine intelligente Bildauswertung, die mit den Realitäten der Fertigung umgehen kann: Varianz in Lackmaterialien, unterschiedliche Platinendesigns, wechselnde Produktionsbedingungen.
Durch den Einsatz von KI ist es möglich, einen zuverlässigen und kosteneffizienten Prüfprozess zu schaffen, der mit den richtigen Werkzeugen auch auf lange Sicht Planungssicherheit und Skalierbarkeit bietet.
Weiterführende Inhalte:
→ Visuelle Sichtkontrolle vs. AOI: Kosten und Effizienz im Vergleich
→ Von der manuellen Prüfung zur KI: Qualitätskontrolle 4.0
¹ https://www.komnet.nrw.de/_sitetools/dialog/2546
Autor: Frederick Warken
