Verpolte Bauteile: So erkennt die AOI Ausrichtungsfehler

Ein Verpolungsfehler liegt vor, wenn ein gepoltes Bauteil wie eine Diode, eine LED, ein Tantal- oder Elektrolytkondensator, ein IC oder ein Steckverbinder mit Pin 1 oder der Kathode auf dem falschen Pad bestückt ist. Die AOI erkennt ihn, indem sie die Polaritätsmarkierung des Bauteils – etwa einen Ring, einen Punkt, eine Kerbe oder eine Fase – lokalisiert und ihre Lage mit einer bekannt guten Referenzbaugruppe vergleicht.

Was verursacht Verpolung?

Anders als Lötfehler entsteht Verpolung fast nie durch Paste, Schablone oder Reflow. Sie ist ein Daten-, Material- oder Handhabungsfehler, und die häufigsten Ursachen sind:

• Bestückprogramm: ein Drehlagenfehler in den CAD-Bestückdaten oder der Gehäusebibliothek, oft durch unterschiedliche Konventionen für die Null-Orientierung zwischen CAD-Werkzeug und Bestückautomat. Dann ist jedes Bauteil an dieser Position verpolt.
• Bauteilverpackung: Bauteile, die ein neuer Lieferant in anderer Ausrichtung in die Gurttaschen einlegt, oder Stangen und Trays, die vom falschen Ende zugeführt werden.
• Manuelle Bestückung: THT-Elektrolytkondensatoren, Dioden und Steckverbinder, die von Hand verkehrt herum gesteckt werden.
• Bauteil- und Paddesign: symmetrische Footprints, die beide Ausrichtungen zulassen, fehlende oder mehrdeutige Polaritätsmarkierungen im Bestückungsdruck und Lieferanten, die die Polarität unterschiedlich kennzeichnen, etwa mit einem Ring bei der einen Diode und einem farbigen Ende bei einer anderen.
• Reflow: Kleine Bauteile können sich beim Schwimmen auf flüssigem Lot leicht drehen, das führt aber zu einer Verdrehung (Skew), nicht zu einer Drehung um 180°.

Verpolung ist eng verwandt mit fehlenden und falschen Bauteilen: Dieselben Rüstkontrollen erkennen beides.

Wie wird Verpolung erkannt?

Die manuelle Sichtprüfung beruht darauf, kleine Polaritätsmarkierungen an Hunderten von Positionen abzulesen – genau hier setzt die Ermüdung ein. Die SPI läuft vor der Bestückung und kann die Ausrichtung nicht sehen.

Die 2D-AOI ist das wichtigste Werkzeug. Sie findet das Polaritätsmerkmal an jedem Bauteil und prüft seine Lage gegen die Referenz, und OCR oder OCV der Beschriftung bestätigt die Ausrichtung bei ICs. Die praktische Schwierigkeit ist die Streuung: Die Markierung eines neuen Lieferanten an anderer Stelle oder in anderer Form kann Pseudofehler verursachen oder fälschlich akzeptiert werden, wenn Schwellwerte gelockert werden, um diese zu stoppen.

Eine 3D-AOI kann helfen, wenn das Polaritätsmerkmal eine physische Form ist, etwa eine abgeschrägte Kante oder eine eingeformte Kerbe, statt einer aufgedruckten Markierung. Die AXI wird für die Polarität selten eingesetzt. In-Circuit- und Funktionstests erkennen viele Verpolungen elektrisch, allerdings erst nach dem Löten, wenn die Nacharbeit teurer ist.

Im Prüfumfang von DaoAI deckt Punkt 02, Bestückung, Ausrichtung & Polarität, falsche Polarität ebenso ab wie Verdrehung und auf dem Kopf bestückte (gewendete) Bauteile. Bauteilpolarität und Bauteilausrichtung gehören beide zu den zentralen Prüffunktionen, die die KI-gestützte automatische Programmierung aus einem Golden Board (Referenzbaugruppe) erzeugt.

Trägt das Bauteil eines anderen Lieferanten eine andere Gehäuseform oder Beschriftung, markieren die Bediener die akzeptable Variante als OK, sodass die KI sie für die gesamte Bauteilgruppe lernt. Für die THT-Polaritätsprüfung prüft die DaoAI A3 Bauteilkörper auf fehlende, falsche und verpolte Bauteile vor und nach der Welle, auf beiden Seiten der Leiterplatte mit einer Maschine; ein Fund vor der Welle bedeutet, dass sich das Bauteil noch von Hand drehen lässt. Die P3 und P5 unterstützen ebenfalls die DIP-/THT-Prüfung.

So verhindern Sie Verpolung

Da ein Programmfehler jede Baugruppe verpolt, ist die Erstmusterprüfung die wertvollste Einzelkontrolle. Die Tabelle ordnet jeder Ursache ihre Vorbeugung zu.

Bringen Sie die Baugruppe mit dem Bauteil mit, das Ihre aktuelle AOI immer wieder falsch beurteilt. Senden Sie uns eine Ihrer eigenen Baugruppen, und wir testen sie kostenlos für Sie.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Welche Bauteile werden am häufigsten verpolt bestückt?

Dioden, LEDs, Tantal- und Elektrolytkondensatoren, ICs und Steckverbinder sind die üblichen Fälle. THT-Elektrolytkondensatoren sind bei manueller Bestückung häufige Fehlerquellen.

Kann eine AOI die Polarität bei Bauteilen ohne sichtbare Markierung erkennen?

Nur, wenn das Bauteil eine andere sichtbare Asymmetrie hat, etwa eine Fase, eine Kerbe oder eine bestimmte Anordnung der Anschlüsse. Hat ein gepoltes Bauteil überhaupt kein sichtbares Merkmal, ist ein elektrischer Test nötig.

Warum verursacht ein Lieferantenwechsel Pseudofehler bei der Polaritätsprüfung?

Verschiedene Lieferanten platzieren oder gestalten Polaritätsmarkierungen unterschiedlich, sodass ein korrektes Bauteil für das Prüfprogramm ungewohnt aussehen kann. Wird dem System das neue Aussehen beigebracht, ist der Pseudofehler behoben, ohne die Prüfung zu lockern.

Was ist der Unterschied zwischen einem verpolten und einem gewendeten Bauteil?

Ein verpoltes Bauteil ist so gedreht, dass seine Polarität falsch ist, liegt aber mit der richtigen Seite nach oben. Ein gewendetes Bauteil liegt auf dem Kopf, mit der beschrifteten Seite zur Leiterplatte.