„Gegenüber asiatischen Anbietern sind wir konkurrenzfähig“- LED-Leisten

Kombination aus AOI und LED-Tester überzeugt

„Gegenüber asiatischen Anbietern sind wir konkurrenzfähig“

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Die Integration und Kombination von verschiedenen Fertigungsprozessen ist für viele Elektronikfertiger eine zentrale Aufgabe in der strategischen Fertigungsplanung. Aus diesem Grund müssen Maschinenanbieter verstärkt über das Zusammenlegen von Einzelprozessen innerhalb ihrer Maschinen nachdenken. Prüftechnik Schneider & Koch Ingenieurgesellschaft mbH stellte vor 1 ½ Jahren das Testsystem LaserVision LED vor, eine Kombination aus AOI und LED-Tester. Zum Einsatz kommt dieses System unter anderem beim bayerischen EMS-Dienstleister Frank Elektronik GmbH.

Der EMS-Dienstleister bietet seit mehr als 15 Jahren Leiterplattenbestückung, Kabelkonfektionierung, Baugruppenmontage und die Frontplattenbedruckung an. Die Entwicklung und Fertigung von LED-bestückten Leiterplatten ist ein weiteres Fachgebiet des Unternehmens. Mitte 2014 entschied sich der Geschäftsführer Andreas Frank in die Produktion von LED-Leisten mit einer Länge von 1.500 mm einzusteigen.

„Für mich war klar, dass wir in diesem Bereich nur mit einer vollautomatischen Inline-Produktion konkurrenzfähig sein konnten. Für die Bestückung oder den Druck stellte dies kein Problem dar, aber für das Testen der LED-Leisten mussten wir lange nach einer geeigneten Lösung suchen“, erklärt Andreas Frank. Neben der eigentlichen AOI-Funktion sollte das neue Testsystem auch die Funktionen der bestückten LEDs inline prüfen können. „Das LaserVision LED deckt genau die Anforderungen ab, die wir an so ein System hatten. Im Vorfeld haben wir mit Sondermaschinenherstellern gesprochen, aber es war nie möglich, eine allumfassende Anlage zu konzipieren, die auch in einem annehmbaren Preissegment lag“, erinnert sich Frank.
Zum damaligen Zeitpunkt gab es noch kein System auf dem Markt, das beide Funktionen vereinte. Aus diesem Grund nahm Frank mit Sondermaschinenherstellern Kontakt auf, wobei schnell deutlich wurde, dass die Entwicklungskosten zum Teil viel zu hoch waren und eine Kombination der beiden Prüfverfahren nicht möglich war. Auf der productronica 2015 stellte Schneider & Koch das Testsystem LaserVision LED erstmalig vor. Das Testsystem wurde für die Prüfung von bestückten LED-Leiterplatten entwickelt. Dabei wird die komplette Prüfung der Leiterplatten bis zu einer Länge von bis zu 1.500 mm möglich. Diese umfasst die AOI-Prüfung, den Funktionstest als auch die Prüfung der LEDs bezüglich Helligkeit, Spannung und Farbtemperatur.
In der Vergangenheit wurden oft Lichtwellenleitersysteme und Sensoriken eingesetzt, die als Ergänzung in den elektrischen Testverfahren wie ICT oder FKT in den Adaptern integriert wurden. Aber gerade diese Lösungen wurden sehr teuer, wenn eine Vielzahl an LEDs geprüft werden musste. Die Kosten für die LED-Prüfung erreichten daher schnell ein Vielfaches der eigentlichen Adaptionskosten. Da die Messtechnik möglichst dicht an die zu prüfenden LEDs angeordnet werden muss, und idealerweise nicht über Schnittstellen geführt werden sollte, würden diese Kosten daher für jeden eingesetzten Adapter anfallen.
„Der LED-Tester benötigt zwar ebenfalls einen Adapter für die elektrische Kontaktierung im Inlineprozess, die LED-Messtechnik kann aber universell über die gesamte Baugruppengröße genutzt werden und wird nur einmalig im System benötigt. Darin liegt der Mehrwert für den Kunden beim Einsatz des LaserVision LED“, erklärt Ronald Block, einer der beiden Geschäftsführer von Prüftechnik Schneider & Koch. Hierdurch können die Kosten bei der Prüfung von mehreren LEDs sowie bei der Inspektion von mehreren Applikationen erheblich reduziert werden.
Für die LED-Tests gibt es zwei unterschiedliche Prüfungsansätze: Im taktzeitoptimierten Ansatz wird die im AOI eingesetzte Kamera zur Prüfung verwendet. Die Prüfung kann allerdings auch über ein integriertes Spektrometer durchgeführt werden. Dieses ist aber grundsätzlich nicht notwendig, da die Kamera häufig ausreichende Ergebnisse liefert. Für genauere Messungen kann dann das Spektrometer hinzugezogen werden. Da es sich dabei um ein sehr langsames Messsystem handelt, ist es aber für den Großserieneinsatz eher ungeeignet.
„In unserem System werden beide Prüfverfahren miteinander kombiniert, wodurch das LaserVision LED die Vorteile aus beiden Verfahren vereint: Die schnelle Prüfung mit der Kamera und die genaue Messung mit dem Spektrometer“, erklärt Block. Das Alleinstellungsmerkmal ist der Abgleich. Mit dem Spektrometer kann eine Baugruppe ausgemessen und dann mit dem Kamerasystem in Übereinklang gebracht werden. Die Prüfung erfolgt auf Einzel-LED-Ebene. LED-Leuchten können komplett als Endprodukte und auch in unterschiedlichen Fertigungsständen geprüft werden.
Um auch den Anforderungen einer modernen LED-Fertigung gerecht zu werden, wurde das System um das Handling von bis zu 1.500 mm langen Baugruppen erweitert. Das Besondere dabei ist, dass der Kunde im Nachlaufband eine Markierung der Pass-Baugruppen vornehmen kann. Dies erfolgt zum Beispiel mit einem Tinten-Markierungssystem, ist aber auch mit anderen Verfahren umsetzbar.
„Das LaserVision LED ist für uns das ideale Messsystem“, erklärt Frank. Mittlerweile setzt das Unternehmen aus Trauenstein in zwei seiner Inlinefertigungen das System von Schneider und Koch ein. Dabei prüft das Inspektionssystem nicht nur die bestückte Leiterplatte, sondern liest auch die Seriennummern der Leiterplatten aus. Diese werden zusammen mit den Bin-Informationen, der Chargennummer und den Messergebnissen zur Nachverfolgbarkeit abgespeichert. „Aus diesem Grund sind wir in der Lage, bei Abweichungen in der Farbtemperatur oder der Helligkeit einzelner LEDs unseren Lieferanten genau mitteilen zu können, welche LED-Chargen nicht den gewünschten Spezifikationen entsprachen. Wir haben somit unsere Position gegenüber den LED-Herstellern gestärkt“, berichtet Frank.
Frank Elektronik konnte durch das LaserVision LED die Qualität in der LED-Bestückung spürbar verbessern und gleichzeitig die Kosten durch die Vollautomatisierung reduzieren. Das Nutzentrennen sowie die Verpackung der LED-Leisten erfolgt ebenfalls automatisch. „Dank dieser vollautomatischen Fertigung sind wir gegenüber asiatischen Anbietern konkurrenzfähig“, freut sich Frank.
SMT Hybrid Packaging, Stand 4A-149
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