Die Fertigungstechnik in der Elektronik muß laufend den Anforderungen des Marktes angepaßt werden, denn Abläufe werden schneller und die Kom-plexität nimmt zu. So sind die Rastermaße der Bauelemente geringer geworden, das verlangt nach höherer Plaziergenauigkeit. Hier offerieren vorhandene Bestücklösungen für mittlere Fertigungsvolumen oft nicht die nötige Leistung und Präzision, während andererseits traditionelle Revolvermaschinen zunehmend als kompliziert, unflexibel und teuer gelten. Die GemLine Plattform von Philips EMT stellt eine Alternative dar.
Die GemLine-Lösung bietet vor allem bei mittleren bis hohen Stückzahlen die nötige Modularität und Flexibilität in der SMD-Bestückung. Als eine aus diversen Maschinen und zugehöriger Software bestehende Familie soll das GemLine-Konzept dieKosten je plaziertem Bauelement reduzieren. Gleichzeitig verbessert sich damitdie Maschinenzeit in der Produktion (Uptime, Verfügbarkeit), außerdem sind mit diesem Konzept schnelle Umrüstung und flexibles konfigurieren von Linien möglich.
Im GemLine-Konzept finden sich Maschinen für High-Speed-Chipshooting, für flexibles Plazieren unterschiedlicher Gehäuseformen bei hoher Geschwindigkeit sowie für die spezielle Finepitch-Bestü-kkung. Mit der PPS-Software (Production Preparation System) des Systems kön-nen die Anwender rasch die optimaleFertigungslinie für ein bestimmtes Pro-dukt konfigurieren. Diese Flexibilität wird durch die schnelle Einrichtung der Maschinen noch weiter verbesert. Vorteilhaft ist auch der geringe Stellflächenbedarf der Maschinen, so daß selbst komplexe SMD-Bestücklinien mit hoher Platzökonomie aufgebaut werden können.
Weltweit ist GemLine bei Auftragsfertigern und anderen Elektronikherstellern bereits eingeführt, nun wird die Platt-form um zwei Maschinen erweitert:bei Emerald-X handelt es sich um einen Finepitch-Bestücker, Topaz-X hingegenist ein schneller und flexibler Automat für große Bauelementespektren. Beide zeichnen sich durch hohen Durchsatz aus so-wie die Möglichkeit, eine größere Palet-te von Bauelementen zu verarbeiten. Dabei steht die hohe Plazierungsgenauigkeit der GemLine-Plattform nicht zur Diskussion.
Die X-Versionen von Emerald und Topaz ergänzen drei bewährte Maschinen: Topaz und Emerald adressieren die Fertigung von mittleren Volumen, während Sapphire ein Chipshooter ist (bis zu 25.000 Bau-elemente je Stunde). Alle Maschinenlassen sich miteinander kombinieren,um damit für das jeweilige Bauteilspektrum stets die optimale Lösung für höchsten Plazierdurchsatz konfigurieren zu können.
Konstruktionund Modularität
Die GemLine-Maschinen weisen eine robuste Konstruktion und wartungsfreie Servo-Motorantriebe für hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit auf. Die Verfügbarkeit beträgt nach Herstellerdefinition mehr als 99%. Die Bestückautomaten nutzen das gleiche Feederbank-System mit Feedern wie Stangenmagazine, Gurte, Flächenmagazinen und Schüttgutbehältern. Die Feederbänke können außerhalb der Fertigungslinie vorbereitet und dann mit minimalem Zeitaufwand ausgewechselt werden. Die Strichcode-Verifizierung stellt sicher, daß der richtige Feeder mit den richtigen Bauelementen am richtigen Platz angeschlossen wurde. Das interne Erkennungssystem der Linie wird die vor dem Plaziervorgang bestätigen.
Bei den X-Maschinen konnte die Zeit zum Nachfüllen der Bauelemente erneut minimiert werden. Zu den Verbesserungen zählen: Der doppelte Shuttle-Tray-Feeder mit zwei Magazinen, der ermöglicht, daß das Flächenmagazin aufgefüllt werden kann ohne den Bestückbetrieb zu unterbrechen. Der Dual-Tray-Stacker, bei dem ein Stacker gefüllt werden kann, während der andere in Benutzung ist. Der Gurt-Splicer, der eine unterbrechungsfreie Bauelementzufuhr ermöglicht. Hinzu kommt auch noch eine vergrößerte Kapazität des Schüttgut-Feeders. Die X-Maschinen können für insgesamt 80 bis 100 Feeder-Positionen konfiguriert werden.
FliegendeKöpfe und Düsen
Bei den Maschinen sind die Bestückungsköpfe auf einem H-förmigen Querträger angeordnet. Der Querträger wird durch zwei Schwerlastspindeln, die von zwei bürstenlosen Servomotoren angetrieben werden, in Y-Richtung positioniert. Diese Lösung ermöglicht eine schnelle Beschleunigung und Verzögerung, minimale Einstellzeit sowie optimale Positionierge-nauigkeit, wie Philips mitteilt.
Der flexible Topaz-X ist mit acht Bestückköpfen ausgestattet, der Finepitch-Be-stücker Emerald-X mit zwei Bestückköpfen. Die Düsen an den Köpfen sind austauschbar, um sie an das Bauelementegehäuse optimal anpassen zu können. Der rasche und komplikationslose Düsenwechsel wird durch Nozzle-Exchange On-The-Fly unterstützt. Vier der acht Bestückungsköpfe der Topaz-X können eine von drei der direkt am Kopf montierten Düsen während der Retourbewegung der Köpfezu den Bauelement-Feedern austauschen. Die anderen vier Köpfe können Düseaus der Wechselstation auswählen. Bei Emerald-X gibt es die Option sofortiger Düsenaustausch für beide Bestückungsköpfe.
Wenn ein fehlerhaftes Bauelement zugeführt worden war oder ein Bauelement im Feeder ausgegangen ist, fährt die Maschine mit der Plazierung der korrekten Bau-elemente fort, bis der Rest des Boards vollständig bestückt ist. Dann erst wird der Prozeß gestoppt. Dadurch hat der Be-diener genügend Zeit, das Problem zu beheben.
Schnelle Erkennung
Auch Erkennen und Ausrichten der Bau-elemente erfolgen während der Kopfbewegung. Um die Verfahrzeiten zu minimieren, ist die Line-Array-Kamera zwischen den beiden Feederbänken mit 20 Positionen angebracht. Eine Mehrwinkel Beleuchtung sorgt für kontrastreiche Bilder. Selbst komplexe Bauelemente wie µBGAs können sicher erkannt werden. Bei Topaz-X werden die acht von den Köpfen aufgenommenen SMDs während des Transports ausgerichtet, das maximiert die Effizienz erheblich.
Auf dem H-Querträger ist eine nach unten gerichtete Kamera für die Erkennung der Lagekorrekturpunkte befestigt. Die Maschinen erkennen eine ganze Reihe von Lagekorrekturmarken und kompensieren eventuelle Änderungen, die auf Temperaturschwankungen oder Abweichungen der Vorlage zurückzuführen sind. Die genauen Bewegungen des H-Querträger-Systems und die exakte Bauelementausrichtung führen zu sehr hoher Positioniergenauigkeit. Die Toleranzen sind bei der Emerald-X mit 0,04 mm (± 40 µm) für die Positionierung spezifiziert, bei der Wiederholbarkeit mit 0,01 mm (± 10 µm).
Das Softwarepaket
Für die GemLine-Plattform steht ein umfassendes Softwarepaket zur Verfügung. Das PPS-System (Production Preparation System) und PPS-Pro ermöglichen die Off-line-Entwicklung und Optimierung des Fertigungsprozesses für GemLine-Fertigungen sowie in Linien mit Maschinen von unterschiedlichen Herstellern. Die Steuerungs-Software PCS (Production Control System) sorgt für das Laden des Bestückungsprogramms, überwacht die Maschinenleistung und kann Daten an das Manufacturing Information System (MIS) weiterleiten. Ein Setup-Verifizierungs-System (SVS) arbeitet mit drahtlosen Strichcode-Lesern, um die außerhalb der Fertigungslinie vorbereiteten Feederbänke zu prüfen, bevor diese ausgetauscht werden.
Philips hat für seine GemLine-Familie eine Netz für weltweiten Support und Schulungen installiert. Der On-line-Support steht rund um die Uhr an sieben Tagen in der Woche zur Verfügung. Die Ersatzteilzentren sind an strategisch wichtigen Standorten lokalisiert, ebenso die Service-Techniker, sie können 24 Stunden am Tag und sieben Tage in der Woche prompt rea-gieren. gbw
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