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Einfach und präzise

EMS-Dienstleister ist Pionier mit 3D AOI Messung in BeNeLux
Einfach und präzise

Elektronikfertigung entwickelt sich immer anspruchsvoller, besonders für EMS Firmen mit einer großen Produktvielfalt. Die Fertigung variiert mit jedem Kunden; Komponenten werden von verschiedenen Quellen geliefert, und viele Herausforderungen entstehen durch unterschiedliche Materialien, Platinen Design, und Probleme mit den Bauteilen machen es für den EMS Fertiger schwierig für jeden Kunden eine hohe Qualität zu liefern und gleichzeitig finanziell profitabel zu sein. Jede Platine, in einer kleinen oder großen Losgröße, hat seine eigenen Herausforderungen; deshalb ist eine solide automatische Inspektion Schlüssel zu einem qualitativen und zuverlässigen Produkt, denn Reparatur ist kostenintensiv und zeitaufwendig. Fehler im Prozess müssen gefunden und korrigiert werden, sodass ein EMS Unternehmen hochwertige Qualität pünktlich liefern kann.

Thorsten Niermeyer, Koh Young Europe, Alzenau

Dieses war das Hauptaugenmerk von LIAD Electronics Breda B.V., ein Privatunternehmen in Breda, Niederlanden, und einer der führenden EMS Dienstleister in der BeNeLux Region. Das Unternehmen setzt schon seit der Gründung 1988 immer die neueste und beste Technologie in der Fertigung und Qualitätssicherung für seine Kunden ein und hat sich auf die Herstellung von hochwertiger Elektronik spezialisiert.
Die Firma ist ein offenes und transparentes Unternehmen. Die Vision das Engagement für Exzellenz zu teilen und vorzuführen wird schon beim Betreten der Firma offensichtlich; große interne Fenster zur Produktion schaffen eine direkte Verbindung zu der Fertigungsatmosphäre und lassen jeden Besucher sich sofort zu Hause fühlen.
In Qualität investieren
Das Augenmerk auf Qualität hat der EMS-Dienstleister schon sehr früh veranlasst, in ein Lötstellen-Inspektionssystem (AOI) von Viscom zu investieren, das erste in der BeNeLux Region. Das war vor 15 Jahren. Vor kurzem haben die Ingenieure anerkannt, dass es an der Zeit ist, das AOI als Qualitätssicherungssystem zu verbessern, da die Anforderungen an die optische Inspektion immer größer werden. Die Technologie schreitet immer weiter voran und man benötigte ein leistungsfähigeres AOI System, inklusive einer statistischen Auswertung (SPC). Geschwindigkeit und Genauigkeit sollten auch verbessert werden und so begann die Evaluierung der im Markt vertretenen Systeme.
Eric Meesterburrie, Geschäftsführer, erklärt die Herausforderung für sein Unternehmen. „Mit immer kleineren Bauteile, Anschlüsse und Lötstellen, hat man sich entschlossen auch 3D Messgeräte zusätzlich zu der traditionellen 2D AOI Inspektion in Betracht zu ziehen. Während der Evaluierung wurden es klar und deutlich, dass die überwältigenden Vorteile des neuen 3D Messsystems die Antwort auf alle unsere Anforderungen sein wird.“
Die Tatsache, dass man schon Erfahrung mit 3D Inspektionstechnologie hat, zwar im SPI (Lotpasten Inspektion) Bereich, war im Entscheidungsprozess für das neue AOI System sehr hilfreich. 3D Lotpasten Inspektion ist eigentlich eine Messung und keine Inspektion, da Lotpastenvolumen exakt vermessen wird. Das Unternehmen hat schon vor ein paar Jahren in ein 3D SPI System von Koh Young Technology investiert und es in der Linie nach dem Pastendrucker installiert. Dieses hat weitgehend dazu beigetragen den Lotpasten Druckprozess zu optimieren. Es stellt weiterhin sicher, dass die präzise Menge Lotpaste an der richtigen Stelle auf die Leiterplatte aufgebracht wird. 3D AOI, oder richtiger AOM – Automatische Optische Messung – kann nun am Ende der Linie verwendet warden, um gleichzeitig mit dem SPI System das höchste Level der Qualitätssicherung für LIADs Kunden sicherzustellen.
Kombinierte Lösungen
Eric Meesterburrie fügt hinzu, dass die Investition in ein AOI System nicht nur aus dem Gerät und der Reparaturstation besteht, sondern auch aus dem Programmierer und der Bedienperson am Reparaturplatz. Deshalb sind Programmierzeiten, Programstabilität und die Ergonomie ein wichtiger Faktor um die beste Ausnutzung der Ressourcen zu erreichen, bekräftigt er.
„Es ist unsere Mission Inline Messung der Lotpaste mit dem SPI System und Messungen der Lötstelle und der Bauteile Position mit dem AOI System zusammen arbeiten zu lassen, um so die Fehler im Prozess zu beseitigen. Wir wollen keine Defekte mehr im Funktionstest finden. Das ist zwar eine große Herausforderung, doch es ist unser Ziel“, sagt Meesterburrie. Die Entscheidung, ein 3D AOI Messsystem von Koh Young anzuschaffen, war eine einmütige Entscheidung von allen Abteilungen, denn während der Evaluierung wurden allen Beteiligten die Vorteile der 3D Messung gegenüber den 2D AOI Systemen sehr schnell deutlich. So hat es das Unternehmen durch den Kauf des ersten 3D AOI Systems in BeNeLux wieder geschafft, Pionier unter den lokalen EMS Fertigern zu sein. „Das Koh Young Zenith System ist nun seit 10 Monaten installiert und hat sich vollends als richtige Entscheidung bewährt”, sagt er weiter.
Herausforderungen
„Weil wir ein EMS Dienstleister mit einer großen Produktvielfalt sind, haben schnelle Programmerstellung und Stabilität der Prüfprogramme eine hohe Priorität bei der Entscheidung eingenommen“, erklärt Fridus Draaijer, Leiter der Qualität und Technik. „Kleine Losgrößen und fünf Umrüstungen am Tag sind bei uns üblich. Aus der mehrjährigen Erfahrung mit dem bestehenden AOI System haben wir gelernt, dass dieses nicht bei allen AOI Systemen gegeben ist. Solche Umrüst- und Fine-Tuningzeiten am AOI sind nicht produktiv. So waren wir sehr froh diese Zeiten mit dem Koh Young AOI drastisch zu reduzieren.“
Das Management hatte Joshua Verbrugge gefragt, die Position des Programmierers für das neue 3D AOI System zu übernehmen. Joshua war bisher Bediener an den Bestücksystemen und hatte keine Programmiererfahrung. Nach nur einer Woche Schulung hat er eigenständig Prüfprogramme erstellt, die die Einhaltung der Qualitätsstandards garantieren. „Das Einstellen der Prüfparameter und Schwellwerte in der Koh Young AOI Software bedarf keiner speziellen Erfahrung in der Bildverarbeitung, da alle Schwellwerte einen Messeinheit haben, wie z.B. µm oder Prozent“, sagt Herr Draaijer. „Dieses erlaubt uns, die Baugruppen auf die Einhaltung des IPC-A-610 Standards zu prüfen und diese Einhaltung ist unseren Kunden sehr wichtig!“
Lösungen
Das Unternehmen fertigt über 300 verschiedene Flachbaugruppen und die Programmierung des AOI Systems muss mit diesem Aufwand und Takt mithalten können. Das Koh Young System basiert auf einer Bauteilebibliothek und erlaubt so schnelle Einrichtung eines Prüfprogramms, da die bereits eingestellten Parameter und Schwellwerte für Bauteile ohne Anpassung übernommen werden können. Das System misst alle Attribute der Bauteile wie Position, Lötstelle, Polarität usw. in 3D und Einstellungen für Licht oder Farbe nicht nötig. Durch die Messung der Höhe für jeden einzelnen Bildpunkt (Pixel) gibt es keine Abhängigkeit von Licht oder Schatten und es ist kein Fine-tuning nötig.
Die Einstellungen für Schwellwerte und Toleranzen für die Qualitätsanforderungen des Unternehmens im neuen 3D AOI System zu finden, war eine einfache Aufgabe. Zum Beispiel wird für das Finden eines abgehobenen Anschlussbeinchens eines IC’s der Schwellwert auf 100µm eingestellt. Da das System den Messwert für die Höhe von jeden Pin anzeigt, ist es sehr einfach zu entscheiden, ob der Schwellwert abgeändert werden muss, um den Fehler zu erkennen oder aber Fehlalarme zu vermeiden. Die Möglichkeit, diese Schwellwerte auch an einem Off-Line Programmierplatz einzurichten oder zu verändern, war ein weiteres Argument, was für das System sprach. Alle Messergebnisse der bisher geprüften Baugruppen werden gespeichert und stehen dem Programmierer zur Verfügung, um die Schwellwerte auf das richtige Niveau anzupassen.
Die Verfügbarkeit der Messergebnisse und der dazugehörigen Schwellwerte erlaubt es LIAD auch, die Qualitätsparameter den Mitarbeitern der Fertigung zu visualisieren oder für den Endkunden zu dokumentieren. Da die Messergebnisse in µm oder Prozenten vorliegen, ist es für alle Beteiligten einfach die erreichte Qualität zu verstehen und zu quantifizieren.
Qualität sichern
Die Kunden verstehen den IPC-A-610 Standard und fordern typisch die Einhaltung der Klasse II. Mit dem neuen 3D AOI System ist es nun möglich, Inspektion und Messung der Bauteile bzw. Lötstellen gemäß des IPC-A-610 Standards zu haben. Anfänglich war es schwierig den Kunden zu erklären, dass man in ein neues AOI investiert hat, welches auf einer neuen Technologie basiert. Aber verstehbare Messergebnisse vorliegen zu haben, erlaubt nun auch den Kunden, die Vorteile der 3D Messung anzuerkennen.
Alle Prozessfehler zu finden ist die Hauptaufgabe eines AOI Systems; aber Fehlalarme, typisch für ein 2D Inspektion, können ein echtes Problem darstellen, die Produktion aufhalten und Glaubwürdigkeit des Inspektionssystems in Frage stellen. Wie kann man einem System 100% vertrauen, welches nicht in 100% der Fälle die richtige Aussage trifft? Aber mit einem 3D AOI ist dieses Problem eliminiert und die Ingenieure sahen sich in ihrer Entscheidung bestätigt, als nach Wochen und Monaten nicht ein Fehler an den Funktionstester durchgeschlüpft ist. Denn nun ist auch die Bedienperson am Reparaturplatz nicht mehr durch eine große Anzahl Fehlalarme des AOIs abgelenkt, sondern kann sich auf die einfache Abarbeitung und Klassifizierung der Fehler anhand der dargestellten 2D und 3D Bilder konzentrieren.
Schlussbemerkung
Höhere Anforderungen für bessere Qualität mit weniger Fehlalarmen in der hart umkämpften Welt der EMS Dienstleister, wird nun durch die fortgeschrittene und leistungsfähige Technik der 3D AOI Messung erreicht werden, da wo traditionelle 2D AOI Inspektion nicht mehr mithalten kann. Kombiniert mit 3D Lotpasten-Messung und statistischer Auswertesoftware, ist 3D AOI Messung die perfekte Lösung für Prozesskontrolle für ein wachsendes EMS Unternehmen wie LIAD. Als erste Firma in BeNeLux in eine neue Technologie zu investieren beweist nicht nur Pioniergeist, sondern zeigt auch die durchdachte Strategie, bessere Qualität für die Kunden zu liefern, die dem IPC-A-610 Standard entspricht.
Productronica, Stand A2.377
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