Elektronikdienst- leister setzt auf AOI

Schneider & Koch, Bremen

Anfang des Jahres 1996 wurde das Unternehmen von Dipl.-Ing. Michael Kuttig gegründet und begann mit der Bestückung in der SMD-Technologie. Bereits 1999 folgte die Zertifizierung nach ISO 9001:1994, drei Jahre später die Zertifizierung nach ISO 9001:2000. Heute arbeiten ca. 32 Mitarbeiter für das Unternehmen, darunter drei Entwickler. Spezialisiert hat man sich auf Kleinserien mit einer typischen Losgröße von 100 Stück, variierend von 1 bis 5000 Stück. Derzeit werden jährlich ungefähr 80 000 Baugruppen hergestellt, mit dem Fokus auf Materiallogistik und der Auslieferung hochwertiger Ware.

Der Dienstleister unterstützt die Entwicklung in allen Phasen des Projektes, ob ein komplettes Design von analogen oder digitalen Schaltungen erstellt werden soll oder lediglich die Optimierung für die Fertigung einer eigenen Entwicklung. Schaltplandesign und Layouterstellung erfolgen mit modernster CAD-Software wie auch Schaltungssimulation und Fertigungsvorbereitung. Die Programmierung von Mikrokontrollern oder FPGAs werden ergänzend durchgeführt, eine mechanische Konzeption rundet das Angebot in diesem Bereich ab. Schwerpunkt der Aktivitäten des Dienstleisters liegt in der Fertigung von Baugruppen und Geräten. Dabei ermöglichen schnell adaptierbare Arbeitsplätze für automatische und manuelle Bestückung ein flexibles Arbeiten an den Produkten wie auch schnelle Reaktionen auf geänderte Anforderungen. Automatisierte Aufbereitung der CAM-Daten aus den CAD-Werkzeugen mit Abgleich der Informationen im hauseigenen Warenwirtschaftssystem sorgt für geringstmögliche Fehlerquoten in der Vorbereitung der Fertigung. Prototypen, Kleinserien oder Termindienste mit kurzen Reaktionszeiten ab 48 Stunden werden in der gleichen Qualität gefertigt wie in der Serienfertigung. Mit Tests nach jedem Schritt sowie der Montage der Baugruppen und Geräte bietet das Unternehmen alle Arbeitsgänge bis zur funktionsfähigen Einheit. Eine integrierte Datenhaltung begleitet und dokumentiert alle Schritte, so dass eine Rückverfolgung aller Fertigungslose und qualitätsrelevanten Prozessparameter möglich ist. Die automatische Bestückung mit den SMD-Bestückungslinien, die je nach Auslastung im Ein- bis Zweischichtbetrieb arbeiten, wird durch eine konventionelle Bestückung ergänzt. Es wird bleihaltig und bleifrei gelötet, da medizintechnische Produkte nach wie vor bleihaltig gefertigt werden müssen.

Der Druck, unter dem das Preissegment in Deutschland steht, veranlasst zu erhöhter Qualität bei sinkenden Produktionskosten, was durch ein Prüfsystem erbracht werden sollte. Bei der Entscheidung eine AOI, einen Incircuittester oder einen Flying Prober stellte sich schnell heraus, dass mit AOI die besten Voraussetzungen gegeben sind. Ein Incircuittestsystem hat eine zu aufwändige Programmierung und ist somit für Kleinserien wirtschaftlich uninteressant. Ein Flying Prober wäre zwar flexibel, aber die Prüfprogrammerstellung zu hoch. So war das AOI-System der letzte Kompromiss, und nachdem die Richtwerte zur Prüfprogrammerstellung vom Hersteller bei zwei bis fünf Stunden genannt wurden, auch interessant. Über den Anwenderkreis in Itzehoe bei Dr. Thomas Ahrens wurde dann eruiert, und nach telefonischen Rückfragen wurden drei Hersteller in die engere Wahl genommen, die auch aufgesucht wurden. Als der für die Gegebenheiten geeignetste Hersteller wurde dann Schneider & Koch ausgewählt, mit der Maßgabe die Produktionskosten zu senken und die Qualität zu steigern.

Im Unternehmen wurde festgestellt, dass ca. 25 bis 30 % aller Fehler elektrisch nicht erkennbar sind. Dies und die Tatsache, dass der statistische Fehlerschlupf bei manueller Inspektion sehr hoch ist, waren neben einer höheren Produktqualität und mehr Effektivität die Hauptgründe für die Einführung der Automatischen Optischen Inspektion im Mai 2004. Das AOI-System ist unabhängig von der Strukturgröße der Baugruppe und vom elektrischen Zugang schnell und einfach einsetzbar. Eine bisher übliche manuelle Sichtkontrolle wird nahezu überflüssig. Nachgeprüft werden nur noch Bauteile, die von oben nicht einsehbar sind. Besonders geeignet sind die optischen Prüfverfahren zur Kontrolle des Fertigungsprozesses, wo sich Fehler frühzeitig erkennen und beseitigen lassen. Die elektrische Prüfung kann somit auf die elektrische Funktion der Baugruppe (Funktionstest) reduziert werden. Eine Entscheidung für das AOI wurde durch einen Anbietervergleich getroffen, dabei fiel die Wahl auf das LV4HI (LaserVision4 Highspeed Inline) von Schneider & Koch.

Das System ist konzipiert für die Kontrolle des Bestückungs- und Lötprozesses, sowohl für die konventionelle Bestückung bedrahteter Bauteile (THT) als auch für SMD-Bauteile. Fertigungsfehler wie fehlende oder falsch eingebaute Bauteile sowie offene Lötstellen und Kurzschlüsse lassen sich mit einem vertretbaren Programmieraufwand zuverlässig erkennen. Das LaserVision4 kombiniert drei unterschiedliche Prüfverfahren, womit eine besonders hohe Fehlerabdeckung und eine geringe Pseudofehlerrate erreicht werden.

Kontrolliert werden können die Anwesenheit und/oder Abwesenheit sowie Polarität von THT- und SMD-Bauteilen, genaue Bauteillage, die Beschriftung des Bauteils, die Lötstellen der SMD und THT inklusive der Bewertung der Lotmenge und Meniskusbildung. Des Weiteren ist ein Kurzschlusstest möglich, die mechanischen Bauteildefekte können geprüft werden wie auch Koplanarität und Bauteilhöhenmessung. Die Barcode-Erfassung der S/N erfolgt über Kamera und eine Erstmusterprüfung ist machbar. Die Fertigungskontrolle von Flachbaugruppen mit dem AOI-System ermöglicht auf wirtschaftliche Weise Aussagen zur Qualität der Produkte zu erhalten. Mit wachsender Komplexität und Bauelementedichte der elektronischen Baugruppen gewinnt die AOI an Bedeutung, auch die Einführung bleifreier Lote verschärft die Forderung nach einer zuverlässigeren Kontrolle, da die neuen Lote andere Oberflächen als die herkömmlichen bleihaltigen Lote aufweisen. Das LV4HI ist selbst bei kleinen Losen flexibel und wirtschaftlich einsetzbar. Die Programmierung ist einfach und schnell und auf einem separaten Arbeitsplatz möglich. Es weist eine hohe Fehlerabdeckung und leistungsfähige Unterstützung der Fehleridentifizierung und Reparatur auf. Stillstandszeiten für einen Produktwechsel werden durch die Offline-Programmierung auf ein Minimum reduziert, es gibt keinen Schlupf und eine geringe Pseudofehlerrate. Ein optimaler Support und Anwenderunterstützung in der Anlernphase sind ebenso wie eine Fernwartungsmöglichkeit während des Betriebs gegeben. Die Erstmusterprüfung vor Serienanlauf wird unterstützt, die Schrifterkennung ist leistungsfähig. Der Test von Boardvarianten wird in einem Testprogramm verwaltet, Statistikfunktionen sind vorhanden. Die Reproduktion des Prozesses erzielt das gleiche Prüfergebnis, während des Durchlaufs wird der komplette Bilddatenbestand archiviert. Sollte der Kunde ein Problem haben, ist das Unternehmen in der Lage, diese Archivbilder wieder aufzugreifen und sie mit dem Prüfprogramm nochmals durchlaufen zu lassen. Die Baugruppen müssen also gar nicht im Hause sein, wenn der Kunde Mängel findet, denn auf den Bildern ist alles klar erkennbar. War ein Programmfehler für den Mangel verantwortlich, kann dieser korrigiert werden. Wird festgestellt, dass die Graustufen zum Beispiel nicht richtig eingestellt waren, werden das Prüfprogramm eingeschaltet und der komplette Bilddatenbestand über alle in diesem Los gefertigten Baugruppen neu durchlaufen. So kann festgestellt werden, ob weitere Baugruppen mit genau der Seriennummer betroffen sind. Sämtliche Daten werden auf DVD gebrannt und archiviert. Der Geschäftsführer Michael Kuttig abschließend dazu: „Obwohl AOI nicht alle Fehler finden kann, sehen wir sie doch als Quantensprung in der Fertigungsqualität an. Klar, dass man am besten alle Prüfverfahren hintereinander schalten müsste, aber das ist in der Kleinserienfertigung nicht zu bezahlen. Die AOI kombiniert die Vorteile der geringen Rüstkosten, der hohen Testabdeckung und zeitnahen Prüfung der Teilschritte. Der Vorteil für unsere Kunden liegt klar in der höheren Anlieferqualität, was zu sinkenden Inbetriebnahme- und Servicekosten führt. Auch die Kunden, die von uns bereits vorgetestete Baugruppen geliefert bekommen, profitieren von AOI, die Fehler finden kann, die andere Tests nicht finden können. Die Ausfallquote liegt aktuell bei 0,3 %, zum Großteil auf den Einsatz der AOI zurückzuführen.“

Entgegen der allgemeinen Tendenz, Arbeitsplätze in Billiglohnländer zu verlagern, investierte das Unternehmen in den Standort Deutschland und konnte Ende des Jahres 2005 in ein neues Betriebsgebäude mit 1500 m² Nutzfläche, ebenfalls im Gewerbegebiet von Roetgen, einziehen. Das Gebäude wurde durch einen Investor gebaut und vom Unternehmen angemietet, 1000 m² sind Produktionsfläche, 500 m² für Entwicklung , Vertrieb und Verwaltung. (dj)

www.kuttig.de & www.prueftechnik-sk.de

EPP 484