Die Anforderungen an ein leistungsfähiges Automatisches Optisches Inspektionssystem (AOI) sind sehr vielfältig und umfassend. Durch die Einführung einer Dynamischen Prozesskontrolle (DPC) von Machine Vision Products (MVP), werden Defekte und Fehler mit Hilfe des AOI-Systems nicht nur erkannt und dem entsprechenden Prozessschritt zugeordnet, sondern auch präventive Korrekturmaßnahmen an den Bediener mitgeteilt. Damit wird das Auftreten von Fehlern wirkungsvoll verhindert, was wiederum zur Qualitätsverbesserung und zur Kosteneinsparung des Produktes führt.
Der Einsatz eines AOI-Systems in der SMT-Prozesskette nimmt seit einigen Jahren stark zu. Durch die fortschreitende Miniaturisierung der Bauelemente und der damit meist einhergehenden höheren Bauteildichte auf immer kleineren Substraten, ist die herkömmliche Sichtkontrolle in vielen Fällen nicht mehr ausreichend und hat einen nicht unerheblichen Einfluss auf die ausgebrachte Qualität. Kosten für die erforderliche Nacharbeit der Baugruppen stehen im krassen Gegensatz zu dem steigenden Kostendruck auf die Hersteller elektronischer Baugruppen.
Natürlich unterscheiden sich die Anforderungen in den jeweiligen Marktsegmenten. So sind beispielsweise Hersteller von sicherheitsrelevanten Baugruppen, wie z.B. die Automobilindustrie, Vorreiter bei der Implementierung von AOI-Systemen. In diesem Zusammenhang hat die Bedeutung der Rückverfolgbarkeit (Traceability) von Fehlern in den letzten zwei bis drei Jahren drastisch zugenommen. Hier trifft man mittlerweile auf eine Vielzahl von Anbietern mit unterschiedlichsten Lösungen. In der Regel handelt es sich bei diesen Lösungen um in sich geschlossene Softwarelösungen. Und ein wesentlicher Aspekt findet bislang nur wenig Beachtung: Welche Korrekturmaßnahmen sind zur effizienten Behebung der Fehlerquelle innerhalb der SMT-Prozesskette durch das Linienpersonal durchzuführen?
Statistische Prozess kontrolle (SPC)
Die Integration von AOI-Systemen und statistischer Prozesskontrolle (SPC) ist heute Standard. Das AOI-System identifiziert Fehler und Defekte, und mittels herkömmlicher SPC-Software werden Abweichungen der aktuellen Prozessparameter von den Sollwerten innerhalb des Prozessfensters für den Bestückungsprozess frühzeitig erkannt und dargestellt. Neben den üblichen Standardabweichungen und Mittelwerten für die einzelnen Prozessparameter werden auch die Prozessfähigkeitsindizes Cp und Cpk ausgegeben. Die Darstellung erfolgt in konfigurierbaren Histogrammen, Pareto- und Scatter-Charts (Bild 2).
Dynamische Prozess kontrolle (DPC)
Die dynamische Prozesskontrolle (DPC) ist eine konsequente Weiterentwicklung der herkömmlichen SPC-Software. Hierbei werden alle auftretenden Prozessereignisse Inline und in Echtzeit aufgenommen, ausgewertet und „mundgerecht“ aufbereitet. Damit wird auch ungeübtem Personal das Erkennen und Abstellen von Prozessproblemen deutlich erleichtert. Durch DPC ist es nun endlich auch möglich, Prozesse in Subprozesse aufzufächern und auszuwerten. Dieses ist nötig, um eine schnelle Root-Cause-Analyse des gesamten Prozesses durchzuführen und Prozessprobleme schnell und effektiv zu erkennen und abzustellen. Die eigentliche Philosophie von D(S)PC ist es, einzugreifen bevor Fehler entstehen. Mit Hilfe von Trend-Analysen wird das Personal informiert, sobald sich die Prozesse negativ verändern – lange bevor ein Problem auf dem eigentlichen Produkt zu erkennen ist. Hiermit wird eine gleich bleibende Qualität gewährleistet und kostenträchtige Reparaturzyklen vermieden.
Diese neue Form der Prozesskontrolle ist linienübergreifend, d.h. SPC-Daten jedes Prozessschrittes innerhalb einer Bestückungslinie werden in einem Data-Manager-Modul kontinuierlich erfasst und in einer SQL-Datenbank gespeichert. Und genau hier setzt der Process-Control-Manager auf.
Der Process-Control-Manager gibt Warnungen (Alerts) an die SQL-Datenbank weiter und informiert parallel dazu den Bediener über den Grund der Prozessabweichung und -fehler (issue reason) und wie dieser zu beheben ist (issue resolution). Darüber hinaus werden detaillierte Angaben über Warte-, Leerlauf- und Stillstandszeiten, Durchsatz, Zykluszeit, etc. gemacht. Ebenso wird die Zeit, die benötigt wurde, um ein identifiziertes und gemeldetes Problem zu beheben, erfasst und steht zur weiteren Auswertung zur Verfügung (Bild 3).
Die Darstellung der vollständig erfassten Daten erfolgt über den so genannten Enterprise-Manager (Bild 4 und 5). Hier werden alle Ereignisse in der entsprechend erforderlichen Form an das Linienpersonal (local) bzw. an einen beliebigen Arbeitsplatz (remote) übermittelt. Damit ist eine konsistente, kontinuierliche und vor allem standardisierte Aufbereitung der Prozessdaten und Korrekturmaßnahmen in Echtzeit verfügbar. Diese können dann zur stetigen Verbesserung der Prozesskette und damit zur signifikanten Steigerung der Linienausbeute (Yield) und der Qualität der gefertigten Baugruppen herangezogen werden.
Schlussfolgerung
Durch die offene Systemarchitektur von DPC können alle relevanten SMD-Prozessschritte (Drucker, Dispenser, Bestücker, Reflow- und Wellenlötanlagen) – unabhängig vom Hersteller – integriert werden. Prozessfehler und -defekte werden nicht nur identifiziert, sondern an das Linienpersonal mit der entsprechenden Korrekturmaßnahme mittels eines adaptierten Expertensystems mitgeteilt. Produktivität und Qualität werden signifikant optimiert und resultieren nicht zuletzt in einem wesentlichen Kostenvorteil. Darüber hinaus ist sogar eine weiterführende Einbindung in so genannte ERP-Systeme (Enterprise Resource Planning) möglich, mit denen der gesamte Materialfluss innerhalb des Unternehmens überwacht und gelenkt wird.
EPP 464
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