Qualität am Schliffbild erkennen

Die Photochemie AG im schweizerischen Unterägeri stellt Leiterplatten-Prototypen und Kleinserien her. Gängige Losgrößen reichen laut Sven Ehrat von zehn Stück, die in drei bis fünf Arbeitstagen abgewickelt werden, bis zu 100 Stück, für die man fünf bis fünfzehn Tage benötigt. Nach Absprache können auch 24 Stunden-Aufträge abgewickelt werden. Es können Multilayer bis 32 Lagen in allen modernen Techniken wie Fine-Line (80 µm) und Microvia (Laserbohren) aufgebaut werden. „Wir sind wirklich auf Prototypen spezialisiert”, betont Ehrat. Zur Zeit sei eine gute Konjunktur für Leiterplattenhersteller. „Deshalb sind unsere Kapazitäten voll ausgelastet, so dass die Lieferzeiten angestiegen sind”, berichtet er. Dies führt er auf die kürzere Time-to-Market und verkürzten Entwicklungszeiten in de Branche zurück und folgert: „Dadurch wird ein schneller Prototypenbau immer wichtiger.” Im Durchschnitt werden derzeit 16 Aufträge täglich produziert, das sind rund 500 Leiterplatten. Telekom (Handys), Industrie und Computer sind die wichtigsten Märkte. „Die kleinen Prototyp-Serien von High-End-Leiterplatten die fertigen wir für einen höheren Preis, der für eine Großserie nicht mehr gerechtfertigt ist,” beschreibt Ehrat einen weiteren Grund für die derzeitig gute Geschäftslage. Die großen Serie ließen die Kunden dann bei anderen Herstellern produzieren. Derzeit sind 117 Mitarbeiter in Unterägeri beschäftigt und die Zertifizierungen nach DIN/ISO 9001 und 14000 (Umwelt) sind in Angriff genommen.

Neben dem elektrischen Test und AOI-Systemen, die in der Fertigung eingesetzt werden, werden zusätzlich Schliffbilder der Leiterplatten mit einen Bildverarbeitungssystem überprüft. Dabei ist der Lagenaufbau der bis zu 32 Lagen zu prüfen, die verpresst werden können. Im Durchschnitt werden Leiterplatten mit 10 bis 12 Lagen produziert. „Besonders bei kontrollierter Impedanz müssen gewisse Abstände eingehalten werden. Ob das gelungen ist, lässt sich nur anhand des Schliffbildes feststellen”, erklärt Ehrat diesen Prüfschritt. Treten z.B. große Abweichungen auf, erkennt man sehr schnell, dass ein falsches Prepreg verwendet wurde und kann reagieren. „Wir haben auf der Nutzenseite einen Testcoupon. Dieser wird ausgeschnitten, ein Schliffbild gemacht und Lagenaufbau, Lagendicken usw. werden betrachtet. Hat man z.B. eine 0,18 µm Kupferlage produziert, es sollte aber eine 0,35 µm dicke sein, merkt man das sofort und kann gegensteuern”, berichtet Ehrat. Auch Kurzschlüsse lassen sich damit relativ exakt lokalisieren, im elektrischen Test sei dies nicht möglich. Ein großes Problem könne das verkupfern kleiner Bohrungen in hochlagigen Multilayern sein. „Bei Bohrungen kann man das Verhalten der Glasfasern erkennen und ob die Bohrung gut geworden ist”, erklärt Ehrat die weiteren Möglichkeiten des Verfahrens.

Aufgebaut wurde der Prüfplatz, mit einer Videokamera und einem Monitor. „Wir hatten am Monitor eine Fotokamera und haben die entsprechenden Dokumente manuell erstellt. Es wurde ein Foto vom Schliffbild gemacht und dieses betrachtet. Die Lagen wurden mit dem Mikroskop gemessen und der Kunde bekam diese Dokumente auf Wunsch. Wir haben sie zum Qualitätsnachweis für jeden Auftrag gemacht”, berichtet Ehrat von der Vergangenheit. Die Skalierung wollte man direkt in den Bildschirm einblenden und dieses Bild auf einem Plotter ausdrucken. Bei seinen Untersuchungen hat sich die EDV-unterstüzte Bildverarbeitung als das beste Verfahren herauskristallisiert, wobei neben den Kosten auch andere Kriterien beachtet wurden.

Verschiedene Anbieter wurden geprüft, und schließlich hat man aufgrund verschiedener Kriterien das digitale Bildmanagement-System Imageaccess von Imagic gewählt. „Wir achten sehr auf lokale Nähe der Lieferanten, damit bei Problemen der Service innerhalb von Stunden vor Ort ist. Das hat einen großen Einfluss, weil uns ein Stillstand sehr teuer kommt”, erklärt er dazu. Funktionale Aspekte waren auch sehr wichtig und eine einfache Bedienung, damit man auch mit angelerntem Personal arbeiten könne. Deshalb wurde die Bedieneroberfläche angepasst. Die manuelle Erstellung der Dokumentation mit Fotos war langwierig. Bei hochlagigen Multilayern mussten zwei Fotos gemacht und zusammengesetzt werden. „Die Amortisation wurde mit der Imagic-Lösung durchgerechnet und alleine die Vereinfachung des Arbeitsablaufes brachte erhebliche Einsparung an Zeit und Kosten für Fotos. Pro Jahr mussten manuell 375 Stunden bei zehn Aufträgen täglich aufgebracht werden. Heute sind wir bei 16 Aufträgen, wobei sich die Kosten für Arbeit und Filme ebenfalls erhöht haben. Dadurch haben sich die rund 21.000 Franken sehr schnell bezahlt gemacht”, freut sich Ehrat. Zusätzlich habe man mit der EDV-gestützten Bildverarbeitung nach außen ein besseres Image und die Mitarbeiter seien auch motivierter, weil moderne Arbeitsmittel eingesetzt werden. „Das hat sich sehr gut bewährt und wir konnten das System weiter nutzen, z.B. Testberichte erstellen, die Problemstelle visuell anzeigen und dann Markierungen einfügen”, ist Ehrat begeistert. Bei Reklamationen könne man alles belegen und jetzt auch per E-Mail verschicken. Probleme des Vortages werden anhand der Fehlerprotokolle besprochen und daraus Rückschlüsse auf den Fertigungsprozess gezogen.

Über die Archivnummer ist jede Leiterplatte fest definiert. Kunden-, Auftrags- und Schliffbildnummer werden automatisch in diese Form gebracht. Die aufgenommenen Bilder werden digital abgespeichert und ein Jahr vorgehalten. Durch Komprimierung kann die Datenmenge reduziert und abgespeichert werden. Der Zugriff erfolgt mit Pass-Wort, damit nicht unbeabsichtigt gelöscht wird.

Die Bildverarbeitungs-Software Imageaccess ist modular aufgebaut und lässt sich durch die Vielzahl ihrer Module an unterschiedlichste Anwendungen anpassen. Durch die Unterstützung vielfältiger Bildquellen wie Kameras, Scanner, Elektronenmikroskope, Endoskope und Ultraschall-Geräte ist Imageaccess in vielen Bereichen der professionellen Bildverarbeitung einsetzbar. Der Bildmanager, der die Verwaltungsaufgaben, die mit dem Archivieren der Bilder anfallen, wurde wie schon erwähnt an die Bedürfnisse von Photochemie angepasst. Mit diesem Modul lassen sich die Bilder eines Archivs auf andere Datenträger verschieben oder kopieren, über Macros automatisch bearbeiten, als Anhang zu E-Mails verschicken, Bilder aktualisieren und aus Archiven Unterarchive erzeugen. Das Modul Bildbearbeitung ermöglicht die automatische und interaktive Bearbeitung der Bilder. Im interaktiven Betrieb können die Bilder mit allen zur Verfügung stehenden Funktionen in Echtzeit auf dem Bildschirm verändert werden. Funktionsabläufe können als Macros abgespeichert, einer Bildquelle zugeordnet und nach der Bilderfassung automatisch ausgeführt werden. Damit wird der Bildeinzug mit automatischer Nachbearbeitung auf einen Tastendruck reduziert. Das Modul Messen und Beschriften erlaubt das interaktive Vermaßen und Beschriften von Bildern. Die Messungen und Texte werden auf einer Zeichenebene über dem Bild ausgeführt und können individuell numeriert, beschriftet und in Schriftart, Größe, Farbe und Dicke verändert werden. Eine manuelle oder automatische Kalibrierung erleichtert das korrekte Vermaßen. Mit der Option Bildmontage lassen sich mehrere Einzelbilder eines Archivs oder direkt ab Kamera zu einem Übersichtsbild zusammensetzen. Diese Funktion ist besonders bei Aufnahmen mit hoher Vergrößerung hilfreich, in denen ein Objekt mit der gewünschten Vergrößerung nicht als Ganzes erfasst werden kann. Wird dieses Objekt in mehreren sich überlappenden Einzelbildern aufgenommen, lässt sich daraus mit den Hilfsmitteln dieser Option ein Gesamtbild erstellen. Mit diesen Funktionen ist Ehrat derzeit rundum zufrieden, möchte als Zukunftsvision den Operationsplan mit in die Prüfung einbinden. „Das heißt, dass wir einen Vergleich der Ist-Maße mit den durch den Plan vorgegebenen Maßen durchführen können. Das schwebt uns noch vor”, erklärt er. Und ist sich aufgrund seiner bisherigen Erfahrungen mit Hersteller Imagic auch sicher, dass sein Wunsch bald in Erfüllung gehen wird. (pa)

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