Qualitätssicherung durch Automatisierung

SmartRep GmbH, Hanau + bebro electronic GmbH, Frickenhausen

Mit mehr als 40 Jahren Erfahrung und innovativen Technologien konnte sich die bebro-Gruppe einen Spitzenplatz am Markt erarbeiten. Das Unternehmen bietet die komplette Palette eines EMS-Dienstleisters von Entwicklung über Produktion, Tests, Logistik bis hin zu Aftersales-Service. Das schwäbische Unternehmen schreibt vor allem Kundenzufriedenheit und -betreuung groß und bietet seinen Kunden als Hightech-Unternehmen für mittlere Losgrößen die komplette Wertschöpfungskette. Hierbei ist vor allem die Orientierung am Kundennutzen und der Kundenzufriedenheit für das Familienunternehmen wegweisend.

„Die steigenden Anforderungen der Kunden, vor allem im anspruchsvollen Prototypenbau, fordern eine stetige Weiterentwicklung unserer Technik und Mitarbeiter“, berichtet Peter Sommer, Leiter Vertrieb/Marketing, bebro electronic GmbH. In den vergangenen Jahren standen so der Kapazitätsausbau in der Produktion sowie in der Elektronikentwicklung und die Qualitätssicherung im Fokus. Diese Kriterien sollten durch zunehmende Automatisierung der Arbeitsprozesse erfüllt werden. Im Zuge dessen wurde speziell im Bereich der SMD Produktion in innovative Maschinen investiert. Nach einer rund sechs Monate dauernden Evaluierungsphase, an der auch die auf Prototypen spezialisierte Tochter beflex teilnahm, fiel die Entscheidung auf den Schablonendrucker DEK Horizon 03iX sowie das 3D-Lotpasteninspektionssystem 8030–2 und das 3D-AOI-System Zenith von Koh Young. Die Betreuung des Projekts erfolgte durch die Firma SmartRep.

Der Hanauer Systemanbieter für Komplettlösungen vertritt Koh Young in der DACH-Region, für DEK ist man offizieller Vertriebspartner in Süddeutschland. Neben der kompetenten Beratung durch den Vertrieb war auch der Support und Service durch das Team des Systemanbieters entscheidend. Die kurzen Reaktionszeiten und die Zuverlässigkeit haben bebro schon bei früheren Projekten überzeugt.

Der Schablonendrucker ist wie alle DEK Systeme mit einer modularen Plattform ausgestattet, wodurch der Drucker perfekt auf die Bedürfnisse des Kunden angepasst und bei Bedarf jederzeit im Feld nachgerüstet werden kann. Für bebro electronic waren bei der Auswahl des Druckers außerdem die Umrüst- und Programmierzeiten, die Zykluszeit inklusive der gemittelten Reinigungszyklen und die hohe Maschinenverfügbarkeit ausschlaggebend.

Auch bei dem SPI-System waren die Umrüst- und Programmierzeiten, die Zykluszeit und die Maschinenverfügbarkeit ein wichtiges Argument. Hinzu kam die patentierte 3D-Messtechnologie, mit der eine konkurrenzlose Genauigkeit, Reproduzierbarkeit und Geschwindigkeit erreicht werden kann. Durch die präzise Messung der aufgedruckten Lotpaste können auch schon kleinste Abweichungen vom Soll detektiert und nach geregelt werden. „Mit dem Koh Young SPI System haben wir ein Inspektionssystem mit hochgenauen Messergebnissen ohne Pseudofehler und Schlupf in unsere Fertigung geholt“, erklärt Peter Sommer.

Bei der Auswahl des AOI-Systems lag der Fokus auf einer deutlichen Reduzierung der Pseudofehlerrate und in der Verringerung der Programmier- und Zykluszeiten. Die Kombination der 3D-Messung mit der klassischen 2D-Inspektionstechnologie des AOI bringt unvergleichbare Ergebnisse bei der Bauteil- und Lötstellenüberprüfung. Pseudofehler, Schlupf und personenbezogene Programmierergebnisse können so eliminiert werden. Auch Herausforderungen durch Bauteilabschattungen, Verwölbungen der Leiterplatte und verschiedenen Bauteillieferanten meistert die Zenith unvergleichbar. Die Programmierung des AOI erfolgt über eine intuitive Oberfläche und basiert auf einer stetig wachsenden Komponentenbibliothek. Die Geometrie- und Analyseangaben beziehen sich auf das Bauteil und können bei Bedarf spezifisch für eine Baugruppe abgeändert werden. Die 3D-Technologie erleichtert die Programmierung durch eine individuelle Beleuchtung, welche in der Praxis kaum Anpassungen benötigt.

Allen Systemen gemeinsam war die Anforderung nach einer Long Board Option für größere Leiterplattenformate. Diese wurde mit Installation der Linie durch den Hanauer Systemanbieter integriert. Die Prozessverkettung erfolgte mit den clever-motion Handlingsystemen von SmartRep. Mit den Automatisierungssystemen können neben Standardlösungen auch kundenspezifische Anforderungen realisiert werden.

Ziel der Investition war auf den ersten Blick die Steigerung der Leistungsfähigkeit der Bestückungslinie. Die hier fehlenden Komponenten Bestückungsautomaten (ASM) und Reflowsystem (Rehm) wurden ein Jahr zuvor installiert. Neben diesen wirtschaftlichen Argumenten der Leistungssteigerung stand aber das Argument Qualität an oberster Stelle. „Unsere Zielsetzung war und ist es, statistisch vorhandene Prozessfehler möglichst früh zu erkennen und abzustellen“, fasst Peter Sommer zusammen. Ein Jahr nach der erfolgreichen Inbetriebnahme der Linie zieht bebro sein Resümee. Wurden durch den Automatisierungsprozess alle gesteckten Ziele erreicht?

Der Schablonendrucker überzeugt auch im Produktionsalltag durch seine Präzision sowohl bei der Ausrichtung der Schablone als auch bei dem außerordentlich konstanten Druckbild. Auch das Rakelsystem unterstützt effektiv die Qualität des Prozesses. Obwohl der Drucker und die Schablonen durch Elektropolitur und Nanobeschichtung sehr zuverlässig arbeiten, kann mit dem SPI System Abweichungen im Druckbild besonders bei Produktionsanläufen feststellt, und der Prozess zuverlässig verbessert werden. Das SPI liefert mit seiner ganzflächigen und echten 3D-Messung einen wesentlichen Beitrag zur Absicherung der notwendigen Druckqualität. Diese bestimmt im Wesentlichen die finale Qualität der Leiterplatte, da Fehler beim Druck später nur mühsam und mit Qualitätseinbußen behoben werden können.

Das Ergebnis der Bestückung wird dann abschließend anhand des AOI überwacht. In der Bestückungslinie aufgetretene statistisch verteilte Fehler, schleichende Prozessverschiebungen und sich aus den Toleranzmitten bewegende Parameter werden im AOI zuverlässig zum frühestmöglichen Zeitpunkt aufgedeckt. Auch hier arbeitet mit dem 3D-System eine extrem zuverlässige Maschine, die auch Prozessfehler an BGAs eindeutig lokalisiert und in vielen Situationen ein X-Ray System erübrigt.

„Zusammenfassend können wir sagen, dass die Fertigungslinie mit den neuen Präzisionsmaschinen deutlich zuverlässigere Qualitätsaussagen liefert und die Prozessführung um ein Vielfaches stabiler geworden ist“, stellt Peter Sommer zufrieden fest. Durch die Investition in DEK und Koh Young kann bebro die Qualität ihrer Produkte weiter sicherstellen und eine wirtschaftliche Produktion ermöglichen.

www.smartrep.de;www.bebro.de