SMD-Linie um sehr schnelles AOI ergänzt

Elektronikfertigung steht nicht erst seit Einsetzen der aktuellen Wirtschaftslage unter ständigem Druck: Anpassungen von Fertigungsstrategien und einzelnen Prozessschritten waren auch schon vorher wiederkehrende Herausforderungen. Bei Kathrein Sachsen in Mühlau wird das auf mehreren Ebenen deutlich.

So hat das zur Kathrein-Gruppe, Rosenheim, gehörende Unternehmen die komplette Umstellung auf Bleifrei-Produktion seiner elektronischen Komponenten, Baugruppen und Geräte rund um die Hochfrequenztechnik bereits 2005 bewältigt. „Das war keine Kleinigkeit“, so Mathias Ehrler, Mitarbeiter der Prozesstechnik: „Auch nach dem mehrmonatigen Umstellungsprojekt waren die Probleme noch nicht vorbei. manche Bauteile haben ständig unsere volle Aufmerksamkeit verlangt. Beispielsweise kann sich auf Silberspulen, die in unserem Produktspektrum üblich sind, eine Oxydschicht bilden. Dann ist allerdings im Bleifrei-Prozess die Benetzbarkeit nicht mehr so gegeben, wie wir es vorher gewohnt waren.“

Damit solche und ähnliche Fälle grundsätzlich schnell erkannt und qualitätsorientiert behandelt werden können, hat Kathrein Sachsen seine Führungsstruktur umgestellt und den einzelnen Mitarbeitern mehr Qualitätsverantwortung gegeben. Realisiert wurde dies auf Basis des hauseigenen KS-Produktionssystems.

Die fünf tragenden Säulen dieses Systems sind flache Arbeitsstrukturen, klare Führung und hohe Selbstverantwortung der Mitarbeiter, das KVP-Prinzip (Kontinuierlicher Verbesserungsprozess) und – last but not least – die Fertigungstechnologie. Solchermaßen transparent und qualitätsorientiert strukturiert hat Kathrein Sachsen auch problemlos entsprechende QS-Zertifizierungen durchlaufen oder erneuert – zum Beispiel DIN/EN/ISO 9001 und 14001 (Umwelt), sowie die als Automotive-Zulieferer wichtige ISO/TS 16949.

Die SMD-Bestückung basierte auf einer im Jahr 2000 aufgebauten Linie, bestehend aus DEK-Drucker, Mimot-Bestücker und Rehm-Reflow-Ofen. Doch nach bewältigter Bleifrei-Umstellung im Jahr 2005 zeigte sich immer deutlicher, dass eine Kapazitätserweiterung notwendig wird.

Im Jahr 2007 wurde deshalb als zweite SMD-Bestückungslinie eine Maschine von Fuji in Betrieb genommen. Vorgeschaltet ist auch hier ein DEK-Drucker. Den Reflowprozess übernimmt hier ein unter Stickstoff betriebener SMT-Ofen.

Auf der neuen Fuji-Linie konnten nun High-Runner-Produkte (das sind bei Kathrein Sachsen je nach Produkt Losgrößen ab 500 oder 1000 Platinen) gefertigt und flexibel auch kleinere Fertigungsaufträge dazwischen geschoben werden. Kleinere und mittlere Fertigungslose laufen weiterhin auf der Mimot-Linie.

In die neue Fuji-Linie wurde zunächst die bestehende AOI von Orbotech integriert. Doch kam sie in dieser Konfiguration schnell an ihre Grenzen. Deshalb wurde sie im April 2009 durch eine BF Frontier von Saki ersetzt. Bei diesem in Japan gefertigten Inspektionssystem wird die Baugruppe an der feststehenden Optik vorbei bewegt und als Inspektionstechnik eine sehr schnelle CCD-Zeilenkamera eingesetzt.

Ehrler: „Die mit dieser orthogonalen Technik möglichen hohen Taktraten bei geringen Wartungskosten waren für uns ein entscheidendes Argument.“ Die einfache Programmierung war ein weiterer Pluspunkt, der für das System aus Japan sprach: „Einige 100 Produkte müssen programmiert werden. Das kann ich allerdings mit diesem Programmiersystem relativ zeitnah Zug um Zug erledigen“, bemerkt Ehrler.

Die Zeilenkamera des AOI-Systems hat keine Standardoptik mit runder Linse, sondern arbeitet mit einer länglichen Linse, die zudem telezentrisch ist (parallaxe Größenverzerrungen kommen nicht vor). „Der CCD-Chip, der übrigens von Toshiba stammt, ist zeilenförmig aufgebaut und zeichnet ein komplettes RGB-Signal in drei Pixelreihen auf“, so Lars Bartels, Produktmanager und AOI-Spezialist bei Multi-Components, Saki-Vertriebspartner in Deutschland. „Die Zeilenkamera erfasst die komplette Leiterplattenbreite. Die an der Kamera vorbeigeführte Baugruppe wird somit komplett eingescannt.“ Die eingesetzte Beleuchtungstechnik sorgt dabei für dreidimensionale und vom System auswertbare Bildinformationen.

Ein besonderer Vorteil des Saki-Arbeitsprinzips: Die relativ langsame und gleichmäßige Bewegung sorgt für vibrationsfreie Aufnahmen. Die Auflösung bis zu 10 µm Genauigkeit kann für die Auswertung uneingeschränkt genutzt werden. Trotz relativ langsamer Vorbeifahrt der Platinen erreicht das System Taktzeiten von 14 s im Standard- und von 6 s im Highspeed-Modus.

Die heutige Kathrein Sachsen ist 2008 aus der Fusion der bisherigen Vertriebsorganisation Kathrein Sachsen und der bereits in den 1990er Jahren in das neu gebaute Gebäude nach Mühlau umgezogene Kathrein Burgstädt hervorgegangen. Im Industriegebiet von Mühlau, vor den Toren von Chemnitz und in unmittelbarer Nachbarschaft zu Burgstädt, beschäftigt das Unternehmen aktuell rund 150 Mitarbeiter – davon haben 23 eine technische Hochschulausbildung. Haupttätigkeit ist die Entwicklung und Produktion von elektronischen Komponenten, Baugruppen und Geräten rund um die Hochfrequenztechnik. Aus Mühlau kommen beispielsweise Autofunkantennen mit Splitter für Digitalmobil- und GPS-Empfang. Seit 2006 beschäftigt man sich verstärkt mit RFID-Reader, deren Serienfertigung inzwischen angelaufen ist.

www.kathrein-sachsen.de;