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Die Hartmann Electronic GmbH, im Jahre 1973 gegründet und seit 2002 Teil der Phoenix Mecano Gruppe, blickt auf viele Jahre Erfahrung und umfassendes Know-how in der Backplane-Produktion zurück. In 1981 mit der Produktion von Backplanes gestartet, verfügt das Unternehmen seit 1984 über Patente und entwickelt sowie fertigt nicht nur Standard- sondern auch kundenspezifische Backplanes für u.a. Kunden aus der Energiegewinnung, Schienenverkehr, Luft- und Raumfahrttechnik, Militär, Industrie oder auch Messtechnik. Hier besonders erwähnenswert der Einsatz von Backplanes und Systemen in der Großforschungseinrichtung CERN, wo physikalische Grundlagenforschung insbesondere mit Hilfe großer Teilchenbeschleuniger zum Aufbau der Materie betrieben wird. Unerheblich wo die Systeme ihren Einsatz finden, alle müssen zu 100 % voll funktionstüchtig sein, um fatale Folgen im Falle eines Ausfalls zu vermeiden.
Sicherstellung hoher Qualitätsanforderungen
Trotz gründlicher Sichtkontrolle der gefertigten Backplanes wurde bereits im Jahre 2010 bei Hartmann Electronic beschlossen, weiterführende Maßnahmen zu ergreifen, um auch Fehler, die mit dem Auge kaum sichtbar sind, zu eliminieren. Nur so konnte eine zu 100 % volle Funktionstüchtigkeit der Systeme gewährleistet werden. Zu diesem Zweck wurde in den Flying Probe Spea 4040 Multimode investiert, welcher jedoch nicht komplett den Produktionsanforderungen des Unternehmens entsprach und dementsprechend umgerüstet werden musste. Neben der Erweiterung der Prüffläche mussten zusätzlich zu den bereits vorhandenen vier Probes oben zwei bewegliche Probes von unten implementiert werden. Spea bietet sehr viele Optionen und Möglichkeiten, die vom Kunden gewählt werden können und realisiert natürlich auch Sonderlösungen. So ist das ganz besondere bei den Systemen, die bei Hartmann im Einsatz sind, die Möglichkeit, Stecker mit einer Höhe bis zu 2 cm zu kontaktieren und zuverlässig zu prüfen. Dazu musste die Prüfung auf Nullebene auf die erforderliche Steckerhöhe angehoben werden. Umgesetzt wurde dies durch den Einbau einer speziellen Hardware in Verbindung mit der Software, um das Z-Level individuell für verschiedene Bereiche anzuheben, wobei Z 0 stets die Ebene der Baugruppenoberfläche darstellt. Nachdem die Probes in einem bestimmten Winkel stehen, müssen die Koordinaten für die Kontaktierung angepasst werden, um den Steckerpin, der 2 cm über der Baugruppenoberfläche endet, zu treffen. Insofern errechnet die Software für jeden Stecker die exakten Kontaktierungskoordinaten, um Kontaktiergenauigkeit zu garantieren. Hierzu liest die Software aus den CAD-Daten die Steckerhöhe und errechnet anschließend unter Berücksichtigung des Winkels der entsprechenden Probe die neuen und präzisen Koordinaten. Die Genauigkeit ist von großer Bedeutung, da sich die Pins in einem Gehäuse befinden, so dass bereits minimale Abweichungen in der Genauigkeit zu Fehlkontaktierungen führen könnten. Sowohl der Z-Level-Abgleich als auch die Berechnung der Koordinaten erfolgt automatisch. Der Leiter Fertigung und Qualitätssicherung Dipl.-Ing. (FH) Fedor Minich ergänzt: „Wir sind mit dem Flying-Probe-System sehr zufrieden und erhalten eine hohe Flexibilität. Der automatisierte Prozess kommt uns natürlich sehr entgegen, auch wenn wir für die Programmierung gut ausgebildete Mitarbeiter benötigen. Unser großer Vorteil liegt in der sehr hohen Testabdeckung.“
Als weitere Anpassung musste auf eine größere Prüffläche umgerüstet werden, so dass die Arbeitsfläche entsprechend den Anforderungen zur Prüfung der Backplanes auf 685 mm x 490 m erweitert wurde. Zusätzlich werden zwei Bottom Side Moving Heads eingesetzt, welche universell eingesetzt werden können und zusätzlich zur Probe mit verschiedensten Werkzeugen wie beispielsweise zusätzliche Kamera oder als Tool zur Unterstützung der Baugruppe mit Gegendruckfingern von unten. Die Kameras, in diesem Fall mit jeweils zwei Farbkameras oben und unten, sind mit erweiterten Funktionalitäten zum Lesen und Auswerten von 2D-Codes versehen. Außerdem ist das Prüfverfahren NZT-Test integriert, welches aus zwei Active-Probes besteht und ebenfalls in der Software integriert ist. Dabei handelt es sich um ein Prüfverfahren zur Impedanzanalyse, welches nochmals die Fehlerabdeckung bei gleichzeitiger Testzeitreduzierung erhöht.
Vermeidung von Engpässen
Bei dem Stuttgarter Unternehmen dreht sich das meiste rund um Backplanes, welche nicht nur als Produkt an sich, sondern auch als Dienstleistung angeboten wird. So stehen fünf Entwickler bereit, die sich ausschließlich mit dem Layout von Backplanes befassen und die Entwicklung komplett im Haus halten. Von 1979 bis 1998 hatte man noch die Leiterplattenfertigung selbst im Haus, die seither als Dienstleistung vergeben wird. Standardleiterplatten kommen überwiegend aus China und Taiwan, während die komplizierteren aus europäischer Fertigung in Italien und Finnland sind. Die gelieferten Leiterplatten durchlaufen bereits eine Eingangsprüfung. So wird im Eingangsprotokoll alles festgeschrieben und manuell durch Mikroskop geprüft.
Bei einer typischen Losgröße von 10 bis 50 Stück wird bei kleineren Bestellgrößen durchaus auch auf Lager produziert, was derzeit durch die vielen Aufträge nicht realisierbar ist. Produziert wird im Einschicht-Betrieb an fünf Tagen in der Woche, während das Flying-Probe-System mehr Schichten zu absolvieren hat, um zu 100 % jede Backplane prüfen zu können. Nachdem sich der Spea 4040 als Bottleneck in der Produktion bei Hartmann rauskristallisierte, das System auch langsam in die Jahre gekommen ist, hat sich das Unternehmen entschlossen, in ein weiteres System zu investieren. Hierbei ist die Wahl auf das Nachfolgesystem Spea 4060 gefallen, welches natürlich wieder gemäß den Anforderungen der Produktion umgerüstet werden muss, um damit die Taktzeit weiter erhöhen zu können. Das Highend-System mit modernster Technologie verspricht zuverlässige Fehlererkennung und damit einwandfrei funktionierende Backplanes. Und das ist bei weitem nicht alles, denn schnelle und flexible Kontaktiergeschwindigkeit durch XYZ-Linearmotoren, das Kameramodul zur automatischen Erkennung der Referenzpunkte sowie automatischer Korrektur der Testpunkt-Koordinaten, das 3D-Lasertest-Modul zur automatischen Flughöhenoptimierung sowie Bauteilhöhenmessung oder vollständiger Kurzschlusstest mit lediglich einem Kontakt pro Netz durch Impedanztest machen das Highend-System zum All-in-one-Tester für alle Anforderungen des Unternehmens.
Variantenreichtum sichert Wachstum
Bei Hartmann Electronic stellt der größte Umsatzträger die kundenspezifischen Backplanes dar. Basierend auf Standard-Backplanes werden diese den Kundenanforderungen gemäß mit z.B. anderen Steckern oder anderer Form durch die Entwickler aufbereitet.
So bedürfen die im Maritim-bzw. Aviation-Bereich zum Einsatz kommenden Backplanes durch die Umwelteinflüsse einer extra Beschichtung, um ihre Funktionstüchtigkeit nicht zu beinträchtigen. Solche Backplanes werden nach dem Bestückprozess zuerst mit dem Flying-Prober getestet, lackiert, anschließend die Stecker eingepresst um danach nochmals per Flying-Prober geprüft zu werden. Backplanes im Bereich Militär unterscheiden sich zwar in der Elektronik kaum, machen jedoch eine andere Mechanik erforderlich, um nur ein paar Beispiele aufzuführen. So benötigt jeder Kundenbereich andere Spezifikationen, die in der Entwicklung bereits zu berücksichtigen sind. Alle neu entwickelten Produkte werden durch modernste Messtechnik geprüft, jedes System durchläuft einen umfangreichen Qualitätscheck, um nur einwandfreie Produkte zur Verfügung zu stellen.
Bei der Produktion von Backplanes – was übrigens auch als Dienstleistung angeboten wird – hört die Kompetenz des Unternehmens bei weitem nicht auf. Zum Portfolio gehören ebenso die Integration in Systemtechnik, Systemmontage sowie -test und für besonders kritische Systeme können Temperaturkalkulationen und -tests durchgeführt werden. Durchaus erwähnenswert ist die Tatsache, dass Systemplattformen mit Lüfterschubladen ausgestattet sind, d.h. sollte also ein Lüfter defekt sein bedarf es lediglich dem schnellen und einfachen Auswechseln der Lüfterschublade, was den Kunden nicht nur entgegen kommt, sondern auch ein Alleinstellungsmerkmal des Unternehmens ist. (dj)
electronica, Stand A3.225
www.spea-ate.de; www.hartmann-electronic.com
