MSC und Gleichmann ICs programmieren, testen, markieren und verpacken

Bis zu einer Million Antifuse-FPGAs, Speicherbauteile und komplexe Microcontroller programmiert und getestet verlassen im Monat das gemeinsame Programmiercenter von MSC und Gleichmann & Co. Electronics in Richtung Konsignationslager oder gehen direkt zum Kunden. Die sich ständig verändernde Funktionen der ICs, immer kleinere Abmessungen, immer mehr Pins und nicht zuletzt die gestiegenen logistischen Anforderungen der Kunden stellen den Dienstleistungen vor immer neue Herausforderungen.

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Die Programmierung von Bauteilen ist kompliziert und heikel geworden: Während früher oft schon das Einlesen eines Datenfiles oder eines Masterbausteines ausreichte, um den Anforderungen der Kunden gerecht zu werden, ist heute grundlegendes Fachwissen über die Strukturen moderner Mikrocontroller mit oftmals zahlreichen programmierbare Optionen (Fuses) erforderlich, um diese korrekt einzustellen.

Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Mitarbeiter. Im Gegensatz zu vielen Applikationsingenieuren, die auf einen oder zwei Hersteller spezialisiert sind, müssen die Fachleute im Programmierservice praktisch alle Bausteintechnologien und -strukturen beherrschen, um mit ihnen sicher und zuverlässig umgehen zu können.

„Das Programmieren individueller Seriennummern in den Speicher gehört für die Fachleute aus der Arbeitsvorbereitung des MSC-Programmierservices noch zu einfachsten Aufgaben. Gefragt ist umfassende Kompetenz, die sich nur durch ständige intensive Weiterbildung und langjährige Erfahrung erreichen lässt“, beschreibt Martin Hinz die aktuelle Situation. Martin Hinz ist langjähriger Mitarbeiter von Data I/O und heute Leiter des gemeinsamen Programmiercenters von MSC und Gleichmann & Co. Electronics.

Programmierung gehört in vielen Unternehmen nicht mehr zu den Kernkompetenzen

Die gestiegene Komplexität der Bausteine und die schnellen Technologie-Innovationszyklen haben in den zwölf Jahren, in denen MSC und Gleichmann Programmierdienstleistungen anbieten, zu einem rigorosem Umdenken bei den Anwendern geführt: Zwar ist in den Entwicklungsabteilungen großer Automobil-, Telekom- und Industriekunden das nötige Know-how für die Auswahl der am besten geeigneten Bauteile und zum Erstellen der entsprechenden Software vorhanden, die Programmierung selbst jedoch zählt nicht mehr zu den Kernkompetenzen dieser Unternehmen. Die Zeiten, als im Entwicklungslabor 300 oder 500 Bauteile von Hand programmiert wurden, gehören der Vergangenheit an. Selbst für Unternehmen, die eine Million programmierte Bauteile im Jahr benötigen, rechne sich laut Hinz Beschaffung, Unterhalt und Pflege der notwendigen Maschinen und die ganze im Hintergrund erforderliche Logistik heutzutage nicht mehr.

Dementsprechend ist die Zahl der Kunden des Programmiercenters, darunter viele Hersteller von Bauelementen, in den letzten Jahren deutlich gestiegen – und in Folge die Investitionen. So wurden über die letzten 5 Jahre mehr als 3 Mio. € in das von NEC Electronics und anderen Bauelementeherstellern auditierte und freigegebene Programmiercenter investiert, unter anderem in moderne Programmierautomaten.

Investition in immer schnellere Systeme und ständig aktualisierte Programmieralgorithmen

Doch nicht nur die für hohe Durchsatzvolumen ausgelegten Produktionsmaschinen sind teuer: Aufgrund der enormen Vielfalt der Bausteine und der immer kleineren, von Hersteller zu Hersteller mitunter sehr unterschiedlichen Gehäuseformen, müssen professionelle Dienstleister wie MSC und Gleichmann zudem eine Vielzahl von Programmieradaptern bereitstellen. Immer größere Flash-Speicher und verfeinerte Herstellungsprozesse erfordern zudem ständig aktualisierte Programmieralgorithmen und den Einsatz neuer, immer schnellerer Systeme. Nur so lässt sich der Durchsatz selbst bei sehr hohen Speichergrößen konstant hoch halten und damit die Durchlaufzeit minimieren.

Bausteine mit einem (Pinabstand) von 0,65 mm oder kleiner sind mittlerweile fast die Regel geworden. Um die Koplanarität d.h., die mechanische Anordnung der Bausteinanschlüsse nicht zu gefährden, dürfen solche Bausteine ausschließlich von hoch präzisen Pick-&-Place-Automaten gehandhabt werden. Exakte Platzierungen der Bauelemente in die Programmierfassungen, unterstützt von hoch auflösenden Kamerasystemen, garantieren bei den von MSC und Gleichmann verwendeten Programmiersystemen auch bei hochpoligen Fine-Pitch-Bausteinen eine optimale Erhaltung der sensiblen Bausteinanschlüsse. Ohne Unterbrechung und zusätzliche mechanische Belastung werden die Bausteine vollautomatisch programmiert, markiert und in das vom Kunden gewünschte Ausgangsmedium (Stange, Tray oder Gurt) platziert.

Nach Lasermarkierung der Bausteine und Verpackung gehört zum Service

Neben der Programmierung selbst gehört die Markierung der Bauelemente zu den Aufgaben eines professionellen Dienstleisters. Farbpunkte oder einfache Etiketten seien allerdings aus der Mode, so Hinz. „Das will heute fast kein Mensch mehr, zumal beide Markierungsarten selbst bei größter Sorgfalt zu Problemen mit der Koplanarität der empfindlichen Bausteine und bei der Bestückung der Bausteine führen können.“ Anders die Beschriftung der Bausteine mittels Laser. Diese Art von Markierung ist absolut prozessfest, dauerhaft und vor allem gut lesbar. Die bei MSC eingesetzte Lasermarkierung wird durch ein automatisches System direkt im Anschluss an den Programmiervorgang durchgeführt. Je nach Baustein- und Schriftgröße lassen sich 40 Zeichen oder mehr auf den Chip aufbringen. Auch das aktuelle Programmierdatum kann zur Rückverfolgung des Serienloses mit auf den Baustein markiert werden.

Eng verbunden mit der Programmierung und der Markierung ist schließlich auch die saubere Verpackung der Bauelemente zurück in Stange, Tray oder Gurt. Bei MSC und Gleichmann kommen hochwertige Gurtmaterialien zum Einsatz, die mit Heißsiegel verschweißt werden. Hierbei wird die Abzugskraft des Deckbandes durch Einstellung von Temperatur, Druck und Zeit eingestellt. Außerdem werden während des gesamten Programmierprozesses die Moisture Sensitive Level (MSL) überwacht, um eine Feuchtigkeitsaufnahme der Bausteine zu verhindern. Aus diesem Grund werden die Bausteine nur für den Zeitraum der reinen Programmierung aus dem Dry-Pack entnommen. Wird dennoch einmal die zulässige Zeit überschritten, stehen zur Trocknung Öfen bereit.

Den größten Vorteil freilich verspricht die Kombination aus komplementären Programmier- und Logistikdienstleistungen. „Wer als industrieller Anwender programmierbare Bausteine in großem Maßstab einsetzt und seine Reaktionszeiten wie auch Risiken minimieren will, ist schon aus Kostengründen gut beraten, die Partnerschaft mit einem Full-Fillment-Dienstleistern wie MSC oder Gleichmann zu suchen“, zieht Martin Hinz Fazit.

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