Null-Fehler-Schlupf Leistungsstarke AOI hilft quasi in Echtzeit zu reagieren

8 bis 10 Mio. THT- und SMT-Baugruppen, ausnahmslos alle AOI-geprüft, liefert DELTEC Automotive in Furth am Wald pro Jahr. Im Jahr 2006 hat der EMS-Anbieter sogar die Volumen-fertigung von Consumer-Produkten von Asien nach Deutschland zurückgeholt. Den Ausschlag gab die Fertigungsqualität, zu der Hardware und Software für die automatische optische Inspektion (AOI) von Viscom entscheidend beigetragen hat.

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DELTEC Automotive GmbH & Co. KG

Ein EMS-Anbieter, der die Automobilindustrie beliefern will, muss die Ausfallsicherheit der gefertigten Baugruppen gewährleisten können. Höchste Produktivität und Qualität sind deshalb oberste Ziele, zu denen bei DELTEC im Bayerischen Wald AOI-Systeme von Viscom einen wesentlichen Beitrag leisten.

Der EMS-Anbieter hat gleich mehrere AOI-Systeme von Viscom im Einsatz, die sowohl inline als auch offline im Inselbetrieb laufen – zurzeit im Drei-Schicht-Betrieb an fünf Tagen die Woche, zeitweise aber auch an sieben Tagen rund um die Uhr. Derzeit fertigt DELTEC ca. 280 verschiedene Baugruppen. Pro Jahr werden rd. 8 bis 10 Mio. Baugruppen (reflowgelötete und wellengelötete) unterschiedlichster Größe ausgeliefert und alle werden 100% AOI-geprüft.

Unter die AOI fällt im Reflow-Breich die Inspektion aller sichtbaren Lötstellen, die Lage der Bauteile, fehlende Bauteile, Verdrehungen und Versatz, sowie im Wellenlötbereich die Lunkerbildung bei offenen Lötstellen und die Prüfung balliger Lötstellen (Meniskusbildung). Zusätzlich ist für die manuelle und automatische Inspektion von BGAs, QFNs usw. sowie für die Voiding Calculation zur stetigen Prozessüberwachung der SMD-Fertigung ein Röntgeninspektionssystem von Viscom im Einsatz. Die AOI-Systeme laufen zurzeit im Drei-Schicht-Betrieb an fünf Tagen die Woche, zeitweise aber auch an sieben Tagen rund um die Uhr.

Im Jahr 2001 wurde DELTEC auf Viscom aufmerksam, als der Dienstleister AOI-Systeme verschiedener Hersteller evaluierte. Ausgangssituation war eine interne Untersuchung, bei der die menschliche Sichtkontrolle 25% der Fehler nicht finden konnte. Für einen Automobilzulieferer wäre diese Fehlerquote absolut inakzeptabel.

Auch der Wellenlöt-Prozess wird vollständig AOI-geprüft

„Nur von Viscom haben wir ein überzeugendes Analyseergebnis bekommen. 98% der Fehler wurden gefunden, Wettbewerbsysteme lagen bei nur 50 bis 60%“, fasst André Dahlhoff, Geschäftsführer bei DELTEC, das Ergebnis der Evaluierungsphase zusammen. Weitere Pluspunkte waren ein breitgefächertes Produktspektrum von der reinen Lötstelleninspektion bis hin zu Sonderlösungen und ein exzellenter Support.

Im Vorfeld der RoHS-Umstellung bestand im Jahr 2003 die Aufgabe, bleifrei gelötete Baugruppen optisch zu prüfen. Als erstes Unternehmen in Europa hat DELTEC reflowgelötete Automotive-Baugruppen mit 0201-Bauteilen für den Serieneinsatz in hohen Stückzahlen qualifiziert. Bereits nach wenigen Monaten begann der EMS auch mit der automatischen optischen Inspektion des Wellenlöt-Prozesses.

„Dies war zu dieser Zeit nicht selbstverständlich und ist auch heute eher die Ausnahme“, weiß Geschäftsführer und Prozessexperte André Dahlhoff. Die AOI des Wellenlötprozesses war in kurzer Zeit umgesetzt und die Ergebnisse sprechen heute für sich: „Früher wurde im Wellenlötbereich von ppm-Raten zwischen 10 und 20.000 gesprochen. Heute habe ich per AOI-Analyse innerhalb von 30 Minuten eine Auswertung vorliegen, die sich von 7 bis 20 ppm für äußerst komplizierte Baugruppen bewegt. Dies ist im Bereich der Wellenlöt-Technologie ein exorbitant guter Wert“, betont André Dahlhoff.

Darüber hinaus setzt DELTEC ein System für die Prüfung von Selektivlötstellen, THT- und SMD-Bauteilen der Leiterplat-tenunterseite ein. Zu diesem Zweck entwickelte Viscom in Zusammenarbeit mit DELTEC eine an die Bedürfnisse der Fertigung angepasste Sonderlösung, das heute als S3016 ein Standardprodukt von Viscom ist.

André Dahlhoff unterstreicht die fruchtbare Zusammenarbeit: „Das AOI-System, das wir zurzeit für Selektivlötstellen einsetzen, ist sehr zuverlässig und umfasst viele Sonderlösungen, mit denen wir sehr zufrieden sind. Der Schlupf ist gleich null. Dies ist auch ein absolutes Muss, denn das System überprüft den Lötprozess von Zündelektroniken aus der Automobilindustrie, d.h. die Produkte müssen anstandslos laufen.“

Parallel-AOI reduziert Taktzeit um fast 50%

2006 setzte DELTEC alles auf eine Karte. Der EMS-Anbieter investierte in zwei Doppelspur-Systeme mit Parallelprüfung vom Typ S6056 DS2W, um einen asiatischen Großauftrag zu bekommen. Das Risiko hat sich gelohnt. Mit dieser Qualitätssicherung holte DELTEC die Fertigung von Consumer-Produkten von Asien nach Deutschland zurück.

Das AOI-Multitalent S6056 ausgestattet mit der leistungsstarken 6M-Sensortechnologie - mit bis zu 5,6 Mio. Pixeln - erreicht maximalen Durchsatz bei höchster Prüftiefe. Orthogonale Kameramodule sowie die geneigte Prüfung erkennen sicher kritische Fehler, wie z.B. Auflieger von Fine-Pitch-Anschlüssen. Sogar 01005-Bauteile und kleinste Rastermaße wie 0,3 mm lassen sich somit ohne Einschränkung komplett prüfen.

Der mit einer Doppelspur und zwei Sensorköpfen ausgestattete Systemtyp S6056 DS2W prüft gleichzeitig zwei Leiterplatten je Transportspur. Dabei befindet sich im AOI-System hinter der „normalen“ Spur eine zweite, auf die über interne Weichen ebenfalls Leiterplatten zugeführt werden. Während auf einer Spur geprüft wird, werden auf der anderen die Leiterplatten gewechselt. Dadurch entfallen die Handlingszeiten, sodass die Taktzeit um nahezu 50% reduziert wird.

Fertigungsprozesse quasi in Echtzeit anpassen

Mit der Bedienoberfläche EasyPro lässt sich die Programmerstellung und -optimierung schnell und einfach vornehmen. Fehlerbilder können so am Reparaturplatz beurteilt werden und die erzielten Ergebnisse fließen gleichzeitig in die Generierung von Statistikdaten ein. Zusätzlich gewährleistet die statistische Prozesskontrolle von Viscom (VPC-Software) eine systematische Fehleranalyse, mit der sich Fertigungsprozesse sicher überwachen lassen.

„Früher hat es mehrere Wochen gedauert, bis DELTEC eine Prozessauswertung vorlag“, schildert Dahlhoff die Situation, „es gab keine Möglichkeit, die Prozesse quasi in Echtzeit anzupassen.“ Das hat sich inzwischen geändert: Im Fertigungsprozess können nun rechtzeitig Veränderungen festgestellt und Serienfehler vermieden werden.

Bis zu 80 Mio. Bauteile pro Monat werden in Furth im Wald einer Inspektion nach dem Reflow- und Wellenlöt-Prozess unterzogen. Der Einsatz der S6056 DS2W im Inselbetrieb ermöglicht das gleichzeitige Prüfen von zwei Baugruppen. Das Ergebnis ist eine echte Halbierung der Analysezeit, 470 Bauteile bei einer Analysezeit von 27 Sekunden bei zwei Baugruppen, und dies bei fast gleicher Produktivität wie bei vier Anlagen vom Typ S6056 DS1W.

Durch die Investition in zwei Doppelspur-Anlagen sparte der EMS-Anbieter erhebliche Kosten bei Handlingssystemen und Produktionsfläche, aufgrund der geringen Stellfläche der S6056 DS2W. Bei einer konventionellen Lösung wären mindestens vier zusätzliche AOI-Systeme notwendig gewesen.

Aufbau- und Verbindungstechnik erfordert geeignete Inspektionsstrategien

Die steigenden Qualitätsanforderungen und Weiterentwicklung bzw. Miniaturisierung der Bauteilegehäuse erfordert geeignete Inspektionsstrategien. DELTEC bespielsweise bestückt u.a. große Serien Baugruppen mit bis zu drei BGAs. Derzeitig beläuft sich die Anzahl auf 200.000 Stück im Jahr - Tendenz stark steigend.

„Auch hier zeigt sich wieder, warum die Entscheidung für eine leistungsstarke Inspektionstechnologie richtig war. Die steigende Bestückung mit BGAs macht eine 3-D-Analyse dringend erforderlich. Die Lösung heißt hier: Beidseitige optische Inspektion und zeitgleiche 3-D-Röntgeninspektion mit der X7056 von Viscom“, argumentiert André Dahlhoff.

Künftig erwartet DELTEC den vermehrten Einsatz von QFN-Bauformen und Einführung von 01005-Bauteilen. Der EMS-Anbieter ist in Kontakt mit namhaften Herstellern aus der Medizintechnik, in der 01005-Komponenten häufig eingesetzt werden. „Die Qualitätsanforderungen in diesem sensiblen Bereich sind fast noch höher als im Automotive-Geschäft“, weiß Dahlhoff, „aber wir sind hierfür bestens gerüstet.“

*Angela Seegers ist im Marketing bei der Viscom AG in Hannover tätig.

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