Im Unternehmen sorgen 31 Mitarbeiter dafür, dass die wichtigsten Unternehmen der Modellbahnindustrie mit Decodern und Sound-Decodern zum werksseitigen Einbau in deren Modellfahrzeuge beliefert werden. Jährliche Wachstumsraten liegen dabei im zweistelligen Bereich.

Bezeichnend für das Wachstum ist einerseits die intensive Entwicklungstätigkeit, die dafür sorgt, dass jedes Jahr zahlreiche neue Produkte auf den Markt kommen, und andererseits die hohe Fertigungstiefe, wofür die industrietaugliche SMD-Fertigungsstraße im eigenen Haus gebraucht wird. Das Produktspektrum umfasst weit mehr als 100 Artikel, die von den stark miniaturisierten Platinen, die zum Einbau in die Loks und Wagen vorgesehen sind, bis hin zu Bediengeräten mit moderner Displaytechnik und zu den Zentralgeräten mit effizienter Leistungselektronik und großer Prozessor- und Speicherkapazität reichen. Alle Produkte werden über Fachhändler in zahlreichen Ländern Europas, Asiens und Amerikas vertrieben.

Bedingt durch sehr unterschiedliche Losgrößen, die von etwa 10 bis 10.000 reichen, muss häufig und oft täglich mehrfach umgerüstet werden. Kleinste Abmessungen der Produkte sind oft ein entscheidender Wettbewerbsvorteil oder machen sogar die Nutzung überhaupt erst möglich. Bisher schon werden standardmäßig Bauteile bis 0201 eingesetzt; in Kürze erfolgt der nächste Schritt der Miniaturisierung. Aber auch Bauformen wie 100-polige BGA’s stellen eine Herausforderung an die Präzision der Fertigungstechnik dar.

Dekoder für Modelleisenbahnen

Decoder MX658 im 20-fach Nutzen. Parmi

Modelleisenbahner haben Ansprüche

Sicherlich erfüllen Zimo-Produkte keine lebenserhaltenden oder sicherheitsrelevanten Funktionen, trotzdem ist es entscheidend, höchstmögliche Prozesssicherheit zu erreichen. Die Anwender, das sind im Wesentlichen Privatpersonen, die größere Modelleisenbahnanlagen betreiben, haben hohe Qualitätsansprüche. Dies ist verständlich, da in einer solchen Anlage viel Elektronik verbaut ist und bereits der Ausfall einzelner Komponenten den Betrieb stark behindern. Außerdem ist natürlich jede Reklamation oder Reparatur mit einem erheblichen Zeit- und Kostenaufwand verbunden und birgt zudem die Gefahr einer schwerwiegenden Rufschädigung. Es besteht also größtes Interesse, dass nur 100-prozentig getestete Baugruppen die Fertigung verlassen und somit die Voraussetzung geschaffen ist, dass spätere Ausfälle im Einsatz beim Kunden vermieden werden.

Die stetig steigenden Anforderungen an die Produktkomplexität und -miniaturisierung und die damit natürlich immer schwieriger zu erfüllenden Qualitätskriterien veranlassen das Wiener Unternehmen immer wieder, den Maschinenpark zu erneuern. Aktuell wird gerade die vierte SMD-Bestückungsmaschine mit der damit einhergehenden Peripherie (Schablonendrucker, usw.) installiert. Hierdurch wird sich nicht nur die Fertigungsqualität um einen Sprung verbessern, sondern auch die maximale Fertigungsquantität wird um den Faktor 3 steigen. Im Rahmen dieser Investition, die durch das Förderprogramm „Produktion in der Stadt“ der Stadt Wien finanziell unterstützt wird, wurde auch das bisher genutzte 2D-AOI System, das die zukünftigen Anforderungen nicht mehr erfüllen konnte, durch ein modernes 3D-AOI System ersetzt.

Zwecks Entscheidungsfindung, welche Maschine und Technologie für Zimo das optimale AOI-System wäre, wurden verschiedene Systeme intensiv getestet und bewertet. Letztlich fiel die Wahl auf 3D AOI Xceed von Parmi.

AOI Inspektion

Parmi 3D AOI Xceed mit SPI-Funktion. Parmi

Der Hersteller setzt laut eigenen Angaben als einziger Anbieter sowohl für die AOI- als auch für die SPI-Maschinen auf die Lasertriangulation. Dies ist die einzige direkte Messtechnologie, bei der mit zwei Lasern die Oberfläche der Baugruppe abgescannt und die Topographie in der Höhe auf wenige 1/10 µm genau vermessen wird.

Im Vergleichstest der verschiedenen Systeme fiel auf, dass das Parmi-System Fehler aufzeigte, die bei anderen Systemen nicht erkannt wurden. Darüber hinaus hat auch die Kompaktheit des Sensorkopfs beeindruckt und die daraus resultierende Kompaktheit der gesamten Maschine, die deren Aufstellung in den vorhandenen räumlichen Gegebenheiten erleichtert. „Auch sind wir sicher, mit der Maschine eine Investition zu tätigen, die es uns ermöglicht, bei einer noch weiter fortschreitenden Miniaturisierung die Maschine den zukünftigen Anforderungen anzupassen: durch einen Tausch des Sensorkopfes kann die Auflösung in x und y von den heutigen 14 µm auf 10, 7 oder auch darüber hinaus verbessert werden. Letztendlich war aber für die Entscheidung die gesamte Leistungsfähigkeit der Maschine und die Bedienerfreundlichkeit der Software ausschlaggebend“, so Peter Ziegler, geschäftsführender Gesellschafter von Zimo.

Peter Ziegler: Geschäftsführender Gesellschafter der ZIMO Elektronik GmbH

Peter Ziegler: „Wir sind davon überzeugt, mit der Entscheidung für die Lasertechnologie und die Parmi Xceed die Voraussetzung geschaffen zu haben, um auch bei einer weiter fortschreitenden Miniaturisierung die Produktqualität weiter zu steigern. “ Zimo

Korrektur der Bauteilverwölbung

Produktbedingt ist der überwiegende Anteil der Produkte, also die stark miniaturisierten Decoder und Sound-Decoder, zur Bestückung in größeren Nutzen (mit jeweils 20 oder 30 Einzelplatinen) zusammengefasst. Diese sind oft auf sehr dünnen Platinen (z.B. 0,5 mm, 4- bis 6-lagig) aufgebaut, um auch in der Höhe Platz zu sparen; diese verwinden sich oft beim Reflowlöten. Es ist offensichtlich, dass die Verwindung der Leiterplatte ohne eine entsprechende Korrektur ganz maßgeblich die Messgenauigkeit der Höhe beeinträchtigen würde. Somit war für Zimo auch besonders wichtig, dass die AOI-Maschine zeitgleich zur eigentlichen Bauteilinspektion die Verwölbung miterfasst und vollautomatisch korrigiert.

Messeung der Leiterplatte auf Verwölbung.

Automatische Messung und Kompensation der Verwölbung. Parmi

Nur wenn die Oberkante einer verwundenen Leiterplatte hinreichend genau in der Höhe vermessen ist – und zwar an jedem Punkt – wird eine Genauigkeit in der Messung von Bauteilhöhen von 0,4 µm überhaupt erst ermöglicht. Dies wiederum ist die Basis für jede nachfolgende Auswertung von Fehlern und Unregelmäßigkeiten.

Vorteilhaft ist auch, dass mit jeder Inspektion eine mögliche Verunreinigung der Oberfläche untersucht werden kann. Hierfür wird mit jedem Scan, und ohne dass dies die Taktzeit der Maschine beeinträchtigt, das Bild entsprechend ausgewertet. Verunreinigungen können nicht nur Fasern oder Schmutz sein, sondern auch verlorene Bauteile oder Lötperlen. Auch kann hiermit die Baugruppe auf Beschädigungen der Oberfläche untersucht werden wie Kratzer oder Risse in Bauteilen. Gerade bei immer feineren Strukturen zeigt sich, dass diese zunehmend störanfälliger für Verunreinigungen werden.

Begutachtung der Lotpaste mittels AOI

Lotpasteninspektion mit dem AOI. Parmi

Zudem bietet die Xceed auch die Möglichkeit, den Lotpastendruck zu inspizieren. Hierfür kann die Software auf SPI umgeschaltet und entsprechende, spezielle Inspektionsalgorithmen für den Lotpastendruck angewandt werden. Dies kann dann vorteilhaft sein, wenn mit dem AOI in bestimmten Bereichen und an bestimmten Baugruppen wiederholt Auffälligkeiten erkannt werden und es im Zuge der Fehlersuche und Prozessoptimierung hilfreich ist, mit der SPI-Funktion das Druckbild der Lotpaste zu bewerten. Anhand des Druckbildes lassen sich mögliche Hinweise auf Fehler oder Optimierungsmöglichkeiten am Siebdrucker gewinnen.

SMTconnect 2020 – Halle 4, Stand 325

Decoder-Spezialist

Modelleisenbahnen gibt es von der kleinen Koffer-Modellbahn über tischgroße Anlagen bis hin zu riesigen Exemplaren, die ein ganzes Zimmer einnehmen. Zimo stellt für die Lokmodelle entsprechende Decoder her – der kleinste Subminiatur-Decoder MX616 hat dabei die Maße 8 x 8 x 2 mm. Neuster Trend hier sind 16 bit Sound-Decoder, damit die Dieselloks ihre Wagen mit realem Lärm über die Anlage ziehen. Um den hohen Qualitätsanforderungen der Endkunden gerecht zu werden, überprüft das neue 3D AOI-System von Parmi die zum Teil extrem kleinen Leiterplatten auf Verwölbung und kontrolliert den Lotpastendruck.