Mit der weiter voranschreitenden Digitalisierung wachsen die Ansprüche an zukünftige Produkte. Themenschwerpunkte wie Digitalisierung, IoT oder KI unterstreichen diesen Trend und zeigen zugleich die wachsenden Anforderungen an die Elektronikfertigung. Neben dem Anspruch an hochtechnologische Produkte steigen auch die Erwartungen an die kompromisslose Zuverlässigkeit. Neben den technischen Herausforderungen an das Produkt verändern sich auch die Ansprüche in Sachen Qualitätssicherung und -gewährleistung. Das Stichwort „traceability“ ist in der modernen Elektronikfertigung schon längst keine Unbekannte mehr.

Speziell der Bereich Prüftechnik muss hier variabel auf die verschiedenen Zyklen im Lebenslauf des Produktes reagieren. Im Laufe der Entwicklung von neuen Produkten werden diese zunächst in Einzel- oder Kleinserien gefertigt und getestet. Ist das Produkt marktreif, beginnt die Serienfertigung, die bei steigenden Absatzzahlen schnell zu einer Massenfertigung führen kann. Die Bereiche der Einzel-, Klein- und Serienfertigung werden klassisch mit manuellen Prüfadaptern abgedeckt. Der Sprung zur Massenfertigung in modernen SMD-Linien erfordert weitere Investitionskosten. Ausschlaggebender Faktor für Investitionen in die Massenfertigung ist meist die zu prüfende Stückzahl. Die vermeintlich entstehenden Kosten werden entsprechend auf das jeweilige Produkt abgeschrieben. Neben wirtschaftlichen Interessen ist hier die Philosophie des Unternehmens ein wichtiger Punkt.

Hinsichtlich der klassischen Inline-Systeme von ICT, FKT oder Flash-Anwendungen muss für jeden Prüfvorgang ein kostenintensiver Inline-Wechselsatz konzipiert und separat angeschafft werden. Diese sind nur für den Inline-Betrieb vorgesehen und darauf ausgelegt. Die Erstellung und Erprobung der Testprogramme erfolgt dabei klassisch in der Inline- oder einer separaten Debug-Station. Damit verbunden sind meist zusätzliche Stillstands-Zeiten der SMD-Linie oder Anschaffungskosten für Debug-Stationen.

Inline-Prüfstation IPS19

Inline-Prüfstation IPS19 CRS Prüftechnik

Die Firma CRS Prüftechnik hat ein Inline-Wechselkonzept für den direkten Einsatz von manuellen Wechselsätzen in deren Inline-Stationen entwickelt. Manuelle Wechselsätze können mühelos zwischen Handprüfvorrichtungen und der Inline-Station gewechselt werden. Innerhalb von wenigen Minuten kann der gewünschte Adapter in die Inline-Station integriert werden. Die Stillstandzeiten durch Programmerstellungen (o. Ä.) werden deutlich reduziert.

Das Konzept basiert auf den klassischen Austauschsätzen der MA 21xx-Serie von Ingun, Komponentenhersteller und Lösungsanbieter von modular aufgebauten Prüfadaptern, vielfältigem Ausbauzubehör sowie Kontaktstiften. Diese manuellen Prüfadapter werden ohne Werkzeugeinsatz in ein vorhandenes Grundgerät eingesetzt. Die Anbindung zwischen Adapter und Testsystem erfolgt über die Schnittstelle auf der Rückseite des Adapters. Das Testsystem ist mit der Schnittstelle auf der Grundgerätseite verbunden. Es befinden sich keine weiteren Schnittstellen zwischen Adapter und Testsystem. Somit ist ein schneller und zugleich müheloser Wechsel der einzelnen Produkte möglich.

Hinsichtlich der Lebenszyklen der zu testenden Produkte lassen sich viele Bereiche mithilfe dieses Wechselkonzeptes abdecken. Für die Fertigung von Einzel- und Kleinserien kann ein entsprechendes Adapter-Grundkit nach Produktvorgaben ausgebaut werden. Dieses wird in das vorhandene Grundgerät integriert und die Produkte damit getestet. Kleinserien und Programmerstellungen können ebenso über das Grundgerät erfolgen. Mit zunehmend steigenden Produktabsatzzahlen kann der Wechselsatz in die Inline-Prüfstation integriert und für die Massenfertigung in der SMD-Linie genutzt werden. Auch nach Abkündigung von einzelnen Produkten ist für eine zuverlässige Ersatzteilversorgung in kleinen Chargen gesorgt. Durch die geringen Kosten für ein Adapter-Grundkit (verglichen mit einem klassischen Inline-Wechselsatz) und den Vorteil der individuellen Verwendung im Handgerät oder in der Inline-Prüfstation eignet sich das Konzept vor allem für Fertigungen mit vielen Produkten und variablen Auftragszahlen.

Ingun Grundgerät mit Austauschsatz ATS-MAxx. INGUN

Ingun Grundgerät mit Austauschsatz ATS-MAxx. INGUN

In den Inline-Stationen von CRS Prüftechnik können drei verschiedene Wechselsatzgrößen verwendet werden. Dabei handelt es sich um die Ingun Austauschsätze ATS-MA12, ATS-MA13 und ATS-MA14. Diese Austauschsätze können für einseitige, beidseitige, zweistufige oder Starrnadel-Kontaktierungen eingesetzt werden. Die Unterscheidung der verschiedenen Typen erfolgt über die maximal mögliche Nutzfläche, die für den Adapterausbau genutzt werden kann. Neben weiteren Optionen zur ESD und HF-Anwendung gibt es verschiedene Schnittstellen-Optionen zur Übergabe von Signalen und der Energieversorgung. Die Signalübertragung erfolgt über spezielle (sich gegenüberliegende) Schnittstellenblöcke, welche eine prozesssichere Verbindung gewährleisten. Die Schnittstellen im Handgerät und in der Inline-Station sind identisch aufgebaut und im Regelfall auch identisch bestückt. Alle Austauschsätze sind für eine maximale Kontaktkraft von 2000 N ausgelegt.

CRS Inlineausbau ATS-MAxx. CRS Prüftechnik

CRS Inlineausbau ATS-MAxx. CRS Prüftechnik

Wechselsatz in Smart-Inline.

Wechselsatz in Smart-Inline. CRS Prüftechnik

Beidseitig ausgebauter Wechselsatz. BMK electronic solutions

Beidseitig ausgebauter Wechselsatz. BMK electronic solutions

Ausbau nach dem Nullpunkt

Damit die Austauschsätze mühelos in die Maschine eingesetzt werden können, müssen diese nach dem Nullpunkt der Maschine ausgebaut werden! Über diesen Nullpunkt wird die Position der Leiterplatte in der Maschine und auf dem Adapter definiert. Ohne den Ausbau nach diesem Nullpunkt ist ein problemloser Inline-Einsatz der Adapter nicht möglich. Die Ausbauanleitungen für die verschiedenen Adaptertypen werden von CRS und Ingun zur Verfügung gestellt.

Als Erweiterung bietet CRS den Einsatz von RFID-Tags in den Adaptern an. Dabei wird jeweils im Ober- und Unterteil ein RFID-Tag ergänzt, auf dem sämtliche Produktinformationen gespeichert sind. Beispielsweise wird das hinterlegte Testprogramm geladen und die Transportbreite der Leiterplatten automatisch eingestellt. Weitere Informationen zum Service des Adapters (Anzahl Hübe, letzte Wartung, …) sowie kundenspezifische Informationen können aktiv über die Tags dokumentiert und ausgegeben werden.

Speziell für Firmen mit einer hohen Produktvarianz und oft wechselnden Stückzahlen bietet dieses System einen großen Mehrwert, da kein zusätzlicher Invest in einen klassischen Inline-Adapter erforderlich ist. Sind jedoch Massenfertigungen mit Mehrfachnutzen und vielen Nadeln (hohe Kontaktkräfte) angedacht, so sind klassische Inline-Wechselsätze weiterhin das Mittel zum Zweck und die geeignetere Lösung. Entscheidend für die Auswahl des Adapterkonzeptes sind immer noch das Produkt und die damit eng verbundenen Anforderungen.