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(Bild: Viscom)

Extrem hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit und Qualität in der elektronischen Baugruppenfertigung stellen für die rund 250 Mitarbeitern von Deltec Automotive kein Problem dar: Schließlich finden sich die vom EMS-Dienstleister gefertigten Komponenten in Fahrzeugen der meisten bekannten europäischen Automarken ihren Einsatz. Dazu gehören Zünd- und Steuerelektronik, Sensorik oder auch USB-Ladeadapter und Fensterschließsysteme. Einen gewichtigen Anteil machen Frontscheinwerfer und Heckleuchten aus.

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Freuen sich über die seit 2001 bestehende, erfolgreiche Zusammenarbeit (v.l.n.r.): Thomas Fischer, Leiter Produktion und Prozesstechnologie von Deltec, Harry Kuckelkorn, Geschäftsführer von Deltec, und Kundenbetreuer Walter Schneider von Viscom vor dem S3088 SPI von Viscom. Viscom

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Die zuverlässige Fehlerdetektion sorgt für hohe Fertigungsqualität, sind Harry Kuckelkorn, Geschäftsführer von Deltec, und Kundenbetreuer Walter Schneider von Viscom, überzeugt. Im Bild: Viscoms Lotpasteninspektionssystem S3088 SPI. Viscom

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Zwei Deltec-Kollegen mit vielen gemeinsamen Schnittstellen: Thomas Fischer, Leiter Produktion und Prozesstechnologie, und Markus Seidl, Leiter Qualitätsmanagement. Viscom

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Neuestes hochwertiges Equipment von namhaften Herstellern ist bei Deltec einer der Garanten für höchste Qualität. Viscom

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Ergonomisch und übersichtlich: Am Verifikationsplatz Haran von Viscom lassen sich Prüfergebnisse komfortabel und problemlos klassifizieren. Viscom

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Eine Baugruppe im Fertigungsprozess: Nichts wird bei Deltec dem Zufall überlassen. Eine lückenlose Traceability stellt die hohen Anforderungen an Zuverlässigkeit und Qualität sicher. Viscom

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Die zur Bestückung vorgesehenen Komponenten werden immer kleiner, weshalb Deltec zur Qualitätssicherung auf Closed-Loop-Verfahren von Viscom stützt. Viscom

Waren im Fahrzeug bis vor kurzen noch LEDs verbaut, die einen klassischen Bauteilkörper und seitliche Lötanschlüsse besaßen, zeichnen sich derzeitige LED-Komponenten dadurch aus, dass sie im so genannten Chip Scale Package (CSP-LEDs) aufwarten. Dadurch haben sie keine Ummantelung mehr, die über die Lichtquelle hinausgeht. Die leuchtende Fläche gibt daher die Größe des Bauteils vor. In der SMT-Fertigung ergeben sich dadurch besondere Herausforderungen, erläutert Markus Seidl: „Es kommt ganz besonders darauf an, wie viel Pastenvolumen auf der Leiterplatte vorhanden ist, wie es verfließt, wie das im Röntgenbild aussieht, wie hoch der Void-Anteil ist, und die Positioniergenauigkeit ist ebenfalls sehr wichtig.“

Der Leiter Qualitätsmanagement von Deltec verweist dabei auf die in der Automobilindustrie hohen Qualitätsanforderungen, in der Null-Fehlerschlupf eine Grundvoraussetzung ist. „Dieser Qualitätsgedanke spiegelt sich auch in unseren Technologien wider. Wir arbeiten mit Lieferanten zusammen, die einen ebenso hohen technologischen Stellenwert haben“, pflichtet ihm Thomas Fischer, Leiter Produktion und Prozesstechnologie von Deltec, bei. So hat das Unternehmen unter anderem neben Reflow-Lötanlagen auch ein Modell mit Vakuumkammer. „Das Qualitätsergebnis unter Vakuum ist natürlich eine tolle Sache. Wir können hier Ergebnisse unter 2 Prozent Lufteinschluss erreichen“, verdeutlicht Fischer. Der Nachteil bei dieser Option sei allerdings eine erhöhte Zykluszeit.

Modernste Prüftechnologien für zuverlässige Fehlerdetektion

Rund 25 Prozent der Fertigungsflächen bei Deltec sind den Prüftechnologien zuzuordnen. In dem Unternehmen sind Maschinen und Software aus den Bereichen AOI, Lotpasteninspektion (SPI) sowie AXI und MXI zentraler Bestandteil der Qualitätssicherung. Der EMS-Anbieter führt mit ihnen die entsprechenden Pasten- und Lötstellenkontrollen durch, um komplexe automatische Abläufe stichhaltig zu qualifizieren sowie leistungsstark und mit hoher Qualität Großserien fertigen zu können. Diese 3D-Inspektionssysteme stammen alle von Viscom. Dazu gehören unter anderem mehrere S3088-SPI und S3088-Ultra.

Das hat einen entscheidenden Vorteil: Die Kombination der Ergebnisse lässt sich vergleichsweise einfach zur Analyse und Prozessqualifizierung nutzen. Die dafür benötigten Daten werden über eine systemübergreifende Software-Plattform generiert und ausgewertet. Vor diesem Hintergrund sind auch Schulungen von Viscom für die Deltec-Mitarbeiter, die sich um die Prozessbetreuung kümmern und Prüfprogramme erstellen müssen, ein gut genutztes Angebot.

Eine intelligent automatisierte Inspektion ist nicht zuletzt vor dem Hintergrund der Stückzahlentwicklung zunehmend unverzichtbar. „Wir haben 2015 erstmalig die Zehn-Millionen-Stückgrenze überschritten. Das können ganz komplexe Baugruppen sein oder auch ganz einfache. Aber das ist auch eine wichtige Thematik für Viscom, weil jedes einzelne Stück über das SPI- und über das AOI-System geht“, erklärt Rainer Müller, Leiter Marketing und Vertrieb von Deltec.

3D-SPI für mehr Informationen

Hinsichtlich der Qualität im modernen SMT-Prozess stellt der Pastendruck die größte Einflussgröße dar. Mit einer 3D-Pasteninspektion erhalten die Mitarbeiter eine Vielzahl von prozessrelevanten Daten, die für die Qualifizierung und Stabilisierung eines Serienprozesses notwendig sind. Zudem fordern mittlerweile viele Automotive-Kunden bei verdeckten Lötverbindungen eine 3D-Pasteninspektion. Denn die generierten Bilder und Messwerte sind eine sehr große Hilfe bei der Klassifizierung von Fehlern. „Wir bekommen mit dieser Prüftechnik zum Beispiel Informationen zum Volumen oder etwa der Lotpastenhöhe und sehen plötzlich, dass es bei dem einen oder anderen Bauteil tatsächlich Unterschiede gibt, die sonst nicht sichergestellt werden könnten“, verdeutlicht Fischer die Wichtigkeit des 3D-SPI.

Für 0201-Bauteile etwa lässt sich der Pastendruck manuell nicht mehr kontrollieren. Hier ist eine automatische Korrektur unumgänglich und ein Pastenversatz von 200 oder 300 µm schon nicht mehr hinnehmbar. Deltec setzt in seinen Linien den automatisierten Datenaustausch (Closed-Loop) zwischen den Schablonendruckern Panasonic SP18 und den Lotpasteninspektionssystemen S3088 SPI von Viscom ein. In der Praxis entstehen dadurch konkrete Vorteile: Entsprechend den Verschiebewerten der Lotpaste, die das 3D-SPI ermittelt, wird am Schablonendrucker über mehrere Leiterplatten hinweg automatisch der Druck-Offset korrigiert. Der Anwender kann definieren, in welchen Schritten diese Korrektur erfolgen soll. Ein Versatz wird etwa nicht in einem Schritt berichtigt, sondern in mehreren Zwischenschritten. So nähert man sich dem optimalen Ergebnis an. Auch Schwankungen von Leiterplattenmaterialien lassen sich mit dem Closed-Loop von Viscom zufriedenstellend ausgleichen.

In der Vergangenheit musste man den Druck-Offset immer wieder manuell anpassen, erinnert sich Fischer: „Dann ging es einmal extrem in die eine Richtung, mal extrem in die andere Richtung. Das kostete Zeit und die Qualität war nicht so, als wenn ich das einfach automatisiere.“ Viscom bietet seinen Kunden außerdem die Möglichkeit an, mittels der SPI-Ergebnisse automatisch die Stencil-Reinigungszyklen zu optimieren. Ein weiteres Plus: Die Kommunikation der S3088 SPI erfolgt nicht nur mit dem Pastendrucker, sondern ebenfalls mit dem Bestückautomatne. So lässt sich auch der Bestückversatz automatisch korrigieren.

 

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3D-AOI und smarte Datenkombination

Im Bereich AOI wird die 3D-Prüfung speziell für die Körperfindung von SOT-Bauteilen eingesetzt. Der Vorteil ist, dass dies mittels 3D-Inspektion stabiler funktioniert und sich somit die Pseudofehlerrate reduziert. „Wir bekommen mit dieser Prüftechnik zum Beispiel Informationen zum Volumen oder etwa der Lotpastenhöhe und sehen plötzlich, dass es bei dem einen oder anderen Bauteil tatsächlich Unterschiede gibt, die sonst nicht sichergestellt werden könnten“, unterstreicht Fischer, der diese Prüftechnik in den nächsten Jahren weiter verfolgen will: „Zukünftig wollen wir auch Menisken mit 3D-AOI erfassen, weil das auch seitens unserer Kunden immer wieder ein Thema ist.“ Hier geht es etwa darum, ob der geprüfte Meniskus wirklich IPC-konform ist und definitiv bis zu einer vorgegebenen Bauteilhöhe geht. Neben der 3D-Inspektion erfolgt die Baugruppen-Prüfung im AOI-Bereich zudem mit 2D- und 2,5D-Methoden (orthogonal und geneigt). Die solide Basis dafür sind Prüfbibliotheken des Unternehmens, die seit bereits 15 Jahren stets weiterentwickelt und optimiert werden.

Die hochpräzise LED-Bestückung stellt für Deltec einen Kernprozess dar und die Qualität der Lötverbindung lässt sich bei modernen LED-Typen oftmals nur mittels Röntgen kontrollieren. Werden dabei Fehler wie Lufteinschlüsse oder Zinnperlen festgestellt, ist auch das Ergebnis des SPI überaus wichtig, um den Prozess zu optimieren. Die Verknüpfung der Ergebnisse ermöglicht es, schnell richtig zu reagieren. Dafür nutzen die Mitarbeiter die Möglichkeiten der Datenkombination über Viscoms Quality-Uplink. „Wenn ich am AOI eine schlechte Lötverbindung erkenne, muss ich die Ursache dafür finden. Ich bekomme die Pasteninformationen verlinkt und wenn ich O.K. sehe, weiß ich, dass ich mich innerhalb der Grenzen bewege. Dennoch muss ich handeln, denn es könnte daran liegen, dass zu wenig Pastenvolumen vorhanden war. Gerade in der Musterphase ist diese Erkenntnis enorm wichtig“, betont Fischer. Über den Viscom Uplink Process Analyzer (VUPA) lassen sich die relevanten Bildinformationen auswerten. Auch die Closed-Loop-Anbindungen sind Software-Bestandteile des Quality-Uplinks.

Im engen Schulterschluss

Fließend ist die langjährige Zusammenarbeit zwischen dem Hersteller von Inspektionslösungen, Viscom, und dem EMS-Anbieter Deltec Automotive. Die extrem hohen Anforderungen an Zuverlässigkeit und Qualität in der elektronischen Baugruppenfertigung haben den EMS veranlasst, die Prüftechnologien SPI, AOI und AXI/MXI von Viscom einzusetzen.

Hochwertige Röntgensysteme

Die X7056RS von Viscom hat Deltec bewusst mit einer AOI- und einer AXI-Funktion gekauft, um die Möglichkeit zu haben, eine kombinierte Prüfung durchzuführen, etwa wenn man mit der automatischen optischen Inspektion wegen Abschattung am Limit ist. Das System kommt verstärkt bei der Prozessqualifizierung zum Einsatz. „Wenn ich am AOI-System zum Beispiel  eine schlechte Lötstelle habe, muss ich ja wissen, was die Ursache dafür ist. Dann bekomme ich verlinkt die Pasteninformationen und wenn ich sehe, O.K. ich habe mich innerhalb meiner Grenzen bewegt, dann muss ich trotzdem handeln. Vielleicht habe ich beispielsweise von Haus aus zu wenig Pastenvolumen. So etwas ist explizit in der Musterphase sehr wichtig“, erklärt Thomas Fischer.

Daneben nutzt der EMS für die manuelle Röntgenprüfung die X8011 PCB-Plus von Viscom. Einen der Vorteile beschreibt Fischer so: „Man hat die Möglichkeit, schnell mit einer Leiterplatte zur Maschine zu gehen und einfach mal zu schauen, was mit einer kritischen Lötstelle los ist, ohne dafür etwa ein aufwendiges Programm zu erstellen.“ Das System ist flexibel einsetzbar und ermöglicht eine sofortige manuelle Inspektion bei Auffälligkeiten in der Produktion oder etwa bei Reklamationen. Die Einsatzfelder sind ähnlich wie bei der X7056RS: im THT-Bereich, insbesondere Lotdurchstiegskontrollen und bei SMD-Voidkontrollen.

Statistiken und Traceability

Für die Echtfehlerauswertung nutzt Deltec die Möglichkeiten der statistischen Prozesskontrolle (SPC) von Viscom. In der Fertigung gibt es an jeder Linie einen SPC-Monitor. Alle zwei bis drei Minuten kommt ein Update. Das bedeutet, wenn etwa am AOI ein Echtfehler klassifiziert wird, erfolgt zeitnah an der Linie die entsprechende Anzeige und der Bediener bekommt unmittelbar die Information, ob man sich noch innerhalb der festgesetzten Grenzen bewegt oder einschreiten muss.

Eine irgendwo nicht für gut befundene Baugruppe wird automatisch für weitere Verarbeitungsschritte gesperrt. Dafür hat das Unternehmen in Zusammenarbeit mit einem externen Programmierteam eine auf einer Notes-Datenbank basierende barcodegesteuerte Lösung entwickelt. Innerhalb verschiedener Prüfschritte werden Result-Files hinterlegt. Unser Deltec-Verriegelungs-System, kurz DVS, sammelt diese Files ein und sperrt dementsprechend bei einem negativen Status einer Leiterkarte den nächstfolgenden Prozess“, erklärt Fischer und ergänzt: „Wir haben 100 Prozent Traceability. Vor jeder Maschine gibt es einen Barcode-Scanner. Darum ist auch das Aufbringen der Etiketten ein sehr wichtiger Bestandteil und das erste Glied in der kompletten Traceability-Kette.“

Lange Vorausplanungen im Automotive-Bereich

Harry Kuckelkorn, Geschäftsführer von Deltec, betont, dass in der Automobilbranche Langfristigkeit eine besonders große Rolle spiele: „Die Bearbeitung einer Anfrage kann bis zu mehreren Monaten dauern. Das heißt, sie kann über fünf bis acht Verhandlungsrunden laufen, bis alles endgültig verhandelt ist und dann beim Kunden entschieden wird, ob wir den Zuschlag bekommen“, weiß er aus eigner Erfahrung. Bis zum Beginn der Fertigung könne von da an immer noch mehr als ein Jahr vergehen. Der lange Vorlauf mit Planung, Mustern und Vorserien zahlt sich aber aus. Denn der rundum umsetzbare Auftrag ist auf rund vier bis acht Jahre angelegt, weshalb Harry Kuckelkorn ergänzend anmerkt: „Eine Anfrage, die hier bei uns reinkommt, bekommt sofort einen Projektmanager zugeordnet.“ Dieser arbeite dann bis zum Ende des Produktzyklus mit dem Kunden zusammen.

Die Geschäftsbeziehung zwischen Viscom und Deltec ist ebenfalls langfristig angelegt. „Es passt einfach alles, wir kennen uns schon seit 2001. Es ist aus unserer Sicht eine sehr gute Zusammenarbeit, ebenfalls hinsichtlich der Ansprechpartner vor Ort in Hannover. Auch bei der technologischen Entwicklung ist Viscom immer vorne mit dabei“, verdeutlicht Thomas Fischer. Zukünftige Herausforderungen lassen sich auf diese Weise umso besser meistern.

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ISO/TS 16949 und weitere Zertifizierungen

Die Ausrichtung von Deltec hat eine lange Vorgeschichte. Im Jahr 1996 ging es in die Zertifizierung nach ISO 9001, eine wichtige Anforderungsstufe für Qualitätsmanagement. Die Weichenstellung in Richtung Automotive erfolgte spätestens im Jahr 2003, als das neue Engineering-Center eröffnet wurde. „Da war bereits klar, hier müssen noch weiter veränderte Strukturen her und das sind die Strukturen nach ISO/TS 16949“, erinnert sich Harry Kuckelkorn, Geschäftsführer von Deltec. Hierbei handelt es sich um eine auf die Automobilindustrie zugeschnittene technische Spezifikation auf Basis der ISO 9001 und eine der wesentlichen Grundlagen für die Vorgänge und Systeme bei Deltec. „Das sind 28 Kapitel, über 100 Orientierungspunkte zur Steuerung komplexer Abläufe des Unternehmens und zur Sicherstellung der Reaktionsfähigkeit, um sich über Prävention abzusichern“, erklärt Kuckelkorn. Die Zertifizierung nach der Umweltmanagementnorm ISO 14001 folgte 2006 und demnächst will das Unternehmen auch eine entsprechende Prüfung nach ISO 13485 für Medizinprodukte absolvieren. Die Vorbereitungen dafür sind im vollen Gange. Harry Kuckelkorn weiß, wovon er spricht. Er ist Beiratsmitglied und Delegierter bei der Deutschen Gesellschaft für Qualität (DGQ) und hat in Bremen einen Lehrauftrag an der Hochschule für Öffentliche Verwaltung, am Institut für Polizei- und Sicherheitsforschung, wo er die Vorlesung zum Thema Qualitätsmanagement hält und die Prüfungen in diesem Bereich abnimmt. „Ich mache das hauptsächlich, um etwas zurückzugeben, was ich früher einmal als Student selber bekommen habe“, verweist Kuckelkorn auf seine Lehrtätigkeit.

Olaf Szarlan

Mitarbeiter im Marketing-Team von Viscom

(mrc)

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