Schablonendruck mit integrierter SPI

Als Teil der zehn Unternehmen umfassenden Laudren-Gruppe ist Laudren Electronique seit 1975 in der Elektronikfertigung aktiv: Der EMS hat sich auf elektronische Baugruppen in kleinen und mittleren Serien spezialisiert und verfügt am französischen Standort Lanester über eine Produktionsfläche von 7000 m2. Aktuell beschäftigt das Unternehmen 160 Mitarbeiter, um anspruchsvolle High-Tech-Projekte in elektronische Baugruppen umzusetzen – als EMS-Full-Service-Anbieter von der Beschaffung über Fertigung, Integration und Prüfung bis hin zu Kundendienst und Logistik. Mit 40 Jahren Erfahrung produziert Laudren Electronique elektronische Platinen und Baugruppen für die Bereiche Energie, Verteidigung, Transport, Luftfahrt, Optik und Netzwerke, Automatisierung und Beleuchtung. Das in der Bretagne ansässige Unternehmen bedient Kunden in ganz Frankreich und im Ausland.

Vor sechs Jahren, 2014, erwarb das französische Unternehmen eine Ersa-Selektivlötanlage vom Typ Versaflow 3/66 für Big-Boards. Die gesetzte Anforderung auf Seiten des Elektronik-fertigungs-Dienstleisters für ein konkretes Projekt lautete: Selektivlöttechnologie. Nachvollziehbar, denn aktuelle Leiterplatten werden im Aufbau zunehmend komplex – immer mehr Komponenten werden darauf verbaut, High-Mix, Low-Volume wird für anspruchsvolle Baugruppen zunehmend Standard. Im vorliegenden Fall kam leiterplattenseitig ein XL-Format dazu, das die Ersa-Maschine mit maximal 610 x 610 mm ermöglicht. „Mit der Ersa-Technologie kann jeder Lötpunkt einzeln – sprich mit eigenen Parametern – behandelt werden, um eine optimale Qualität zu erzielen“, erläutert der bei Laudren Electronique zuständige Prozessingenieur. Nach entsprechenden Tests wurde die Anlage mit einem Doppeltiegelsystem für Mischproduktion konzipiert, seit der Installation sorgt sie im Zweischicht-Betrieb für mehr Produktivität und Qualität in der Fertigung.

Schablonendrucker mit 3D-SPI

Überzeugt von der Leistungsfähigkeit des Selektivlötsystems folgte knapp zwei Jahre später die erste Anfrage für einen Schablonendrucker. Bereits die erste Generation war kein einfacher Drucker mehr, sondern erfüllte als multifunktionale Anlage weitere Funktionen und Prozesse entlang der Produktionslinie. Schon damals äußerten die Verantwortlichen bei Laudren ihr Interesse an integrierter 3D-SPI – auch wenn dieses Feature zu diesem Zeitpunkt noch nicht im Markt verfügbar war. Man wusste jedoch auf französischer Seite, dass die Ersa-Entwicklung an einem Projekt arbeitete, das genau dieses Modul schnellstmöglich zur Marktreife bringen wollte. So entschlossen sich die Verantwortlichen bei Laudren zum Erwerb eines Versaprint S1 Schablonendruckers mit 100 Prozent Solder-Paste-Inspektion (SPI), user-orientiertem Interface nach SEMI-Standard, automatischer Schablonenunterseitenreinigung und optional nachrüstbaren Features.

Programmierung für neue Lose sind schnell umgesetzt. Ersa

Nach dem Launch der zweiten Schablonendrucker-Generation Versaprint 2 in 2018, die in der höchsten Ausbaustufe Ultra3 über jene ersehnte 3D-SPI-Funktion verfügte, konnte für den EMS-Anbieter auch zeitnah die Nachrüstung für den bestehenden S1 stattfinden. Diese erfolgte direkt in der Ersa-Zentrale in Wertheim am Main.

Funktion der integrierten 3D-SPI

Die dreidimensionale Inspektion des Versaprint 2 erkennt zuverlässig Abweichungen im Volumen der Lotpasten-Depots durch Einsatz von Lasertriangulation – dabei wird ein Laserstrahl auf das Messobjekt projiziert, das von dort reflektierte Licht unter einem Triangulationswinkel auf dem Sensor der Kamera abgebildet und aus der Geometrie des optischen Aufbaus die Höheninformation berechnet.

Beim Messverfahren für die 3D-Inspektion, der Lasertriangulation, wird ein Laserstrahl auf das Messobjekt projiziert, das von dort reflektierte Licht wird unter einem Triangulationswinkel auf dem Sensor der Kamera abgebildet und aus der Geometrie des optischen Aufbaus die Höheninformation errechnet. Ersa

Die Aufnahme erfolgt durch Verfahren der Messvorrichtung über die Leiterplatte und Scannen des Laserprofils. Dabei werden folgende Merkmale bewertet: Volumen, Fläche, Höhe, Kurzschluss, Offset. Erkennt das System Abweichungen im Lotpastendruck zu den Vorgaben, wird zur besseren Analyse durch den Operator zusätzlich ein 2D-Bild der betroffenen Stelle aufgenommen. Zudem lässt sich das 3D-Bild beliebig drehen und vergrößern für eine sichere, effiziente Analyse. Ein weiterer Vorteil der integrierten Inspektion ist die Closed-loop-Funktion zur Druckoffset-Korrektur – sie ist imstande, Offsets zu erkennen und automatisch druckrichtungsabhängig zu korrigieren.

Darstellung der Position im Layout, 2D- und 3D-Bild plus Ergebnis der Messung mit Soll- und Ist-Werten. Ersa

Nach Rückkehr des aufgerüsteten Versaprint S1 und dem direkten Vergleich mit dem neuen Model entschied Laudren, weitere zwei Versaprint 2 Ultra3 zu kaufen – im Gegenzug nahm Ersa die S1 zurück. „Spürbar war durch den Wechsel auf das neueste Modell eine weitere Steigerung in der Zuverlässigkeit und auch größere Flexibilität durch schnellere Abläufe, denn das Ergebnis der Inspektion liegt unmittelbar vor“, so der prozessverantwortliche Ingenieur. Ebenfalls geschätzt wird, dass kein zusätzliches externes SPI benötigt wird und dadurch entsprechend wertvolle Produktionsfläche eingespart wird. Seit Installation der Maschinen, die im 3-Schicht-Betrieb laufen, fallen pro Schicht fünf Minuten für Reinigung an, alle sechs Monate gibt es etwas Fett auf die Achsen, fertig.

Neben der guten Geschäftsbeziehung schätzt Laudren Electronique vor allem auch die schnelle Reaktion des zentralen Ersa-Services sowie die Schablonendruck-Expertise von Ersa France. Angetan ist man auch über die Flexibilität in puncto Programmierung, die oft für die anfallenden kleinen und mittleren Losgrößen benötigt wird – und die schnell von der Hand geht, nicht zuletzt wegen des Interface, das die Maschinenbediener in ihrer Muttersprache bedienen können.

Ebenso positiv eingeschätzt wird auch die SPC-Datenanalyse (Statistic Process Control) als wichtiges Tool zur kontinuierlichen Verbesserung des Fertigungsprozesses: Die in Versaprint 2 integrierte SPC sammelt sämtliche relevanten Prozessdaten inklusive Inspektionsergebnisse, fasst diese kompakt zusammen und zeigt Trends auf. So ermöglichen die Daten den Vergleich über mehrere Chargen oder Fertigungsschichten und damit die Qualifizierung von Prozessen und Einzelkomponenten im Detail. Inspektionsbilder können als Fehlerbild samt Daten gespeichert werden, auch fehlerfreie Leiterplatten sind vollständig dokumentierbar. Eine perfekte Basis für die nachträgliche Qualifizierung und Analyse der erzielten Ergebnisse.

SMTconnect 2020: Halle 4, Stand 111

(pg)