Vorteile der 3D-Lotpasten-Inspektion im SMD-Prozess

Hekatron Manufacturing aus Sulzburg, nahe Freiburg, stellt im Dreischicht an sechs SMD-Linien Elektronikartikel für die Securitas-Gruppe her, dem Mutterkonzern der Hekatron Unternehmen, sowie für externe Auftraggeber. Von der Leiterplatte bis zum Endgerät, vom Prototyp bis zu Losgrößen von 50.000 Stück reicht die Varianz an Aufträgen. 2018 wurde aufgrund einer Kundenanforderung ein Lotpasten-Inspektionssystem (SPI) angeschafft. „Bei einer Demo im Hause Smartrep, dem Vertreter Koh Youngs im deutschsprachigen Raum, habe ich sehr schnell gesehen, dass wir mit der Inspektionsanlage zuverlässige Messergebnisse bekommen und dadurch noch mehr Möglichkeiten haben, den Prozess sinnvoll auszuwerten“, erinnert sich Fertigungstechniker Marco Schmidlin. Diesen ersten Eindruck bestätigte auch eine umfangreiche Evaluierung, welche den Elektronikfertiger bestärkte, statt einem gleich zwei SPI-Systeme zu bestellen: „Das gab uns die Möglichkeit, auf einer Ausweich-Linie für den Kunden auch den vollen Maschinenpark zur Verfügung zu stellen“, erklärt sein Kollege Timo Kolleth.

Neben der Taktzeitverbesserung, die durch die Entkopplung der Lotpastenprüfung vom Drucker erzielt werden konnte, hat das SPI es ermöglicht, den Prozess transparenter zu gestalten. „Anhand von Trendviews kann ich im laufenden Prozess Rückschlüsse ziehen, wenn beispielsweise ein Problem an der Druckunterstützung auftreten könnte“, schildert Marco Schmidlin. Mit den gewonnenen Erkenntnissen konnte der Sulzburger Elektronikfertiger auch Themen wie das Schablonendesign detaillierter hinterfragen: Wir sind über die Lotpasteninspektion tatsächlich auf Punkte gestoßen, die nicht stringent eingehalten wurden und bisher vielleicht zu unterschwelligen Problemen geführt haben. Das SPI unterstützt uns darin, in diese Richtung nachzuforschen.“ Ein weiterer positiver Effekt sind die Traceabilitydaten, die man nun für Kunden bereitstellen kann. „Gerade bei der Prototypenfertigung können wir unseren Kunden durch die umfangreichen Daten, die wir am SPI gewinnen, Tipps zur Verbesserung für die Serienfertigung mitgeben“, ergänzt Fertigungstechniker Timo Kolleth.

2020 investierte Hekatron Manufacturing nun in eine komplett neue Linie. „Nachdem wir gute Erfahrungen beim SPI gemacht haben und uns auch die Programmerstellung gefallen hat, sowie die Art und Weise, wie in 3D geprüft wird, wollten wir uns im Rahmen einer umfangreichen Evaluierung auch das AOI (automatische optische Inspektion) von Koh Young anschauen“, erklärt Marco Schmidlin die Intention: „Schnell war nach dem Demo-Tag bei Smartrep klar, es wird auch eine AOI-Anlage von Koh Young werden.“ Dem AOI-Programmierer gefällt die Greifbarkeit der Ergebnisse: „Ich prüfe eine Größe. Ich prüfe eine Höhe. Ich habe metrische Einheiten und kann ganz genau sagen: Hier ist die Grenzlinie.“ Da müsse nichts nach Gefühl oder Erfahrungswerten entschieden werden.

Durch die einfach aufgebaute, auf Messwerten basierende Programmierung war es für die Fertigungstechniker ein Leichtes, sich schnell mit dem neuen System zurechtzufinden. Ein großer Pluspunkt war hier auch der große Erfahrungsschatz der Techniker von Smartrep. Durch die von der Leiterplattenfarbe unabhängige, vollumfängliche 3D-Messung konnte ein weiterer Mehrwert geschaffen werden, „Wir konnten eine deutliche Verbesserung der Pseudofehler erreichen“, sagt Marco Schmidlin.

Weiterhin profitiert Hekatron von der webbasierten KSmart-Welt von Koh Young: „Mit dem zentralen KSmart-Server, auf welchem unter anderem die Prüfprogramme der SPI und AOI-Anlagen und der Status der Produktion mit detaillierten Fehlerberichten eingesehen und verwaltet werden können, kann Hekatron Rückschlüsse auf die gesamte Produktion ziehen, gezielt in den Prozess eingreifen und diesen optimieren“, sagt Nikolai Knapp von SmartRep, der den Elektronikfertiger bei der Einführung des virtuellen Servers begleitete.

„Gerade in der Fertigungstechnik benutzen wir KSmart relativ häufig, um unsere Prüfprogramme noch weiter zu optimieren: Wir können über die Analysemöglichkeiten wirklich gut nachvollziehen, wo die Probleme herkommen. Man kann damit bis auf einzelne Merkmale an einem Bauteil heruntergraben und das vergleichend analysieren. Wir können zu einer bestimmten Seriennummer schnell das Fehlerbild raussuchen und uns den Fehler dann nochmal anschauen. Somit können wir einfach analysieren, ob er richtig bewertet wurde und woher der Fehler kam“, erklärt Marco Schmidlin.

Zusätzlich müssen die Daten beim Sulzburger Elektronikfertiger auch in eine prozessübergreifende Qualitätslenkung eingespeist werden. Diese kundenspezifische Anbindung konnte Smartrep durch eine eigene Softwareentwicklung umsetzten. Hekatron entschied sich beim Aufbau der neuen Linie als eines der ersten europäischen Unternehmen gleich auf den neuen Hermes-Standard für die Machine-to-Machine-Kommunikation zu setzen. Auch dabei begleitete Smartrep mit Rat und Tat. Mit Hermes-Standard werden bei der Übergabe von Leiterplatten zahlreiche Detailinfos weitergegeben, wie Seriennummer, Leiterplattenmaße, -gewicht und so weiter. Dadurch muss beispielsweise die Seriennummer einer Leiterplatte nur einmal am Anfang der Linie erfasst werden.

2018 begann Hekatron Manufacturing mit dem Einstieg in die Koh Young Welt. Heute, 2022, kann das Unternehmen nicht nur auf eine erfolgreiche Linienintegration und zahlreiche Prozessverbesserungen zurückblicken, sondern hat zugleich die Tools für die Smart Factory von morgen an der Hand. Damit fühlt sich Hekatron bestens für die Zukunft aufgestellt.