Mensch und Maschine

Technik erzeugt Emotionen, Emotionen steuern Technik: Die Komplexität und Leistungsfähigkeit der Informations- und Verbraucherelektronik hat einen Grad erreicht, der ein Umdenken der Art und Weise verlangt, wie der Mensch mit Produkten, Maschinen, Smart Devices und der Technik im Allgemeinen in Zukunft umgehen wird. Schlagwörter wie Vernetzung, Internet der Dinge, Revolution und Dezentrale Intelligenz zeigen, wie komplex der Weg zu Industrie 4.0 ist.

Die Bedienelemente und -oberflächen müssen sich dem jeweiligen Benutzer anpassen und dürfen keinerlei Berührungsängste oder emotionale Hürden hervorrufen. Dies erfordert nicht nur eine optimierte Herangehensweise der Entwickler, sondern auch ein sicheres und selbstbewusstes Kauf- und Nutzverhalten der Kunden. Es ist zu erwarten, dass nicht nur der Preis und die bloße Leistung für den Kauf einer Maschine entscheidend sein werden, sondern insbesondere die Anpassungsfähigkeit an menschliche Bewegungen und Denkweisen sowie die Fähigkeit neuer Geräte oder Einzelteile, sich in ein bestehendes Setup zu integrieren, zukünftig den ausschlaggebenden Kaufimpuls bestimmen.

Traceability mit Embedding kombiniert

„Captain Future“ heißt die diesjährige Demo-Platine und vereint alle gängigen und herausfordernden SMT-Prozesse wie die Bestückung der Winzlinge 0315m (008004). Fraunhofer IZM

Den Kernpunkt bildet die Produktverfolgbarkeit, die dem Ansatz „From Cradle To Grave“ folgt. In dem diesjährigen Produkt wird eine RFID/I2C im Platineninneren die elektronische Nachverfolgbarkeit sicherstellen, wodurch gleichzeitig ein Schutz gegenüber ungewollten Manipulationen durch Dritte geboten wird. Durch den Einsatz von Schreib-/Leseeinheiten entlang der Fertigungslinie ist es möglich, jederzeit auch Zwischenstände zu speichern, die für ein späteres Reporting erforderlich sind. Um eine Abwärtskompatibilität zu garantieren, sind zudem hundertprozentig lesbare lottemperaturstabile Etiketten in der Baugruppe im Einsatz.

Die 19 teilnehmenden Unternehmen, die auch im Jahre 2015 wieder ihr derzeit ausgereiftestes Produktionsequipment ausstellen, sind sich darüber einig, dass Abweichungen während einer laufenden Produktion mehrfach auftreten können und kleinere Toleranzanpassungen ohne Eingriffe des Benutzers autark durch die Maschinen vorgenommen werden müssen. Jedoch muss all dies dokumentiert sein, um möglichst schnell effiziente Rückschlüsse ziehen und um entsprechende Veränderungen einleiten zu können. Insbesondere der demonstrierte Spagat zwischen winzigen Bauteilen mit Baugrößen 008004 (03015m) und Elementen der Leistungselektronik, CSPs, FCs und Drahtbonds führt zu einem sehr heterogenen Anforderungsprofil der beteiligten Maschinen.

Zuverlässige Fertigungsverfahren

Zusätzlich erzeugen diese Erfordernisse aber auch ein großes Datenaufkommen, um die einzelnen Prozessschritte und den Gesamtprozess jederzeit robust gegenüber wechselnden Umwelteinflüssen und etwaigen Bedienungsfehlern zu halten. Diese Anforderung verlangt nach angepasster Genauigkeit für jeden einzelnen Prozessschritt. Eine Abstimmung der Präzision ist dringend notwendig, um einen Anstieg der Produktionszeit und der Kosten für die Unternehmen zu vermeiden. Zur Überwachung der einzelnen Prozessabschnitte dient denn auch ein angepasstes Inspektionsequipment.

Der Einsatz einer AOI nach den Lotauftragsvarianten, dem Schablonendruck und dem Pastenjet und eine weitere nach der Bestückung können in der Dampfphase Fehler vor der endgültigen Verbindung der Bauelemente mit dem Schaltungsträger erkennen, fehlerhafte Baugruppen ausschleusen und einem etwaigen Fehlerbehebungsarbeitsplatz zuführen. Bauelemente, die verdeckte Kontakte besitzen, lassen sich durch eine automatische Röntgeninspektion überprüfen. Sind die Kontakte hergestellt und alle optischen Inspektionen fehlerfrei erfolgt, werden Bauelemente, soweit erforderlich, underfillt und einzelne Bereiche der Baugruppe mit Schutzlack vor ungewollten Effekten geschützt. Bevor die Nutzentrennung durch minimalinvasives Lasertrennen erfolgt, wird die Platine auf ihre elektrische Funktionalität und ihre Leistungskenndaten hin getestet.

Auf dem Weg zu Industrie 4.0

Neben der stärkeren Fokussierung auf ein harmonisches Mensch-Maschine-Miteinander, verfolgt die Produktionslinie auf der Messe SMT Hybrid Packaging 2015 weiterhin den technischen Schwerpunkt der schnellst möglichen Anpassungsfähigkeit der Produktionsanlagen an die zu fertigenden Produkte.

Durch die Möglichkeit, den kompletten Lebenszyklus von elektronischen Baugruppen mithilfe von Data-Warehouse-Systemen abzubilden, sind nun auch die Produktionslinien in der Pflicht alle erhobenen Daten, auch innerhalb des Produktes, lebenslang abrufbar zu machen. Beispielhaft kann man hier auf die additive Einbettung von smarten IDs zu den üblichen Barcodes verweisen. Diese Daten können Informationen zu dem Tag der Produktion, der Hardware-Evolutionsstufe, den verwendeten Lotpasten, Klebern und sonstige Hilfsstoffen, aber auch über Bediener oder Testergebnisse enthalten. Diesen gestiegenen Anforderungen an Datenerhebung, Datensatzrobustheit, drahtlose Produktverfolgung während der Produktion aber auch die Sicherheit der Datenübertragung und -speicherung trägt die Produktionslinie „Future Packaging 2015″ entsprechend Rechnung. Im Verbund mit den Linienteilnehmern und Mitausstellern soll exemplarisch gezeigt werden, wie sie durch Modifikation und sanfte Weiterentwicklung den gestiegenen Marktanforderungen gerecht werden.

Technologiesprechstunden als zentrale Anlaufstelle

Die Livedemonstration wird um Technologiesprechstunden ergänzt, bei denen die Anbieter der Maschinen sowie die Forschungs- und Technologiepartner den Besuchern für Fragen aus dem Unternehmensalltag zur Verfügung stehen:

• Optimierungspotenziale durch Vernetzung von Fertigungslinien
• Optimierungspotenziale in Materiallogistik, Betriebsmittelverwaltung sowie Auftragsplanung und -steuerung
• Produktivitätssteigerung durch moderne Fertigungstechnologien
• Design for Testability und Teststrategien
• Null-Fehlerfertigung und Qualitätskontrolle

Alljährlich wiederholt sich das recht beeindruckende Szenario: Innerhalb einer Woche wird die gesamte Fertigungslinie produktionsbereit aufgebaut. Voraussetzung hierfür ist das reibungslose Zusammenspiel zwischen den Maschinenherstellern und den Technologen des Fraunhofer IZM. Die begleitende Ausstellung ergänzt das Themenspektrum der Linie.

(mrc)