Die diesjährige Podiumsdiskussion, die am zweiten Messetag der SMT Hybrid Packaging 2018 stattfand, wartete mit einer Premiere auf: Mit acht Teilnehmern war es die bislang größte Expertenrunde während der SMT-Messe. Auch seitens des Publikums traf das Thema den Nerv: Bis zu 40 Zuhörer nahmen Platz oder standen um den Bereich des Messeforums, um die angeregten, teils kontroversen Diskussion zum komplexen Thema „Digitalisierung in der automatischen Baugruppeninspektion“ zu verfolgen.

Rekord auf der SMT-Messe: Acht Experten gaben Auskunft über ihre Erfahrungen zum komplexen Thema Digitalisierung in der automatischen Baugruppeninspektion (v.l.n.r.): Andreas Türk (Göpel Electronic), Stefan Häfele (Aegis Software), Thomas Mückl (Zollner Elektronik), Rainer Krauss (Ersa), Olaf Römer (ATEcare), Andreas Kraus (Kraus Hardware), Torsten Vegelan (Ekra, nicht im Bild) und Michael Mügge (Viscom, nicht im Bild). Da blieb der Moderatorin Marisa Robles (Productronic) nichts anderes übrig, als zu stehen.

Rekord auf der SMT-Messe: Acht Experten gaben Auskunft über ihre Erfahrungen zum komplexen Thema Digitalisierung in der automatischen Baugruppeninspektion (v.l.n.r.): Andreas Türk (Göpel Electronic), Stefan Häfele (Aegis Software), Thomas Mückl (Zollner Elektronik), Rainer Krauss (Ersa), Olaf Römer (ATEcare), Andreas Kraus (Kraus Hardware), Torsten Vegelan (Ekra, nicht im Bild) und Michael Mügge (Viscom, nicht im Bild). Da blieb der Moderatorin Marisa Robles (Productronic) nichts anderes übrig, als zu stehen. Mesago/Mathias Kutt

Fehlerdetektion von Anfang an

Seit Jahren werden in der Elektronikfertigung große Datenmengen generiert, strukturiert gespeichert und idealerweise systematisch ausgewertet. Unabdingbar sind hierfür automatische und halbautomatische Inspektionssysteme entlang der SMT-Fertigungslinie. Letztlich geht es darum, Einflussfaktoren auf spätere Fertigungsergebnisse herauszufinden und zu minimieren. Welche Rolle dabei der Produktentstehungsprozess für die spätere Fehlerdetektion in der Fertigung elektronsicher Baugruppen spielt, erläutert Thomas Mückl, Deputy Director Global Engineering von Zollner Elektronik: „Beim Produktentstehungsprozess lege ich durch das Design und durch die anschließende Produktionsplanung fest, wie ich die Baugruppe fertigen will. Das ist ein Mix aus dem Layout, das vom Kunden stammt und dem passenden Fertigungsprozess, den ich dazu wähle.“ Dabei gilt es, Analysen für Design for Manufacturing (DfM) und Design for Testing (DfT) durchzuführen. Immerhin werden etwa 80 Prozent der Produktkosten bereits im Designlayout festgelegt. Mit DfM ist es leichter möglich, Produkte so zu konstruieren, dass sie einfach, robust, prozesssicher und damit kostengünstig zu fertigen sind. Im Fokus steht die Produktgestaltung mit Blick auf die Erfordernisse und Möglichkeiten der Fertigung. Allerdings gibt es hier noch mehr zu beachten, weshalb Thomas Mückl von Zollner Elektronik mahnend anmerkt: „Bei DfM geht es nicht allein um die Fertigbarkeit eines Produktes. Was manche vergessen ist, dass es später auch zu Hochrüstungen der Baugruppe kommen kann, weshalb man entsprechende Zwischenräume schaffen muss, um ein späteres Upgrade oder Rework durchführen zu können.“

Parallel dazu müssen schaltungseigene Möglichkeiten für eine spätere Prüfung bedacht werden. Dabei helfen DfT-Analysen, um Fertigungsfehlern möglichst früh zu begegnen: Wer bestimmte Empfehlungen beachtet, erhöht die spätere Testbarkeit der Baugruppen bedeutend – und kann Kosten reduzieren. Stephan Häfele, Senior Director Sales and Business Development von Aegis Software, betont: „Natürlich kann man mit DfM und DfT einen großen Prozentsatz der Fehler im Vorfeld erfassen. Aber dann kommt die Realität.“ Und diese sieht so aus, dass der Sprung vom Layout in die Fertigung mit alternativen Bauteillisten und extrem vielen verschiedenen Parametern behaftet ist, die den Produktionsprozess schwankend machen.

Die Crux mit den Designfehlern

DfM und DfT bleiben auch weiterhin ein wichtiges Tool zur Fehlereinflussanalyse. Da stellt sich die Frage, warum es scheinbar nicht gelingt, aus jenen Designfehlern zu lernen. „Das Problem ist, dass jeder Designer mit seiner eigenen Bibliothek arbeitet. Die mehr oder minder gut gepflegt und an die Gegebenheiten angepasst ist“, erläutert Thomas Mückl von Zollner Elektronik. Die Erfahrung zeige, dass oftmals das Design von einem Layouter komme, der keinen Bezug zur Fertigung habe. „Die Rückkopplung zum Kunden ist da recht schwierig. Wir haben daher eigene Designrules entwickelt und verteilen diese an unsere Kunden. Da stecken unsere Erfahrungen drin, die dann nicht nur die Rückkopplung erleichtern, sondern sich für ein zuverlässiges Produkt anwenden lassen.“ Dass das Entwickeln von Designrules im Schulterschluss mit dem Kunden nicht immer einfach ist, davon weiß Rainer Krauss, Gesamtvertriebsleiter von Ersa, zu berichten: „Gemeinsam mit einen großen Automobilisten haben wir Designrules für unsere Anlagen festgelegt. Wir benötigten sechs Runden. Noch bevor der Stift abgelegt und das Papier gedruckt war, kündigten sich abermals Änderungen an.“

Sind beide überzeugt, dass die Testsysteme künftig vermehrt dazu dienen werden, um Fehler in Zukunft zu vermeiden (v.l.n.r.): Andreas Türk (Göpel Electronic) und Stefan Häfele (Aegis Software).

Sind beide überzeugt, dass die Testsysteme künftig vermehrt dazu dienen werden, um Fehler in Zukunft zu vermeiden (v.l.n.r.): Andreas Türk (Göpel Electronic) und Stefan Häfele (Aegis Software). Mesago/Mathias Kutt

Indes bricht Torsten Vegelahn, Ekra-Produktmanager von Asys Group, eine Lanze für die Layouter und Designer: „Was wir in schöner Regelmäßigkeit erleben ist, dass durch die Endkunden Vorgaben gemacht werden, die es den Layoutern und den Designern gar nicht ermöglichen, die Regeln einzuhalten.“ Als Beispiel nennt er die wachsende Komplexität der elektronischen Baugruppen mit immer größerer Packungsdichte. „Wir sind regelmäßig gefordert, bisherige Lösungswege infrage zu stellen und neue Lösungen zu finden, um Baugruppen am Ende zuverlässig herstellen zu können.“ In der Vergangenheit vertraute man auf Best Practice, erläutert er und merkt weiter an: „Heute stehen eine Fülle von Daten zur Verfügung, aber Datamining mit dem Ziel, neue Querverbindungen und Trends zu erkennen, macht keiner. Die Daten zu verstehen und richtig zu interpretieren, das können meiner Meinung nach nur die wenigsten Unternehmen.“

Das sieht Olaf Römer, Geschäftsführer und Inhaber von ATEcare, ähnlich: „Wenn Kunden gegenüber einem EMS in irgendeiner Form die Möglichkeit haben, Einfluss im Design zu nehmen, dann machen sie das auch und zwar mit aller Intensität, die es gibt.“ Da gelte das Motto: friss Vogel oder stirb, denn: „Wenn sich der EMS beim Kunden meldet und vorschlägt, beispielsweise ein Pad-Design ändern zu wollen, weil dies einfacher zu produzieren oder einfacher zu inspizieren wäre, dann kommt vom Endkunden schnell ein Rückzieher.“ Deshalb bietet ATEcare Unterstützung für Entwickler genauso an, wie Testdienstleistungen, die Elektronikfertigern bei der Prozessoptimierung helfen sollen. Dass die Unterstützung von Designern wichtig ist, darüber ist sich auch Andreas Türk, Produktmanager AXI von Göpel Electronic, im Klaren. Er steuert beim Testequipmenthersteller die Hardware- und Software-Entwicklung für die AXI-Systeme und weiß daher um die Bedürfnisse der Kunden: „Wir bieten schon seit mehreren Jahren ausführliche DfT-Studien und Workshops an. Es ist mitunter sehr erstaunlich, dass die Mitarbeiter aus dem Leiterplattendesign eigentlich gar nicht wissen, was sie mit ihrem Design alles anrichten können. Da muss man das Bewusstsein noch vehement schüren.“ Viele Schulungen seien nötig, um möglichst sehr viel Wissen in die Welt hinauszutragen, bekräftigt er. „Denn was nützen mir die ganzen Ergebnisse von SPI, AOI oder AXI, wenn keiner bereit ist, das Layout zu ändern. Da habe ich keinen Vorteil.“

Auch bei Viscom ist man sich der Schwierigkeit bewusst, wie sich das Wissen über die Fertigung an die Designer herangetragen lässt, berichtet Michael Mügge, Vertriebsingenieur von Viscom und stellvertretender Leiter der FED-Regionalgruppe Hannover: „Häufig ist es so, dass die Layouter mächtig unter Zeitdruck stehen. Die Designs müssen produzierbar sein, aber dieser Zweischritt wie etwa ein Review oder Optimierungspotentiale bleiben anschließend oft genug auf der Strecke, weil die Kommunikationswege einfach nicht etabliert sind.“ Daher rät er: „Wenn Fehler nichts mit dem Prozess zu tun haben, sondern mit dem Design, dann sollte jemand diese Protokolle nehmen und damit in die Designzentren der Kunden fahren oder sollte sich die Designer zu sich einladen und mit ihnen über diese Fehlerzusammenhänge diskutieren.“ Der nächste Schritt muss seiner Ansicht nach sein: „Die Daten, die unsere Test- und Inspektionssysteme generieren, in einer Form aufzubereiten, so dass sie sich auch wirklich in die Entwicklungszentren zurücktransportiert lassen.“

 

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