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AOI-System Opticon-Advancedline in der Fertigung
Prüfprogrammerstellung am AOI-System
Bildaufnahmeeinheit im OptiCon Advancedline mit Schrägblickmodul Chameleon
Das Matulka AOI-Team beim Erkunden neuer Funktionen in der Opticon-Software
Firmengebäude der Matulka Electronic in Nördlingen

„Erfolg kommt von innen“ war der Untertitel der Autobiografie eines erfolgreichen deutschen Fußballtorwarts. Auf Matulka Electronic aus Nördlingen bezogen, 1970 als Habelt Elektronik gegründet, bedeutet dies die generelle Bereitschaft, nicht nur Dienst nach Vorschrift zu leisten, sondern immer den inneren Antrieb zu verspüren, mehr als gute Qualität zu liefern. Um auch nach über 40 Jahren noch erfolgreich zu sein, gehört zur Strategie des Unternehmens, „nicht nur die technische Perfektion unserer Produkte, sondern die optimale Erfüllung der Wünsche und Anforderungen unserer Kunden“, wie es Thomas Hennig, Vertriebsleiter von Matulka, ausdrückt.

Dabei wird ein rigoroses Qualitätsmanagement vollzogen, welches alle Schritte von der Auftragsannahme bis zur Endkontrolle umfasst. Matulka Electronic ist nach DIN:ISO 9001, aber auch nach VDA6 zertifiziert und unterzieht sich auch der regelmäßigen und freiwilligen Qualitätsmanagement-Kontrolle durch die Dekra. Der EMS-Dienstleister bedient erfolgreich Industriesegmente wie Automobil-, Medizin, Kommunikations- und Labortechnik. Von der Beschaffung des Materials über den Einsatz von THT- und SMD-Bestücktechnologien bis hin zur Auswahl der passenden Mess- und Prüfstrategie berät und unterstützt das Unternehmen mit knapp 130 Mitarbeitern seine Auftraggeber, um die qualitativ beste und wirtschaftlichste Lösung zu finden.

Effizienter Qualitätssicherungsprozess

Im Rahmen des Qualitätssicherungsprozesses nimmt die Automatische Optische Inspektion (AOI) einen besonderen Stellenwert ein. Im Jahr 1999 hatte man sich zur Anschaffung eines ersten AOI-Systems für den Stand-Alone-Einsatz entschlossen. „Da wir großen Wert auf Qualität legen, wird bei uns eine hundertprozentige Prüfung aller Baugruppen durchgeführt“, berichtet Andreas Wöcker. Er ist bei Matulka für die Entwicklung Prüftechnik verantwortlich. „Im Hinblick auf die Entlastung des Personals, aber auch wegen der hohen Sicherheit und Geschwindigkeit haben wir uns für maschinelle automatisierte Prüfungen entschieden, welche schon bei kleineren Losgrößen eingerichtet werden“, erläutert er. Prüfmethoden, die neben AOI und visueller Kontrolle zum Einsatz kommen, sind In-Circuit-Test und Funktionstest mit MDA-Testequipment oder Tischprüfgeräten. Dabei kommen sowohl professionell angefertigte Nadeladapter und Eigenentwicklungen als auch beigestellte Kundenprüfgeräte zum Einsatz. Die jedoch am häufigsten genutzte Prüfmethode ist die AOI.

„Nach den Anschaffungskosten fallen nur noch Initialkosten für ein Prüfprogramm an“, erklärt Wöcker. „Dieses lässt sich jederzeit änderen, wenn der Kunde seine Baugruppe weiterentwickelt.“ Damit kann der Dienstleister bereits in einem sehr frühen Entwicklungsstadium der Baugruppe testen und somit die geforderte Qualität liefern. Für unflexiblere Lösungen wie Nadeladapter muss die Baugruppe bereits voll ausentwickelt sein, damit die Anschaffung sinnvoll ist. Bei AOI-Programmen hat man diesen Nachteil nicht, da die Programme je nach Anforderung leicht anpassbar sind. Da eine Kombination von Testverfahren am erfolgreichsten ist, wird bei größeren Stückzahlen AOI mit einer elektrischen Prüfung kombiniert.

AOI im Einsatz

In den Jahren 2006 und 2008 wurden zwei weitere AOI-Systeme vom Typ Opticon-Advancedline angeschafft und in Fertigungslinien integriert. Dass man sich, wie schon bei der Anschaffung des Stand-Alone-Systems Opticon-Basicline, für Lösungen von Göpel Electronic entschied, hatte entscheidende Gründe. „Ausschlaggebend für Göpel war das überzeugende Konzept von Soft- und Hardware“, merkt Andreas Wöcker an und fügt hinzu: „Alle Systeme überzeugen durch eine solide und wartungsarme Hardware. Die Software ist logisch aufgebaut und lässt sich intuitiv bedienen. Dennoch bietet sie eine Vielzahl von Parametern, die für verschiedenste Prüfaufgaben herangezogen werden können. Der freundliche AOI-Support überzeugt mit umgehender kompetenter Hilfe und regelmäßigen Updates.“

Im Jahr 2011 wurden die Opticon-Advancedline-Systeme mit dem rotatorischen Schrägblickmodul Chameleon nebst neuen Beleuchtungs- und Antriebsmodulen ausgestattet, um Pseudofehler und Fehlerschlupf zu reduzieren. Der Einsatz der Schrägblickmodule bei Matulka Electronic hat sich bewährt. Praktisch jeder neue Prüfablauf hat nun Schritte mit Schrägblick, wobei dieser hauptsächlich bei Gullwing-Pins von ICs und SOT-Bauteilen zum Einsatz kommt. Dort traten bis dato die häufigsten Pseudofehler auf. Durch den zusätzlichen Blickwinkel kann man während des Inspektionsablaufes auf weitere Merkmale zugreifen, die die Erkennung von Fehlern erleichtern. „Sehr interessant ist auch die alternative Prüfung von mehreren Schritten mit verschiedenen Kameras im Ablauf“, berichtet der Experte. Dadurch ließen sich Pseudofehler und auch der Fehlerschlupf deutlich reduzieren und das Reparaturpersonal entsprechend entlasten. Trotz des etwas höheren Aufwands bei der Programmerstellung entschädigt die geringe Anzahl an übrig gebliebenen Auffälligkeiten beim Debugging: „Mehr Prüfen wird somit nicht zum Eigentor.“

Derzeit existieren 470 Prüfabläufe mit knapp 1250 Bestückvarianten. Die AOI-Systeme finden hauptsächlich für die Bestück- und Lötkontrolle an SMD-Bauteilen Verwendung; in einigen Fällen auch an THT-Bauteilen. Es wird auf Anwesenheit, korrekte Lage, Polarität, Lötung, und bei IC-, Quarz- und Filterbauteilen auf korrekte Beschriftungen überprüft. Dank der Opticon-Variantenverwaltung ist es möglich, eine hohe Anzahl an Produktvarianten mit nur wenigen Prüfabläufen unkompliziert zu prüfen. Durch das offene Format der Variantendatei konnte ein sehr schneller und einfacher Abgleich − in Form eines eigenen AOI-Tools − zum ERP-System geschaffen werden. Bei diesen AOI-Tools handelt es sich um eine selbstprogrammierte Software in Visual Basic, die es erlaubt, die spezielle Matulka-interne ERP-Software direkt mit dem AOI-Prozess zu verknüpfen, was folglich die AOI-Programmierung erleichtert. Durch diese Integration funktioniert die Neuerstellung von AOI-Programmen und Bestückvarianten noch schneller und direkter. Außerdem werden Fehler vermieden, da sozusagen in Echtzeit mit den Daten gearbeitet wird. Der Umweg über Datenexport respektive Datenimport entfällt. Das Ergebnis ist eine bessere Zusammenführung und Überprüfung der Daten beim Erstellen von Prüfabläufen. Des Weiteren lassen sich Bestückvarianten schnell erzeugen, indem diese automatisch mit den Stücklisten abgeglichen und in die entsprechenden AOI-Dateien geschrieben werden.

Pseudofehler? Nein danke!

Das Thema Pseudofehler, das heute noch immer wie ein Damoklesschwert über dem Spielfeld AOI schwebt, wird bei den Matulka-Experten eher kleingehalten, da man die entsprechenden Lösungen gefunden hat. Durch das offene Format der AOI-Datenbank war es möglich, eine Anzeige für die AOI-Programmierer zu entwickeln, die es erlaubt, die Qualität des AOI-Programms im laufenden Prozess festzustellen. Dabei wird die prozentuale Fehlerauffälligkeit im Bezug zur Prüfschrittanzahl aller derzeit laufenden AOI-Programme aller Maschinen dargestellt. Ab einem gewissen Wert muss der Prozess oder das AOI-Programm kontrolliert werden. Dies geschieht an zwei Offlineplätzen, an denen das Programm anhand der Fehlerbilder direkt bearbeitet und getestet werden kann.

Über eine Fernsteueranwendung werden die beiden Maschinen in der Fertigung aktualisiert. So lässt sich erkennen, ob die Änderungen den gewünschten positiven Effekt haben. Die Reparaturplätze sind so eingestellt, dass sämtliche Fehler nochmals getestet werden, bevor diese angezeigt werden. Programmänderungen wirken sich dadurch auch auf die ersten Baugruppen der Serie aus. „Außerdem wird jedes Fertigungslos im Vorfeld durch Zwischenprüfungen am AOI überprüft und bei Auffälligkeiten werden sofort entsprechende Maßnahmen ergriffen“, sagt Andreas Wöcker. Natürlich geben die Prüfergebnisse an den AOI-Systemen auch Rückschlüsse auf den gesamten Produktionsprozess. Falls bestimmte Fehler öfter als andere auftauchen, wird der Fertigungsprozess dahingehend überprüft und optimiert.

Zuverlässige Fertigung mit AOI

Produktivität und Qualität einer Elektronikfertigung auf höchstem Niveau halten erfordert nicht nur eine lückenlose Überwachung aller Prozessparameter. Fester Bestandteil in der elektronischen Baugruppenfertigung ist das AOI. Ausgestattet mit Beleuchtungs- und Antriebsmodule und ergänzt um sinnvolle, leicht zu ändernde Prüfprogramme lassen sich Pseudofehler und Fehlerschlupf minimieren.