RFID-basiertes Schablonenmanagement macht Einsatzzeit transparent

Der Lotpastendruck mittels Druckschablone gehört zu den fehleranfälligsten Prozessschritten in der SMT-Bestückung.

Mehr als 40 Prozent aller Druckprozessfehler lassen sich auf einen schlechten Zustand oder das Design der Schablone zurückführen. Wichtigster Faktor dabei: Mit der Zahl der Druckzyklen lassen über die Einsatzdauer (Standzeit) die Spannung und die Oberflächenqualität der Schablone nach.

Flexible Gesamtlösung: Mit dem mobilen ASM Smart Stencil Handheld lassen sich RFID-Tags problemlos lesen und beschreiben. ASM Assembly Systems

Mit gravierenden Folgen für den Druckprozess: So führt die nachlassende Spannung der Druckschablonen dazu, dass die Trennung von Schablone und Leiterplatte nicht mehr gleichmäßig erfolgt. Die aufgedruckten Lotdepots werden beim Ablösen der Schablone von der Leiterplatte deformiert, was beispielsweise zu so genannten „Hundeohren“ führt. Auch wird die Schablone stärker verschmutzt.

Ein weiterer Faktor: Der Druck der Rakel im Druckprozess führt zum lokalen Spannungsverlust der Schablone. Beide Alterungseffekte verringern Qualität, Yield und Prozesssicherheit beim Lotpastendruck. Bisher aber konnten die Standzeit einer Schablone beziehungsweise die Anzahl der mit einzelnen Schablone durchgeführten Druckprozesszyklen nur sehr umständlich, kostenaufwendig und fehleranfällig verifiziert und nachverfolgt werden.

Prozesssicherheit: Die Meldung zur Stoppschwelle ist unmissverständlich, weitere Drucke mit der Schablone sind nicht möglich. ASM Assembly Systems

Smarte Prozessinnovation für Druckschablonen

Genau diese Herausforderung adressiert ASM Assembly Systems jetzt mit ASM Smart Stencil. Über einen auf der Druckschablone aufgebrachten RFID-Tag erlaubt die innovative Hardware- und Software-Komplettlösung eine lückenlose und transparente Überwachung von Standzeiten jeder einzelnen Druckschablone – auch wenn diese auf verschiedenen Linien und in verschiedenen Druckern eingesetzt wird.

Neben der Zahl der Druckzyklen erfasst das Tool im RFID-Tag weitere Informationen zur Herstellung, zu Lagerorten und Prozessschritten, um Bestell- und Intralogistik-Prozesse zu unterstützen. Über RFID-Leser in den DEK-Schablonendruckern und das ASM RFID Handheld sind die Daten im RFID-Tag jederzeit auslesbar.

Der komplette Prozess

Mit dieser RFID-basierenden Hard- und Software-Komplettlösung treibt das Unternehmen die Entwicklung von Lösungen für die Integrated Smart Factory maßgeblich voran. Denn die ASM Smart Stencil RFID-Tags steht Schablonenherstellern in aller Welt zur Verfügung. Auf Bestellung des Elektronikfertigers bringt der Schablonenhersteller den RFID-Tag in einem definierten Bereich der Druckschablone an und beschreibt diesen bereits mit verschiedenen Daten, wie etwa Kundenname, Stencil-ID, Image-Nummer, Schablonenhersteller und Herstellungsdatum. So lässt sich bei der Belieferung auf einfache Weise eine verifizierte Vereinnahmung beim Elektronikfertiger Kunden unterstützen.

Das GUI des DEK-Schablonendruckers zeigt präzise die Anzahl der Druckzyklen und die Schwellenwerte. ASM Assembly Systems

Parallel dazu sind die DEK-Drucker mit den ASM-Smart-Stencil-Optionen ausgerüstet, um die Schablone über den RFID-Tag automatisch und ohne manuellen Scan verifizieren zu können. Über die Drucker-Software beschreibt der Elektronikfertiger den ASM Smart Stencil RFID-Tag anschließend mit den von seinen Prozessexperten definierten Warn- und Maximalwerten für die Standzeit der jeweiligen Schablonen (Warnschwelle, Stoppschwelle). Bei Einsatz verifiziert der DEK-Ducker die Schablone und liest die bereits aufgelaufenen Druckzyklen aus. Während des Druckprozesses erfasst das Tool zudem automatisch alle vollzogenen Prozesszyklen und hinterlegt Werte auf den ASM Smart Stencil RFID-Tag. So ist jederzeit transparent und abrufbar, wie viele Druckzyklen mit dieser Schablone gefahren worden sind.

Wird die definierte Warnschwelle erreicht, meldet dies der Drucker. So kann der Elektronikfertiger rechtzeitig eine neue Schablone bestellen. Um den Nachbestellprozess zu erleichtern und sicherer zu gestalten, lassen sich hierfür die Herstellerdaten und Schablonendaten aus dem ASM Smart Stencil RFID-Tag auslesen und in die Bestellung aufnehmen. Wird die Stoppschwelle erreicht, stoppt der Drucker und lässt keine weiteren Druckzyklen mit dieser Schablone zu.

Wichtig für die Elektronikfertiger ist, dass auch sie die RFID-Tags bestellen und somit bestehende Schablonen nachrüsten oder auch neue ausrüsten können, falls ihr Schablonenlieferant die Ausrüstung mit RFID-Tags nicht übernehmen kann oder soll.

Der ASM Smart Stencil RFID-Tag lässt sich flexibel und auf allen Schablonentypen positionieren. ASM Assembly Systems

Flexibilität aus dem Handgelenk

Ergänzt werden die RFID-Tags und die ASM-Smart-Stencil-Module in den Druckern über eine weitere zentrale Systemkomponente: der ASM RFID-Handheld. Das tragbare Gerät vereint RFID-Lese- und RFID-Schreibfunktionen auf kompakte Weise und erlaubt dem Operator zudem ein hohes Maß an Flexibilität. Hierüber lassen sich ASM Smart Stencil RFID-Tags auch offline, also außerhalb des DEK-Druckers auslesen und beschreiben:

• um bestehende Schablonen mit RFID-Tags nachzurüsten und diese zu beschreiben.
• um Schablonen im Lager und in der Fertigung zu verifizieren/identifizieren.
• um die Zahl von Druckprozesszyklen in (Third Party-)Druckern ohne ASM Smart Stencil Reader manuell zu erfassen und im Tag zu hinterlegen.
• um Warnschwelle und Stoppschwelle im Tag zu hinterlegen.
• um es Prozessingenieuren beziehungsweise Mitarbeitern mit entsprechender Berechtigung zu ermöglichen, die definierten Schwellenwerte offline zu überschreiben – zum Beispiel, um die letzten Druckzyklen eines Auftrags zu ermöglichen, auch wenn die Stoppschwelle erreicht ist.
• um in freien Kommentarfeldern im RFID-Datensatz weitere Zusatzinformationen wie Details zum Lagerort oder Reinigungszustand der Schablone im Tag zu hinterlegen und auszulesen.

Die Kombination von druckerinternen Readern und den ASM Handhelds für Offline-Auslesen/Eingaben macht ASM Smart Stencil zu einer extrem flexiblen Lösung, die einerseits hochautomatisiert ist und gleichzeitig für die Integration von Druckern anderer Hersteller und druckerexterne Prozesse offenbleibt. Warnschwellen und die Möglichkeit, Stoppschwellen durch berechtigte Personen überschreiben zu können, gewährleisten Prozesssicherheit ohne starr bei kleineren Auftragsrestmengen Job-Abbrüche zu erzwingen.

Nachrüstbare Komplettlösung

ASM Smart Stencil ist eine durchdachte Komplettlösung: Sie umfasst nicht nur Software, Tags, Druckeroptionen und Handhelds, sondern bezieht Schablonenhersteller und weitere Prozessschritte beim Elektronikfertiger ein. Besonders smart: ASM Smart Stencil ist komplett nachrüstbar – bestehende Druckschablonen lassen sich vor Ort vom Elektronikfertiger mit RFID-Tags und dessen DEK-Drucker mit RFID-Scannern aufrüsten. Die Lösung ist unabhängig von der Herstellungstechnologie der Schablonen – sei es geätzt, geschnitten oder galvanisch/electroformed. Auch kommt es auf die Bauart der Schablonen, ob einstufig oder mehrstufig, etc. genauso wenig an, wie die Halterung wie Mesh-mounted, Vector Guard oder andere Wechselrahmen.

Jeder Druckzyklus wird erfasst: RFID-Tag unter dem ASM-Smart-Stencil-Modul im DEK-Schablonendrucker. ASM Assembly Systems

ASM Smart Stencil ist zudem die erste Lösung im Rahmen der ASM-Smart-Process-Initiative: In diesem Rahmen wird ASM Assembly Systems künftig das durchgängige Lifetime-Tracking weiterer prozessrelevanter Druckerkomponenten und Verbrauchsmaterialien wie Lotpaste, Toolings oder Rakel ermöglichen. Damit schließt der Druckerhersteller letzte Lücken beim Tracking von Prozessparametern und steigert Qualität, Yields und Zuverlässigkeit im Schablonendruck. Nachrüstbar, über alle Schablonentypen und -hersteller nutzbar und zudem für Intra- und Bestelllogistik einsetzbar, zeigt sich ASM Smart Stencil somit als sehr offene und flexible Komplettlösung – eine Komponente und ein weiterer Baustein der Integrated Smart Factory.