100-Prozent-Inspektion Maximale Leistung Von Yamaha Motor IM Europe GmbH

Transkript

1 100-Prozent-Inspektion Maximale Leistung Von Yamaha Motor IM Europe GmbH OEMs und CEMs benötigen als Hersteller hochwertiger Baugruppen eine passende Lösung für zuverlässige, kosteneffektive 100-Prozent-Inspektionen während der Fertigung und mit hoher Geschwindigkeit Automatische Inspektionen sind allgemein üblich in heutigen Hochgeschwindigkeits-SMT- Fertigungslinien, in denen Baugruppen für die Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt- sowie Militärtechnologie, für medizintechnische Geräte und High-End-Verbraucherprodukte hergestellt werden. Die eingesetzte Inspektionstechnologie basiert hauptsächlich auf optischen Verfahren, wobei Röntgeninspektionen mehr und mehr in den Industrien zur Anwendung kommen, deren Kunden eine 100-Prozent-Inspektion der Baugruppen verlangen. In einem 2011 von Researchandmarkets herausgegebenen Bericht wurde jedoch festgestellt, dass Fertigungsleiter häufig den Nachweis erbringen müssen, dass der Einsatz eines AOI-Systems in der Fertigungslinie den Wert steigert. Gleichzeitig sind sich viele Hersteller nicht sicher, an welcher Stelle Inspektionsmaschinen zur Erzielung optimaler Ergebnisse eingesetzt werden sollten bzw. wie diese Geräte zu programmieren und zu verwenden sind. Trotzdem können AOI- und AXI-Systeme bei sachgerechtem Einsatz nicht nur höchst effektiv fehlerhafte oder nicht den Anforderungen entsprechende Baugruppen vor Auslieferung an den Kunden aussortieren, sondern außerdem in Echtzeit auf Fehlerursachen hinweisen. Dies hilft den Ingenieuren, die Kapazität und Produktivität der Fertigungslinie zu maximieren und gleichzeitig Stillstandszeiten zu minimieren, sodass ein wirtschaftlicher und profitabler Betrieb gewährleistet ist und die anfängliche Kapitalinvestition sich schnell rentiert. Integration einer automatischen Inspektion Idealerweise sollten die Baugruppen nach Abschluss der Komponentenbestückung und danach ein weiteres Mal nach dem Reflow-Lötprozess einer AOI-Inspektion unterzogen werden. Nach dem Lotpastendruck ist diese Inspektion generell nicht erforderlich, da dieser Prozess hochautomatisiert abläuft und von modernen Druckern wie denen der Yamaha YSP-Serie inclusive der Pasteninspektion

2 hervorragend durchgeführt wird. Da die Komponentenbestückung unter Umständen erhebliche manuelle Eingriffe erfordert, wie zum Beispiel das Schneiden von Bändern und das Einstellen von Düsen und Zuführungen, sollte die AOI-Inspektion idealerweise nach diesem Schritt durchgeführt werden, um Fehler, wie zum Beispiel fehlende oder schlecht ausgerichtete Komponenten, zu erkennen. Mit einer AOI-Inspektion nach der Bestückung werden auch unzulässige Materialabweichungen rechtzeitig erkannt, zum Beispiel in Bezug auf Komponentenabmessung oder -zustand, die beim Kunden einen Eindruck mangelnder Qualität erwecken würden. In einer weiteren AOI-Inspektion nach dem Reflow-Prozess werden Lötfehler, wie zum Beispiel Tombstoning (Grabsteineffekt) oder Lotperlenbildung, erkannt, sodass fehlerhafte Platinen vor Auslieferung zurückgehalten werden können. Die direkt nach der Komponentenbestückung gesammelten AOI-Inspektionsergebnisse stellen eine wertvolle Informationsquelle dar, nicht nur zur Erkennung vorhandener Fehler, sondern auch für die Lokalisierung deren Ursachen. Ein erfahrener Bediener, der wiederkehrende Fehler in den Ergebnisprotokollen erkennt, ist auch in der Lage, deren Ursache zurückzuverfolgen, zum Beispiel bis hin zu einer bestimmten Machine, Bestückungsdüse oder Zuführung. Eine weitaus schnellere Benachrichtigung, durch die der Fehler in Echtzeit behoben werden kann, ist möglich, wenn die AOI-Maschine direkt mit dem Bestücker kommunizieren kann. Dies ist unter Umständen nicht einfach. Auch wenn industrieübliche Schnittstellenstandards wie zum Beispiel SMEMA zur Anwendung kommen, bleibt der Austausch detaillierter Informationen zwischen Maschinen mit fundamental unterschiedlicher Software problematisch. Beide Maschinen unterstützen möglicherweise nicht den kompletten Nachrichtensatz, was den Bestücker daran hindern kann, die AOI-Fehlerprotokolle richtig zu interpretieren. Effektive AOI, Inline Diese Probleme lassen sich vermeiden, wenn AOI-Stationen und andere Maschinen in der Fertigungslinie eine gemeinsame Softwareplattform haben, sodass Feedback von der Inspektion zum Bestücker möglich ist, um die Fehlerbehebung zu unterstützen. Jedoch nur wenige Geräteanbieter

3 haben sowohl Bestückungs- als auch Inspektionslösungen in ihrem Portfolio. Mit weltweit über installierten Einheiten, einschließlich SMT-Bestückern und AOI-Maschinen, hat Yamaha Intelligent Machines genau die passende Lösung, basierend auf einheitlicher Softwarearchitektur, mit der alle Maschinen innerhalb der Fertigungslinie schnell und einfach miteinander verknüpft werden können. Dieser Ansatz erspart den bei Einsatz unterschiedlicher Ausrüstungsteile notwendigen Integrationsaufwand und vereinfacht die intelligente Kommunikation innerhalb der gesamten Fertigungslinie. Wenn ein fehlendes Bauteil, ein Polaritätsfehler oder ein Top-/Bottom- Defekt während der Inspektion vor dem Reflow-Prozess entdeckt wird, gibt die optionale Quality Assurance (QA)-Software von Yamaha ein Alarmsignal ab, um den verantwortlichen Bestücker vor Bestückung der nächsten Platine zu stoppen. Der Inspektionsbericht kann anschließend analysiert werden, um die Ursache des Problems zu beheben. Die in der Fertigungslinie angeordnete AOI-Station YSi-12 erzielt, unter Verwendung modernster Illuminations- und Bilderfassungs- Techniken, die beste Inspektionsleistung ihrer Klasse. Die erfassten Bilder werden in flachem, mittlerem und steilen Winkel von rotem, grünem und blauem LED-Licht illuminiert, was die Genauigkeit der Erkennung und Unterscheidung der Form und wahren Farbe jedes Ziels deutlich verbessert. Darüber hinaus wird durch Infrarot-Imaging die Inspektion im sichtbaren Bereich und damit die Fehlererkennung verbessert. Für jedes Sichtfeld werden somit 10 Bilder erfasst, die mit verschiedenen Wellenlängen und Einfallswinkeln illuminiert werden. Bei einer so großen Anzahl und Vielfalt zu analysierender Bilder kann die Maschine auch solche Fehler erkennen, die mit dem menschlichen Auge kaum zu sehen sind. Hinzu kommt, dass mit der laser-basierten vertikalen Versatzkontrolle eine bekannte Schwäche herkömmlicher AOI-Geräte behoben wurde, da auch leicht hochstehende Komponenten oder Anschüsse erkannt werden. Dieser Fehler kann bei sehr kleinen oder leichten Pakettypen wie QFN oder SON auftreten, sodass anschließend beim Reflow-Prozess kein Kontakt zur Platine hergestellt wird. Bei rechtzeitiger Erkennung kann interveniert werden, zum Beispiel durch Erhöhung der Bestuckkraft von Komponente im Bestückprozess, um eine Stromkreisunterbrechung zu

4 verhindern, die anderenfalls nach der Endkontrolle ein Nachlöten erfordern würde. Die YSi-12 bietet darüber hinaus ein tiefes Sichtfeld, sodass die Markierungen auf hohen Komponenten erfasst werden können, und eine verbesserte horizontale Ausrichtkontrolle, sodass die durch unterschiedliche Pad-Größen oder -Formen hervorgerufenen Effekte eliminiert werden. In ihrer Gesamtheit vereinfachen all diese Merkmale die Programmierung und ermöglichen kleine, effiziente Bauteilbibliotheken. Eine in ihrer Funktion identische Offline- Maschine, die YSi-S, gibt Ingenieuren die Möglichkeit, Programme unabhängig voneinander einzurichten und diese direkt an die in der Fertigungslinie befindlichen Geräte zu übermitteln, was die Produktivität zusätzlich steigert. Die Offline-Maschine kann auch für die Fehlersuche und die Inspektion kleiner Losgrößen eingesetzt werden. Hybrid-AOXI Heute AOI allein kann jedoch nicht die Anforderungen der meisten heutigen anspruchsvollen Anwendungen erfüllen. Wenn eine 100-Prozent-Inspektion verlangt wird, müssen OEMs (Original Equipment Manufacturers) und CEMs (Contract Manufacturers) typischerweise auch eine automatische Röntgeninspektion (AXI) durchführen, entweder nach dem Reflow-Prozess oder nach dem endgültigen Einsetzen bei Through-Hole-Bestückung. Dies ist hauptsächlich erforderlich, um sicherzustellen, dass die unter BGA- und CSP-Komponenten verborgenen Lötverbindungen verifiziert wurden. Herkömmliche AXI-Ausrüstung kann in der Anschaffung und im Betrieb teuer sein und kann außerdem schwierig in die Fertigungslinie zu integrieren sein. Zum Schutz der Bediener sind umfangreiche Schutzabdeckungen erforderlich und akkumulierte Röntgenstrahlung erzeugt bekanntermaßen erhöhte Leckströme in Halbleiterbauteilen. Es laufen zwar einige Forschungsstudien, dennoch garantiert keiner der heutigen Halbleiterhersteller für gewöhnliche Halbleiterelemente eine Widerstandsfähigkeit gegen Röntgenstrahlung.

5 Die AOXI-Hybridmaschine YSi-X von Yamaha verwendet 3D-Laminographie zur Erfassung eines kompletten Inspektionsbildes nach Bestrahlung der Komponenten mit einer sehr kleinen Dosis, was die Schadeffekte minimiert. Die vom Gerät verbrauchte Maximalleistung ist außerdem sehr viel niedriger, was weiterhin zur Reduzierung der Betriebskosten beiträgt und eine geringere Gesamtbaugröße des AXI-Moduls ermöglicht. Die Hybrid-Plattform nutzt den Vorteil dieser Technologie und verbindet in einem einzigen Gerät AXI mit der besten AOI-Leistung innerhalb seiner Klasse und das ohne höheren Platzbedarf. Darüber hinaus erfasst das AOXI-Gerät gleichzeitig Röntgenbilder und optische Bilder, was die Zykluszeit minimiert. Es können also sowohl optische Inspektionen als auch Röntgeninspektionen auf kleinem Raum innerhalb der Fertigungslinie verwirklicht werden, entweder sofort nach dem Reflow-Prozess oder nach dem Einsetzen. Diese zusätzliche Flexibilität hilft bei der Bewältigung der vorrangigen Herausforderungen, denen sich heutige Hersteller gegenüber sehen, da qualitätsorientierte Industrien nach der effektivsten Lösung für 100-Prozent-Inspektionen suchen. Richard Vereijssen Product manager Yamaha Motor IM Europe GmbH