SIPLACE SMT-InSIghTS. new Product Introduction

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1 SIPLACE SMT-InSIghTS new Product Introduction

2 neue Produkte schnell und fehlerfrei einführen Bis vor wenigen Jahren waren Produktneueinführungen (NPI = New Product Introduction) in der Elektronikfertigung noch seltene Sonderprozesse, die maximal alle paar Wochen von Herstellern und Fertigungsdienstleistern (EMS) durchgeführt werden mussten. Das hat sich für viele Elektronikfertiger radikal geändert. In den flexiblen Elektronikfertigungen von heute nimmt die Zahl der NPI Prozesse deutlich zu. Eine Folge deutlich gewachsener Bestückleistungen, sinkender Losgrößen, höherer Variantenvielfalt und sich verkürzender Produktlebenszyklen. Doch nicht nur die Frequenz der Produktneueinführungen steigt auch die Ansprüche der Kunden an die Qualität der ersten Produktionslose (First Yield) wachsen. Es soll nicht nur schneller, sondern auch fehlerfrei gehen. Damit stehen EMS und OEM vor der Notwendigkeit, ihre NPI Prozesse zu optimieren. Theoretisch ist der Ablauf klar systematisiert und bekannt: 1. Erstellung des Bestückprogrammes (Übernahme der Daten zu Leiterplatten, Positionen, Bauelementen) 2. Verifizierung und Optimierung (Offline Überprüfung, Rüstoptimierung etc.) 3. Vorbereitung (Feeder Zuweisung, Rüstprozesse, Pipetten etc.) 4. Erstbestückung (Verifizierung, Optimierung an der Linie) Wo also steckt die Herausforderung? Warum tun sich so viele Elektronikfertiger in der Praxis so schwer mit der effizienten und fehlerfreien Produktneueinführung? Die SIPLACE Spezialisten haben drei Haupthindernisse auf dem Weg zu schnellen und fehlerfreien NPI Prozessen identifiziert. 1. Unvollständige, fehlerhafte Informationen zum neuen Produkt Gerade EMS Unternehmen stehen bei Produktneueinführungen oft nur Gerberdaten, ein paar Platinen Prototypen und eine begrenzte Anzahl von Bauteilen zur Verfügung. Oft offenbaren sich erst im NPI Prozess Lücken in der BOM (Bill of Material) sowie fehlerhafte, unzureichend beschriebene oder gänzlich unbekannte Bauteile. 2. Schwächen und Lücken in der npi-toolkette Viele Hersteller von Bestücklösungen haben die zunehmende Wichtigkeit von NPI Prozessen ausgeblendet. Die Folge: 2

3 Es werden oft nur wenig komfortable und insbesondere wenig flexible Softwaretools zur Verfügung gestellt. Die Toolkette vom Import der Daten bis zur Erstbestückung bleibt lückenhaft. Wenn eine Software bei der Bestückprogrammerstellung beispielsweise eine komplette BOM und korrekt beschriebene Bauteile voraussetzt, ist sie in der Praxis unbrauchbar. Nur wenn sich flexibel zwischen Offline (abseits der produktiven Linie) und Online Prozessen (an der Linie) wechseln lässt und Bestückprogramme schnell und bequem auf andere Linien übertragen werden können, ist die geforderte Prozesseffizienz erreichbar. 3. Fehlende Flexibilität der Bestücklösungen Irgendwann geht das neue Produkt an die Linie, müssen Prototypenbestückungen in die laufende Serienfertigung anderer Produkte eingeplant werden. Auch darauf sind viele Bestücklösungen nicht vorbereitet. Die fehlende Flexibilität der Bestücklösungen und SMT Linien gegenüber Kleinstlosen, bei variablen Spurbelegungen oder Rüstungen erzeugt unnötige Planungs und Rüstzeiten und bedingt inakzeptabel lange Fertigungsunterbrechungen. Eines ist sicher: Die Schnelligkeit, Effizienz und Qualität von NPI Prozesse ist für Elektronikfertiger ein wichtiger Wettbewerbsfaktor und alle Equipement Hersteller sind gefordert, so wie SIPLACE heute schon, optimale Lösungen für den jeweiligen NPI Prozess zu liefern. SIPLACE geht auch hier voran: Mit einer intelligenten Kombination von Software, Hardware und Serviceprodukten können die EMS und OEM heute ihre NPI Prozesse optimieren und trotz aller Widrigkeiten und Datenlücken neue Produkte schnell und qualitativ hochwertig einführen auch ohne dass Aufwände und Kosten explodieren. Bitte beachten Sie auch die NPI Checkliste auf Seite 19. Sollten Sie weitere Fragen zum Thema npi haben, dann zögern Sie nicht, unsere SIPLACE Experten direkt zu kontaktieren. Ihr SIPLACE Team Production Lifecycle PLANNING RAMP UP PRODUCTION OPTIMIZATION Site Planning Line Planning Production Planning Change Maintenance NPI Run Troubleshooting Technology Processes over Cost Reduction Ramp Up NPI Program Creation Verification Preparation Test Run NPI Program Creation Product Verification Preparation Test Run 3

4 NPI für SIPLACE: ein zentraler, sich häufig wiederholender Workflow in der Elektronikfertigung NPI Program Creation Product Verification Preparation Test Run 1. Erstellung eines Bestückprogrammes Im Idealfall bekommen Sie von Ihren Kunden oder Ihren eigenen Entwicklungssystemen die passenden CAD Daten. Diese beinhalten die x und y Koordinaten sowie Drehwinkel der zu bestückenden Bauelemente. Eine vollständige Bauelementebibliothek mit der geometrischen Beschreibung und Daten für ein Visionsystem ist in SIPLACE Pro vorhanden, so dass die Zuordnung der Baulelemente zu den Bestückpositionen ein Leichtes ist. Bereits im Standard der Maschinensoftware SIPLACE Pro ist ein Import Wizard enthalten, der aus BOM, CAD und TXT Daten oder über einen ASCII Import Bestücklisten generieren kann. Die Vielfalt der möglichen Importformate erlaubt es inbesondere EMS Unternehmen, sich flexibel auf die von den Kunden bereitgestellten Daten einzustellen. Aus allen üblichen Formaten können erste Bestücklisten generiert werden. Visualisierte Bestückliste nach Datenimport 4

5 Benutzung von gerberdaten Sind keine originären CAD Daten vorhanden sind, lassen sich auch Gerberdaten verwenden. Diese Daten sind immer vorhanden, weil sie auch zur Erstellung der Leiterplatten sowie der Schablonen für Erzeugung von Mehrfachnutzen Bereits in dieser frühen Phase stellt sich oft das Problem der Mehrfachnutzen. Die Bestückkordinaten (x,y,δ) werden von der Produktentwicklung meist lediglich für einen Nutzen erzeugt die Leiterplatte jedoch sollte für eine kostengünstige Fertigung schon als Mehrfachnutzen erstellt werden. Ein SIPLACE-Wizard ermöglicht es nun, die Informationen des ersten Nutzens einfach auf die übrigen Nutzen zu kopieren. Der Zusatzkomfort des SIPLACE Tools: Die Kopien behalten den Bezug zur ursprünglichen Baugruppe. Wird die erste Baugruppe verändert, ein Bauteil ausgetauscht oder eine BE Position korrigiert, lässt sich die den Lötpastenaufttrag benötigt werden. Gerberdaten können in SIPLACE Pro importiert werden und über Virtual Product Build den entsprechenden Bauelemente manuell zugeordnet werden. Information automatisch in allen Kopien also über den gesamten Mehrfachnutzen nachvollziehen. Der Vorteil: Auf das manuelle Kopieren der Änderungen kann verzichtet werden. Damit wird eine häufige Fehlerquelle bei Produkteinführungen eliminiert und die Datenqualität erhöht. Auch die Koordinaten von Marken, Ink punkten, lokalen Passmarken werden dabei vervielfältigt. Sind die CAD Beschreibung der Leiterplatte selbst komplett und die Strukturen der Passmarken und das Muster von Mehrfachnutzen bekannt, kann bereits die Verifizierung des Bestückprogramms erfolgen. npi Challenge npi Challenge Programmierung einer Einzelschaltung Definition der Wiederholstruktur (Anzahl Wiederholungen, Offsets in x und y Richtung) Fertige Programmierung (Vorschau Produkt) 5

6 NPI Program Creation Product Verification Preparation Test Run 2. Verifizierung und Optimierung Mit SIPLACE Virtual Product Build gibt es eine bewährte Software Komponente, mit der Elektronikfertiger das erstellte Bestückprogramm bereits frühzeitig offline (also unabhängig von der SMT Linie) virtuell simulieren und visuell testen können. Hierzu wird per Scan ein Bild der Leiterplatten Prototypen bestückt oder unbestückt in die SIPLACE Pro Software eingelesen. Auch Bilddateien in allen gängigen Formaten können importiert werden. Virtuell wird dieses Leiterplattenbild in SIPLACE Virtual Product Build dann mit dem zuvor erstellten Programm bestückt. noch vor der eigentlichen Bestückung und ohne jeden Bauteil- oder Leiterplattenverbrauch sind so am Monitor fehlende Bauteile, Positionsfehler, ein globaler Versatz aller Positionen oder Drehfehler deutlich zu erkennen und komfortabel zu korrigieren. Weil über den Leiterplatten Editor Bauelemente auch transparent dargestellt werden können, lassen sich selbst die Bestückpositionen von Pin oder Ball zum Pad auch bei BGAs oder unter Shields exakt kontrollieren. Speziell für Shields oder die Bestückung von Platinen mit hohen Bauteilen haben die SIPLACE Ingenieure das Software Werkzeug Precedence Finder entwickelt. Hier werden Abschirm bleche, Bestückschatten von hohen Bauteilen und mögliche Pipettenkollisionen automatisch erkannt und über Änderungen der Bestück reihenfolge berücksichtigt. 1. Beschreibung der Bauelemente Hier greift der Elektronikfertiger zunächst auf die vorhandenen Gehäuseform Bibliotheken mit mehr als 800 Bauelementen (BE) in SIPLACE Pro zu. Beschreibungen von nicht Standard Bauelementen lassen sich bequem aus den von SIPLACE bereitnpi Challenge Das Bauteil ist unbekannt, ein Datenblatt ist nicht vorhanden oder unvollständig, Visiondaten sind nicht vorhanden. Hier kann man sich jetzt mehrere Szenarien vorstellen: gestellten Online Gehäuseform Bibliotheken unter SIPLACE.com nachladen. Damit 6

7 sparen sich Elektronikfertiger lästige Eingaben vom Datenblatt. In den Bibliotheken sind zudem auch die Informationen für die Pin1 Erkennung, die empfohlenen Pipetten sowie Informationen zu den Förderern enthalten. 2. Das Bauelement ist unbekannt und noch nicht in den SIPLACE Bibliotheken enthalten Die Form des BEs kann bequem offline über die Bauteilkamera einer SIPLACE Teach-Station maschinengerecht erfasst und beschrieben werden. Mittels Component Wizard kann das Bauteil so im Idealfall binnen Sekunden in die Bibliotheken übernommen werden und steht damit für die Übernahme in Bestückprogramme bereit. Wenn ein Elektronikfertiger innerhalb eines kurzen, klar definierten Zeitraumes für viele verschiedene Bauteile Visiondaten erzeugen muss, kann die SIPLACE Teach Station über das Serviceprodukt SIPLACE Vision Daten Erstellung entliehen werden. Neben der Bereitstellung der nötigen Kameras erfolgt immer eine fachgerechte Einweisung. Die Mitarbeiter, die mit diesem Tool arbeiten, werden über einen Prozess systematisch trainiert, begleitet und zertifiziert, so dass eine fachgerechte und effiziente Handhabung gewährleistet ist. Der grosse Vorteil: Der Einsatz der SIPLACE Teach Station sorgt dafür, dass die laufende Fertigung nicht unterbrochen werden muss und dennoch innerhalb von Sekunden fertigungstaugliche Geometrie und Visiondaten erstellt werden, die sofort in SIPLACE Pro übernommen werden. 3. Wenige Bauelemente sind unbekannt Diese können direkt in der SIPLACE Maschine geteacht werden. Das Bauteil ist schon aufgerüstet und kann vom Bestückkopf abgeholt werden. Über die entsprechende Bauelementekamera werden wieder die Geometrie und Visiondaten generiert und an SIPLACE Pro übergeben. Da auch hier der Component Wizard zum Einsatz kommt, wird die Maschine nur für sehr kurze Zeit blockiert. Ist bei Vorbereitung und Test des Bestückprogrammes abseits der Linie ein Bauteil unbekannt, ist eine weitere Variante des NPI Prozesses möglich: Einzelne Bauteile können als unvollständig/incomplete markiert werden. So kann auch ein lückenhaftes Bestückprogramm an die Linie gebracht werden, um dort online die Visiondaten mit dem nachgelieferten Bauteil zu erstellen, an SIPLACE Pro zu senden und dann sofort ein voll stän diges Bestücken des ersten Produktes zu veranlassen. Dieser gesamtprozess dauert weniger als eine Minute. npi Challenge 7

8 npi Challenge Verwendung von alternativen Bauelementen Nicht immer kann die Verfügbarkeit von elektronischen Bauteilen garantiert werden. Um daraus keine Fertigungsstopps entstehen zu lassen, erlauben immer mehr Hersteller den Gebrauch von alternativen Bauelementen. In den Bestückprogrammen können vorab spezifizierte Bauelemente beispielsweise elektronisch gleichartige Komponenten eines anderen Herstellers als mögliche Alternative zum priorisierten Bauelement benannt und beschrieben werden. Mit der Funktion Alternative Bauelemente ( alternative component ) unter SIPLACE Pro ist dies jetzt sehr leicht realisierbar. In einem einzigen Bestückprogramm können für jede Bestückposition alternative Bauelemente beschrieben und hinterlegt werden. Der Vorteil: Es müssen nicht wie bisher zusätzliche Varianten des Bestückprogramms definiert, verwaltet und auf die Linie geladen werden, um bei Nichtverfügbarkeit einiger Standardbauelemente Alternativen bestücken zu können. Während der laufenden Bestückung kann ohne Wechsel des Bestückprogramms und ohne Linienstopp das alternative Bauelement nach der Verifizierung verbaut werden, weil der Bestückautomat das Bauteil als zugelassen erkennt. npi Challenge LED Pairing Da der Herstellungsprozess für LED sehr komplex ist, unterscheiden sich produzierte LEDs geringfügig in ihrer Helligkeit. Diese werden sortiert und in Helligkeitsklassen kategorisiert und z.b. über Barcodes auf den Bauelementerollen dargestellt. Um im Endprodukt immer eine gleiche Helligkeit zu realisieren verwendet man Kombinationen von Vorwiderständen zur Trimmung. Jede Helligkeitsklasse benötigt also eine bestimmte Kombination von Vorwiderständen. Diese unterschiedlichen Kombinationen, auch für viele unterschiedliche LED können für ein Endprodukt in einer LED Widerstands Matrix dargestellt werden. können somit über diese Leuchtklassenmanagement Software die für die verschiedenen LEDs notwendigen Widerstandskombinationen automatisch verwalten. So ist ein schneller und einfacher Wechsel zwischen den unterschiedlichen Leuchtklassen und den dazu passenden Widerständen möglich. Es wird eine automatische Anpassung des Programms an die Leuchtklassen vorgenommen, um eine fehlerhafte Bestückung zu vermeiden. LED Class 1 LED Class 2 Die Funktion SIPLACE LED Pairing unterstützt eine einfache Handhabung dieses Problems. SIPLACE Plattformen R1 R2 R3 R4 R2 X R5 8

9 Recipe Analyzer Weitere Möglichkeiten bietet der Recipe Analyzer, mit dem sich beispielsweise die Pipettenzahl am Bestückkopf oder Achsbeschleunigungen und Geschwindigkeitseinstellungen bei der Bestückung optimieren lassen. Eine weitere häufige Fehlerquelle beim Einfahren ist eine unterschiedliche Auffassung des Abhol und damit auch des Bestückwinkels eines Bauelementes. Da SIPLACE Pro bei der virtuellen Bestückung die Gehäuseformdaten und die Abholparameter des zugeteilten Zuführmodules berücksichtigt, können bereits in diesen Stadium mögliche Bestückfehler wie beispielsweise die bekannten, durch falsche Abholwinkel verursachten 180 Grad Verdrehungen zuverlässig erkannt und eliminiert werden. Falsche Koordinaten können erkannt werden, ohne bestückt zu haben. Tests mit SIPLACE Virtual Product Build Mit Virtual Product Build lässt sich das Bestückprogramm korrigieren und bereits auf die ausgewählte Produktionslinie abgestimmt testen. Bisher notwendige Tests an der Linie beispielsweise die zeit und effizienzraubende Bestückung mit Klebefolie entfallen damit. Die Bestückprogramme kommen bereits getestet an die Linie. Wird die Option SIPLACE Smart Pin Support (programmierbare, automatische Leiterplattenunterstützung über Pins) verwendet, können bei doppelseitigen Produkten Ober und Unterseite angezeigt werden. So lassen sich die idealen Positionen für die Unterstützungspins finden und es wird zuverlässig vermieden, dass Pins auf bereits bestückte Bauelemente auf der Leiterplattenunterseite treffen. BP4 BP3 BP7 & 11 BP8 BP6 BP2 BP1 BP5 BP9 BP10 Shield Nozzle of Chip 2 intersects with Chip 1 BGA 2 ELCO PLCC BGA CANOPY Chip 1 Chip 2 Chip 3 Chip-Stack Darstellung von typischen Vorrang Regeln, wie sie vom SIPLACE Precedence Finder berücksichtigt werden (Draufsicht und Seitenansicht). 9

10 SIPLACE Random Setup bietet ein Maximum an Flexibilität, weil Rüstprozesse deutlich vereinfacht und beschleunigt werden. Optimierung mit SIPLACE Pro Optimizer Sind die Bestückprogramme erstellt und als lauffähig verifiziert, so besteht der nächste Schritt darin, die Bestücklast optimal auf die verschiedenen Maschinen einer Linie auf zuteilen bzw. das neue Produkt möglichst nahtlos in die laufende Produktion zu integrieren. Voraussetzung für ein schnelles und stillstandfreies Rüsten der neuen Produkte ist eine ausreichend Kapazität an freien Spuren. Diese Freihaltung von Spuren kann mittels des SIPLACE Pro Optimierers leicht und einfach durchgeführt werden. Der SIPLACE Pro Optimierer in Kombination mit dem SIPLACE Pro Random Setup bietet hierfür zwei mögliche Lösungen. Beispiel: Block I wird zum Rüsten für die bestehenden Produkte verwendet. Block II wird somit für kommende NPI freigehalten. Für das schnelle Rüsten des neuen Produktes kann eine Differenzrüstung zur bestehenden Rüstung auf Block I erzeugt werden. Somit muss nur Material gerüstet werden, das noch nicht an der Linie vorhanden ist. Durch das tischtreue Aufrüsten der NPI Bauteile wird eine optimale Split Table Modus Teilung frei wählbar Bestehende Rüstung NPI 1. Random Setup mit tischtreuem Rüsten: Eine einfache Methode zum Freihalten von Spuren für NPI Prozesse ist der im Random Setup enthaltene Split Table Mode. Der Split Table Mode ermöglicht die einfache Teilung der Wechseltische. Die zwei Tischblöcke können ganz individuell für unterschiedliche Produkte und Rüstungen genutzt werden. SIPLACE Bauelemente Wagen mit 60 Stellplätzen: z. B mm Spuren für bestehende Produkte 10 8 mm Spuren für NPI 10

11 SIPLACE Multistar: er gewährleistet, dass frei gerüstete Bauelemente in optimaler Geschwindigkeit bestückt werden. Linien austaktung und somit eine gute Leistung gewährleistet. 2. Random Setup mit linienweisem Rüsten: Mit der Standardfunktion Füllgrad der Linie in SIPLACE SiCluster können ebenfalls Spuren freigehalten werden. Die freien Spuren können dann für NPI Prozesse und die Fertigung neuer Produkte verwendet werden. Die mit der Differenz rüstungsanalyse ermittelten Bauteile werden ohne eine vorhergehende Optimierung wahlfrei an der Linie gerüstet. Durch die Verwendung des SIPLACE MultiStar mit seinem großen Bauteilespektrum ist dabei gewährleistet, dass die frei gerüsteten Bauteile ohne Probleme bestückt werden können. Durch die Möglichkeit des linienweisen Aufrüsten und die Verwendung des SIPLACE Pro MultiStar wird gerade für sehr dringende NPI ein schnelles und stabiles Abarbeiten gewährleistet. SIPLACE Optimierung SIPLACE bietet mit dem SIPLACE Pro Random Setup und seinen Standardfunktionen eine optimale Lösung für die schnelle und sehr einfache Integration von neuen Produkten oder Prototypen. Ein sehr wichtiger Vorteil der SIPLACE Lösung ist, dass alle Lösungen innerhalb nur eines Software Tools, nämlich SIPLACE Pro, angewendet werden können. Ist schon im NPI eine Optimierung der Linienleistung gewünscht, so übernimmt dies vollautomatisch der SIPLACE Pro Optimierer. Dabei werden nicht nur alle Bauelemente an der Linie untergebracht, sondern die Aufrüstung wird so optimiert, dass einerseits jeder Automat in der Linie exakt die gleiche Taktzeit erzielt und andererseits die Rüstung an jeder Maschine so berechnet wird, dass durch optimierte Abhol und Bestücksequenzen eine bestmögliche Leistung erreicht wird. Für ein einzelnes Produkt ist das ja noch einfach. Interessant wird es jedoch bei grosser Produktvielfalt. Der SIPLACE Pro Optimierer ist in der Lage für bis zu 1000 verschiedene Produkte die Gemeinsamkeiten an Bauelementen zu analysieren und unter Berücksichtigung der Linienkonfiguration die bestmögliche Aufrüstung zu erstellen. So kann auch im Vorfeld, ohne dass ein einziges Bauelement bestückt wurde, die Ausbringung von Bestücklinien mit einer Genauigkeit von +/ 5% berechnet werden. 11

12 SIPLACE Software für Produktdefinition, Produktionsüberwachung und Rüstverifizierung Rückverfolgbarkeit auf der ganzen Linie: SIPLACE Traceability NPI Program Creation Product Verification Preparation Test Run 3. Vorbereitung Im nächsten Schritt muss man sich mehr Gedanken über das erste echte Bestücken machen. Das neue Produkt soll als Einzelstück oder in ganz kleiner Stückzahl auf die Linie. Dafür muss die Neuprodukt Bestückung entsprechend eingeplant und das Material gerüstet werden. In vielen Elektronikfertigungen führen Produktneueinführungen zu unliebsamen Störungen und Produktivitätseinbußen an der Linie. Meist muss die laufende Fertigung unterbrochen werden, die neuen Produkte werden speziell gerüstet und dann bestückt. Das Ergebnis sind relativ lange, kostenintensive Produktionsunterbrechungen. Deutlich effi zientere Workfl ows lassen sich jetzt in Verbindung mit den innovativen SIPLACE Rüstkonzepten implementieren. Die Integration des NPI Prozesses in die laufende Fertigung kann so weit gehen, dass für die neuen Produkte nur jene Bauelemente angefordert und gerüstet werden, die nicht bereits an der Linie sind (Delta /Differenz Rüstung). Die bereits oben beschriebenen Konzepte wie Split Table Modus oder Random Setup sind wichtige Bestandteile für eine nahtlose Integration. Damit können die Bauelemente für verschiedene Produkte parallel, aber transparent für das Bedienpersonal gerüstet werden. Die NPI Rüstung kann erfolgen, ohne die laufende Fertigung zu unterbrechen. Rüsten der Bauelemente Das Aufrüsten und Verheiraten (Kitting) der Feeder mit den Bauelementen wird dabei offl ine vorgenommen etwa im Zusammen- 12

13 Minimale Mengen von Muster- Bauelementen Für Letztere stellen viele Kunden den Fertigern abgezählte und oft in extrem kurzen Gurtlängen vorbereitet. Alternativ lassen solcher Kleinstmengen in minimalen Gurtschnipseln enthaltene Bauelemente sich auch für die Erstbestückung Flächenmagazine definieren oder Vibrationslängs zu Verfügung. Folgerichtig sind die neuen SIPLACE X Feeder für das Aufrüsten förderer verwenden. Muster kurze Gurtabschnitte Gurtschnipsel im SIPLACE 12 mm und 24 mm Gurtförderer Blitzschnelle Konfiguration von Sondergreifern Speziell Anwender im EMS Bereich sind montiert, können damit Stecker, Schalter heute schon vor Erhalt eines Auftrages oder andere Odd Shape Elemente zuverlässig bestückt werden. Statt wie bisher vor die Aufgabe gestellt, nach Erhalt von Musterbauelementen und Leiterplatten auf die Lieferung von neuen Sondergreifern warten zu müssen, kann dank des innerhalb von 24 Stunden die ersten Testprodukte für deren potenziellen Kunde SIPLACE Multi Gripper Kits sofort mit der zu fertigen. Wenn hierfür Sondergreifer Bestückung begonnen werden. Weiterer nötig sein sollten, kann kein Serviceteam Vorteil: Da die für ein spezifisches Produkt der Welt innerhalb so kurzer Zeit mit Entwicklung und Fertigung helfen. Für diese kosten eigens angefertigt werden müssen, benötigten Greifer nicht länger zu Extra Herausforderungen gibt es den SIPLACE profitieren Elektronikfertiger von signifikanten Multi Gripper Kit. Kosteneinsparungen. npi Challenge npi Challenge Mit dem Multi Gripper Kit bringt SIPLACE noch mehr Geschwindigkeit in den NPI Prozess bei Elektronikfertigern. In nur einem Koffer finden sich Kopfanschluss, Zangen, Höhenanschläge und Werkzeuge, mit denen sich in wenigen Minuten passende Greifer für Sonderbauelemente aufbauen lassen. In der Software konfiguriert und am Bestückkopf SIPLACE TwinHead SIPLACE Multi Gripper Kit 13

14 SIPLACE Speedstar C&P Bestückkopf SIPLACE TwinHead spiel von SIPLACE Bauelemente Tischen in Docking Stationen und das Registrieren und Verifizieren von Bauelementen via SIPLACE Setup Center. Der Clou: Werden die SIPLACE X Feeder an den Maschinen gerüstet, so werden deren IDs automatisch erkannt und die beim Kitting erfasst Bauteilinformationen werden auf die Maschine geladen. So können die Förderer noch während der Produktion vorhergehender Produkte wahlfrei auf die freien Stellplätze gestellt werden. Die Bestückung kann sofort beginnen, die laufende Fertigung nur minimal unterbrochen. Sind die wenigen Prototypen durchgelaufen, wechseln die Bestückautomaten sofort und ohne Rüstaufwand wieder auf die laufende Serienfertigung. Bestückung gänzlich ohne Kopfwechsel Werden in größeren Fertigungen Bestückautomaten mit Mehrfachtransport eingesetzt, kann die Fertigung neuer Produkte auf eine Spur beschränkt werden, während auf den anderen Spuren die Serienfertigung parallel einfach weiter läuft. Unterstützt werden diese hochflexiblen Rüstkonzepte durch das SIPLACE Bestückkopf Konzept. Im Gegensatz zu den Maschinen anderer Hersteller lässt sich das komplette Bauteilespektrum mit einigen wenigen Köpfen abdecken. So kommt die aktuelle SIPLACE SX Serie mit drei Köpfen aus: dem 20 Segment SIPLACE Speedstar C&P Bestückkopf, dem SIPLACE TwinHead für Stecker und Sonderbauteile sowie dem einzigartigen SIPLACE Multistar CPP Bestückkopf. Letzter kann je nach Bedarf und bei jedem Abholzyklus zwischen Collect&Place, Pick&Place und einem Mixed Mode hin und herschalten. Damit erübrigen sich auch im NPI Prozess aufwändige Kopfwechsel. SIPLACE Online Pipettenkatalog Um die neuen Produkte sicher bestücken zu können, müssen alle notwendigen Pipetten vorhanden sein. Auch wenn es sich um neue, unbekannte Bauelemente handelt, liefert der SIPLACE Online Pipettenkatalog Vorschläge für die zu verwendenden Pipetten, die sofort bestellt werden können. Gibt es keine passen den Greifer, können Sondergreifer und pipetten über den SIPLACE Service binnen garantierter Lieferzeiten entwickelt und bereitgestellt werden. 14

15 SIPLACE Multistar CPP Bestückkopf SIPLACE BE Tische können offline mit SIPLACE Setup Center vorbereitet werden. NPI Program Creation Product Verification Preparation Test Run 4. Effiziente und fehlerfreie Erstbestückung Nach dem Senden des erstellten Programmes, das im Vorfeld virtuell schon auf mögliche Probleme und Fehlbestückungen unter sucht wurde, kann die erste Fertigung beginnen. Zuvor wurde noch die automatische Transportbreitenverstellung aktiviert, die Pipetten in den vorgesehenen Pipettenwechslern platziert und falls vorhanden mit SIPLACE Smart Pin Support (SPS) die Pins für die Leiterplattenunterstützung automatisch passend platziert. Position und Form der Passmarken für die Leiterplattenlageerkennung wurden schon bei Erstellung des Bestückprogramms definiert. Falls notwendig, können die Passmarken aber auch noch nach Einfahren der Leiterplatte in den Bestückbereich in Sekundenschnelle geteacht werden. Die Daten werden sofort zurück in SIPLACE Pro eingespielt und das Programm komplettiert. Die erste Maschine und alle folgenden in der Bestücklinie können produzieren. SIPLACE Smart Pin Support 15

16 npi Challenge genaue Bestückpositionen z. B. für OSC-Bauelemente sind nicht bekannt. In der Praxis müssen viele Bestückprogramme erstellt werden, obwohl noch nicht alle Komponenten vollständig beschrieben werden können also inklusive finaler Geometrie, Förderer, Abholpositionen und Pipetten. Was Elektronikfertiger bisher beim Hochladen der Programme vor große Probleme gestellt hat, ist in der SIPLACE Software sehr komfortabel gelöst: Bauelemente-Beschreibungen können im Bestückprogramm als unvollständig markiert werden. Was bedeutet das bei der Bestückung? Die SIPLACE Bestückautomaten arbeiten wie gewohnt nach Bestückprogramm bis sie zu einem unvollständigen Bauelement kommen. Hier bricht die Maschine die Bestückung ab und erlaubt ein nach-teachen an der Linie. So kann das Bauteil über die BE Kamera erfasst und beschrieben werden, Abhol und Bestückpositionen können manuell angefahren und für das Bestückprogramm gespeichert werden. Dabei werden über eine Robustheitsanalyse ungenaue Beschreibungen oder Beleuchtungseinstellungen an der Kamera verhin mit eingeblendetem Bild der Bestückposition dert. Beim Teachen der Bestückposition fährt Bauelement die LP Kamera über die erwartete Bestückposition. Das Bild des gerade geteachten Bauelements wird jetzt eingeblendet und optisch die Pins des BEs mit den zugeordneten Pads auf der Leiterplatte zur Deckung gebracht. So wird die ideale Bestückposition ermittelt. Wichtig für die Prototypen Fertigung: Bereits dieses erste Bauelement, das für nach-teachen und Finalisierung des Bestückprogrammes genutzt wird, wird bestückt. Es gibt keinen Verwurf und keine zusätzlichen Kosten. Teachen der Bestückposition und Speichern in SIPLACE Pro npi Challenge Abholpositionen sind nicht klar definiert Treten beim ersten Bestückversuch Abholfehler, bedingt durch Toleranzschwankungen der BE Zuführgurte, auf, so können diese über die SIPLACE Stationssoftware analysiert werden. Sollte die Ursache eine ungenaue Abholposition z. B. aus dem Gurtzuführmodul sein, so kann diese mit der Leiterplattenkamera angefahren werden und die ideale Abholposition geteacht werden. Diese wird dann sofort im laufenden Bestückprogramm berücksichtigt und bei Bedarf auch wieder an SIPLACE Pro übergeben. Anzeige der berechneten Abholposition Teachen der idealen Position und Speichern in SIPLACE Pro 16

17 Qualitätsschwankungen bei Bauelementen Ein weiterer Grund für Abholfehler können Dumps der Bauteilkamera überprüft werden. Qualitätsschwankungen bei Baulementen Dazu können an der Station die BE Kamerabilder der letzten 500 erkannten Bauelemente sein. Es sind z. B. Beinchen verbogen oder Aussenmaße sind ausserhalb der Toleranz. gespeichert und abgerufen werden. So lassen sich Ursachen für Abholfehler analysieren Auch hier hilft die SIPLACE Stations software bei der Analyse. Zusätzlich können Details und gegebenenfalls die BE Lieferanten über die automatisch gespeicherten Vision beweiskräftig in die Pflicht nehmen. Vision Dumps von defekten Bauelementen Stationsweise Programmumstellung Soll es beim Einphasen von neuen Produkten schnell gehen und beispielsweise ein komplettes Leerfahren der Linie vor dem Neustart der Produktion vermieden werden, empfiehlt sich die Option stationsweiser Download. Sie ermöglicht, dass das neue Produkt schon in der ersten Maschine produziert werden kann, während die zweite Maschine noch das (z. B. im 24 mm gurt statt 16 mm gurt) Die Funktion Random Setup erlaubt den Gebrauch von anderen, alternativen Zuführmodulen als Ersatz für den im SIPLACE Pro Optimierer vorgesehenen Förderer. Weitere Anpassungen der Rüstung sind nicht erforderlich. Wenn zum Beispiel ein SIPLACE 16mm X Förderer ursprünglich eingetragen ist und das Bauelement in einem 24mm Gurt angeliefert Serienprodukt fertigt. Eine intelligente, fehlervermeidende Handhabung der Schnittstelle für den LP Transport gibt den Bedienern die Möglichkeit, die LP Transportbreite rechtzeitig passend einzustellen. So kann wertvolle Fertigungszeit an der Linie gewonnen und die NPI Zeit weiter verkürzt werden. Bauelemente kommen in einer anderen Verpackungsform als geplant wird, dann wird das Kitting einfach mit dem 24mm SIPLACE X Gurtförderer durchgeführt. Dieser Förderer kann dann beim Rüstwechsel an irgendeinen freien Stellplatz innerhalb der Linie platziert werden, ohne dass dafür ein erneutes Senden des Bestückprogrammes an die Linie erforderlich ist. npi Challenge npi Challenge npi Challenge 17

18 Zusammenfassung Früher waren NPI Prozesse Ausnahmen, deren Ineffizienzen fast ohne Auswirkung auf die Produktivität der Elektronikfertigung blieben. Heute muss der NPI Prozess als ein zentraler, häufig wiederkehrender Workflow in der Elektronikfertigung gesehen werden. Effiziente NPI Prozesse haben bei einer HighMix Elektronikfertigung einen erheblichen Hebel auf Produktivität, Kosten und Wettbewerbsfähigkeit. Standard NPI-Prozess Datenimport SIPLACE Pro Import Wizard (CAD-Data; ASCII, TXT, ) Produkt Verifizierung SIPLACE Virtual Product Build Programmierung LP-Unterstützung SIPLACE Smart Pin Support (SPS) Challenges Datenimport Gerberdaten Programmierung Mehrfachnutzen SIPLACE Pro Standard Bauelemente ohne Beschreibung Download von SIPLACE.com Vision Teach Station Um NPI Prozesse einfacher, schneller und robuster zu gestalten, müssen Standardprozesse etabliert und entsprechend lückenlos und effizient mit Hardware, Software und Services unterstützt werden. Dazu gehört auch, dass die in der Praxis auftretenden Daten und Informationslücken bei der Produktbeschreibung schnell, sicher und komfortabel geschlossen werden können. OFFLINE (ohne Produktionsstop) Einplanung in laufende Fertigung mit fliessendem Rüstwechsel Random-Setup und Split-Table Mode (tischtreu oder linienbezogen) Programmerstellung SIPLACE Pro Optimizer Bestückreihenfolge (z. B. Abschirmbleche) SIPLACE Präzendenzen-Finder Analyse Sonderabläufe Definition alternativer Bauelemente Alternative Bauelemente Vorwiderstände von LED (Leuchtklassen) Erstellung von LED Vorwiderstandsmatrix mit SIPLACE LED Pairing Minimale Mengen an Bauelementen SIPLACE X-Feeder SIPLACE Tray Lösungen Kurzfristige Änderung der Verpackungsform Diese neue Perspektive klingt zunächst banal, hat aber zur Folge, dass der Zeit und Kostenaufwand bei Produktneueinführung auf einen Bruchteil der bisherigen Kosten gesenkt werden kann. Mit SIPLACE Lösungen wird heute der NPI Prozess dank intensiver Offline Vorbereitung durchgängig und fehlertolerant gestützt. Elektronikfertiger sind so in der Lage, bereits den allerersten Prototypen bzw. das allererste Neuprodukt ohne Umwege und Extraaufwände wie Klebefolien etc. komplett und fehlerfrei zu bestücken und das mit minimalen Störungen der Serienfertigung. ONLINE (direkt an der Bestücklinie) SIPLACE Recipe Analyser Vorbereitung Aufrüstung Kitting an der Docking Station SIPLACE Setup Center Aufrüsten an Maschine Split Table Modus Random Setup (Aufrüsten während der Produktion) Vorbereitung der Linie Programm laden, Pipettenkonfiguration sicherstellen, autom. Breitenverstellung und autom. LP-Unterstützung (SPS) Einfahren der ersten Leiterplatte Wenn notwendig, Ermitteln von: Passmarkenformen, Teachen von Bauelementen, Korrekturen von Abholpositionen Bestücken der ersten Bauelemente Optimierung Funktion alternative Spur Spezialgreifer für OSC-Bauelemente SIPLACE Multigripper Kit Bauelemente ohne Beschreibung Teachen an der Maschine Einzelne Bestückposition unbekannt Ermittlung der Bestückposition mit der LP-Kamera Optimierung Abholposition Korrektur der Abholposition mit LP-Kamera Qualitätsschwankungen bei Bauelementen Bespeicherte Bilder von der BE-Kamera Fertig bestücken der ersten Leiterplatte Automatische Übergabe von Daten an die komplette Linie Produktion Stationsweiser Download 18

19 Checkliste aller npi-herausforderungen herausforderung Benutzung von Gerberdaten Definition von Mehrfachnutzen Das Bauteil ist unbekannt, ein Datenblatt ist nicht vorhanden, Visiondaten sind nicht vorhanden Verwendung von alternativen Bauelementen LED Pairing Minimale Mengen von Musterbauelementen Blitzschnelle Konfiguration von Sondergreifern Genaue Bestückpositionen, z. B. für OSC Bauelemente, sind nicht bekannt Qualitätsschwankungen bei Bauelementen Stationsweise Programmumstellung Bauelemente kommen in einer anderen Verpackungsform als geplant (z. B. im 24 mm Gurt statt 16 mm Gurt) Lösung SIPLACE Pro Funktion Gerberdaten SIPLACE Pro Funktion Erzeugung von Mehrfachnutzen 1. SIPLACE Pro Gehäuseform Datenbank 2. SIPLACE Teach Station und Component Wizard 3. SIPLACE Stationssoftware SIPLACE Pro Funktion Alternative Bauelemente SIPLACE Pro Option LED Pairing SIPLACE X Feeder SIPLACE Multigripper Kit SIPLACE Stationssoftware Version 705 SIPLACE Stationssoftware Version 70X SIPLACE Pro Option Stationsweiser Download SIPLACE Pro Option Random Setup 19

20 SIPLACE headquarters ASM Assembly Systems GmbH & Co. KG Rupert Mayer Straße München Deutschland Tel.: Fax: E Mail: siplace.de@asmpt.com SIPLACE South Asia ASM Assembly Systems Singapore Pte Ltd 2 Corporation Road #01 03 Corporation Place Singapore Tel.: Fax: E Mail: siplace.sg@asmpt.com SIPLACE China ASM Assembly Systems Ltd 20/F Majesty Building, 138 Pudong Avenue Shanghai China Tel.: Fax: E Mail: info.china@asmpt.com SIPLACE Americas ASM Assembly Systems, LLC 3975 Lakefield Court Suite 106 Suwanee, GA Tel.: Fax: E Mail: easales.sea@asmpt.com SIPLACE South West Europe ASM Assembly Systems SAS ZAC Parc Gustave Eiffel 6 avenue Gutenberg Bussy Saint Georges France Tel.: Fax: E Mail: marketing.siplace.fr@asmpt.com SIPLACE Central Eastern Europe ASM (Assembly Systems) GmbH & Co KG Kürschnergasse Vienna Austria Tel.: Fax: E Mail: siplace.cee.at@asmpt.com SIPLACE north West Europe ASM Assembly Systems AB Sofielundsvägen Sollentuna Sweden Tel.: Fax: E Mail: siplace.se@asmpt.com Ausgabe 1/ Änderungen vorbehalten Bestell Nr.: A10011 ASM A72 Gedruckt in Deutschland ASM Assembly Systems GmbH & Co. KG Die Informationen in dieser Broschüre enthalten lediglich allgemeine Beschreibungen bzw. Leistungsmerkmale, welche im konkreten Anwendungsfall nicht immer in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich durch Weiterentwicklung der Produkte ändern können. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei Vertragsschluss ausdrücklich vereinbart werden. Alle Erzeugnisbezeichnungen können Marken oder Erzeugnisnamen der ASM Assembly Systems GmbH & Co. KG oder anderer, zuliefernder Unternehmen sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann.