Frischer Wind für die Erstmusterprüfung

Während der Elektronikfertigung wird die gefertigte Qualität mit unterschiedlichen Testverfahren immer wieder verifiziert. Um Fehlbestückungen möglichst frühzeitig zu erkennen, hat sich die Erstmusterprüfung etabliert. Nach der Rüstung der Linie und vor der Fertigung der vollständigen Serie wird die erste bestückte Platine auf Fehler untersucht. Jedes falsche Bauteil, das an dieser Stelle nicht entdeckt wird, zieht im weiteren Fertigungsverlauf hohe Kosten zur Korrektur nach sich. Umso wichtiger ist eine effektive Unterstützung dieses Prozessschrittes. Im Zuge der seit Jahren konsequent verfolgten Null-Fehler-Strategie hat sich die Firma Katek am Standort Grassau bereits 2012 für den Einsatz des Inspektionssystems EFA Inspection der Firma LEBERT Software Engineering entschieden – und diese Entscheidung 2020 noch einmal mit einem Upgrade des Systems erneuert.

EMS-Anbieter Katek GmbH

Die KATEK Gruppe zählt zu den führenden Elektronikdienstleistern in Europa. Mit ihren rund 2.400 Mitarbeitern an Standorten in Deutschland und Osteuropa erzielt die KATEK Gruppe einen Umsatz von circa 350 Millionen Euro. 1983 gegründet, entwickelt und fertigt die Katek GmbH am Standort Grassau an 5 SMD Linien auf Basis aller gängigen Zertifizierungen kundenspezifische elektronische Systeme für alle Branchen. Dabei können Kleinserien und Prototypen ebenso umgesetzt werden, wie hochautomatisierte Großserien. Der Standort Grassau ist zudem Competence Center Prüftechnik. Das eigens entwickelte Qualitätsmanagement-System auf der Basis einer Null-Fehler-Strategie umfasst die gesamten Fertigungstätigkeiten von der Auswahl der Lieferanten über die verwendeten Komponenten bis hin zu den Produktionsmitteln sowie der Logistik. Neben der ausgeprägten Kundennähe und der konstruktiven Zusammenarbeit der Mitarbeiter bildet ein kontinuierlicher Verbesserungsprozess die Basis der Qualitätsstrategie.

Bei der Firma Katek am Standort Grassau ist die Erstmusterprüfung auch ein wichtiger Schritt in der Qualitätsstrategie. Wird ein Bestückungsfehler nicht frühzeitig genug detektiert, steigt der Arbeitsaufwand zur Beseitigung des Fehlers im Laufe der Produktion. Dabei kann sich diese Inspektion jedoch leicht als Nadelöhr im Fertigungsprozess erweisen. Wird die Erstmusterprüfung rein manuell durchgeführt, nimmt sie gerade bei Boards mit einer großen Bauteilmenge eine lange Zeit in Anspruch. Zusätzlich ist die manuelle Inspektion nicht nachvollziehbar und kann nur rudimentär dokumentiert werden.

Frühzeitige Fehlererkennung spart Kosten

Bei Katek erfolgt seit 2012 jede Erstmusterprüfung zur Linienfreigabe mit EFA Inspection. Um Zeit und Geld einzusparen, wird die Erstmusterprüfung möglichst umfassend durchgeführt. Darunter ist nicht nur die reine optische Kontrolle zu verstehen, sondern auch die Kontrolle gegen die ursprünglichen Kundendaten. Dazu werden sowohl die Bestückdaten als auch die Stücklisten importiert und der Bestückplan als Referenz zur Ausrichtung der Bauteile hinterlegt. Die Einrichtung eines Prüfprogramms dauert dank vieler Sonderfunktionen und automatischer Abläufe lediglich wenige Minuten. Mit einem Foto der ersten Platine erfolgt die eigentliche Inspektion.

Dabei werden nun alle Bauteile der gleichen Sachnummer gemeinsam gruppiert angezeigt. Der Prüfer erkennt sofort, ob alle Bauteile vorhanden sind und auch, ob alle Bauteile der gleichen Sachnummer wirklich identisch sind. Die Polung der Bauteile lässt sich ebenfalls ganz einfach überprüfen. Entsprechend der Rotation aus den Bestückdaten dreht EFA Inspection die Bildausschnitte der Bauteile einer Sachnummer auf null Grad zurück. Damit müssen alle Polungskennzeichnungen in der Übersicht an der gleichen Stelle sein. Zusätzlich wird der Bestückplan korrekt ausgerichtet über die Aufnahme der Platine eingeblendet. Ausrichtungsangaben des Kunden sind so direkt an den Bauteilen sichtbar und müssen mit der Polungskennzeichnung übereinstimmen. (Abbildung 2) Zusätzlich lassen sich über weitere Augmented Reality Funktionen wichtige Bauteilinformationen, wie Bauteilwerte oder Herstellerangaben, direkt an dem zugehörigen Bauteil anzeigen. Werden hier Daten des Kunden und der eigenen Stückliste kombiniert dargestellt, ist auch dieser Vergleich mit einem Blick möglich. „Wir setzen die EFA hauptsächlich zur schnellen Erstellung von SMT-Erstanlaufmustern ein. Im Falle eines Serienfehlers nutzen wir die EFA außerdem zur schnellen Analyse.“, fasst Klaus Gassen, Leiter der Produktion, den Einsatz von EFA Inspection zusammen.

Zukunftssicher mikroskopische Aufnahmen erzeugen

Grundlage der Inspektion ist eine hochauflösende Aufnahme der Platine, die durch ein EFA Picture Gerät prozesssicher erzeugt werden kann. Katek setzt das kamera-basierte Aufnahmegerät seit 2012 ein. Da sich in der Zwischenzeit jedoch die Anforderungen weiterentwickelt haben, musste eine Lösung für große Platinen mit immer kleineren Komponenten gefunden werden. Parallel ist auch die Entwicklung des EFA Picture Gerätes deutlich vorangeschritten. Aktuell lassen sich mit dem EFA Gerät Gesamtaufnahmen der Baugruppen in mikroskopischer Qualität erstellen.

„Das EFA Picture Gerät erweitert den eng begrenzten Bildausschnitt eines Mikroskops auf die gesamte Leiterplatine. Es entstehen Bilder mit einer nahezu konkurrenzlosen Qualität von bis zu 5000 dpi Auflösung!“, erläutert Hans Jörg Lebert, Geschäftsführer der LEBERT Software Engineering, die Möglichkeiten des EFA Picture Gerätes.

Steigen die derzeitigen Anforderungen, kann jeder Anwender durch einen Kamera-Tausch oder einen Wechsel des Objektivs die Auflösung eigenständig erhöhen. Die Entscheidung für ein neues EFA Picture Gerät fiel vor allem aufgrund der exzellenten Bildqualität und der großen Flexibilität des Gerätes. „Wir haben uns für ein Update entschieden, weil wir größere Leiterplatten inspizieren wollten, die im Randbereich ansonsten an Schärfe verloren hätten.“, erläutert Klaus Gassen.

Mit dem neuen EFA Gerät sind nicht nur die Randbereiche der Bilder deutlich schärfer. Durch die höhere Auflösung lassen sich auch viele Details der Komponenten deutlich besser erkennen.

Smarte Lösung

EFA Inspection ist Teil der Gesamtlösung EFA SmartSuite, die viele Abläufe eines EMS-Anbieters mit smarten Softwarelösungen unterstützt. Die EMS-Software bietet effiziente Lösungen für viele Prozessschritte von der Angebotserstellung über die Arbeitsvorbereitung bis hin zur Fertigung. Im Besonderen adressiert die Software gezielt Schwierigkeiten, die bei der Bearbeitung von Kundendaten typischerweise auftreten. Neben vielen praxisorientierten Sonderfunktionen zur Bearbeitung von Stücklisten und Makro-Funktionen für den automatischen Import von Kundendaten, kann mit EFA SmartSuite eine intelligente Suche der passenden Sachnummer aus der eigenen Materialdatenbank erfolgen. Die eigens entwickelte Suchfunktion ist jeder Suche eines ERP-Systems überlegen und liefert stets eine qualifizierte Treffermenge. Tätigkeiten der Arbeitsvorbereitung, wie Vergleichen von Stücklisten, Aufbereiten von Bestückplänen oder Exportieren von Daten für die Fertigung deckt die Softwarelösung ebenfalls ab. Durch den modularen Aufbau kann jeder Anwender genau die Funktionen erwerben, die benötigt werden.

Schnellere Linienfreigabe erreicht

Katek konnte die Zeit für die Erstmusterprüfung mit EFA Inspection signifikant verkürzen. Zudem wird der Prozessschritt vollständig dokumentiert und kann jederzeit nachvollzogen und wiederholt werden.

„Durch den Einsatz der EFA können wir SMT-Linienfreigaben viel schneller erreichen. Ein weiterer Vorteil ist, dass wir die qualitativ sehr hochwertigen Fotos in SAP abspeichern und somit den Freigabeprozess archivieren und nachvollziehbar machen.“, so das Fazit von Klaus Gassen. 

Durch die sehr gute Bildqualität werden die Aufnahmen der Platinen zusätzlich immer stärker in der Analyse und Qualitätssicherung genutzt.

„Die EFA bietet außerdem das beste Preis-Leistungsverhältnis. Der sehr gute Service und die Betreuung durch die Firma Lebert runden das System für uns ab!“, resümiert Klaus Gassen.

Die LEBERT Software Engineering entwickelt EFA Inspection bereits seit über 10 Jahren. Auf der Basis der Erfahrungen der Anwender werden stetig neue Funktionen und Verbesserungen umgesetzt. Es lassen sich immer wieder Prozesse erleichtern, die das Knowhow des Menschen mit der Automatik des Computers verbinden – und damit dem Menschen deutliche Zeiteinsparungen einbringen.