Viscom Technologie-Forum und Anwendertreffen 2015: Fit für Inspektion und Prozesskontrolle

Dirk Nülle, Leiter Produktentwicklung SP bei Viscom, präsentiert die 3D-Röntgeninspektion.
Dirk Nülle, Leiter Produktentwicklung SP bei Viscom, präsentiert die 3D-Röntgeninspektion.

Hannover, März 2015 – Das Technologie-Forum und Anwendertreffen der Viscom AG hatte auch in diesem Jahr viel zu bieten: Anwenderberichte zum Praxiseinsatz der Inspektionssysteme, interessante Fachvorträge, kostenlose Workshops und Live-Vorführungen. Die Moderation übernahm gewohnt kompetent und charmant Viscom-Vertriebsingenieur Michael Mügge. Aber zunächst einmal fuhren die Teilnehmer 10.000 Kilometer durch die Wüste – ohne ein einziges Sandkorn im Schuh.

„Große Sachen beginnen oft mit Träumen. Mit der Kraft dieser Wünsche kann man dann auch die Herausforderungen meistern“, berichtete Jutta Kleinschmidt. Und Herausforderungen, das hat ihr spannender Vortrag nur allzu deutlich gemacht, gab es viele. Die Rallyefahrerin und studierte Physikerin gehört zu den weltweit erfolgreichsten Frauen im Motorsport. Sie ist nicht nur die erste und bisher einzige Frau, die die schwerste Rallye der Welt, die Rallye Dakar, in der Gesamtwertung gewonnen hat. Mit ihrem Sieg hat sie auch Deutschland zum ersten Mal auf das Siegerpodest geführt.

In ihrem Vortrag nahm Frau Kleinschmidt die Zuhörer mit auf die faszinierende Reise in den Rallyesport – von ihren ersten Motorradtouren und der privaten Begleitung der Ralley Paris-Dakar bis hin zum eigenen Werksteam. Mit tollen Fotos von allen Stationen ihrer Karriere und jeder Menge informativer Details zum Rennzirkus. Sie hat eindrucksvoll gezeigt, dass Rückschläge nicht bedeuten, dass man die eigenen Träume begraben muss – im Gegenteil: mit Durchhaltevermögen, Fleiß und Cleverness kann man aus den eigenen Fehlern lernen und am Ende doch gewinnen. Die Botschaft ihrer Keynote-Speech: Vertraue dir selbst und vertraue dem Team, dann kann man für den Erfolg auch Wagnisse eingehen. Das Publikum war tief beeindruckt von dieser sympathischen Sportlerin.

Anwender berichten: Kostensenkung mit Multiline-Verification und Qualitätskontrolle bei hohen Bauteilen
Durch das Viscom Multiline-Verification-Concept konnten die Kosten massiv gesenkt und die Effizienz im AOI-Prozess nachhaltig gesteigert werden, so das Fazit von Jens Herbert, Continental Automotive GmbH. In seinem Anwenderbericht „Erfolgsfaktor Viscom Multiline-Verification-Concept – Der Weg zu Visual Management und Kostenoptimierung“ erläuterte er die Idee und erfolgreiche Umsetzung, die Klassifikation der Inspektionsergebnisse zu optimieren.Die grundlegenden Kenngrößen des Multiline-Verification-Concepts in der Elektronikfertigung bei Continental Automotive sind DPMO (Echtfehler), Pseudofehler, Prozessverbesserungen und Kostenreduzierung. Als Kundenanforderungen sind vorgegeben: Keine Anlieferung defekter Güter und keine Reparatur; als Qualitätsvorgaben: kontinuierliche Reduzierung von Pseudofehlern und die Steigerung des FPY. 

Das Pilotprojekt sollte den Nachweis erbringen, dass es unter bestimmten, klar und einfach zu beschreibenden Rahmenbedingungen jederzeit möglich ist, Standards an optischen Prüfsystemen (AOI) wie Prüfqualität und Prüftiefe, zu vereinheitlichen. Dabei sah das Standardlinienkonzept vor, dass in jeder Linie ein Verifikationsplatz mit Operator steht. Im konkreten Fall benötigte man für drei SMT-Linien also drei Verifikationsplätze und drei Personen Bedienpersonal. In seinem Vortrag zeigte Jens Herbert eindrucksvoll auf, wie bei Continental mit dem Konzept der Multiline-Verification dieses Linienkonzept so optimiert werden konnte, dass für drei Linien nur noch ein Verifikationsplatz benötigt wird. Die Klassifikation der Ergebnisse aller drei Linien kann somit von nur einem Operator mittels Remote Control vorgenommen werden. Die Umsetzung erfolgte in Zusammenarbeit mit den Experten von Viscom.

Zusammenfassend berichtete der Referent von den wichtigsten Ergebnissen des freigegebenen Visual-Management-Projekts: Die Akzeptanz innerhalb der Belegschaft ist vorhanden; es gibt keine negativen Änderungen in Bezug auf die Qualitätskennzahlen; es gibt keine zusätzlichen Personalkosten, es sind keine neuen Investition notwendig und es mussten auch keine Änderungen in der MES-Anbindung vorgenommen werden. Die Umsetzung an jeder Kombination von AOI/Transport ist möglich. Das Leiterplattenhandling an der Linie wurde reduziert und mittels Farbzuordnung erfolgt eine einfache Störungsmeldung an den Operator.

Dietmar Bohn von der Hekatron Technik GmbH, einem EMS-Anbieter der Securitas Gruppe in der Schweiz, schilderte in seinem Anwenderbericht die Erfahrungen mit hohen Bauteilen. Ausgangspunkt war die Problemstellung bei einer Baugruppe für einen Rauchmelder mit einem hohen Alarmgeber: Bei einer maximalen Schablonenstärke von 130 µm ergaben sich ca. 3 % Nichtlötungen. Das Ziel: Im Endtest sollte es keine Ausfälle durch Nichtlötungen geben. Dabei mussten Schattenwurf und Überdeckung von Bauteilen durch den Alarmgeber berücksichtigt werden. Anstelle einer separaten Sichtkontrolle der Lötstellen mit Nachlöten wurde als Alternative die AOI-Kontrolle mit 8 Schrägansichtsmodulen und Nachlöten im Prozess geprüft. Von den vier Bauteilanschlüssen sollten jeweils zwei parallel geschaltet werden. 
Dietmar Bohn zeigte, wie Hekatron durch die Einführung des AOI mit Schrägsichtkamera die Prozesszeiten um 75 % des ursprünglichen Wertes senken konnte. Damit einher ging eine Qualitätsverbesserung um 99 % auf unter ein Hundertstel der Ausfälle. Bei einem Bauteil, das durch seinen Herstellungsprozess eine Fehlerquote von 3 % hatte, konnte diese auf 0,04 ppm gesenkt werden. Außerdem wurde der First Pass Yield vom Endgerät deutlich verbessert und dadurch weniger nicht-reparable Defekte erreicht.

3D-SPI-Prozesskontrolle und Yield-Verbesserung
Um die Praxis der 3D-Lotpasteninspektion ging es in dem Vortrag von Jacques L’Heureux, Viscom Vertriebsmitarbeiter aus der US-Niederlassung, und Detlef Beer, verantwortlich für die Produktentwicklung der AOI-Baugruppeninspektion bei Viscom.Ihr Ausgangspunkt: 60 - 70 % der Fehler bei der SMT-Fertigung resultieren aus dem Pastendruck. Die Frage, die Jacques L’Heureux hinsichtlich des SPI aufgestellt hatte, lautete: Soll das SPI-System darauf warten, dass sich der Bediener die Informationen holt,  diese sortiert und interpretiert oder soll die SPI die relevanten Prozessinformationen in Echtzeit jedem übermitteln, der sie benötigt? Da würden die Verantwortlichen in der Fertigung sicher eindeutig die letztere Lösung bevorzugen. Und dass das kein Wunschtraum ist, sondern mit einer intelligenten Einbindung der SPI in den Prozess auch gelingt, hat dieser Vortrag anhand vieler Beispiele aufgezeigt.

Als wichtiges Ergebnis der 3D-SPI wurde zunächst einmal natürlich die große Menge an verfügbaren Detailinformationen zum Druckprozess gesehen. Damit kann jenseits der Fehlererkennung z. B. auch die einfache Überprüfung einer neuen Schablonentechnologie oder eines veränderten Pasteneinsatzes realisiert werden. Die Auswirkungen von Prozessoptimierungen können dokumentiert eingeführt werden. Das spart Kosten, erhöht die Produktionsqualität und ist für jede Prototypeneinführung und jede Serienfertigung das ideale Analysewerkzeug. Das SPI-System kann so auch für eine verbesserte Qualität, einen höheren Durchsatz durch risikofreie Ausdehnung der Reinigungsintervalle und Einsparungen des Verbrauchsmaterials sorgen.Darüber hinaus zeigte Detlef Beer anhand vieler praktischer Beispiele und Inspektionsbilder, wie der Viscom Quality Uplink visuell darstellt, was wirklich im Prozess passiert und so eine effektive Prozessanalyse ermöglicht. Das intelligente Softwaretool verknüpft die Inspektionsergebnisse der Linie. Auf dieser Basis lassen sich Fehlerschwerpunkte eindeutig bestimmen und analysieren. Haben Fehler z. B. ihre Ursache im Leiterplattendesign oder einer Bauteilwärmefalle. Variationen bzw. Ungenauigkeiten bei der Klassifikation können korrigiert werden (z. B. Tombstone oder verdrehtes Bauteil bzw. Verschmutzung oder Zinnbrücke).
Der Quality-Uplink bietet aber noch einen weiteren ganz großen Vorteil: Er liefert verifizierte Fehlergrenzen für das SPI-System. Die Warn- und Klassifikationsschwellen können mit diesen Erkenntnissen ideal eingestellt werden, so dass der First Pass Yield am SPI steigt, die Fehler „End of Line“ sinken und sich die Zuverlässigkeit der Baugruppen erhöht.

Fachvorträge und der Blick über den Tellerrand
Prof. Dr. Christian Faber von der Hochschule Landshut hatte für seinen Vortrag den schönen Titel „Optik, Farbe und Information – vom Prüfsystem zum Schwarzen Loch“ gewählt. Die Themengebiete Beleuchtungs- und Abbildungsoptik sowie Informationstheorie sind für ein optisches Inspektionssystem von zentraler Bedeutung – für den Anwender jedoch meist etwas abstrakt und schwer greifbar. Dem Anspruch seines Vortragstitels folgend verstand es Prof. Faber, diese wichtige Materie interessant und äußerst kurzweilig darzustellen und die wesentlichen Zusammenhänge verständlich zu erläutern. Seine Frage: Wie kann man mit der verfügbaren Technologie „das Beste herausholen“ oder anders herum: In welche Bereiche lohnt es sich zu investieren?
Nachdem er das Licht als Abtastwerkzeug und Medium zur Informationsübertragung z. B. für ein Inspektionssystem vorgestellt hat, ging er auf die Bedeutung und die unterschiedlichen Rollen von Beleuchtungs- und Abbildungsoptik ein. Bezüglich der Abbildungsoptik verdeutlichte er anhand verschiedener Beispiele den Einfluss von Blende und Brennweite auf die Perspektive sowie den Unterschied zwischen einer konventionellen und einer Scheimpflug-Kamera bei der Schrägansicht. Zentraler Punkt seiner Ausführungen war jedoch die Bedeutung der Beleuchtung bei der optischen Inspektion, da diese der Informationscodierung dient – somit ist es möglich, durch geschickte Wahl der Beleuchtung die technischen Gegebenheiten und Limitierungen eines Sensors (Pixelauflösung, Framerate) in optimaler Weise auszunutzen.

Ein weiterer Aspekt war die Nutzung der spektralen Eigenschaften des Lichtfelds für die Informationsübertragung. Bei der Automatischen Optischen Inspektion ist die Farbe eine Zusatzmodalität zur Informationscodierung. Zu der gängigen Praxis gehört hier die Nutzung spektral breitbandiger Lichtquellen mit Farbkameras, die allerdings zu Auflösungsverlusten führen (Bayer-Filter). Eine spektral codierte Beleuchtung ist hier eine vorteilhafte Alternative. Letztendlich wurde deutlich: Die Beleuchtung ist der zentrale Aspekt, der es ermöglicht, bestimmte Merkmale optimal und informationseffizient herauszuarbeiten. Deutlich wurde auch: Gängige Begriffe wie „Farbraum“ oder „Farbvalenz“ beschreiben lediglich physiologische Größen, die für ein AOI in den meisten Fällen keinerlei Relevanz haben (einzige Ausnahme hier: der vom Menschen bediente Verifikationsplatz). Für die optimale Ausnutzung der Kanalkapazität eines Sensors sollte die Farbe als rein spektral codierte Zusatzmodalität betrachtet werden. Am Schluss seines Vortrags gelang es Professor Faber, wie in seinem Vortragstitel angekündigt, den überraschenden Bogen zu Schwarzen Löchern zu schlagen: Der Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs ist ein „Objekt“ maximaler Informationsdichte – somit können einfache Fragestellungen hinsichtlich der Maximierung der Informationseffizienz eines AOI-Sensors in der Tat zu grundlegenden Themen der aktuellen Kosmologie führen (Stichwort „Holographisches Prinzip“). Mit diesem inspirierenden Ausblick beendete Prof. Faber seinen kurzweiligen Vortrag.
Stefan Härter, Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS) Universität Erlangen-Nürnberg, widmete sich der Evaluierung des Selbstzentriereffektes bei 01005-Bauteilen mittels AOI. In einem Praxistest, das im Rahmen des AIF-Forschungsprojektes ‚01005-Prozessfenster‘ entstanden ist, untersuchte er, wie sich 01005-Bauteile in der Fertigung verhalten. Detlef Beer von der Viscom AG unterstützte diese Untersuchung durch die Beisteuerung der Mess- und Prüfergebnisse, die mit dem AOI S3088 ultra aufgenommen wurden. Der Selbstzentriereffekt beschreibt dabei das Einschwimmverhalten der Bauelemente, die sich durch die Oberflächenspannung des Lotes während des Reflow-Lötprozesses neu ausrichten.
Als Fazit hob der Referent drei wesentliche Aspekte hervor: Erstens: Obwohl das optische Erscheinungsbild von 01005 Bauelementen hohe Anforderungen an die automatische optische Inspektion stellt, wurde die Stabilität, die Messmittelfähigkeit und die Reproduzierbarkeit der eingesetzten AOI-Anlage nachgewiesen. Zweitens: Das Auftreten von Tombstone-Effekten ist bei diesem Versuchsaufbau auffällig.  Dabei haben Kondensatoren eine höhere Neigung zum Grabstein-Effekt. Horizontaler Bestückversatz und verdrehte Bauelemente provozieren den Großteil der aufgetretenen Tombstones. Das Pad-Design und die verwendete Lotpaste haben einen signifikanten Einfluss auf das Prozessergebnis. Drittens: Widerstände zeigen ein besseres Einschwimmverhalten, wobei das Pad-Design den größten Einfluss aufweist. Die umfassende Bewertung der Effekte auf die Selbstzentrierung erfordert eine Detailanalyse der Fertigungsparameter. Das Pad-Layout für die 01005-Bauteile ist immer ein Kompromiss zur Berücksichtigung einer Vielzahl an Einflussfaktoren.„Aber die nächsten Miniaturisierungsschritte stehen bevor“, so Härter und er folgert: „Es lohnt sich also, sich mit den Prozessen auseinanderzusetzen.“
Parallel zu den Vorträgen im Forum fand wie immer das Viscom Anwendertreffen satt. Auch dieses Jahr hatten die Teilnehmer die Möglichkeit, sich in zahlreichen Workshops rund um die Inspektionssysteme kostenlos zu informieren. Auch die Möglichkeit des Austauschs kam nicht zu kurz. Die Teilnehmer konnten sich untereinander und mit den Viscom-Mitarbeitern austauschen und wertvolle Anregungen und Tipps von den Experten mitnehmen.

Als Auftakt für das traditionelle abendliche Get-Together präsentierten Peter Krippner (Bereichsleiter Baugruppeninspektion), Dirk Nülle (Leiter Produktentwicklung SP) und Rolf Demitz (Bereichsleiter Neue Produkte) in einer Live-Vorführung Einsatz und Vorteile der Röntgeninspektion mit den Systemen X7056 (AXI) und X8068 (MXI). Anhand von Live-Applikationen zeigten sie die zentralen Vorteile und Einsatzmöglichkeiten beider Systeme.
Als Highlights der manuellen Röntgeninspektion mit der X8068 wurden insbesondere die extrem gute Bildqualität, das hohe Auflösungsvermögen sowie die Manipulation des Prüfobjektes mit 5 Achsen genannt. Neben der manuellen Prüfung, wurde auch die Möglichkeit der semiautomatischen Inspektion hervorgehoben, die die Prüfung noch komfortabler macht. Und nicht zu vergessen: die Prüfung großer Boards bis zu 600 mm x 400 mm. Die Einsatzgebiete des Systems liegen hauptsächlich in der schnellen und leistungsstarken Stichprobenanalyse und der automatisierten reibungslosen Serienprüfung größerer Baugruppennutzen.

Die X7056 hingegen ist ein vollautomatisches Inline-System für die automatische Röntgeninspektion (AXI). Die zentralen Merkmale der X7056 sind die flexiblen Konfigurationsmöglichkeiten der Flat Panel Ausstattung, die erstklassige Bildqualität und der schnelle Durchsatz – anhand unterschiedlicher Praxisbeispiele in der Live-Präsentation anschaulich verdeutlicht. Für eine AXI/AOI-Kombiprüfung kann das Prüfsystem zusätzlich mit einer AOI-Einheit und dem Hochleistungsmodul XM 3D bestückt werden. Damit bietet Viscom ein einzigartiges Prüfkonzept und die optimale Röntgeninspektion für high-end Anwendungen: 3D hoch 2.

Anschließend informierte Henning Obloch, Viscom Bereichsleiter Service, über die Vorteile und Praxis des XM-Upgrades. So werden ältere Systeme auf den jeweils aktuellen Hardwarestand der Kameratechnologie und damit auf das jeweils aktuelle Leistungsniveau gebracht. Durch seinen Vortrag wurde deutlich, dass durch einen Umbau ein rasanter Anstieg der Effizienz und eine enorme Reduzierung der Prüfzeiten zu erreichen sind. Bereits im Kompatibilitätsmodus wird hier ein deutlicher Gewinn erreicht.

Ab 18 Uhr war es dann Zeit für ein wenig Entspannung. Bei Live-Musik von der Jazz-Pop-Band „The Ellingtons“, kühlen Getränken und leckeren Speisen vom Buffet bot sich reichlich Gelegenheit, die Gespräche zu vertiefen oder einfach nur zu plaudern. Für zusätzlichen Spaß sorgten zu späterer Stunde dann die beiden ‚Musikaniker‘ von Auto-di-Takt. Mit einem schier unüberschaubaren Arsenal an automobilen Instrumenten Marke Eigenbau boten sie einen musikalischen Boxenstopp vom Feinsten. Ob Auspuff-Didgeridoo, Radkappen-Trommel oder Klarituba, die beiden Musiker scheinen aus jedem noch so unscheinbaren Autoteil ein brauchbares Instrument zu entwickeln – zur großen Freude der Zuhörer.

 

 

Über Viscom

Die Viscom AG entwickelt, fertigt und vertreibt hochwertige Inspektionssysteme. Das Portfolio umfasst die komplette Bandbreite der optischen Inspektion und Röntgenprüfung. Im Bereich der Baugruppeninspektion für die Elektronikfertigung gehört das Unternehmen zu den führenden Anbietern weltweit. Die Systeme von Viscom lassen sich kundenspezifisch konfigurieren und miteinander vernetzen. Hauptsitz und Fertigungsstandort ist Hannover. Mit einem großen Netz aus Niederlassungen, Applikationszentren, Servicestützpunkten und Repräsentanten ist Viscom international vertreten. Gegründet 1984 notiert Viscom seit 2006 an der Frankfurter Wertpapierbörse (ISIN: DE0007846867). Weitere Informationen: www.viscom.de

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