Null-Fehlerfertigung durch automatische Baugruppennacharbeit Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Inhalt des Vortrags Gründe für eine automatische Baugruppennacharbeit Konzept der automatischen Baugruppennacharbeit Zusammenfassung 2 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Gründe für eine automatische Baugruppennacharbeit Kosten und Qualitätsaspekt bei manuellem Reparaturlöten • dicht bestückte, Mehrlagen-Baugruppen und miniaturisierte, hochpolige Fine Pitch Bauelemente können nicht effizient und mit hoher Qualität repariert werden • bleifreie, manuelle Reparatur-Lötprozesse können thermische Probleme verursachen • Forderung nach reproduzierbaren Fertigungsprozessen • manuelle Reparatur-Prozesse sind zeit- und kostenintensiv • „versteckte Kosten“, wie z.B. Produktivitätsraten, Personaltraining und Kosten für beschädigte Baugruppen müssen berücksichtigt werden Ziel Null-Fehler Lötprozess 3 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Konzept der automatischen Baugruppennacharbeit zu realisierende Prozess-Schritte: Automatische Prozesskontrolle Automatische Optische Inspektion Automatische Nacharbeit 4 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Prozesskontrolle Aufgabe • • ein kontrollierter und zuverlässiger Prozess potentielle Bedienfehler müssen erkannt und – falls möglich – durch die Maschine korrigiert werden Lösung ein modernes Steuerungskonzept mit up-to-date Software für Maschinenbedienung und Prozesskontrolle 5 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Konzept der automatischen Baugruppennacharbeit zu realisierende Prozess-Schritte: Fluxen 6 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Mikrotropfenfluxer Aufgaben: punktgenauer Flussmittelauftrag minimale Flussmittelmenge umliegende, nicht zu lötende Bereiche nicht benetzen 7 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Prozesskontrolle Überwachung der Fluxerfunktion Überwachung der Funktion des Drop Jet Fluxers für einen reproduzierbaren Flussmittelauftrag automatischer Reinigungszyklus 8 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Prozesskontrolle Echtmengenüberwachung für Drop Jet Fluxer 9 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Prozesskontrolle Echtmengenüberwachung für Drop Jet Fluxer Messung direkt am Düsenaustritt, nicht – wie bei anderen Systemen üblich – im Zufuhrsystem vor der Düse Überwachung • ob an der richtigen Position gefluxt wird • ob die korrekte Menge gefluxt wird Wenn ein Fehler auftritt zeigt das System die exakte Stelle auf der Baugruppe an, an der nicht korrekt gefluxt wurde 10 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Prozesskontrolle Echtmengenüberwachung für Drop Jet Fluxer Ergebnis idealer Verlauf 11 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Prozesskontrolle Echtmengenüberwachung für Drop Jet Fluxer Ergebnis Luftdruck nimmt ab 12 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Konzept der automatischen Baugruppennacharbeit zu realisierende Prozess-Schritte: Fluxen Vorheizen 13 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Vorheizung Aufgaben: Aktivierung des Flussmittels Einbringung eines Grundenergieeintrages Vorwärmen der Baugruppe (Vermeidung eines Wärmeschocks) Verkürzung der Lötprozesszeiten 14 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Vorheitzungsvarianten Quarzheizung IR-Heizung Konvektionsheizung 15 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Prozesskontrolle Heizkreisüberwachung jeder Strahler wird separat überwacht, indem der Stromdurchfluss kontrolliert wird 16 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Prozesskontrolle Überwachung der Vorheiztemperatur Pyrometer - für reproduzierbare Temperaturprofile 17 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Prozesskontrolle Überwachung der Konvektions-Vorheizung im Luftstrom die Zirkulation und Temperaturkontrolle im Luftstrom sichern eine effektive und gleichmäßige Wärmeverteilung auf der Baugruppenober- und -unterseite 18 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Konzept der automatischen Baugruppennacharbeit zu realisierende Prozess-Schritte: Fluxen Vorheizen Löten 19 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Prozesskontrolle Wellenhöhenregelung für gleichmäßige und reproduzierbare Prozessbedingungen ... mit Messnadel durchaus geeignete Methode, jedoch mit Beeinflussung der Taktzeit ... mit Wirbelstromsensor permanente Messung und Regelung der Wellenhöhe, ohne Beeinflussung der Taktzeit 20 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Prozesskontrolle Wellenhöhenregelung ... mit Laser-Micrometer • Messung des Absolutwertes der Wellenhöhe • berührungsloses Messverfahren • absolut reproduzierbarer Prozess • keine subjektiv beeinflusste Grundeinstellung • absolut kein Einfluss auf die Taktzeit 21 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Prozesskontrolle Lotniveauüberwachung und automatische Lotzufuhr für gleichmäßige und reproduzierbare Prozessbedingungen Lotzufuhr verfügbar für Lotdraht und Lotbarren Niveauüberwachung über Stickstoff-Durchflussmessung 22 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Prozesskontrolle Automatische Z-Höhen-Korrektur Hardware: Lasermessung der Lasersensor erkennt den tatsächlichen Abstand zur Baugruppe der Bediener definiert Position und Anzahl der Messpunkte 23 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Prozesskontrolle Automatische Z-Höhen-Korrektur • auf Basis eines idealen Boards und der tatsächlich gemessenen Daten kalkuliert die Software ein Höhenprofil und verrechnet alle Punkte des Lötprogramms mit den modellierten Z-Werten • das Höhenprofil (Ergebnis der Messung) kann in einer dreidimensionalen Grafik dargestellt werden 24 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Prozesskontrolle Prozessvisualisierung • permanente, visuelle Kontrolle des Lötprozesses • hochauflösende Netzwerk-Kamera und Monitor • Möglichkeit, Screenshots zur erstellen oder einen Film mitzuschneiden • bei Bedarf können sich SEHO-Mitarbeiter aufschalten 25 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Konzept der automatischen Baugruppennacharbeit zu realisierende Prozess-Schritte: Fluxen Vorheizen Löten AOI 26 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Optische Inspektion Beleuchtungswinkel Auflicht– Beleuchtung Hellfeld Objektebene D u n k e l f e l d Objekt D u n k e l f e l d Objektebene Hellfeld Hintergrund – Beleuchtung 27 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Optische Inspektion Beleuchtungsanordnung LED Ringbeleuchtung LED Ringbeleuchtung LED – Beleuchtung Objekt Dunkelfeldbeleuchtung Hellfeldbeleuchtung o Großteil der Lichtstrahlen werden von der Kamera wegreflektiert o Lotperlen, Lötbrücken, Lochdetektion o Großteil des reflektierenden Lichts trifft auf den Kamerasensor o Lötmeniskus, Drahtdetektion 28 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automtische Optische Inspektion LED-Ringbeleuchtung koaxiale LED-Beleuchtung halbdurchlässiger Spiegel 29 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Optische Inspektion Merkmale der THT Lötstellen Kamera Kamera Keine Lötverbindung Lötpad Widerstand Keine Lötverbindung Lötpad Widerstand • Lötbrücken • Perlen • offene Lötstellen • Lötstellen / Lötmeniskus • Beschriftung • Anschlussflächen der Bauteile • Anschlussflächen der Bauteile • fehlender Drahtanschluss 30 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Automatische Optische Inspektion Besonderheiten des AOI Lötbad und AOI auf gemeinsames xy-Achsensystem Zwei voneinander unabhängige z-Achsen Höhendifferenz von verschiedenen Baugruppen ausgleichbar 31 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Konzept der automatischen Baugruppennacharbeit zu realisierende Prozess-Schritte: Bestückplatz fehlerfreie Baugruppen Fluxen Vorheizen Löten AOI Separierstation als fehlerhaft erkannte Baugruppen Pseudo-Fehler Verify tatsächliche Fehler Nachbearbeitungsprozess Selektivlötsystem mit AOI fehlerfreie Baugruppen 32 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Null – Fehler – Fertigungslinie Schematischer Aufbau 33 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Zusammenfassung Vorteil der automatischen Baugruppen-Nacharbeit kurze Taktzeiten / keine Beeinflussung der Taktzeit des Gesamtsystems kleine Stellfläche hohe Wirtschaftlichkeit, da Löteinheit und AOI-System mit einem gemeinsamen Achsensystem verfahren werden nur verifizierte Fehler werden automatisiert nachbearbeitet Komplette Rückverfolgbarkeit der Prozesse Gemeinsame Oberfläche zur Erstellung des Löt- und AOIProgramms Null-Fehler Selektiv-Lötprozess 34 Selective I Reflow I W ave I Handling I AOI I Know-How Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Kevin Wendt SEHO Systems GmbH Frankenstrasse 7-11 97892 Kreuzwertheim, Germany +49 9342 889-368 [email protected] 35
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