CmController: Das auf die Besonderheiten in der SMT Fertigung optimierte Messsystem

CmController

Der CmController ist ein universelles Messsystem für die Untersuchung von Maschinenfähigkeiten, zugeschnitten auf die Besonderheiten von SMT-Anlagen. Seine Nutzung ermöglicht es das Genauigkeitsverhalten des Fertigungsprozesses zu analysieren, zu optimieren und Fehlerursachen frühzeitig zu erkennen. Die so gewonnenen Ergebnisse erleichtern die Planung neuer Produkte, die Einführung neuer Technologien und helfen bei Investitionsentscheidungen. Ferner ist der Nachweis von Maschinefähigkeiten ein wichtiger Bestandteil von Audits.

Einsatzmöglichkeiten

Die Fertigungsqualität in der Oberflächenmontage (Surface-Mount-Technology; SMT) wird maßgeblich von der Positioniergenauigkeit der beteiligten Anlagen beeinflusst. Eine Kenntnis dieser Positioniergenauigkeit ermöglicht, ggf. vorhandene Schwachstellen frühzeitig zu erkennen und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen. Idealerweise geschieht dies, bevor Produktanforderungen verletzt werden und die Ausbeute sinkt. Dieses Szenario ist ein klassischer Anwendungsfall für die statistische Prozessregelung (Statistical-Process-Control; SPC). Dabei müssen allerdings ein paar Besonderheiten des SMT-Prozesses beachtet werden.

Die Oberflächenmontage ist ein Kettenprozess, bei dem sich die Einflüsse verschiedener Prozessschritte zu einer Gesamtqualität überlagern. Die Beurteilung der Funktionsfähigkeit einer elektronischen Baugruppe am Ende der Fertigungskette ist attributiv, sprich die Leiterplatte funktioniert oder funktioniert nicht. Auf dieser Basis lassen sich keinerlei Erkenntnisse zur Positioniergenauigkeit der am Prozess beteiligten Anlagen gewinnen (siehe auch). Notwendig ist daher die gezielte Vermessung jeder einzelnen Anlage.

Mithilfe des CmControllers ist auf es einfache Weise möglich, die Vorteile der statischen Prozessregelung auch in der Oberflächenmontage zu nutzen. Er ermöglicht eine schnelle und umfassende Aussage über das Genauigkeitsverhalten der am Produktionsprozess beteiligten Ausrüstungen, wie Lotpastendrucker, Bestücker, Dispenser etc. Das erlaubt zufällige und systematische Einflüsse zu verstehen und falls notwendig, korrigierend einzugreifen.

x-y Plot einer Messung
Beispiel x-y-Plot. Deutlich erkennbar sind Ausreißer. Die Spezifikation wird nicht erreicht.

Funktionsprinzip

Basis für die Messungen sind hochgenaue Messplatten aus Glas. Diese durchlaufen den zu messenden Prozess in derselben Art und Weise wie die Produkte ihrer Fertigung. Dabei werden z.B. 0402 Widerstände auf die Messplatte bestückt. Das notwendige Bearbeitungsprogramm wird mit Hilfe der CmController Software CmCStat individuell auf die Anforderungen des jeweiligen Maschinentyps angepasst. Detaillierte Informationen zum Ablauf einer finden sie hier.

Leistungsfähige Algorithmen gewährleisten eine geringe Messunsicherheit und Unabhängigkeit von den Umgebungsbedingungen. Die Messungen werden in unmittelbarer Nähe der zu untersuchenden Anlage direkt in der Fertigung durchgeführt. Dies erspart lange Wege und einen speziellen klimatisierten Messraum. Kurze Messzeiten erlauben einen hohen Stichprobenumfang und gewährleisten somit eine hohe statistische Sicherheit der Ergebnisse.

Einzwertdiagramm
Beispiel Einzelwertdiagramm. Die Ausreißer werden von einer einzelnen Nozzle verursacht.
Hauptaugenmerk liegt aber auf der problembezogenen Analyse der Messwerte. Diese geht weit über die übliche Berechnung von Fähigkeitswerten und der Feststellung "bestanden" oder "nicht bestanden" hinaus. Während viele Systeme den Nutzer nach der Beurteilung "nicht bestanden" über die Gründe dafür im Dunkeln lassen, unterstützt CmCStat die Bestimmung von Fehlerursachen nach Kräften. Die Software verfügt über umfangreiche Möglichkeiten der statistischen Auswertung, der Gruppierung von Messwerten und der grafischen Darstellung und erlaubt so eine effiziente und zielführende Analyse von Fehlerursachen. Denn nur wenn man die Ursachen für ein schlechtes Ergebnis genau kennt, kann man gezielt Maßnahmen zur Verbesserung ergreifen.

x-y Plot nach Behebung der Fehlerursache
x-y-Plot nach Behebung der Fehlerursache. Die Spezifikation wird sicher erreicht.

Vorteile auf einen Blick

  • Spezialisiert auf die Anforderungen der SMT
  • Messungen direkt in der Fertigung, kein teurer Messraum notwendig
  • Berücksichtigung der typischen Maschineneigenschaften bei der Planung und Analyse der Messungen
  • Auswertung auf Finden von Fehlerursachen optimiert
  • Schnelle und detailierte Dokumentation der Ergebnisse
  • Kompetente und mit den Messsaufgaben bestens vertraute Beratung durch umfangreiche Erfahrungen aus unserem Messservice

Den CmController haben wir konsequent für den Einsatz in der SMT-Fertigung entwickelt. Neue Erfahrungen, Erkenntnisse und Anforderungen aus unserem Messservice bilden eine Grundlage für die ständige Weiterentwicklung. Unser reichhaltiger Erfahrungsschatz aus der Vermessung von Tausenden von Anlagen hilft ihnen, ihre Messaufgaben effizient zu erfüllen.

Technische Daten

  • Abmessungen: ca. 600x620x1420 mm
  • Gewicht: ca. 120 kg
  • Arbeitsbereich: 300x200 mm
  • kleinste Messunsicherheit nach GUM: $U =\sqrt{1,00\; \mu\mbox{m}^2 + \left(6,50\;\mu\mbox{m/m} \cdot l \right)^2}$