09.03.2020
Es ist unstrittig: Der Schablonendruck ist der wichtigste Prozess in der Elektronikproduktion. 70 Prozent aller Prozessfehler in der SMT-Linie gehen darauf zurück. Die meisten Fehler im Schablonendruck lassen sich einfach beheben, wenn sie rechtzeitig erkannt werden durch Inspektion des Druckergebnisses. Exakt darauf legt der in der Bretagne ansässige EMS-Dienstleister Laudren Electronique größten Wert – die Franzosen wollten bereits eine integrierte 3D-SPI haben, als diese im Markt noch nicht verfügbar war. Heute haben sie zwei Ersa Schablonendrucker vom Typ VERSAPRINT 2 Ultra3 mit genau diesem Feature im Einsatz.
Viele dürften Lorient kennen als alljährlichen Mittelpunkt des weltgrößten Keltentreffens – zuletzt strömten mehr als 4.500 Musiker und 750.000 Besucher aus aller Welt in die Stadt der fünf Häfen, im August 2020 findet die 50. Auflage statt. Neben Fischerei und Handel hat hier am äußersten Zipfel Westfrankreichs längst auch die Industrie Fuß gefasst – kaum verwunderlich, denn Rennes, Hauptstadt der Bretagne, ist gerade mal 150 km entfernt, die Atlantik-Metropole Nantes mit den wichtigen Industriezweigen Stahl-, Glas-, Textil- und Zuckerindustrie nur wenige Kilometer mehr. Laudren Electronique, Teil der zehn Unternehmen umfassenden Laudren-Gruppe und seit 1975 in der Elektronikfertigung aktiv, hat sich auf elektronische Baugruppen in kleinen und mittleren Serien spezialisiert. Das Unternehmen verfügt am Standort Lanester (Bezirk Lorient) über eine Produktionsfläche von 7.000 m2. Aktuell stehen 160 Beschäftigte bereit, um anspruchsvolle High-Tech-Projekte in elektronische Baugruppen umzusetzen – als EMS-Full-Service-Dienstleister von der Beschaffung über Fertigung, Integration und Prüfung bis hin zu Kundendienst und Logistik. Mit 40 Jahren Erfahrung im Rücken produziert Laudren Electronique elektronische Platinen und Baugruppen für seine Kunden in den Bereichen Energie, Verteidigung, Transport, Luftfahrt, Optik und Netzwerke, Automatisierung und Beleuchtung. Das in der Bretagne ansässige Unternehmen bedient Kunden in ganz Frankreich und im Ausland.
Seit gut acht Jahren kennen und schätzen sich die beiden Unternehmen Laudren Electronique und Ersa GmbH – 2014 wurde aus dem Geschäftskontakt eine reale Geschäftsbeziehung, als eine Ersa Selektivlötanlage vom Typ VERSAFLOW 3/66 für Big-Boards angeschafft wurde. Die gesetzte Anforderung auf Seiten des französischen EMS-Dienstleisters für ein konkretes Projekt lautete: Selektivlöttechnologie. Nachvollziehbar, denn aktuelle Leiterplatten werden im Aufbau zunehmend komplex – immer mehr Komponenten werden darauf verbaut, High-Mix, Low-Volume wird für anspruchsvolle Baugruppen zunehmend Standard. Im vorliegenden Fall kam leiterplattenseitig ein XL-Format dazu, welches die Ersa Maschine mit maximal 610 x 610 mm perfekt meistert. „Was lag näher, als beim Technologieführer für Selektivlöten anzuklopfen? Mit der Ersa Technologie kann jeder Lötpunkt einzeln – sprich mit eigenen Parametern – behandelt werden, um eine optimale Qualität zu erzielen“, erläutert der bei Laudren Electronique zuständige Prozessingenieur. Nach entsprechenden Tests wurde die Anlage konzipiert mit Doppeltiegelsystem für Mischproduktion, seit der Installation sorgt sie im 2-Schicht-Betrieb für mehr Produktivität und Qualität in der Fertigung.
Überzeugt von der Leistungsfähigkeit des Selektivlötsystems und dem Auftreten des Ersa Service folgte knapp zwei Jahre später die erste Anfrage für einen Schablonendrucker. Bereits die erste Generation war kein einfacher Drucker mehr, sondern erfüllte als multifunktionale Anlage weitere Funktionen und Prozesse entlang der Produktionslinie. Schon damals äußerten die Verantwortlichen bei Laudren Electronique ihr Interesse an integrierter 3D-SPI – auch wenn dieses Feature zu diesem Zeitpunkt noch nicht im Markt verfügbar war. Man wusste jedoch auf französischer Seite, dass die Ersa Entwicklung an einem Projekt arbeitete, das genau dieses Modul schnellstmöglich zur Marktreife bringen wollte. So entschlossen sich die Verantwortlichen bei Laudren Electronique zum Erwerb eines VERSAPRINT S1 Schablonendruckers, der mit überlegener Print- und SPI-Technologie für die Linienfertigung überzeugen konnte. Besondere Kennzeichen des S1: 100% Solder-Paste-Inspektion (SPI), userorientiertes Interface nach SEMI-Standard (SEMI kurz für Semiconductor Equipment and Materials International), automatische Schablonenunterseitenreinigung, optional nachrüstbare Features.
Nach dem Launch der zweiten Schablonendrucker-Generation VERSAPRINT 2 in 2018, die in der höchsten Ausbaustufe Ultra3 über jene ersehnte 3D-SPI-Funktion verfügte, konnte für Laudren Electronique auch zeitnah die Nachrüstung für den bestehenden S1 stattfinden. Diese erfolgte direkt in der Ersa Zentrale in Wertheim am Main – übergangsweise erhielt das Laudren-Team eine Leihmaschine in Gestalt des VERSAPRINT 2 Ultra3.
Wie funktioniert die integrierte 3D-SPI? Die dreidimensionale Inspektion des VERSAPRINT 2 erkennt zuverlässig Abweichungen im Volumen der Lotpastendepots durch Einsatz von Lasertriangulation – dabei wird ein Laserstrahl auf das Messobjekt projiziert, das von dort reflektierte Licht unter einem Triangulationswinkel auf dem Sensor der Kamera abgebildet und aus der Geometrie des optischen Aufbaus die Höheninformation berechnet. Die Aufnahme erfolgt durch Verfahren der Messvorrichtung über die Leiterplatte und Scannen des Laserprofils. Dabei werden folgende Merkmale bewertet: Volumen, Fläche, Höhe, Kurzschluss, Offset. Erkennt das System Abweichungen im Lotpastendruck zu den Vorgaben, wird zur besseren Analyse durch den Operator zusätzlich ein 2D-Bild der betroffenen Stelle aufgenommen. Zudem lässt sich das 3D-Bild beliebig drehen und vergrößern für eine sichere, effiziente Analyse. Weiterer Vorteil der integrierten Inspektion ist die Closed-loop-Funktion zur Druckoffset-Korrektur – sie ist imstande, Offsets zu erkennen und automatisch druckrichtungsabhängig zu korrigieren.
Nach Rückkehr des aufgerüsteten VERSAPRINT S1 gab es einige Abstimmungstermine, unter anderem hinsichtlich Optimierung der Software, alles funktionierte. Die Leihphase mit dem aktuellsten System hatte die Franzosen jedoch derart überzeugt, dass Ersa die Anlage zurücknahm und Laudren Electronique im Gegenzug zwei VERSAPRINT 2 Ultra3 orderte. „Spürbar war durch den Wechsel auf das neueste Modell eine weitere Steigerung in der Zuverlässigkeit und auch größere Flexibilität durch schnellere Abläufe, denn das Ergebnis der Inspektion liegt unmittelbar vor“, sagt der prozessverantwortliche Ingenieur. Ebenfalls geschätzt wird, dass kein zusätzliches externes SPI benötigt wird und dadurch entsprechend wertvolle Produktionsfläche eingespart wird. Seit Installation der Maschinen, die im 3-Schicht-Betrieb laufen, müssen auf Service und Wartung keine große Gedanken verwendet werden: Pro Schicht fallen fünf Minuten für Reinigung an, alle sechs Monate gibt es etwas Fett auf die Achsen, fertig.
Neben der guten Geschäftsbeziehung auf Basis partnerschaftlichen Vertrauens schätzt Laudren Electronique vor allem auch die schnelle Reaktion des zentralen Ersa Service. Bei aller Systemkompetenz für die weite Welt des Weichlötens kommt hier in der Bretagne gut an, dass das Team Ersa France im Druckprozess heimisch ist und über Schablonendruck-Expertise verfügt, die sie als echten Mehrwert an den Geschäftspartner weiterreicht. Angetan ist man auch über die Flexibilität in puncto Programmierung, die oft benötigt wird für die anfallenden kleinen und mittleren Losgrößen – und die schnell von der Hand geht, nicht zuletzt wegen des Interface, das die Maschinenbediener in ihrer Muttersprache bedienen können.
Ebenso positiv eingeschätzt wird auch die SPC-Datenanalyse (Statistic Process Control) als wichtiges Tool zur kontinuierlichen Verbesserung des Fertigungsprozesses: Die in VERSAPRINT 2 integrierte SPC sammelt sämtliche relevanten Prozessdaten inklusive Inspektionsergebnisse, fasst diese kompakt zusammen und zeigt Trends auf. So ermöglichen die Daten den Vergleich über mehrere Chargen oder Fertigungsschichten und damit die Qualifizierung von Prozessen und Einzelkomponenten en détail. Inspektionsbilder können als Fehlerbild samt Daten gespeichert werden, auch fehlerfreie Leiterplatten sind vollständig dokumentierbar. Eine perfekte Basis für die nachträgliche Qualifizierung und Analyse der erzielten Ergebnisse. Permanenter Wandel und kontinuierliche Verbesserung sind zwei Seiten einer Medaille – sobald bei Laudren Electronique erneut Bedarf für weitere Reflow-, Selektiv- oder Wellen-Lötsysteme auftauchen sollte, Ersa steht als Systemlieferant Nr.1 gern jederzeit unterstützend zur Seite … in Frankreich, Europa und der Welt!
