Entwicklung und Implementierung einer neuen SMT-Produktionslinie

Ausgangslage

Eine international tätige KMU und technologischer Markführer musste auf die Herausforderungen von Wachstum, Kostendruck und Qualitätsanforderungen reagieren. In der eigenen SMT-Bestückung, der absoluten Kerntechnologie der Firma, waren mehrere SMT-Bestückungsmaschinen im Einsatz. Der Siebdruck erfolgte noch von Hand und zwischen den einzelnen Prozessschritten wurden die Leiterplatten-Nutzen von Hand transportiert. Die Leiterplatten der Nutzen waren teilweise sehr dünn, schmal (< 3mm) und deshalb bei einer Länge von ca. 20mm nicht sehr stabil. Dies machte sich insbesondere beim Abtasten für den elektrischen Test aber auch beim Siebdruck negativ bemerkbar (sehr geringer FPY). Im Weiteren musste die Kapazität dem massiven Wachstum angepasst werden.

Lösungskonzept

• Das Projekt erstreckte sich wegen der technischen Komplexität aber auch wegen dem für eine KMU grossen Investitionsbedarf über mehrere Jahre. Dies war eine der Herausforderungen, über die gesamte Projektdauer den Fokus nicht zu verlieren, den Umsetzungsdruck aufrecht zur erhalten aber auch Veränderungen des Umfeldes richtig ins Projekt einfliessen zu lassen.
• Wegen der speziellen Ausprägung der zu verarbeitenden Leiterplatten-Nutzen konnten die Anbieter von Einrichtungen für einige Probleme keine Lösungen zur Verfügung stellen.  Ohne das systematische aber auch hartnäckige Hinterfragen von und Suchen nach neuen Lösungen, sowohl zusammen mit den Anbietern aber auch mit dem internen Engineering, wäre die hohe Performance nie erreichbar gewesen.
• Ganz spezielle Lösungen wurden für folgende Anwendungen gefunden:
  - Klemmung und Abstützung der relativ dünnen und flexiblen Leiterplatten sowohl für den Siebdruck wie auch für das Bestücken von Komponenten.
  - Direktes Bedrucken von Barcodes der Leiterplatten-Nutzen mittels Ink-Jet (ohne Etiketten) und dem anschliessenden sicheren Lesen der Barcodes (das Leiterplattenmaterial ist transparent, reflektiert und kann mit normalen Barcode-Lesegeräten nicht abgetastet werden; im Markt wird nur mit sehr teuren Applizier Geräten für Etiketten gearbeitet).
  - Test-Fixture („Nagelbrett“) mit optischer Abtastung und präziser Ausrichtung (die Fanglöcher der Leiterplatten waren nicht präzise genug)
• Vollautomatische Testeinrichtung mit Nutzenwechsler auch zum Betrieb einer Geisterschicht
• Definition einer optimalen Nutzenbreite, sowohl aus technischer, konstruktiver wie auch betriebswirtschaftlicher Sicht, um ein Umrüsten der Linie zu vermeiden
• Linienkonzept mit automatischem Transport, integriertem Sichtprüfplatz für SPC (statistical process control), erweiterbar für künftige Kapazitätserhöhungen und optimal abgestimmten Gebinden für den Übergang zum elektrischen Test

Resultate

• Kosten pro bestückte Komponente halbiert und damit auf ein „Weltmarkt-Niveau“ gebracht
• Qualität auf ein Weltklasseniveau angehoben (< 20ppM). Bei elektronischen Schaltungen gibt es viele Funktionen, die nur mit aufwändigen Typentests vollkommen geprüft werden können (z.B. Störungsverhalten gegen EMV oder Temperaturgang) und ein mögliches Fehlverhalten mit normalen elektrischen Tests nicht detektiert werden kann. Solche Funktionen sind aber auch von richtigen Lötverbindungen und deren Komponenten (meist Kondensatoren) abhängig. Entsprechende Testverfahren sind ein In-Circuit-Test oder Vision-Systeme die beide jedoch mit grossen Investitionen und viel Aufwand für das Erstellen der Testsequenzen verbunden sind. Durch das Erreichen eines so hohen generellen Qualitätsniveaus konnte auf den Einsatz solch aufwändiger Testverfahren ohne Qualitätseinbusse verzichtet werden.
• Durchlaufzeit auf 1/5 (ein Fünftel, d.h. 20% des ursprünglichen Wertes) gesenkt
• Umrüstzeiten um Faktor 15! gesenkt. Dadurch konnte die Verfügbarkeit der gesamten Anlage massiv erhöht aber auch die Losgrösse und dadurch das gebundene Kapital entscheidend gesenkt werden.