Incircuit-/MDA-Test in der Fertigungsstraße für elektronische Flachbaugruppen
Es ist eine Tatsache, dass bei der Erstellung bzw. Produktion von elektronischen Flachbaugruppen während des Fertigungsprozesses Fehler entstehen. Ungefähr 25 % dieser Fehler entstehen im Bestückungsprozess und etwa 70 % im Lötprozess. 5 % der Fehler entfallen auf Bauteile, die während des Bestückungs- und Lötprozesses ausfallen bzw. zerstört werden und so zur Nichtfunktion führen. Bei Fertigungen von größeren Stückzahlen in professioneller Umgebung besteht die Gefahr, dass die Bestückungsmaschinen mit falschen Bauteilen gefüttert werden, dass falsche Magazine angesetzt werden oder dass Magazine leer werden und dann zu Problemen während der Bestückung führen. In den frühen Zeiten der automatischen, bedrahteten Bestückung war es durchaus üblich, dass jedes Bauteil vor dem Einsetzen nochmals geprüft wurde. Diese Prüfung beschränkte sich nicht nur allein auf die eigentlichen Werte der Bauteile, sondern erkannte auch polarisierte Bauelemente, überprüfte sie und gab erst dann die Bestückungsfreigabe, wenn die Bauelemente fehlerfrei waren. Fehlten aus irgendwelchen Gründen Bauteile, wurde das sofort erkannt und der Bestückungsprozess wurde abgebrochen.
Bei den heute verwendeten Bestückungsmaschinen ist so gut wie überhaupt kein Messsystem vorhanden, das die o.g. Überprüfung der Bauelemente vornehmen kann. Dafür gibt es zwei Gründe: erstens ist diese Einrichtung leider sehr teuer und zweitens verlangsamt sie drastisch die Bestückungsgeschwindigkeit der heutigen Maschinen. Das hat zur Folge, dass falsche, fehlende oder defekte Bauteile gar nicht erkannt werden können. Die meisten Baugruppen im typischen SMD-Bereich sind Mixturen aus SMD-Bestückung und bedrahteter Bestückung, sodass in den meisten Fällen eine SMD-Teilbestückung erfolgt und dann über Reflow, aber auch über Schwall gelötet wird. Danach beginnt mehr oder weniger das mechanische Handling, d.h. es werden Elektrolytkondensatoren, elektromechanische Bauteile, Transformatoren und Leistungshalbleiter von Hand bestückt und in den meisten Fällen auch von Hand gelötet.
Beim klassischen Prüffeld, bei dem die Fertigungschargen nach der Fertigstellung ankommen, erfolgt der Test zwangsläufig mit gewisser Verzögerung, die Stunden, aber sogar Tage bedeuten kann. Wenn ein Fertigungsfehler bedingt durch Fehlbestückung, defekte Bauteile oder fehlende Bauteile auftritt, wird dieser infogedessen erst nach vielen hundert Baugruppen erkannt und die Nacharbeit nahezu unendlich. Um solche Kosten und Verzögerungen zu vermeiden, müssen die Baugruppen sofort nach dem Verlassen der Lötmaschine getestet werden. Erfahrungsgemäß liegen dann nur 3 bis 8 Baugruppen zwischen der Bestückung und dem eigentlichen Tester, sodass man die Fehler sofort erkennen, die Bestückung stoppen, die Fehler im Bestückungsbereich beseitigen und mit maximal 3 bis 8 Baugruppen, die nachgearbeitetet werden müssen, die Fertigung wieder anfahren kann.
In den letzten Jahren war ein solcher Prüfprozess sehr teuer und sehr aufwändig. Heute dagegen haben wir Incircuittester/MDAs, welche durchaus 832 Kanäle prüfen können und doch preislich so niedrig liegen, dass man sich eine Sonderprüfung jederzeit leisten kann. Neben der Bauteilprüfung für Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten, Transistoren, FETs, Optokoppler, Thyristoren, Fehlbestückungen von analogen und digitalen ICs haben diese Testsysteme noch die Möglichkeit, Lötkurzschlüsse und Leiterbahnunterbrechungen zu erkennen. Die Fehler werden bereits zu diesem Zeitpunkt vollgrafisch auf einem Bildschirm dargestellt, sodass ein Eingriff vom Fertigungsverantwortlichen jederzeit vorgenommen werden kann. Die Testgeschwindigkeiten dieser Tester inkl. Lötkurzschluss- und Bauteiltest liegt bei typisch 300-400 Bauteilen bei 5 bis 10 s. So wird die Taktrate von der Bestückung über die Lötung bis zum Test in keinster Weise beeinträchtigt, da dafür wesentlich mehr Zeit benötigt wird. Die Investition für solch eine Incircuit-/MDA-Lösung liegt bei 320 Kanälen bei typisch 35.000 Euro, das Gerät kann jedoch jederzeit auf 832 Kanäle erweitert werden.
Die genannten Kosten beinhalten bereits die grafische Fehlerortung und den Universalprüfadapter. Es kommen dann nur noch die Individualkosten pro Baugruppe von typisch 800 bis 1.000 Euro hinzu, das sind die Kosten für Adaption und Programmerstellung. Wir haben ein Konzept entwickelt mit Hilfe einer Adaptererstellungseinrichtung zum Preis von ca. 15.400 Euro, das Ihnen erlaubt, spontan, sprich in typisch 1 Tag, Adaption und Prüfprogramm zu erstellen. Ein Facharbeiter hat die Qualifikation dafür.
Fertigstellung der Baugruppe
Nachdem die Baugruppe nur mit der SMD-Bestückung erfolgreich getestet wurde, müssen jetzt die verbleibenden bedrahteten Bauelemente wie Stecker, Transformatoren, Relais, Elektrolytkondensatoren und Leistungshalbleiter bestückt werden. Danach sollte ein weiterer Test folgen, bestehend aus Incircuittest, aber auch Funktionstest, sodass das so fertiggestellte Produkt verpackungsfähig ist oder den entsprechenden Endprodukten ohne weitere Testverfahren übergeben werden kann. In diesem Fall empfehlen wir ein weiteres REINHARDT-Testsystem, das neben dem Incircuittest/MDA auch den Funktionstest beinhaltet und eine sichere Prüfung gewährleistet. Die beiden Testsysteme können durchaus ähnlich oder gleich gestaltet werden, sodass von Natur aus Redundanz gegeben ist. Die von uns gelieferten Testsysteme sind selbstverständlich netzwerkfähig und können zentral von einem Server aus programmiert werden, sodass die Prüfprogramme zentral erstellt und verwaltet werden und dann bei Produktwechsel binnen weniger Sekunden auf die entsprechenden Tester geladen werden. Der Adaptionswechsel für den Incircuittest wie auch für den Funktionstest ist ebenfalls in typisch einer Minute zu bewerkstelligen.Sie sehen, dass mit geringsten Investitionen für den sofortigen Nachtest nach dem Löten die Fehler so frühzeitig erkannt werden, dass der Fertigungsprozess rechtzeitig korrigiert werden kann. So werden die Kosten für die verbesserte Qualität des Endprodukts drastisch gesenkt.
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© 19.11.2002
