Autor: Thierry ARZAILLER

Prozessingenieur und Industrial Manager
SAFRAN Morpho, Saint Etienne du Rouvray (Frankreich)

 

 

 

 

SAFRAN Morpho — eine Kurzvorstellung:

Morpho (Safran) ist ein global führendes Unternehmen in den Bereichen Identitäts- und Sicherheitslösungen in einer zunehmend digitalen, vernetzten Welt. 8600 Mitarbeiter in 55 Ländern generierten 2014 einen Umsatz von mehr als 1,5 Milliarden Euro. Mit mehr als 40 Jahren Erfahrung auf dem Feld der Biometrie liegt unsere Kompetenz im Bereich der Entwicklung innovativer Technologien für unterschiedlichste Märkte und Anwendungen für Personen, Regierungen und die Wirtschaft. Morpho engagiert sich in den Bereichen des Managements von Identitäten, dem Schutz von Grenzen, der Erkennung von Bedrohungslagen, der Unterstützung der Strafverfolgung und der Durchführung vertrauenswürdiger Online-Transaktionen und Dienstleistungen. Unsere Lösungen schützen Identitäten, gewährleisten Sicherheit und wahren die Privatsphäre – Aktivitäten, die den Alltag erleichtern. Um unseren Kunden innovative Lösungen anbieten zu können, die auf ihren Bedürfnisse ausgerichtet sind, investieren wir erhebliche Mittel in Forschung und Entwicklung. 2014 haben wir 8% des Jahresumsatzes für F&E ausgegeben. Etwa 30 Prozent unserer Mitarbeiter arbeiten in F&E-Zentren in aller Welt. Ihre hervorragende Kompetenz und ihr multi-kultureller Hintergrund spielen eine entscheidende Rolle bei der Absicherung unserer technologischen Führerschaft. Das Netz hochmoderner Produktionswerke sorgt für Flexibilität und Reaktionsvermögen, um den verschiedensten Erfordernissen der Kunden gerecht zu werden. Unser umfassendes Dienstleistungsangebot reicht von der Entwicklung über den Support bis zur Wartung. Die sehr enge Zusammenarbeit mit Kunden versetzt uns in die Lage, künftige Trends frühzeitig zu erkennen und Innovationen voranzubringen. Unser Referenz-Betrieb für die Einführung neuer Produkte und die Herstellung von Terminals und komplexen Systemen ist in Saint-Etienne du Rouvray (Frankreich).

 

 

Morpho und die Partnerschaft mit Vi TECHNOLOGY:

Die Partnerschaft zwischen unseren beiden Unternehmen begann im Juli 2013 mit unserer Entscheidung, im Stammwerk in Saint-Etienne du Rouvray als Beta-Anwender für neuentwickelte Produkte von Vi TECHNOLOGY zu agieren: das neue 3D-Lotpasten-Inspektionssystem „PI PRIMO“ und die zugehörige Software-Suite „SIGMA Link“ erlauben es uns, den ersten Schritt in Richtung Industrie 4.0 zu gehen.

Bevor wir das PI-System beschafften, machten wir mittels der 2D-Lotpasteninspektions-Funktion (Vorhandensein, Fehlen, X/Y-Verschiebung) unseres Pastendruckers einige Stichproben. Die Messung der Pastenhöhe erfolgte mittels zusätzlicher Offline-Systeme. Dieses veraltete Verfahren ergab nur relativ ungenaue Messergebnisse, beeinträchtigte unsere Produktivität und verhinderte, dass wir so wichtige Fehler wie „zuwenig Lotpaste“ wegen verstopfter Schablonenöffnungen oder „Brückenbildung zwischen Pads“ erkannten.

Sobald PI PRIMO installiert war, waren wir sofort von seiner innovativen Bedienoberfläche angetan, die es jedem Bediener, unabhängig von seinem Erfahrungsstand, ermöglichte, die Maschine nach minimaler Einarbeitung zu bedienen und seine erste Leiterplatte nach weniger als einem Tag selbst zu inspizieren. Nach kürzester Zeit nutzten wir die PI-speziellen Eigenschaften, wie die Möglichkeit der Gruppierung von Pads nach Form und Größe. Dadurch konnten wir die Feinabstimmung und Festlegung der Grenzwerte für Volumen, Höhe, Fläche, X/Y-Position, Form und Koplanarität erheblich vereinfachen.

Touch-Screen-Bedienoberfläche der PI-Maschine:

Bild: Thierry Mamberti / SAFRAN

 

Letztendlich war die Testphase des PI PRIMO-Systems für uns ein großer Erfolg, da das Produktionsteam sich sehr schnell an die Technologie der präzisen Messung des Pastenvolumens gewöhnt hatte. Das erlaubte es uns, die allermeisten unserer Fehler zu erkennen und daraus die Gesamtqualität unserer Produktionslinie zu prognostizieren.

Durch den Einsatz des PI PRIMO-Systems verbesserten wir unser Prozesswissen, indem wir die Zusammenhänge zwischen gedrucktem Pastenvolumen und den folgenden drei Parametern verstanden und bewerten konnten:
• das Öffnungs-/Flächenverhältnis (Aperture Area Ratio AAR), das den Zusammenhang zwischen Fläche der Schablonenöffnungen und Schablonendicke charakterisiert,
• Geschwindigkeit und Anpressdruck des Rakels,
• Position der Unterstützungspins im Pastendrucker.

 

Beispiel Druckschablone:

Bild: Thierry Mamberti / SAFRAN

Auf Basis dieser Fachkenntnisse haben wir unsere Schablonen sorgfältig überprüft und die Abmessungen der Schablonenöffnungen entsprechend den AAR-Kriterien angepasst. Schließlich erfolgte noch die Optimierung der Druckparameter, wie Häufigkeit der Reinigung oder Geschwidigkeit und Anpressdruck des Rakels. PI PRIMO ermöglichte es uns, neue Wege der Druckprozesskontrolle zu entwickeln und fehlerhafte Leiterplatten früher im Produktionszyklus zu erkennen und so die zugehörigen Kosten der Abfallbehandlung zu minimieren.

Nach diesen positiven Erfahrungen mit Vi TECHNOLOGYs Lotpasten-Inspektionssystem erwarben wir auch deren automatisches, optisches Inspektionssystem (AOI-Modell „2K“), um die Bauteile nach dem Löten zu inspizieren. Zur Minimierung des Programmier-Zeitaufwands für SPI und AOI hatten wir uns auch für „SIGMA Import“, ein Modul der „SIGMA Link“ Software-Suite, entschieden. Dadurch haben wir nun eine einzige Schnittstelle, um Programme auf der Basis von Gerber, VIS oder CAD-XY zu erstellen und eine standardisierte Datenbank zu generieren, um die zunehmenden Anforderungen hinsichtlich Traceability zu erfüllen.

Heute beträgt die Programmierzeit für komplexe, zweiseitige Boards mit aktiven Bauteilen durchschnittlich 30 Minuten. Programme für einfache Boards (LEDs, Mux-/Demux-LPx) entstehen in 10 Minuten. Sobald die beiden Programmdateien erstellt sind, definieren wir noch die Toleranzvorgaben für PI PRIMO (5 bis 15 Minuten) und finalisieren die AOI-Programmierung mittels der Embedded-Software Vision 64. Der Zeitaufwand hängt von der Anzahl neuer Bauteiltypen auf der Leiterplatte ab. Für Leiterplatten mit einer geringen Anzahl neuer Typen ist mit ca. 30 Minuten zu rechnen.

 

SIGMA Import:

 

Seit Anfang des Jahres 2015 evaluieren wir das Software-Modul SIGMA Review, das es uns ermöglicht, an einer einzelnen Workstation alle von SPI und AOI gefundenen Fehler zu überprüfen. Wir können diese Fehler dann mit Referenzbildern vergleichen, um den Mitarbeitern die Gut-/Schlecht-Entscheidung zu erleichtern. Durch diese Software können wir die Korrelation zwischen SPI und AOI validieren und Fehlerbilder wie Grabsteineffekt (Tombstoning) oder Lotpasten-Offset (wenn z. B. Bauteile korrekt bestückt wurden, aber auf leicht versetzter Lotpaste sitzen) noch besser verstehen.

SIGMA Review hilft uns dabei, unsere Reaktion auf Fehler zu verbessern und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen.

 

SIGMA Review:

 

Ebenfalls Anfang des Jahres 2015 haben wir uns entschlossen, an Stelle von Statistik-Werkzeugen wie MATLAB oder Minitab für die Filterung von Prozessdaten und die Erkennung von Trends das Software-Modul SIGMA Analysis zu verwenden. Dieses Programm bietet hochentwickelte Möglichkeiten der statistischen Prozesskontrolle, die es Mitarbeitern mit Techniker-Hintergrund ermöglichen, effektive Datengewinnung aus den SPI-/AOI-Prozessen zu betreiben. Dadurch werden die für die schnelle Identifizierung der Ausfallursachen benötigten Analysen spürbar erleichtert und die entsprechenden Korrekturmaßnahmen können eingeleitet werden. Die durch SIGMA Import angebotene Traceability liefert im Zusammenspiel mit SIGMA Analysis wesentliche Beiträge zu unserer Strategie der kontinuierlichen Verbesserung, die es uns ermöglicht, Hintergründe der wichtigsten Leistungskennzahlen zu analysieren:

 

• Top 10 Fehler
• Fehlerlokalisierung auf jeder LP
• 3D-Fehlerbild
• Echtzeitüberwachung (Linienleistung)
• Cp / Cpk und verschiedene detaillierte Pareto- und Tortendiagramme

SIGMA Analysis eignet sich auch sehr gut für die korrekte Durchführung der Qualifizierungsphase neuer Prozesse. Das Modul hilft, diejenigen Effekte schnell zu bewerten, die durch Vorgänge wie die Einführung einer neuen Lotpaste verursacht werden oder verschiedene Einflussgrößen bei Prozessveränderungen miteinander zu vergleichen.

SIGMA Analysis ist die ideale Software, um die Einführung beliebiger neuer Prozesse zu vereinfachen und deren Implementierungszeit zu verringern.

 

SIGMA Analysis (für SPI):

 

Dank PI PRIMO (SPI), 2K (AOI) und SIGMA Link (Software-Suite zur Prozessverbesserung) versetzt uns die Vi TECHNOLOGY-Lösung in die Lage, jeden Fehler schnell aufzudecken, seine Ursachen zu verstehen und entsprechende Korrekturmaßnahmen mit minimalen Kosten durchzuführen.

Vi TECHNOLOGY hat wesentlich dazu beigetragen, die Qualität unserer Produktionslinie signifikant zu verbessern. Die Strategie der kontinuierlichen Verbesserung, die wir in den letzten 18 Monaten auf unsere Produktionslinie angewandt haben, hat dazu geführt, dass die Fehlerrate der Linie von 120 auf 80 ppm gesenkt werden konnte.