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5 Fragen an Limtronik zur Traceability

Julia Traut • 19. Januar 2023

Limtronik realisiert absolute Rückverfolgbarkeit mit Laser-Markierung

Andreas Kopp ist Experte auf dem Gebiet der ERP/MES-Anbindung und verantwortet bei der Limtronik GmbH die Rückverfolgbarkeit jeder einzelnen Leiterplatte.

Beim Auswahlprozess des Laserbeschrifters spielten für Andreas Kopp, Leiter MES, Anbindungsmöglichkeiten eine wichtige Rolle. © SmartRep

Herr Kopp, wie sehen 100 Prozent Rückverfolgbarkeit bei Limtronik aus?

Einer der Kernprozesse für die Rückverfolgbarkeit ist natürlich die Vergabe einer Seriennummer für jede Leiterplatte, über die jegliche Ereignisse einer Produktion zugeordnet werden und somit eine vollständige Traceability gewährleistet werden kann. Bei Limtronik realisieren wir dies durch Laserbeschriftung mit einer hauseigenen Seriennummer. 2021 haben wir uns dafür entschieden, neue Laserbeschrifter bei SmartRep zu beschaffen. Mittlerweile haben wir sogar zwei davon.


Wie funktioniert der Beschriftungsprozess?

Vergeben wird unsere hauseigene Seriennummer von unserem MES-System der Firma iTAC: Der Laser fragt vor Produktionsbeginn alle Barcodes ab, die er dann im Laufe des Prozesses vergeben kann. Vorher scannt eine Mitarbeiterin das entsprechende Gebinde der Rohleiterplatten, sodass ich zu jeder Seriennummer im Verlauf weiß, mit welcher Leiterplattencharge diese Seriennummer verheiratet worden ist.


Welche Daten werden aus Rückverfolgbarkeitsgründen getrackt?

Da unsere hausinterne Seriennummer eindeutig ist, kann jede Produktionsmaschine im laufenden Produktionsprozess die richtigen Produktionsdaten übermitteln. So fängt die SPI an, die Daten zur Messung der Bedruckung in die Datenbank zu schreiben. Der Bestücker schreibt zu jeder Seriennummer der Leiterplatte die richtigen Gebindeinformationen hoch. Der Ofen seinerseits meldet die erforderlichen Temperaturprofile an die Datenbank. Und ganz zum Schluss kommen die Daten unseres AOIs, der dafür verantwortlich ist als letztes Gate, die Qualitätskontrolle der kompletten Linie darzustellen. Auch er speichert seine Daten in unsere MES-Datenbank ab, sodass ich am Ende des Prozesses über eine Datenbank alle Daten zu einer eindeutigen ID abrufen kann.


Die MES-Anbindung war ein wichtiger Punkt bei der Auswahl des Laser Markers?

Richtig, beim Auswahlprozess war es extrem wichtig, die Systeme in unser bestehendes MES-System einzurichten, um Themen wie Traceability, Inter-Locking und Materialflusssteuerung zu verbinden. In der Installationsphase war die Zusammenarbeit mit dem Hersteller YJ Link sehr unkompliziert. Unsere Vorstellungen bezüglich des Interface zum MES wurden einwandfrei umgesetzt. Der Support läuft nach wie vor gut. Die Änderungen, die wir hatten, wurden schnell umgesetzt.


Sie haben nun zwei Laser Marker und drei Linien – wie ist der Prozessablauf?

Wir betreiben einen Laser Marker als Insel und einen als Kopf einer SMD-Linie, beide jeweils mit Be- und Entladesystem. Die Linie mit integriertem Laser Marker läuft 24/7 mit einem Produkt. Die Fertigungslinie läuft nur, wenn alle Produkte seitens des Lasers fehlerfrei gelasert wurden und wenn die Seriennummern gegengelesen sind. Falls irgendwas im Prozess abweichen sollte, wird die komplette Linie verriegelt. Auf den anderen beiden Linien haben wir viele Produktwechsel. Durch die gute Taktzeit der Laser-Insel kann ein Laser-Beschrifter die beiden anderen Linien bedienen.

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Die wichtigsten Verfahren sind DPM und Klebeetiketten Eine der bekanntesten Möglichkeiten der Kennzeichnung von Leiterplatten ist die Verwendung von Klebeetiketten (Aufkleber oder auch Labels genannt). Verwendet wird dabei meist ein weißes Trägermaterial, welches vorab mit einer Information in Form eines 1D oder 2D Codes bedruckt wurde. Der nachweisliche Trend der Kennzeichnung geht hin zum DPM-Verfahren. DPM steht hierbei für „Direct Part Marking“. Beim DPM wird die Kennzeichnung dauerhaft auf dem jeweiligen Produkt (Leiterplatte, Baugruppe) aufgebracht. Als DPM-Verfahren hat sich dabei die Laserbeschriftung durchgesetzt. In der Regel kommt dabei ein CO2-Lasersystem zum Einsatz, welches beim Beschriftungsprozess einen Farbumschlag im Lötstoplack erzeugt. Wie wir alle wissen ist nichts wirklich perfekt, so auch hier. Beide Verfahren bringen in ihrer Anwendung und im Hinblick auf den gesamten Produktlebenszyklus entsprechende Vor- und Nachteile mit sich. Wo Licht da auch Schatten: Die Vor- und Nachteile liegen auf der Hand Schauen wir uns mal das Aufbringen von Etiketten näher an. Im ersten Moment und gerade bei kleiner Stückzahl sehen wir oft den Einsatz von Etiketten als eine kostengünstige Lösung. Werden diese von Hand aufgeklebt, müssen wir uns über die Kosten und die Fehlermöglichkeiten sicher Gedanken machen. Daher bringt man heutzutage die Etiketten überwiegend direkt mit dem Bestücker auf. Dies hat zur Folge, dass eine mögliche Datenerfassung erst ab der Mitte des Fertigungsprozesses erfolgt. Alle unsere vorgeschalteten Prozesse werden somit für die spätere wichtige gesamtheitliche Prozessvalidierung nicht erfasst. Wir setzen typisch sog. Labelfeeder ein, die der Bestückungsanlage die Aufkleber wie ein Bauteil zur Verfügung stellen. Dadurch reduzieren wir natürlich den so dringend benötigten Stellplatz auf der Bestückungsanlage um teilweise bis zu sieben Spuren. Dies hat direkte Auswirkungen auf die Rüstungen und könnte im Einzelfall sogar dazu führen, dass wir ein Produkt nicht komplett mit einer Rüstung produzieren können. Zudem erhöhen sich durch das Setzen eines oder mehrerer Etiketten mittels Bestückungsmaschine auch die Taktzeiten, da Etiketten langsamer bestückt werden müssen. Final hat dies Auswirkungen auf unseren gesamten Fertigungsprozess. Die meist vorgedruckten Etiketten müssen bei einem Produktwechsel auch oft umgerüstet werden, da es produktabhängig verschiedene Anforderungen und Einschränkungen gibt. Oftmals ist der Platz auf der jeweiligen Leiterplatte nicht ausreichend vorhanden und so wird lediglich nur ein Barcode auf den Nutzenrand aufgebracht und nicht jeweils auf alle Einzelschaltungen, was nach dem Vereinzelungsprozess zu einer unvollständigen und nicht mehr nachvollziehbaren Prozesskette führt. Eine solche vereinfachte Kennzeichnung deckt zwar manchmal den reinen internen Prozess zur Datenerfassung ab, am Ende müssen wir uns aber alle überlegen, ob dies unserem Anspruch an Qualität und Liefertransparenz gerecht wird. Immer die Konsequenz aus dem Gesamten dabei beachten. Gewisse technische Einschränkungen sind zudem zu überprüfen. Wir wissen, dass Etiketten kleiner 5x5mm nicht mehr prozesssicher platziert und gelesen werden können. Auf kleinen Etiketten ist natürlich auch weniger Inhalt möglich. Um einen Code muss mindestens ein umlaufender Rand von gut 1mm freigehalten werden um ihn später sauber lesen zu können. Besteht der Wunsch oder die Idee die Etiketten bereits vor der SMT Linie auf die Leiterplatte aufzubringen, müssen wir ein paar weitere Faktoren beachten. Einer davon ist der Druckprozess. Man stelle sich vor, dass ein ca. 100µm dickes Etikett auf die Leiterplatte aufgebracht wird. Eine klassische Druckschablone ist i.d.R. ca. 100-130µm dick. Nun trifft die Schablone auf das 100µm dicke Etikett und verursacht so an und um diese Stelle einen erhöhten Absprung. Dieser führt zu einer ungewollt höheren Aufbringung von Lotpaste, was gerade bei FinePitch zu Fehlern führt. Am Ende ist es auch eine Kostenfrage. Die Kosten für Etiketten steigen mit zunehmender Menge und Varianten. Zudem bedarf es hitzebeständiger und teurer Etiketten (sog. Kapton-Material) für einen prozesssicheren Einsatz im Lötprozess. Nur diese halten einen teilweise zweimaligen Durchlauf durch den Lötofen aus. Eine langfristige Berechnung über die Stückzahlen sollte hier immer vorgenommen werden, um so andere Verfahren wie die Laserbeschriftung auch in Betracht zu ziehen. Ein klarer Vorteil von Aufklebern ist dabei das sehr gute Kontrastverhältnis. Auf ein weißes Etikett wird ein schwarzer Inhalt gedruckt. Auch bei einem späteren Beschichtungsverfahren (Bsp. Schutzlackierung) der Baugruppe kann meist der Inhalt noch sehr gut gelesen werden. Der wichtigste Faktor aber ist, Etiketten können abfallen und somit verlieren Sie alle Informationen. Kommen wir zum DPM-Verfahren und schauen uns dabei die Laserbeschriftung genauer an. Die Laserbeschriftung kommt am Anfang einer SMT Fertigung zum Einsatz. Meist als inlinefähige Anlage direkt in der SMT Linie vor dem Drucker oder als autarke automatisierte „Beschriftungsinsel“ vor der Linie oder bereits im Wareneingang. Die Taktzeiten pro Beschriftung sind sehr kurz. Die Qualität der Beschriftung wird im System gleich nach dem Aufbringen überprüft. Neben dem hohen Durchsatz steht auch die Flexibilität der Kennzeichnung im Fokus einer modernen Laserbeschriftungsanlage. Der Inhalt kann frei definiert und zur Kennzeichnung entsprechend produktspezifisch ausgeführt werden. In der Größe der Kennzeichnung und dem Inhalt sind Sie praktisch frei und so ist eine individuelle Kennzeichnung je nach verfügbarem Platz auf der Leiterplatte umsetzbar. Definitiv verbleibt die Kennzeichnung dauerhaft auf der Leiterplatte und kann nur mechanisch zerstört werden. So sind Sie für alle Fälle auf der sicheren Seite.
von Stefanie Marszalkowski 13. Januar 2021
Die LPKF Laser & Electronics AG blickt zurück auf ein Jahr erfolgreicher Zusammenarbeit mit der SmartRep GmbH: Seit 2019 ist SmartRep exklusiver Partner für die LPKF-Lasernutzentrennsysteme in der D-A-CH Region. SmartRep konnte bereits zahlreiche Anfragen generieren und mehrere Projekte erfolgreich abschließen. Vor allem der Schweizer EMS-Markt zeigte großes Interesse an der Lasernutzentrenntechnologie. „SmartRep hat sich mit seiner langjährigen Erfahrung und guter Branchenkenntnis als die richtige Wahl für einen Vertriebspartner erwiesen“, sagt Thorne Lietz, Senior Sales Manager bei LPKF.
Smarte SMD-Lagerlösungen bei Deltec
von Dr. Julia Traut 17. November 2020
Keine Suchzeiten für Bauteilrollen, geringer Platzaufwand, einfache Bedienung – so lassen sich die Vorteile kurz zusammenfassen, die DELTEC Automotive durch die Umstellung des Lagers für Highrunner-Produkte auf die smarten Regale von INOVAXE erreichte.
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