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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Herstellung von elektronischen Baugruppen in einer Fertigungslinie, welche mehrere Maschinen wie insbesondere eine Bestückmaschine zum Platzieren von elektronischen Bauelementen auf einer Leiterplatte und eine Inspektionsmaschine zum Bestimmen der Qualität von vorangehenden Prozessschritten aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Analysieren von Prozessdaten einer solchen Fertigungslinie sowie ein Verfahren zum Optimieren eines Herstellungsprozesses für elektronische Baugruppen.
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Hintergrund der Erfindung
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Elektronischen Baugruppen weisen typischerweise eine Leiterplatte und mehrere elektronische Bauelemente auf, welche an der Leiterplatte angebracht sind und mittels Leiterbahnen elektrisch miteinander verschaltet sind. Hergestellt werden solche elektronische Baugruppen in Fertigungslinien, welche mehrere über ein Transportband miteinander verbundene Maschinen zum Fertigen bzw. Prozessieren und Maschinen zum (optischen) Inspizieren von Zwischenprodukten aufweisen. Solche Maschinen umfassen typischerweise (a) einen Lotpastendruckmaschine zum Aufbringen von Lotpaste selektiv an Bauelement-Anschlussflächen bzw. Pads, welche an einer Oberfläche der betreffenden Leiterplatte ausgebildet sind;
- (b) eine Lotpaste-Inspektionsmaschine zum Verifizieren einer korrekten Aufbringung von Lotpaste;
- (c) zumindest eine Bestückmaschine zum Platzieren von elektronischen Bauelementen auf der mit Lotpaste versehenen Oberfläche der Leiterplatte;
- (d) eine Bestückung-Inspektionsmaschine zum Verifizieren einer korrekten Bestückung der Leiterplatte;
- (e) eine Lötmaschine bzw. einen Ofen zum Aufschmelzen der Lotpaste, welche sich zwischen Bauelement-Anschlussflächen der bestückten Leiterplatte und elektrischen Anschlusskontakten der betreffenden Bauelemente befindet; und
- (f) eine Löt-Inspektionsmaschine zum Verifizieren einer korrekten Verlötung der Bauelemente.
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Für eine eventuell etwas reduzierte Qualitätsbestimmung ist es nicht zwingend erforderlich alle drei genannten Inspektionsmaschinen zu verwenden. Erforderlich ist lediglich eine Inspektionsmaschine, wobei dies nicht zwingend die genannte Löt-Inspektionsmaschine sein muss.
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Bei den derzeit bekannten Fertigungslinien für elektronische Baugruppen wird die zumindest eine Inspektionsmaschine dafür verwendet, fehlerhaft oder mit unzureichender Qualität prozessierte Leiterplatten aus dem Fertigungsprozess auszusondern oder einer Reparatur zuzuführen. Das Aussondern erfolgt an einer bestimmten Stelle in der Fertigungslinie mittels einer geeigneten Einrichtung zum Ausschleusen, welcher in diesem Dokument anschaulich auch als Gate bezeichnet wird. Es ist offensichtlich, dass ein solches Aussondern aus Kosten-Nutzen Gründen möglichst frühzeitig erfolgen sollte.
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Ein Aussondern kann zwei unterschiedliche Gründe haben. Ein erster Grund kann darin bestehen, dass die prozessierte Leiterplatte, in diesem Dokument auch Produkt oder Zwischenprodukt genannt, tatsächlich fehlerhaft ist oder eine (sehr) schlechte Qualität hat. Ein zweiter Grund kann darin bestehen, dass das Produkt oder Zwischenprodukt völlig in Ordnung ist aber die entsprechende Inspektionsmaschine fälschlicherweise einen Fehler gemeldet hat. Für eine Klassifizierung eines Produkts mittels einer Inspektionsmaschine ist es daher sinnvoll, die Schwellenwerte für eine Fehlererkennung so zu wählen, dass zum einen fehlerhafte Produkte zuverlässig erkannt werden und zum anderen möglichst wenige falsche Fehler ausgegeben werden.
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Ein ausgesondertes Produkt bzw. eine ausgesonderte prozessierte Leiterplatte kann von einer erfahrenen Bedienperson manuell begutachtet und ggf. nachbearbeitet werden. Basierend auf dem Ergebnis einer solchen Begutachtung können dann Prozessparameter wie beispielsweise eine Rakelgeschwindigkeit in einer Lotpastendruckmaschine, für zukünftige Druckvorgänge verbessert bzw. optimiert werden. Außerdem können vorstehend genannten Schwellenwerte für eine Fehlererkennung angepasst werden.
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Sowohl eine solche manuelle Optimierung von Prozessparametern als auch eine geeignete Einstellung von Schwellenwerten für eine Fehlererkennung ist in der Praxis jedoch sehr schwierig. Beides hängt insbesondere von der Fähigkeit und der Erfahrung der betreffenden Bedienperson zum Optimieren von Prozessparametern und zum Einstellen von solchen Schwellenwerten ab.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Optimierung von Prozessparametern und/oder eine Einstellung von Schwellenwerten für eine Fehlererkennung beim Herstellen von elektronischen Baugruppen zu erleichtern.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird beschrieben ein Verfahren zum Korrelieren von verschiedenen Datensätzen, die ein und derselben Leiterplatte zugeordnet sind, auf welcher mittels einer automatisierten Fertigung auf einer Fertigungslinie eine elektronische Baugruppe mit mehreren elektronischen Bauelementen aufgebaut wird. Das beschriebene Verfahren weist auf (a) ein Bereitstellen eines ersten Datensatzes von einer ersten Maschine, wobei der erste Datensatz (a1) der ersten Maschine zugeordnet ist, (a2) einen Betrieb der ersten Maschine steuert und (a3) aufweist:
- erste Positionsinformationen und erste Charakteristik-Informationen über charakteristische Soll-Eigenschaften einer produktcharakteristischen Struktur der Leiterplatte an mehreren Positionen der Leiterplatte; (b) Bereitstellen eines zweiten Datensatzes von einer zweiten Maschine, wobei der zweite Datensatz (b1) der zweiten Maschine zugeordnet ist, (b2) einen Betrieb der zweiten Maschine steuert und (b3) aufweist:
- zweite Positionsinformationen und zweite Charakteristik-Informationen über charakteristische Soll-Eigenschaften der produktcharakteristischen Struktur der Leiterplatte an den mehreren Positionen der Leiterplatte; (c) geometrisches Überlagern der ersten Positionsinformationen mit den zweiten Positionsinformationen; und (d) Repositionieren von den ersten Positionsinformationen und/oder den zweiten Positionsinformationen derart, dass eine Gesamtheit der Abstände zwischen jeweils zwei einander zugeordneten Positionsinformationen, d.h. einer ersten Positionsinformation und einer zugeordneten zweiten Positionsinformation, von jeweils ein und derselben Stelle der Leiterplatte, reduziert ist.
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Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch ein geeignetes geometrisches Repositionieren eines ersten Koordinatensystems der ersten Positionsinformationen und/oder eines zweites Koordinatensystems der zweiten Positionsinformationen in Bezug zueinander die Prozessdaten der verschiedenen Maschinen miteinander verglichen bzw. in Hinblick auf produktionscharakteristische Ergebnisse eines Zwischenprodukts oder eines Endprodukts (fertige Baugruppe) miteinander korreliert werden können. Anschaulich ausgedrückt stellt dieses Repositionieren die Grundlage dar zum Vergleichen bzw. Korrelieren der Daten von unterschiedlichen Maschinen. Dadurch kann nicht nur der Einfluss von Prozessparametern für das Bearbeitungsergebnis einer einzelnen Bearbeitungsmaschine untersucht werden. Vielmehr kann der (kombinatorische) Einfluss von mehreren Prozessparametern, die unterschiedlichen Bearbeitungsmaschinen zugeordnet sind, auf charakteristische Eigenschaften bzw. die Qualität von Zwischen- und insbesondere Endprodukt ausgewertet werden. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise eine automatisierte Optimierung von verschiedensten Prozessparametern in Hinblick auf ein qualitativ möglichst gutes Zwischen- und Endprodukt.
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Durch eine von mehreren Bearbeitungsmaschinen und/oder Inspektionsmaschinen genutzte gemeinsame Datenbasis, welche die miteinander korrelierten Datensätze aufweist, kann durch eine geeignete Anpassung von Prozessparametern der Bearbeitungsmaschinen und/oder durch eine geeignete Anpassung von Schwellenwerten der Inspektionsmaschinen bzw. Einrichtungen zum Ausschleusen (Gates) der Fertigungsprozess von elektronischen Baugruppen in zweifacher Hinsicht verbessert werden. Erstens kann die Qualität der gefertigten elektronischen Baugruppen bzw. Endprodukte verbessert werden. Alternativ oder in Kombination kann der Anteil an fälschlicherweise aus dem Fertigungsprozess ausgesonderten nicht fehlerhaften (End)Produkte reduziert werden.
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Das beschriebene relative Repositionieren der beiden (unterschiedlichen) Koordinatensysteme wird erfindungsgemäß derart durchgeführt, dass die produktcharakteristischen Strukturen der Leiterplatte, welche bei der (ein und derselben) Leiterplatte natürlich dieselben sind und von den verschiedenen Maschinen lediglich in unterschiedlichen Koordinatensystem prozesstechnisch erfasst und prozessiert bzw. bearbeitet werden, nach der Repositionierung in den beiden Koordinatensystemen eine möglichst große Überlappung haben. Anschaulich ausgedrückt bedeutet dies, dass die (beiden) geometrischen Beschreibungen der produktcharakteristischen Leiterplattenstruktur durch die beschriebene Repositionierung so aneinander angeglichen wird, dass eine korrekte geometrische Korrelation der beiden Datensätze durchgeführt werden kann.
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Unter den Begriff „Korrelation“ kann in diesem Dokument jede Art von geometrischer Zuordnung von Koordinaten von verschiedenen Koordinatensystemen verstanden werden, welche Zuordnung gewährleistet, dass ein und dieselbe Struktur der Leiterplatte in beiden Koordinatensystemen (und in beiden Datensätzen) auch als dieselbe Struktur beschrieben wird. So muss beispielsweise ein bestimmtes Pad der Leiterplatte, welches Pad für einen bestimmten elektrischen Anschlusskontakt eines bestimmten Bauelements der elektronischen Baugruppe vorgesehen ist, in beiden Datensätzen als das gleiche Pad beschrieben sein. Dabei ist es offensichtlich, dass es dafür in erster Linie auf eine korrekte geometrische Repositionierung ankommt.
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Unter den Begriff „Maschine“ kann in diesem Dokument jede Art von Vorrichtung verstanden werden, welche zu der Herstellung der elektronischen Baugruppe beiträgt. Eine Maschine kann eine Bearbeitungsmaschine oder eine Inspektionsmaschine sein. Eine Bearbeitungsmaschine der beschriebenen Fertigungslinie ist beispielsweise eine einleitend beschriebene Lotpastendruckmaschine, eine Bestückmaschine oder eine Lötmaschine wie beispielsweise ein Reflow Ofen. Eine Inspektionsmaschine kann eine optische Inspektionsmaschine sein, welche das Zwischenprodukt bzw. das Endprodukt in zwei oder drei Dimensionen erfasst. Die Inspektionsmaschine kann an verschiedensten Stellen in der Fertigungslinie angeordnet sein.
- (a) Im Falle einer Anordnung entlang einer Transportrichtung stromabwärts der Lotpastendruckmaschine und stromaufwärts der Bestückmaschine können die Ergebnisse eines Lotpasten-Druckprozesses inspiziert werden. Eine solche Inspektionsmaschine wird in diesem Dokument als „Lotpaste-Inspektionsmaschine“ bezeichnet.
- (b) Im Falle einer Anordnung stromabwärts der Bestückmaschine und stromaufwärts der Lötmaschine können die Ergebnisse eines Bestückungsprozesses inspiziert werden. Eine solche Inspektionsmaschine wird in diesem Dokument als „Bestückung-Inspektionsmaschine“ bezeichnet.
- (c) Im Falle einer Anordnung stromabwärts der Lötmaschine können die Ergebnisse einer (Reflow-) Verlötung der bestückten Bauelemente an den jeweiligen Bauelement-Anschlussflächen bzw. Pads des Leiterplatte inspiziert werden. Eine solche Inspektionsmaschine, mit welcher in der Regel das Endprodukt der Fertigungslinie inspiziert wird, wird in diesem Dokument als „Bestückung-Inspektionsmaschine“ bezeichnet.
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Unter den Begriff „Positionsinformationen“ kann in diesem Dokument jede positionsspezifische Angabe von einer Stelle bzw. eines Orts auf der Leiterplatte verstanden werden. Positionsinformationen sind insbesondere die Positionen der Bauelement-Anschlussflächen bzw. Pads auf der Oberfläche des Leiterplatte, welche bei der Bestückung der Leiterplatte mit Bauelementen mit der Anschlusskontakten der Bauelemente in elektrischen Kontakt kommen. Die Positionsinformationen bezüglich ein und derselben Leiterplattenposition haben naturgemäß in unterschiedlichen Koordinatensystemen (von unterschiedlichen Maschinen) unterschiedliche Werte.
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Unter den Begriff „Charakteristik-Informationen“ kann in diesem Dokument jede Information über die räumlich körperliche, optische und/oder elektrische Beschaffenheit bzw. Eigenschaft einer bestimmten Stelle der Leiterplatte oder eines bestimmten (kleinen) Bereichs der Leiterplatte wie beispielsweise ein Pad verstanden werden. Eine räumlich körperliche Charakteristik-Information kann eine geometrische zweidimensionale Information sein, beispielsweise eine Angabe über die Lage, die Größe und/oder die Form eines Pads. Alternativ oder in Kombination kann eine räumlich körperliche Charakteristik-Information eine dreidimensionale Information sein, beispielsweise eine Angabe über das Volumen eines Lotpastenauftrags auf einem bestimmten Pad. Eine optische Charakteristik-Information kann beispielsweise eine Angabe über die Farbe und/oder die Reflektivität eines Pads sein, welche beispielsweise ein Hinweis auf eine mögliche Korrosion eines Pads oder ein Hinweis auf eine kalten Lötstelle sein kann. Eine elektrische Charakteristik-Information kann beispielsweise eine Angabe über die elektrische Leitfähigkeit einer Leiterbahn an der Oberfläche der Leiterplatte sein.
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Unter den Begriff „produktcharakteristische Struktur“ können in diesem Dokument alle strukturellen bzw. räumlich körperlichen Merkmale verstanden werden, welche für einen bestimmten Typ von Leiterplatte charakteristisch sind. Insbesondere kann anhand von produktcharakteristische(n) Struktur(en) ein Typ von Leiterplatte von einem anderen Typ von Leiterplatte unterschieden werden. Solche Merkmale können beispielsweise die Lage, die Größe und/oder die Form von Pads sein.
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Unter den Begriff „Repositionieren“ kann in diesem Dokument jede Art der geometrischen Veränderung eines Koordinatensystems sein, welches für die Beschreibung des betreffenden Datensatzes verwendet wird. Insbesondere kann ein Repositionieren ein Verschieben, ein Drehen und/oder in manchen Anwendungsfällen auch ein Verzerren von zumindest einem der beiden Koordinatensysteme sein, welche jeweils einem der beiden Datensätze zugeordnet sind.
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Unter den Begriff „Gesamtheit der Abstände zwischen jeweils zwei einander zugeordneten Positionsinformationen“ kann in diesem Dokument eine Summe von Abständen zwischen jeweils zwei Positionsangaben in verschiedenen Koordinatensystemen verstanden werden, wobei die beiden Positionsangaben jeweils Koordinatenpunkte sind, die ein und dieselbe Stelle der Leiterplatte betreffen. Die Summe wird dadurch gebildet, dass Beträge der Abstände für verschiedene Stellen der Leiterplatte addiert werden. Die Gesamtheit kann auch die Summe aller quadratischen Abstände zwischen jeweils in Bezug auf ein und dieselbe Stelle der Leiterplatte einander zugeordneten Positionsangaben sein. Die Repositionierung kann demzufolge analog zu einer besten Anpassung („best fit“) einer mathematischen Funktion an eine Mehrzahl von Messpunkten sein, welche eine (statistische) Streuung haben und welche bei dem beschriebenen Verfahren Abstandswerte sind.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die erste Maschine eine erste Bearbeitungsmaschine, welche mittels eines Bearbeitungsprozesses eine physikalische Änderung eines Produkts vornimmt, welches die Leiterplatte und die produktcharakteristische Struktur umfasst. Die physikalische Änderung kann ein Hinzufügen einer produktcharakteristischen Struktur und/oder eine Veränderung der Eigenschaften der produktcharakteristischen Struktur umfassen. Die produktcharakteristische Struktur kann beispielsweise ein Volumen von Lotpaste sein, welche auf (zumindest) eine Bauelement-Anschlussfläche bzw. Pad, welches an einer Oberfläche der betreffenden Leiterplatte ausgebildet sind, mittels eines Lotpastendruck aufgebracht wird bzw. worden ist. Die produktcharakteristische Struktur kann ferner ein elektronische Bauelement bzw. die räumliche Lage in zwei oder drei Dimensionen eines elektronischen Bauelements sein, welches mittels einer Bestückmaschine auf der Leiterplatte platziert wird bzw. worden ist.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die erste Bearbeitungsmaschine eine Maschine, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (i) einer Lotpastendruckmaschine zum Aufbringen von Lotpaste selektiv an Bauelement-Anschlussflächen der Leiterplatte; (ii) einer Bestückmaschine zum Platzieren von elektronischen Bauelementen auf der Leiterplatte; und (iii) einer Lötmaschine zum Aufschmelzen der Lotpaste, welche sich zwischen Bauelement-Anschlussflächen der Leiterplatte und elektrischen Anschlusskontakten von auf der Leiterplatte platzierten Bauelementen befindet.
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Die beschriebene Auswahl an Bearbeitungsmaschinen hat den Vorteil, dass alle typischen Bearbeitungsmaschinen einer Fertigungslinie für elektronische Bauelemente enthalten sind. Damit kann das beschriebene Verfahren grundsätzlich für eine Datenkorrelation zwischen allen Arten Bearbeitungsmaschinen einer Fertigungslinie verwendet werden. Dies gilt für alle Maschinen, welche mit positionsspezifischen Informationen arbeiten bzw. im Rahmen einer Messung positionsspezifische Informationen liefern.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die zweite Maschine eine erste Inspektionsmaschine, welche mittels eines Inspektionsprozesses eine produktcharakteristische Struktur erfasst. Die erste Inspektionsmaschine bzw. genauer eine Datenverarbeitungseinrichtung, welche in der ersten Inspektionsmaschine enthalten oder der ersten Inspektionsmaschine nachgeschaltet ist, kann eine erfasste produktcharakteristische Ist-Struktur mit einer entsprechenden vorgegebenen produktcharakteristischen Soll-Struktur vergleichen und daraus einen Qualitätswert für die hergestellte und erfasste produktcharakteristische Struktur ermitteln. Dieser Qualitätswert kann dafür verwendet werden, Prozessparameter einer Bearbeitungsmaschine und/oder zumindest einen Schwellenwert der ersten Inspektionsmaschine oder einer weiteren Inspektionsmaschine auf geeignete Weise anzupassen.
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Bevorzugt erfasst die erste Inspektionsmaschine nicht lediglich eine einzige produktcharakteristische Struktur sondern eine Vielzahl von produktcharakteristischen Strukturen. Dann kann die genannte Datenverarbeitungseinrichtung mehr als eine bzw. zumindest einige der erfassten produktcharakteristischen Ist-Strukturen mit jeweils einer entsprechenden vorgegebenen produktcharakteristischen Soll-Struktur vergleichen und daraus mehrere Qualitätswerte und/oder auch einen übergeordneten Qualitätswert für die hergestellte und erfasste produktcharakteristische Struktur ermitteln.
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Die beschriebene erste Inspektionsmaschine kann eine optische Inspektionsmaschine sein, welche die produktcharakteristische Struktur in einer Dimension, bevorzugt in zwei Dimensionen und weiter bevorzugt in drei Dimensionen erfasst. Dies hat den Vorteil, dass die Inspektion schnell und mit einer hohen Genauigkeit erfolgen kann.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die erste Inspektionsmaschine eine Maschine, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (i) einer Lotpaste-Inspektionsmaschine zum Erfassen von aufgebrachter Lotpaste; (ii) einer Bestückung-Inspektionsmaschine zum Erfassen von platzierten Bauelementen; und (iii) einer Löt-Inspektionsmaschine zum Erfassen von verlöteten Bauelementen.
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Die Erfassung der Lotpaste kann beispielsweise beinhalten eine Erfassung der Position, des Volumens und/oder der Form eines Lotpastenauftrags. All diese Observablen haben naturgemäß einen (starken) Einfluss auf die Qualität der Kontaktierung der noch zu bestückenden Bauelemente.
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Die Erfassung von platzierten Bauelementen kann beispielsweise beinhalten die Art eines Bauelementes, dessen Bestückposition in der Ebene der Leiterplatte und/oder die Höhenlage des Bauelements oberhalb der Oberfläche der Leiterplatte (das Bauelement liegt vor einer nachfolgenden Verlötung auf dem Volumen der Lötpaste auf). Es ist offensichtlich, dass all diese Observablen einen erheblichen Einfluss auf den nachfolgenden Lötprozess und damit auf die finale elektrische Kontaktierung der Bauelemente haben.
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Die Erfassung der verlöteten Bauelemente kann ebenfalls beinhalten die Art eines verlöteten Bauelementes, dessen finale Lage in der Ebene der Leiterplatte und/oder dessen Höhenlage oberhalb der Oberfläche der Leiterplatte (das Bauelement liegt nach der Verlötung auf dem Volumen der vorrübergehend aufgeschmolzenen und danach verfestigten Lötpaste auf). Insbesondere kann erfasst werden, ob die Bauelement-Anschlusskontakte (der Bauelemente) korrekt mit den entsprechenden Bauelement-Anschlussflächen (der Leiterplatte) verlötet und damit korrekt elektrisch kontaktiert sind. Es ist offensichtlich, dass all diese Observablen die Qualität des finalen Endprodukts, nämlich der hergestellten elektronischen Baugruppe, erheblich beeinflussen. Die Erfassung durch die beschriebene Löt-Inspektionsmaschine kann demzufolge ein wichtiger Bestandteil einer finalen Qualitätsanalyse des gefertigten (End)Produkts sein. Die finale Qualitätsanalyse ggf. zusammen mit zumindest einer nicht finalen Qualitätsanalyse kann dazu verwendet werden, mittels eines geeigneten Lernprozesses die Prozessparameter von Bearbeitungsmaschinen und/oder Schwellenwerte von der ersten Inspektionsmaschine und ggf. von weiteren Inspektionsmaschinen zu optimieren.
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Es wird darauf hingewiesen, dass bei Ausführungsformen, bei denen die erste Maschine eine (erste) Bearbeitungsmaschine und die zweite Maschine eine (erste) Inspektionsmaschine ist, mit dem beschriebenen Verfahren auf vorteilhafte Weise Messdaten und Prozessdaten zusammengeführt werden können. Dies kann insbesondere mit dem Ziel erfolgen, die Prozessdaten Mithilfe der Messdaten zu optimieren. Dies kann auf vorteilhafte Weise eine besonders genaue Analyse der automatisierten Fertigung ermöglichen.
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Die beschriebene Auswahl an Inspektionsmaschinen hat den Vorteil, dass alle typischen Inspektionsmaschinen einer Fertigungslinie für elektronische Bauelemente enthalten sind. Damit kann das beschriebene Verfahren grundsätzlich für eine Datenkorrelation zwischen allen Arten Inspektionsmaschinen einer Fertigungslinie und optional zusätzlich zwischen allen Bearbeitungsmaschinen und allen Inspektionsmaschinen einer Fertigungslinie für elektronische Baugruppen verwendet werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner auf (a) ein Bereitstellen eines dritten Datensatzes von einer dritten Maschine, wobei der dritte Datensatz (a1) der dritten Maschine zugeordnet ist, (a2) einen Betrieb der dritten Maschine steuert und (a3) aufweist:
- dritte Positionsinformationen und dritte Charakteristik-Informationen über charakteristische Soll-Eigenschaften der produktcharakteristischen Struktur der Leiterplatte an den mehreren Positionen der Leiterplatte; wobei das geometrische Überlagern ferner aufweist
- ein geometrisches Überlagern der dritten Positionsinformationen mit den ersten Positionsinformationen und/oder den zweiten Positionsinformationen; und wobei das Repositionieren ferner aufweist
- ein Repositionieren der dritten Positionsinformationen derart, dass eine Gesamtheit der Summe der drei Abstände zwischen jeweils drei einander zugeordneten Positionsinformationen, d.h. der Summe von
- (i) einem ersten Abstand zwischen der ersten Positionsinformation und der zugeordneten zweiten Positionsinformation,
- (ii) einem zweiten Abstand zwischen der zugeordneten zweiten Positionsinformation und einer dritten Positionsinformation, welche der ersten Positionsinformation und der zweiten Positionsinformation zugeordnet ist, und
- (iii) einem dritten Abstand zwischen der dritten Positionsinformation und der ersten Positionsinformation, von jeweils ein und derselben Stelle der Leiterplatte, reduziert ist.
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Die beschriebene Korrelation zwischen drei (maschinenspezifischen) Datensätzen hat den Vorteil, dass der Fertigungsprozess einer elektronischen Baugruppe in Bezug nicht nur auf zwei sondern auf drei verschiedenen Maschinen (Bearbeitungsmaschinen und/oder Inspektionsmaschinen) gemeinsam analysiert und das Analyseergebnis für eine verbesserte Anpassung von Prozessparametern der Bearbeitungsmaschinen und/oder von Schwellenwerten der ersten Inspektionsmaschine und ggf. weiteren Inspektionsmaschinen herangezogen werden kann.
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Abhängig von dem konkreten Anwendungsfall kann die dritte Maschine eine Bearbeitungsmaschine oder eine Inspektionsmaschine sein, wobei grundsätzlich alle der vorstehend beschriebenen Typen von Bearbeitungsmaschinen in Frage kommen. Im Falle einer Bearbeitungsmaschine sollte die dritte Maschine ein Typ von Maschine sein, so dass in der Fertigungslinie nicht zwei Lotpastendruckmaschinen und nicht zwei Lötmaschinen vorhanden sind. Die Fertigungslinie kann jedoch zwei oder mehr Bestückmaschinen enthalten. Im Falle einer Inspektionsmaschine gilt entsprechendes für den Typ von Inspektionsmaschine.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die dritte Maschine eine zweite Bearbeitungsmaschine, welche mittels eines Bearbeitungsprozesses eine weitere physikalische Änderung eines Produkts vornimmt, welches die Leiterplatte und die produktcharakteristische Struktur umfasst.
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Die weitere physikalische Änderung kann ebenfalls ein Hinzufügen einer produktcharakteristischen Struktur und/oder eine Veränderung der Eigenschaften der produktcharakteristischen Struktur umfassen. Wie vorstehend bereits beschrieben, kann die produktcharakteristische Struktur beispielsweise ein elektronisches Bauelement sein, welches mittels einer Bestückmaschine auf der Leiterplatte platziert wird bzw. worden ist. Die produktcharakteristische Struktur kann sich auf einen Zustand vor einer Verlötung oder auf einen Zustand nach einer Verlötung beziehen.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die vorstehend beschriebene als erste Inspektionsmaschine ausgebildete zweite Maschine in Bezug auf eine Transportrichtung der Fertigungslinie zwischen den beiden Bearbeitungsmaschinen angeordnet sein kann. In diesem Fall erfasst die erste Inspektionsmaschine die Bearbeitung durch die erste Bearbeitungsmaschine, nicht jedoch die Bearbeitung durch die zweite Bearbeitungsmaschine.
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Bevorzugt ist die erste Inspektionsmaschine stromabwärts von beiden Bearbeitungsmaschinen angeordnet. Damit können die „Arbeiten“ von beiden Bearbeitungsmaschinen gemeinsam inspiziert werden.
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Weiter bevorzugt ist stromabwärts von der ersten Inspektionsmaschine keine weitere Bearbeitungsmaschine mehr angeordnet. Dies bedeutet, dass die erste Inspektionsmaschine das Endprodukt der Fertigungslinie inspiziert. Eine Inspektion des Endproduktes und ein geeignetes Rückkoppeln des Inspektionsergebnisses zu den beiden Bearbeitungsmaschinen hat den Vorteil, dass die Prozessparameter der Bearbeitungsmaschine(n) in Hinblick auf die final gewünschten produktcharakteristischen Eigenschaften der gefertigten elektronischen Baugruppe angepasst bzw. optimiert werden können.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner auf (a) ein Bereitstellen eines vierten Datensatzes von einer vierten Maschine, wobei der vierte Datensatz (a1) der vierten Maschine zugeordnet ist, (a2) einen Betrieb der vierten Maschine steuert und (a3) aufweist:
- vierte Positionsinformationen und vierte Charakteristik-Informationen über charakteristische Soll-Eigenschaften der produktcharakteristischen Struktur der Leiterplatte an den mehreren Positionen der Leiterplatte. Ferner weist das geometrische Überlagern ferner auf ein geometrisches Überlagern der vierten Positionsinformationen mit den ersten Positionsinformationen, den zweiten Positionsinformationen und/oder den dritten Positionsinformationen. Außerdem weist das Repositionieren ferner auf ein Repositionieren der vierten Positionsinformationen derart, dass eine Gesamtheit der Summe der sechs Abstände zwischen jeweils vier einander zugeordneten Positionsinformationen, d.h. der Summe von (i) dem ersten Abstand, (ii) dem zweiten Abstand, (iii) dem dritten Abstand, (iv) einem vierten Abstand zwischen der vierten Positionsinformation und der dritten Positionsinformation, (v) einem fünften Abstand zwischen der vierten Positionsinformation und der zweiten Positionsinformation, und
(vi) einem sechsten Abstand zwischen der vierten Positionsinformation und der ersten Positionsinformation, von jeweils ein und derselben Stelle der Leiterplatte, reduziert ist.
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Es wird darauf hingewiesen, dass auch mehr als vier Datensätze, die jeweils einer Maschine einer Fertigungslinie für elektronische Baugruppen zugeordnet sind, mit dem beschriebenen Verfahren miteinander korreliert werden können. Somit wird eine noch größere Datenbasis für eine noch bessere Optimierung eines Baugruppen-Fertigungsprozesses geschaffen.
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Abhängig von dem konkreten Anwendungsfall kann die vierte Maschine eine Bearbeitungsmaschine oder eine Inspektionsmaschine sein. Hinsichtlich des Typs von Maschine gilt für die vierte Maschine das Gleiche wie für die dritte Maschine, was vorstehend für die anderen Maschinen erläutert wurde.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die erste Maschine die erste Bearbeitungsmaschine; die zweite Maschine ist die erste Inspektionsmaschine, welche an einer ersten Inspektionsstelle entlang der Fertigungslinie die produktcharakteristische Struktur erfasst; die dritte Maschine ist die zweite Bearbeitungsmaschine, welche in Bezug auf eine Transportrichtung der Fertigungslinie stromabwärts der ersten Bearbeitungsmaschine angeordnet ist; und die vierte Maschine ist eine zweite Inspektionsmaschine, welche an einer zweiten Inspektionsstelle entlang der Fertigungslinie die produktcharakteristische Struktur erfasst.
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In Bezug auf die Transportrichtung der Fertigungslinie befindet sich die zweite Inspektionsstelle bevorzugt stromaufwärts von der ersten Inspektionsstelle und weiter bevorzugt zwischen (a) einer ersten Bearbeitungsstelle durch die erste Bearbeitungsmaschine und (b) einer zweiten Bearbeitungsstelle durch die zweite Bearbeitungsmaschine.
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Eine bevorzugte Konfiguration der Fertigungslinie gemäß diesem Ausführungsbeispiel zeichnet sich durch eine Anordnung und Verteilung der Typen von Maschinen aus, bei der entlang der Transportrichtung der Fertigungslinie die vier verschiedenen Maschinen in folgender Reihenfolge angeordnet sind:
- Position 1: Die erste Maschine bzw. die erste Bearbeitungsmaschine ist eine Lotpastendruckmaschine;
- Position 2: Die vierte Maschine bzw. die zweite Inspektionsmaschine ist eine Lotpaste-Inspektionsmasch i ne;
- Position 3: Die dritte Maschine bzw. die zweite Bearbeitungsmaschine ist eine Bestückmaschine; und
- Position 4: Die zweite Maschine bzw. die erste Inspektionsmaschine ist eine Bestückung-Inspektionsmaschine oder eine Löt-Inspektionsmaschine.
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Falls es sich bei der zweiten Maschine bzw. der ersten Inspektionsmaschine um eine Löt-Inspektionsmaschine handelt, dann befindet sich stromaufwärts als fünfte Maschine noch eine dritte Bearbeitungsmaschine, nämlich eine Lötmaschine. Ferner kann sich in diesem Fall optional zwischen der Lötmaschine und der als Bestückmaschine ausgebildeten zweiten Bearbeitungsmaschine eine als dritte Inspektionsmaschine ausgebildete Bestückung-Inspektionsmaschine befinden, welche direkt das Bestückungsergebnis inspiziert.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit insgesamt sechs Maschinen sind bevorzugt die verschiedenen Typen von Maschinen in der folgenden Reihenfolge angeordnet:
- Position 1: Die erste Maschine bzw. die erste Bearbeitungsmaschine ist eine Lotpastendruckmaschine;
- Position 2: Die vierte Maschine bzw. die zweite Inspektionsmaschine ist eine Lotpaste-Inspektionsmaschine;
- Position 3: Die dritte Maschine bzw. die zweite Bearbeitungsmaschine ist eine Bestückmaschine;
- Position 4: Die sechste Maschine bzw. die dritte Inspektionsmaschine ist eine Bestückung-Inspektionsmaschine;
- Position 5: Die fünfte Maschine bzw. die dritte Bearbeitungsmaschine ist eine Lötmaschine; und
- Position 6: Die zweite Maschine bzw. die erste Inspektionsmaschine ist eine Löt-Inspektionsmaschine.
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Bei vielen Ausführungsformen ist die Bestückmaschine ein System, welches aus zwei oder mehr Bestückvorrichtungen bestehet. Dabei kann eine Bestückvorrichtung jeweils einen oder mehrere Bestückköpfe aufweisen, welche in bekannter Weise mittels eines Portalsystem bewegt werden können und welche in einem Bestückbetrieb Bauelemente von einer Bauelement-Zuführeinrichtung abholen und auf eine Leiterplatte platzieren, welche sich gerade in einem Bestückbereich der Bestückvorrichtung befindet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird beschrieben ein Verfahren zum Anpassen von Prozessparametern für einen Prozess zum Herstellen von elektronischen Baugruppen mittels einer automatisierten Fertigung auf einer Fertigungslinie. Dieses Verfahren weist auf (a) ein Durchführen des vorstehend beschriebenen Verfahrens, sofern es mit zumindest drei Maschinen durchgeführt wird, wobei (a1) die erste Maschine eine erste Bearbeitungsmaschine ist und der erste Datensatz einen ersten Prozessdatensatz enthält; wobei (a2) die zweite Maschine eine erste Inspektionsmaschine ist und der zweite Datensatz einen ersten Inspektionsdatensatz enthält; wobei (a3) die dritte Maschine eine zweite Bearbeitungsmaschine ist und der dritte Datensatz einen zweiten Prozessdatensatz enthält. Dieses Prozessparameter Anpassungsverfahren weist ferner auf (b) ein Bestimmen, mittels der ersten Inspektionsmaschine, einer ersten Abweichung zwischen einer Ist-Eigenschaft und einer Soll-Eigenschaft der produktcharakteristischen Struktur in einem ersten (räumlichen) Bereich der Leiterplatte, welcher einer ersten Stelle auf der Oberfläche der Leiterplatte zugeordnet ist; (c) ein Erstellen eines ersten Kombinationsdatensatzes basierend auf (i) jeweils zumindest einem ersten Teil des ersten Prozessdatensatzes, (einem ersten Teil) des zweiten Prozessdatensatzes und (einem ersten Teil) des ersten Inspektionsdatensatzes, wobei der erste Teil dem ersten Bereich der Leiterplatte zugeordnet ist und ferner basierend auf (ii) den repositionierten ersten Positionsinformationen und/oder den repositionierten zweiten Positionsinformationen und/oder den repositionierten dritten Positionsinformationen. Das beschriebene Prozessparameter Anpassungsverfahren weist ferner auf (d) ein Anpassen von ersten Prozessparametern der ersten Bearbeitungsmaschine und/oder von zweiten Prozessparametern der zweiten Bearbeitungsmaschine basierend auf dem erstellten ersten Kombinationsdatensatz und der bestimmten ersten Abweichung.
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Dem beschriebenen Verfahren zum Anpassen von Prozessparametern liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine gemeinsame Betrachtung von mehreren möglichen und verschiedenen Bearbeitungsmaschinen zugeordneten Ursachen für ungewollte (erste) Abweichungen von tatsächlichen Ist-Eigenschaften von gewünschten Soll-Eigenschaften von produktcharakteristischen Struktur(en) eine besonders gute Anpassung von Prozessparametern durchgeführt werden kann. Eine solche Anpassung führt nämlich im Vergleich zu einer herkömmlichen Anpassung, bei der nur der Prozessdatensatz einer einzigen Bearbeitungsmaschine berücksichtigt ist, zu deutlich besseren Ergebnissen bzw. einer verbesserten Fertigung. Die Ursachen von solchen ungewünschten Abweichungen sind dabei nicht optimal eingestellte Prozessparameter der an der Fertigung beteiligten Bearbeitungsmaschinen.
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Um eine solche gemeinsame Betrachtung mithilfe des Kombinationsdatensatzes durchführen zu können, ist es unabdingbar, dass für die Erstellung des Kombinationsdatensatzes jeweils diejenigen Daten bzw. Informationen verwendet werden, welche dem betreffenden ersten Bereich der Leiterplatte zugeordnet sind. Da die Datensätze von unterschiedlichen Maschinen (Bearbeitungsmaschinen und/oder Inspektionsmaschinen) üblicherweise auf unterschiedlichen (Formaten von) Beschreibungen und unterschiedlichen Koordinatensystemen basieren, ist es erforderlich, zunächst das vorstehend beschriebene positionskorrekte Korrelieren der verschiedenen Datensätze durchzuführen. Nur so kann nämlich gewährleistet werden, dass die in den verschiedenen Datensätzen enthaltenen Information in Bezug auf die jeweilige Stelle bzw. den jeweiligen Bereich der Leiterplatte positionsrichtig miteinander korreliert werden. Die beschriebene Korrelation kann demzufolge auch als positionskorrekte Kombination von Informationen verstanden werden.
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Anschaulich ausgedrückt sorgt bei der beschriebenen Anpassung von Prozessparametern das vorstehend beschriebene Verfahren zum Korrelieren von verschiedenen Datensätzen für eine positionskorrekte Übersetzung von unterschiedlichen maschinenspezifischen Datensätzen (Prozessdatensätze und/oder Inspektionsdatensätze). Bei diesem „Übersetzen“ werden „Sprachen“ und/oder „Datenformate“ der verschiedenen Datensätze so übersetzt, dass eine positionskorrekte Korrelation der in den verschiedenen Datensätzen enthaltenen Informationen möglich wird.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der erste (räumliche) Bereich der Leiterplatte ein Bereich der Leiterplatte, in dem die erste Abweichung zwischen der Ist-Eigenschaft und der Soll-Eigenschaft der produktcharakteristischen Struktur größer ist als eine zweite Abweichung zwischen einer Ist-Eigenschaft und einer Soll-Eigenschaft der produktcharakteristischen Struktur in einem zweiten (räumlichen) Bereich der Leiterplatte, welcher einer zweiten Stelle auf der Oberfläche der Leiterplatte zugeordnet ist. Dabei ist/sind die zweite Stelle bzw. der zweite Bereich unterschiedlich von der ersten Stelle bzw. dem ersten Bereich.
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Anschaulich ausgedrückt ist der erste Bereich hinsichtlich der Qualität der zu fertigenden Baugruppe problematischer bzw. kritischer als der zweite Bereich. Dies kann seine Ursache beispielsweise daran haben, dass in dem ersten Bereich kleinere Leiterplattenstrukturen, insbesondere kleinere Bauelement-Anschlussflächen bzw. kleinere Pads, vorhanden sind, welche zudem auch noch weniger weit voneinander beabstandet sind. In diesem Zusammenhang ist es offensichtlich, dass solche „feinere“ Strukturen wesentlich schwerer korrekt zu bearbeiten sind als größere Strukturen (in dem zweiten Bereich). Eine Optimierung von Prozessparametern insbesondere bzw. mit dem Fokus auf problematische bzw. kritische Bereiche kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn es sich bei diesen Bereichen um Bereiche auf der Leiterplatte handelt, die nach dem Löten nicht mehr repariert werdenden können.
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Ein weiterer Vorteil einer ausschließlichen oder bevorzugten Berücksichtigung von solchen kritischen Bereichen kann darin gesehen werden, dass für das Anpassen der Prozessparameter nicht unnötigerweise Daten verarbeitet werden müssen, welche keinen oder nur einen sehr geringen Einfluss auf eine möglichst optimale Prozessparameteranpassung haben. Dadurch wird die Durchführung des beschriebenen Verfahrens in Bezug auf eine erforderliche Rechenleistung weniger aufwändig. Außerdem kann das Verfahren bei einer bestimmen verfügbaren Rechenleistung deutlich schneller durchgeführt werden.
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Eine Auswahl der unterschiedlichen Bereiche der Leiterplatte kann auf einem a priori Wissen und/oder Erfahrungen einer Bedienperson beruhen. Ferner kann die Auswahl auch anhand von (nur selten ausgeführten) zumindest annähernd vollständigen d.h. vollflächigen Inspektionen der Leiterplatte erfolgen, bei denen der Grad der Abweichungen für verschiedenen Stellen bzw. Bereichen der Leiterplatte bestimmt wird.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner auf (a) ein Bestimmen, mittels der ersten Inspektionsmaschine, der zweiten Abweichung zwischen einer Ist-Eigenschaft und einer Soll-Eigenschaft der produktcharakteristischen Struktur in dem zweiten (räumlichen) Bereich der Leiterplatte; (b) ein Erstellen eines zweiten Kombinationsdatensatzes basierend auf (b1) jeweils zumindest einem zweiten Teil des ersten Prozessdatensatzes, einem zweiten Teil des zweiten Prozessdatensatzes und einem zweiten Teil des ersten Inspektionsdatensatzes, wobei der zweite Teil dem zweiten Bereich der Leiterplatte zugeordnet ist und ferner basierend auf (b2) den repositionierten ersten Positionsinformationen und/oder den repositionierten zweiten Positionsinformationen und/oder den repositionierten dritten Positionsinformationen; und (c) ein Anpassen der ersten Prozessparameter der ersten Bearbeitungsmaschine und/oder der zweiten Prozessparameter der zweiten Bearbeitungsmaschine ferner basierend auf dem erstellten zweiten Kombinationsdatensatz und der bestimmten zweiten Abweichung. Die Berücksichtigung der Abweichung(en) in dem zweiten Bereich ermöglicht eine noch genauere Anpassung der Prozessparameter in Hinblick auf eine möglichst optimale Qualität des gefertigten Endproduktes.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebene ProzessparameterAnpassung auch bei Fertigungslinien mit mehr als zwei Bearbeitungsmaschinen und/oder bei Fertigungslinien mit mehr als einer Inspektionsmaschine durchgeführt werden kann. Dafür ist es lediglich erforderlich, geeignete Kombinationsdatensätze zu erstellen, wobei natürlich immer darauf geachtet werden muss, dass die in den verschiedenen Prozessdatensätzen und den Inspektionsdatensätzen enthaltenen Informationen immer positionsgenau zusammengeführt bzw. positionsgenau miteinander kombiniert werden müssen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Anpassen der ersten Prozessparameter der ersten Bearbeitungsmaschine und/oder der zweiten Prozessparameter der zweiten Bearbeitungsmaschine iterativ mittels zumindest einem lernenden Algorithmen durgeführt. Dies hat den Vorteil, dass die Prozessparameter beispielsweise mit Mitteln der künstlichen Intelligenz verbessert werden können. Dazu ist es sinnvoll, wenn das beschriebene Verfahren im Rahmen der Fertigung eines bestimmten Typs von elektronischer Baugruppe bei jeder einzelnen oder zumindest bei einer großen Anzahl von Baugruppenfertigungen durchgeführt wird. Dann erhält eine Datenverarbeitungseinrichtung, auf der die erforderlichen lernenden Algorithmen durchgeführt werden, eine hohe Anzahl an Lerndaten. Dies ermöglicht eine besondere gute Anpassung der Prozessparameter in Hinblick auf eine möglichst optimale Qualität des Endprodukts elektronische Baugruppe.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird beschrieben eine Fertigungslinie zum automatisierten Herstellen einer elektronischen Baugruppe, welche eine Leiterplatte und mehrere elektronische Bauelemente aufweist, die an der Leiterplatte angebracht sind und mittels Leiterbahnen elektrisch miteinander verschaltet sind. Die beschriebene Fertigungslinie weist auf (a) eine erste Maschine zum Bearbeiten eines Produkts, welches die Leiterplatte und eine produktcharakteristische Struktur umfasst; (b) eine zweite Maschine zum Inspizieren der produktcharakteristischen Struktur; (c) eine dritte Maschine zum Bearbeiten des Produkts; und (d) eine Datenverarbeitungseinrichtung, welche kommunikativ mit der ersten Maschine, der zweiten Maschine und der dritten Maschine gekoppelt ist und welche eingerichtet ist, das vorstehend beschriebene Verfahren zum Anpassen von Prozessparametern auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird beschrieben ein Computerprogramm zum Anpassen von Prozessparametern für einen Prozess zum Herstellen von elektronischen Baugruppen mittels einer automatisierten Fertigung auf einer Fertigungslinie. Das Computerprogramm, wenn es von einer Datenverarbeitungseinrichtung der Fertigungslinie ausgeführt wird, ist zum Durchführen des vorstehend beschriebenen Verfahrens zum Anpassen von Prozessparametern eingerichtet.
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Im Sinne dieses Dokuments ist die Nennung eines solchen Computerprogramms gleichbedeutend mit dem Begriff eines Programm-Elements, eines Computerprogrammprodukts und/oder eines computerlesbaren Mediums, das Anweisungen zum Steuern eines Computersystems enthält, um die Arbeitsweise eines Systems bzw. eines Verfahrens in geeigneter Weise zu koordinieren, um die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verknüpften Wirkungen zu erreichen.
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Das Computerprogramm kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (CD-Rom, DVD, Blue-ray Disk, Wechsellaufwerk, flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher, eingebauter Speicher/Prozessor etc.) abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogramm in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer heruntergeladen werden kann.
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Das beschriebene Verfahren kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d.h. einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektronischer Schaltungen, d.h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Fertigungslinie für elektronische Baugruppen mit einer übergeordneten Datenverarbeitungseinrichtung zum Korrelieren von Prozessdaten und Inspektionsdaten von verschiedenen Bearbeitungs- bzw. Inspektionsvorrichtung der Fertigungslinie.
- 2 illustriert eine Korrelation von Prozessdaten und Inspektionsdaten u.a. zum anschließenden Optimieren von Prozessparametern einer als Lotpastendruckmaschine ausgebildeten Bearbeitungsmaschine.
- 3 zeigt einen als Korrelationstabelle realisierten Korrelationsdatensatz für zwei unterschiedliche Typen von Leiterplatten.
- 4 zeigt anhand eines Blockdiagramms eine Optimierung von Prozessdaten für eine Bestückung.
- 5 zeigt ein Repositionieren von Positionsdaten.
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Detaillierte Beschreibung
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Es wird darauf hingewiesen, dass in der folgenden detaillierten Beschreibung Merkmale bzw. Komponenten von unterschiedlichen Ausführungsformen, die mit den entsprechenden Merkmalen bzw. Komponenten von einer anderen Ausführungsform nach gleich oder zumindest funktionsgleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen oder mit Bezugszeichen versehen sind, welche in den letzten beiden Ziffern identisch sind mit den Bezugszeichen von entsprechenden gleichen oder zumindest funktionsgleichen Merkmalen bzw. Komponenten. Zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen werden bereits anhand einer vorher beschriebenen Ausführungsform erläuterte Merkmale bzw. Komponenten an späterer Stelle nicht mehr im Detail erläutert.
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Ferner wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. Insbesondere ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier explizit dargestellten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.
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1 zeigt eine Fertigungslinie 100 für elektronische Baugruppen. Die Fertigungslinie weist verschiedene Vorrichtungen auf, welche entlang einer Transportstrecke für Leiterplatten angeordnet sind. Die Transportrichtung der Leiterplatten-Transportstrecke ist in 1 mit einem mit „T“ bezeichneten Pfeil angedeutet.
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Entlang der Transportrichtung T weist die Fertigungslinie 100 in bekannter Weise eine Eingabestation 102 auf, in welcher vorgefertigte aber noch nicht bedruckte Leiterplatten zugeführt werden. Stromabwärts der Eingabestation 102 befindet sich eine Vorrichtung 104 zum Markieren von Leiterplatten mittels Laserstrahlen.
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Danach folgt als erste Bearbeitungsmaschine eine Lotpastendruckmaschine 110, welche mittels eines bekannten Siebdruckverfahrens selektiv Lotpaste an bestimmten Stellen der Leiterplatte aufträgt. Diese Stellen sind typischerweise die Bauelement-Anschlussflächen bzw. Pads an der Oberfläche der betreffenden Leiterplatte. Das Auftragen der Lotpaste ist in der Praxis kein einfacher Prozess, weil für jede Bauelement-Anschlussfläche die Lotpaste positionsgenau und mengengenau aufgebracht werden muss. Um dies zu erreichen, muss eine Vielzahl von Prozessparametern der Lotpaste Druckmaschine 110 korrekt eingestellt werden. Diese Prozessparameter umfassen beispielsweise die Geschwindigkeit eines Rakels, welches an der Oberfläche einer sogenannten Druckschablone entlanggeführt wird und dafür sorgt, dass die viskose Lotpaste in der korrekten Menge in jeweils eine Öffnung der Druckschablone transferiert wird.
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Stromabwärts von der Lotpastendruckmaschine 110 befindet sich eine Lotpaste-Inspektionsmaschine 120, mittels welcher optisch überprüft wird, ob der Lotpastendruck eine ausreichende Qualität hat, so dass es sinnvoll ist, die nun bedruckte Leiterplatte weiter zu prozessieren. Die Lotpaste-Inspektionsmaschine 120 wird in Anlehnung an den englischen Ausdruck „Solder Paste Inspektion“ auch SPI Maschine genannt.
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Entlang der Transportrichtung T folgt dann ein Bestücksystem. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Bestücksystem insgesamt drei Bestückmaschinen 130, mit denen jeweils eine bestimmte Anzahl von (unterschiedlichen) Bauelementen an den durch die zuvor aufgebrachten Lotpastendepots definierten Bauelementpositionen aufgesetzt wird.
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Nach dem Bestücksystem folgt eine Bestückung-Inspektionsmaschine 140, mittels welcher überprüft wird, ob die durch die drei Bestückmaschinen 130 vorgenommene Bestückung der Leiterplatten korrekt war. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erfasst die Bestückung-Inspektionsmaschine 140 die bestückten Bauelemente optisch in zwei Dimensionen (2D) und in drei Dimensionen (3D). Die Bestückung-Inspektionsmaschine 140 ist eine bekannte „Automatic Optical Inspection“ (AOI) Maschine.
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Stromabwärts von der AOI Maschine 140 folgt eine Lötmaschine 150, welche in bekannter Weise als ein sogenannter Reflow Ofen ausgebildet ist. In diesem Reflow Ofen 150 wird die viskose Lotpaste aufgeschmolzen, so dass nach einem späteren Abkühlen der Lotpaste die Bauelemente fest und elektrisch leitend mit den jeweiligen Bauelement-Anschlussflächen kontaktiert sind.
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Nach dem Reflow Ofen 150 folgt erneut ein Leiterplattenpuffer 152, in dem eine gewisse Anzahl von gelöteten Leiterplatten gespeichert bzw. gepuffert werden kann.
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Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel folgt danach (stromabwärts) eine Löt-Inspektionsmaschine 160, mittels welcher überprüft wird, ob der in dem Reflow Ofen 150 vorgenommene Lötvorgang (qualitativ) erfolgreich war. Auch die Löt-Inspektionsmaschine 160 ist hier eine bekannte AOI Maschine.
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Nach der AOI Maschine 160 folgt eine Ausgabestation 162. An dieser können die fertig prozessierten elektronischen Baugruppen von einer Bedienperson entnommen werden.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten Fertigungslinie ist es üblich, die Prozessparameter der einzelnen Bearbeitungsmaschinen (Lotpastendruckmaschine 110, Bestückmaschinen 130, Reflow Ofen 150) basierend auf den Inspektionsdaten derjenigen Inspektionsmaschine (Lotpaste-Inspektionsmaschine 120, Bestückung-Inspektionsmaschine 140, Löt-Inspektionsmaschine 160), die der jeweiligen Inspektionsmaschine unmittelbar zugeordnet bzw. nachgeschaltet ist, zu optimieren. Eine prozesstechnisch kombinierte Optimierung von Prozessparametern, welche hinsichtlich der finalen Qualität einer gefertigten elektronischen Baugruppe natürlich nicht vollständig unabhängig voneinander sind, ist nicht bekannt.
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Bei der hier beschriebenen Fertigungslinie 100 ist eine übergeordnete Datenverarbeitungseinrichtung µP vorgesehen, welche insbesondere die Inspektionsdaten von den verschiedenen Inspektionsmaschine 120, 140 und 160 sammelt und gemeinsam ausgewertet. Ferner werden auch aktuelle Prozessdaten von den Bearbeitungsmaschinen 110, 130 und 150, insbesondere von der Lotpaste-Inspektionsmaschine 120, gesammelt und zusammen mit den Inspektionsdaten in Hinblick auf eine möglichst hohe Qualität des finalen Endprodukts, d. h. der gefertigten elektronischen Baugruppen, ausgewertet. Dafür werden in bevorzugter Weise Methoden bzw. Algorithmen der künstlichen Intelligenz verwendet. Diese Auswertung führt dann zu optimierten Prozessparametern, die in welche in einer Datenbank DB abgelegt werden können.
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Eine gemeinsame Auswertung der von den verschiedenen Maschinen bereitgestellten Datensätzen ist jedoch nicht so einfach. Die verschiedenen Datensätze betreffen zwar inhaltlich alle (relevanten) Positionen auf der jeweiligen Leiterplatte. Jede Maschine verwendet dafür jedoch typischerweise ihr eigenes Datenformat. Diese Datenformate unterscheiden sich insbesondere durch prozessspezifisch unterschiedliche Positionsbeschreibungen der verschiedenen Stellen und Bestückinhalte der Leiterplatte. Deshalb ist es erforderlich, die entsprechenden Positionsinformationen der verschiedenen Datensätze zu repositionieren und geometrisch so zu überlagern, dass diese möglichst gut „in Deckung“ kommen. Das entsprechende Verfahren zum Korrelieren der verschiedenen Datensätze, welches in der Datenverarbeitungseinrichtung µP durchgeführt wird und welches einen zentralen Aspekt der in diesem Dokument beschriebene Erfindung darstellt, wird nachstehend weiter unten im Detail erläutert.
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Der Kern der in diesem Dokument beschriebenen Erfindung besteht darin, die Funktionalitäten der verschiedenen Maschinen der Fertigungslinie 100 miteinander zu korrelieren. Dies wird nachstehend als sog. „Inter Device Data Correlation Funktionality“ (IDDCF) bezeichnet. Mit einer solchen IDDCF besteht die Möglichkeit, den Prozessablauf der gesamten Fertigungslinie 100 zu optimieren. Dafür werden Messdaten von den verschiedenen Inspektionsmaschinen sowie Prozessdaten von zumindest einer der verschiedenen Bearbeitungsmaschinen gesammelt und daraus Korrelationsdaten ermittelt, so dass alle Maschinen anschaulich ausgedrückt „die gleiche Sprache sprechen“. Die Kommunikationsdaten, welche in einem Korrelationsdatensatz enthalten sind, können dann dazu verwendet werden, den gesamten Fertigungsprozess (kollektiv) zu optimieren, indem optimierte Prozessparameter für die verschiedenen Bearbeitungsmaschinen eingestellt werden.
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Anders ausgedrückt verbindet die Datenverarbeitungseinrichtung µP zumindest einige der Maschinen und ruft von diesen detaillierte Arbeitsdaten ab, welche in diesem Dokument auch als „Arbeitsrezepte“ bezeichnet werden. Diese Arbeitsrezepte enthalten Anweisungen bzw. Informationen, wie die betreffende Maschine ihre Arbeit zu verrichten hat. Zur Klarstellung: Dies betrifft nicht nur die Bearbeitungsmaschinen, sondern auch die Inspektionsmaschinen.
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Ein Arbeitsrezept für die Lotpastendruckmaschine 110 beinhaltet z.B. (und nicht abschließend) die Größe und das Format der betreffenden Leiterplatte, die Stellen auf der Leiterplatte, an denen die Lotpaste aufgetragen werden soll, Prozessparameter wie beispielsweise die Geschwindigkeit des o.g. Rakels, Reinigungszyklen für das Rakel, etc.
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Ein Arbeitsrezept für die Lotpaste-Inspektionsmaschine 120 beinhaltet zum Beispiel eine Layout-Beschreibung, wo die Lotpastendepots zu erwarten sind und wie diese Depots 2D und 3D für die Lotpaste-Inspektionsmaschine 120 aussehen sollen. Ferner kann eine Layout-Beschreibung auch Informationen über die zu erwartenden bzw. gewünschten Volumina an Lotpaste und ggf. deren tolerierbare Toleranzen umfassen.
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Ein Arbeitsrezept für die Bestückmaschinen 130 beinhaltet zum Beispiel die jeweiligen Bestückpositionen sowie Prozessinformationen wie beispielsweise Vakuumwerte für den Unterdruck, mit dem Bauelemente von einem Sauggreifer gehalten werden, den Druck bzw. Kraft beim Aufsetzen der Bauelemente auf die Leiterplatte, Verfahrgeschwindigkeiten eines Bestückkopfes, etc.
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Ein Arbeitsrezept für beide AOI Maschinen 140 und 160 beinhaltet zum Beispiel eine Angabe über (ausgewählte) Lötverbindungen, die (vor bzw. nach dem Reflow Ofen 150) inspiziert werden sollen, Soll-Positionen und Soll-Höhen von aufgesetzten bzw. verlöteten Bauelementen, etc.
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Die o.g. beispielhaften Arbeitsrezepte werden mittels der o.g. IDDCF miteinander korreliert. Dabei werden insbesondere die Positionsinformationen von allen Bauelementen und deren elektrischen Anschlüssen positionsgenau, d. h. mit einer korrekten geometrischen Überlagerung der produktcharakteristischen Strukturen der Leiterplatte, analysiert.
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Es wird darauf hingewiesen, dass mit der hier beschriebenen IDDCF keinesfalls ausgeschlossen ist, fehlerhafte (Zwischen)Produkte an sogenannten Gates aus dem Fertigungsprozess zu entfernen. Es ist allerdings möglich, im Rahmen eines optimierten Prozessablaufs interne Schwellenwerte einer Inspektionsmaschine für eine Klassifikation eines (Zwischen)Produkts als fehlerhaft anzupassen, um die Wahrscheinlichkeit von falschen Fehlermeldungen zu reduzieren. Ferner können, wie bereits vorstehend beschrieben, basierend auf den Messergebnissen der Inspektionsmaschinen die Prozessparameter für die verschiedenen Bearbeitungsmaschinen so angepasst werden, dass die Qualität der gesamten Fertigung verbessert wird. Dies führt auf vorteilhafte Weise zu einem insgesamt qualitativ verbesserten Fertigungsprozess sowie zu reduzierten Zykluszeiten, weil insbesondere durch eine geeignete Anpassung von internen Schwellenwerten die Anzahl von falschen Fehlermeldungen reduziert werden kann.
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Mittels einer bekannten Leiterplatten-Nachverfolgung bzw. eines sog. Leiterplatten-Tracking innerhalb einer Fertigungslinie und mittels der o.g. IDDCF ergeben sich insbesondere folgende Korrelationen:
- (A) Welche Leiterplatte-Identifikationsnummer für eine AOI Maschine entspricht welcher Leiterplatte-Identifikationsnummer für eine Bestückmaschine.
- (B) Welches von einer AOI Maschine erfasste Bauelement entspricht welchem von einer Bestückmaschine bestückten Bauelement.
- (C) Welche Anschluss- bzw. Pin-Identifikationsnummer für eine AOI Maschine entspricht welcher Bauelement-Anschlussfläche-Identifikationsnummer, die von der SPI Maschine verwendet wird.
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Zusätzlich können die von den Bestückmaschinen 130 verwendeten Bestückpositionen mit den Bauelement-Aufnahmepositionen korreliert werden, welche von einer Prozessdatenverwaltung der jeweiligen Bestückmaschine 130 erhalten werden können. Diese Positionskorrelationen bzw. Korrelationen in Bezug auf die Identifikationsnummern sollten immer dann neu ermittelt werden, wenn zumindest ein Arbeitsrezept für zumindest eine der beteiligten Maschinen der Fertigungslinie 100 geändert wird.
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Sobald diese Korrelationen verfügbar sind, können Sie verwendet werden, um den Prozessablauf für nachfolgende Leiterplatten zu optimieren.
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2 illustriert eine Korrelation von Prozessdaten und Inspektionsdaten u.a. zum anschließenden Optimieren von Prozessparametern einer als Lotpastendruckmaschine ausgebildeten Bearbeitungsmaschine.
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Dieser Vorgang beginnt gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel damit, dass in einem Schritt S1 die Arbeitsrezepte für die Lotpaste-Inspektion, für die Bestückung-Inspektion und für den Bestückungsprozess durch die Bestückmaschinen 130 gesammelt werden. Die Arbeitsrezepte enthalten u.a. detaillierte Informationen über das Layout der jeweiligen Leiterplatte, die darauf zu bestückenden Bauelemente (Positionen und Größen) und deren Bauelement-Anschlusskontakte.
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In einem nächsten Schritt S2 erfolgt dann die o.g. Korrelation von Positionsdaten mithilfe der IDDCF. Dabei werden die Positionen der Bauelemente und die Positionen der Bauelement-Anschlusskontakte zwischen den von den verschiedenen Maschinen verwendeten Arbeitsrezepten so miteinander korreliert, dass alle in den verschiedenen Arbeitsrezepten enthaltenen Bauelement-Anschlusskontakten korrekt einander zugeordnet sind. Das Ergebnis dieser Korrelation ist eine Korrelationstabelle, welche für alle beteiligten Maschinen die Bauelement-Anschlusskontakte und die Bauelement-Anschlussflächen (Pads) korrekt einander zuordnet. Diese Zuordnung erfolgt nicht nur anhand von Positionen auf dem jeweiligen Typ von Leiterplatte, sondern auch anhand von Identifikationsnummern von Bauelementen, von Identifikationsnummern von Bauelement-Anschlussflächen und/oder von Identifikationsnummern von Bauelement-Anschlusskontakten. Dadurch können mitunter unterschiedliche Bezeichnungen von Bauelementen und Identifikationsnamen der verschiedenen an dem Fertigungsprozess beteiligten Maschinen und deren Arbeitsrezepte korrekt zugeordnet werden können. So kann diese Korrelationstabelle insbesondere dafür verwendet werden, um miteinander zu korrelieren (a) die Arbeitsrezepte von zumindest einer AOI Inspektionsmaschine und der Lotpaste-Inspektionsmaschine und (b) die Arbeitsrezepte der Lotpastendruckmaschine und der Bestückmaschinen, welche Arbeitsrezepte die aktuellen Prozessparameter enthalten.
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In einem nächsten Schritt S3 wird dann auf Ergebnisse von den verschiedenen Inspektionsmaschinen gewartet. Diese Ergebnisse beziehen sich alle auf eine bestimmte Leiterplatte.
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Sobald die Ergebnisse von den verschiedenen Inspektionsmaschinen vorliegen, wird in einem nächsten Schritt S4 die zuvor bestimmt Positionszuordnung verwendet, um diese Ergebnisse miteinander zu korrelieren. Dafür wird die in dem Schritt S2 bestimmt Korrelationstabelle verwendet.
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In einem nächsten Schritt S5 werden die miteinander korrelierten Ergebnisse, die (aktuellen) Arbeitsrezepte und die Korrelationsdaten in einer Datenbank DB gespeichert. Die Datenbank DB ist die Basis dafür, dass von einem in 2 nicht dargestellten Prozessor eine sog. „Big Data“ Analyse vorgenommen werden kann und die Ergebnisse der „Big Data“ Analyse einer Bedienperson mittels einer geeigneten Visualisierung angezeigt werden können. Beispielsweise kann die „Big Data“ Analyse dafür verwendet werden, und um grundsätzliche Gründe (sog. „root causes“) für Defekte bei elektronischen Baugruppen am Ende der Fertigungslinie herauszufinden. Ferner kann eine solche „Big Data“ Analyse auch dafür verwendet werden, Schwellenwerte der Inspektionsmaschinen für ein Aussondern von defekten Zwischenprodukten so anzupassen, dass die Wahrscheinlichkeit von falschen Fehlermeldungen reduziert wird.
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In einem Schritt S6 werden die Korrelationsergebnisse an die jeweilige Inspektionsmaschine bzw. Bearbeitungsmaschinen übermittelt. Im Falle der Lotpaste-Inspektionsmaschine können dann hinsichtlich möglicher Defekte für einem Auftrag von Lotpaste besonders relevante Stellen der Leiterplatte gekennzeichnet werden. Bei einer Lotpastendruckmaschine können dann zumindest einige Prozessparameter so eingestellt werden, dass die Wahrscheinlichkeit für defekte Aufträge von Lotpaste und damit automatisch die Ausschussrate von mit Lotpaste bedruckten Leiterplatten noch vor ihrer Bestückung mit Bauelementen reduziert wird.
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3 zeigt einen als Korrelationstabelle 375 realisierten Korrelationsdatensatz für zwei unterschiedliche Typen von Leiterplatten, einer ersten Leiterplatte 370a und einer zweiten Leiterplatte 370b. In den Arbeitsrezepten für die Bestückmaschinen wird die erste Leiterplatte 370a als Panel 1 bezeichnet und die zweite Leiterplatte 370b wird als Panel 2 bezeichnet. In den Arbeitsrezepten für die AOI Maschinen wird die erste Leiterplatte 370a als Panel A bezeichnet und die zweite Leiterplatte 370b wird als Panel B bezeichnet. Diese Zuordnung ist gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in den ersten beiden Zeilen der Korrelationstabelle 375 hinterlegt. Ferner sind in der Korrelationstabelle 375 noch weitere Korrelationen hinsichtlich verschiedenen Typen von Bauelement hinterlegt. Dafür werden eindeutige Identifikationsnummern verwendet. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind dies für Widerstände die IDs R100, R101, ..., R100_a, R101_a, ..., etc., für Kondensatoren die Ids C100, C101, ..., C100_b, C101_c, für Dioden die Ids D100, R101, D100_c, D101_c und für Ball Grid Arrays die Ids Q2 und Q2_x.
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4 zeigt anhand eines Blockdiagramms eine Optimierung von Prozessdaten für eine Bestückung. Wie bereits vorstehend mehrfach erläutert, basiert die Optimierung auf einer positionskorrekten Überlagerung der Beschreibungen von ein und derselben Leiterplatte durch unterschiedliche Maschinen bzw. in unterschiedlichen Arbeitsrezepten. Oben links in 4 ist das Layout einer Leiterplatte 470 in dem Arbeitsrezept bzw. dem Koordinatensystem für eine Bestückmaschine anschaulich visualisiert. Oben rechts ist das gleiche Layout der Leiterplatte 470 in dem Arbeitsrezept bzw. dem Koordinatensystem für eine AOI Maschine anschaulich visualisiert.
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Wie aus dem unter den beiden Leiterplattenlayouts dargestellten Blockdiagramm ersichtlich, erfordert die Optimierung von Prozessdaten für die Bestückung eine positionskorrekte Überlagerung der Positionsbeschreibungen der beiden Layouts, d.h. der Beschreibung 482 der Bestückpositionen und der Beschreibung 483 von Bauelementpositionen in dem Koordinatensystem bzw. dem Arbeitsrezept der jeweiligen AOI Maschine. Die Positionsbeschreibung 482 für die Bestückung hängt dabei von dem Arbeitsrezept für die Bestückung (Bestückung Arbeitsrezept 481) ab. Aus dem Bestückung Arbeitsrezept 481, der Beschreibung 482 und der Beschreibung 483 wird als Korrelationstabelle ein Datensatz 484 erstellt, welcher die Bauelementpositionen in den verschiedenen Koordinatensystemen bzw. Arbeitsrezepten einander zuordnet. Basierend (i) auf einem Datensatz 485, welcher Prozessdaten für die Bestückung enthält, und (ii) der Korrelationstabelle 484 für die Bauelementpositionen wird eine weitere Korrelationstabelle 486 erzeugt, in welcher eine Korrelation zwischen (i) den Bestückpositionen und (ii) den Bauelement-Aufnahmepositionen der jeweiligen Bauelemente aus einer Bauelement-Zuführeinrichtung beschrieben ist. Aus der weiteren Korrelationstabelle 486 werden dann optimierte Prozessdaten 487 für eine Bauelement Aufnahme und eine Bauelement Bestückung in Bezug auf eine möglichst geringe Rate von falsch bestückten Bauelementen bestimmt. Falsch bestückte Bauelemente würden, wie bereits vorstehend beschrieben, von einer AOI Maschine als Bauelement-Defekte (hoffentlich korrekt) erkannt.
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Wie bereits vorstehend erläutert, können verschiedene Arbeitsrezepte von verschiedenen Maschinen nicht einfach lediglich anhand von Referenzbezeichnungen wie beispielsweise Leiterplatten Ids korreliert werden, weil die entsprechenden Beschreibungen für unterschiedliche Maschinenmöglicherweise unterschiedlich sind. Zumindest derzeit gibt es auch keine Vereinbarung (zwischen Herstellern von verschiedenen Maschinen), für verschiedene Maschinen einer Fertigungslinie für elektronische Baugruppen die gleichen Referenzbezeichnungen zu verwenden. Selbst die Ursprünge von unterschiedlichen Koordinatensystemen können unterschiedlich sein. Die einzigen zuverlässigen Daten, auf die für eine positionskorrekte Korrelation zurückgegriffen werden kann, sind die Abstände zwischen den (Mittelpunkten der) verschiedenen Bauelemente. Zum zuverlässigen Erstellen einer solchen Positionskorrelation kann jeweils auf die relativen Abstände zwischen den (Mittelpunkten der) Bauelemente und den Bauelement-Anschlusskontakten des jeweiligen Bauelements zurückgegriffen werden. Mit einer korrekten Positionskorrelation können die unterschiedlichen Layouts so übereinandergelegt werden, dass der Überlapp zwischen den produktcharakteristischen Strukturen Bauelement-Anschlussflächen und Bauelement-Anschlusskontakte zwischen beiden Layouts möglichst groß ist.
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Anschaulich ausgedrückt kann jeweils eine Mehrzahl von Mittelpunkt-Positionen als ein „Fingerabdruck“ für ein bestimmtes Produkt bzw. für eine bestimmte Leiterplatte angesehen werden. Dieser Fingerabdruck muss für unterschiedliche Datenquellen (von unterschiedlichen Maschinen) zumindest sehr ähnlich sein. Falls dies nicht der Fall wäre, dann würde es sich nicht um dasselbe Produkt handeln. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt eine positionskorrekte Überlagerung anhand eines solchen Fingerabdrucks für zwei verschiedene Layout-Beschreibungen einer Leiterplatte, wobei zumindest eine der beiden Layout-Beschreibungen so verschoben wird, dass eine Gesamtheit der Abstände zwischen jeweils zwei einander zugeordneten Positionen von Bauelement-Anschlusskontakten und/oder Bauelement-Anschlussflächen minimiert ist. Dafür kann beispielsweise ein bekannter sog. „Nächster Nachbar“ Algorithmus verwendet werden.
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5 zeigt anschaulich ein Repositionieren von Positionsdaten, die von unterschiedlichen Maschinen für ein und dieselbe Leiterplatte 570 verwendet werden. Die offenen Kreise stellen dabei die Mittelpunkte von Bauelement-Anschlusskontakten dar, so wie sie für bzw. von einer AOI Maschine (vgl. Bezugszeichen 140 in 1) verwendet werden. Die vollen Kreise stellen die Mittelpunkte von Bauelement-Anschlussflächen dar, so wie sie für bzw. von einer SPI Maschine (vgl. Bezugszeichen 120 in 1) verwendet werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass das Repositionieren auch iterativ mit mehreren Schleifen durchgeführt werden kann. So kann beispielsweise nach einer ersten Prozedur zum Repositionieren, welche keine 100% Übereinstimmung liefert, eine zweite Prozedur zu einem verbesserten Repositionieren durchgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fertigungslinie
- 102
- Eingabestation
- 104
- Vorrichtung zum Markieren von Leiterplatten mit Laserstrahlung
- 110
- Lotpastendruckmaschine
- 120
- Lotpaste-Inspektionsmaschine / SPI Maschine
- 130
- Bestückmaschinen
- 140
- Bestückung-Inspektionsmaschine / AOI Maschine
- 150
- Lötmaschine / Reflow Ofen
- 152
- Leiterplattenpuffer
- 160
- Löt-Inspektionsmaschine / AOI Maschine
- 162
- Ausgabestation
- T
- Transportrichtung
- µP
- Datenverarbeitungseinrichtung
- DB
- Datenbank
- S1
- Erfassung Arbeitsrezepte
- S2
- Korrelation Positionen zwischen verschiedenen Maschinen
- S3
- Erfassung Ergebnisse
- S4
- Anwendung Positionskorrelationen auf Maschinenergebnisse
- S5
- Speicherung korrelierte Maschinenergebnisse
- S6
- Echtzeit-Rückkopplung von korrelierten Maschinenergebnissen
- 370a
- Leiterplatte (erster Typ)
- 370b
- Leiterplatte (zweiter Typ)
- 375
- Korrelationsdatensatz / Korrelationstabelle
- 470
- Leiterplatte
- 481-487
- Blöcke
- 570
- Leiterplatte
