Test Convention 2020 – Gelungenes Live-Event trotz Corona

Die positive Bewertung gilt auch für das im Vorjahr ins Leben gerufene neue Test Convention Format aus den drei früheren Veranstaltungsreihen Boundary Scan Days, Inspection Days und Automotive Days. Die Test Convention bringt alles an einem Datum und einem Ort unter dem Motto ‚Technology meets Quality' zusammen und fördert dadurch auch den Blick über den eigenen Tellerrand.

Eröffnet wurde die Veranstaltung von Alice Göpel, Mitglied der Geschäftsführung der Göpel electronic GmbH, Jena. Nach der offiziellen Begrüßung ging sie kurz auf die derzeitige von Corona geprägte Situation ein. Die Digitalisierung wird immer wichtiger und durch Corona weiter gefördert.

Keynote Digitalisierung: Der Mensch braucht analoge Adapter

Auf eine grundsätzliche Problematik der Digitalisierung ging anschließend Tobias Bartel in der Keynote ,Chancen/Risiken Industrie 4.0: Firma digital, Mensch analog' ein. Er ist ein anerkannter Experte für ‚Brain & Business', der aus der Kenntnis, wie unser Gehirn funktioniert, Informationen rezipiert, verarbeitet und vernetzt, Anwendungen für das Geschäft/zur Wertschöpfung ableitet. So kann auch die Mnemonik für Vertrieb und Marketing genutzt werden. Der Mensch ist aufgrund seiner Entwicklungsgeschichte analog, er hat Emotionen und handelt intuitiv. Dementsprechend ist, wie Tobias Bartel an Beispielen verdeutlichte, das Wording immer wichtig und wird bei der Werbung und für Produktinformationen entsprechend eingesetzt. Dass sich der Mensch generell leicht ablenken bzw. verwirren lässt, zeigte Tobias Bartel mit einigen ,Zaubertricks'. Andererseits kann sich der (geübte) Mensch auch Komplexes/komplizierte Algorithmen merken, wie mit einem Zahlenschema und dem Zauberwürfel gezeigt wurde. Fazit ist: Für Digitales braucht der Mensch analoge Adapter. Tobias Bartel listete die hierzu gehörenden Erfolgsfaktoren abschließend auf.

Nach der Kaffeepause konnte man aus den drei Blöcken Automotive Test Solutions, Embedded JTAG Solutions und Inspektionslösungen, den jeweils für sich selbst interessantesten Vortrag auswählen. Insgesamt wurden 24 halbstündige Fachvorträge mit einer umfassenden ‚Testcoverage' angeboten. Im Weiteren wird nur auf einige ausgewählte Vorträge eingegangen.

Bediener-Interface zur visuellen Projektentwicklung

Bediener-Interfaces sollen einfach, möglichst intuitiv und zugleich Vieles unterstützen. Wie diese Herausforderung umgesetzt werden kann, hat Thomas Wenzel, Göpel electronic GmbH, im Vortrag ,Willkommen in der Welt der visuellen Projektentwicklung' anhand des im Mai von Göpel eingeführten Viewers Visual Project Explorer (ViPX) vorgestellt. Er ist das erste holistische GUI zur visuellen Projektentwicklung für Embedded Test-Technologien. ViPX ist als zukünftiges Steuerzentrum für das neue Frontend der integrierten JTAG/Boundary Scan-Plattform 4.7 konzipiert. ViPX ermöglicht eine grafische Interaktion auf allen Ebenen (vom System-, über Board- und Scan-Pfad- bis zum Baustein-, Netz-Level) und stellt alle Informationen dar. Zudem können Details analysiert werden. Hierzu kann man mit sämtlichen Elementen interagieren. Nur die jeweils wirklich benötigten Informationen werden dabei angezeigt und zwar als reale, grafische Elemente statt unübersichtlicher Listen, Eingabemasken und Tabellen. Durch das direkte Anstoßen von Prozessen aus der grafischen Oberfläche mit Visualisierung der Baugruppendaten und Einspiegeln von Test- und Zusatzinformationen (wie z. B. der Testabdeckung) ist ViPX ein für den Nutzer einfaches und überschaubares Interface, das Zugriff auf alles bietet.

Mehrwert durch KI und AR in der AOI

Künstliche Intelligenz und Augmented Reality ermöglichen neue Inspektionslösungen mit Mehrwert durch neue Technologien, wie Dr. Jörg Schambach, Göpel electronic GmbH, an ausgewählten Beispielen aufzeigte. Er erläuterte, was KI und AR im Bereich der AOI leisten können. Mit KI können folgende bislang manuell ausgeführte Prozesse optimiert bzw. automatisiert werden:

• Automatische Prüfprogrammerstellung mit der AOI-Software MagicClick
• Klassifikation am Verifizierplatz als komplett automatisierter Prozess mit Expertenbefragung bei Bedarf
• Kontrolle der THT-Bestückung direkt am Bestücktisch mittels kognitiver AOI, einem selbstlernenden System.

Zudem können mit KI nicht genutzte Potentiale der in den AOI-Systemen gesammelten Inspektionsdaten ausgeschöpft und damit Industrie 4.0-Lösungen realisiert werden. AR kann bei der THT-Bestückung durch Anzeige der Bestückposition für das aktuelle Bauteil und durch Anzeige der Positionen mit fehlerhafter Bestückung unterstützen. Zudem sind mit AR zusätzliche Informationen für die Bestückung sowie Maschineninformationen in Echtzeit und Serviceinstruktionen einblendbar.

Maßgeschneiderte Lösungen für die Inspektion

,3D-AOI-Systeme von Göpel electronic: Maßgeschneidert, denn Standard kann jeder' – unter diesem Motto zeigte Jens Kokott, Göpel electronic GmbH, anhand eines Überblicks über die Konfigurationsvarianten, dass sich im Angebot seines Unternehmens für alle Anwendungsfälle ein passendes Produkt findet. Angeboten werden AOI-Systeme, die für die SMD-Fertigung, für die THT-Bestückung oder für die THT-Lötung (sowohl mit Wellenlötung als auch mit Selektivlötung ) konzipiert sind, wobei es jeweils Ausführungen mit manueller, teilautomatisierter oder automatisierter Beladung gibt. Zudem werden spezielle Inspektionsmodule für die Integration in Arbeitsplätze und Montagelinien, eine automatisierte AOI-Programmerstellung und Software für die Datenkommunikation in der Linie und mit MES-Systemen angeboten. Ein Beispiel ist das AOI-System Basic Line·3D, das für die 3D-AOI bei der SMD-Fertigung mit manueller Beladung konzipiert ist. Es ermöglicht eine flexible Konfiguration des Kameramoduls, bietet den MagicClick zur vollautomatischen Erstellung und Optimierung von Prüfprogrammen und Bibliotheken und ist auch als vollwertiges 3D-SPI-System einsetzbar. Ferner sind kundenspezifische Systemanpassungen (Werkstückträger, waagrechte Kameramodule) möglich. MultiEyeS plus ist ein Integrationsmodul für Arbeitsplätze, mit dem das Montageergebnis direkt inspiziert werden kann. Mit dem AOI-System THT Line·3D kann neben der THT-Bauteilinspektion (Anwesenheit, Position, Polarität, Aufdruck, Farbe) und der THT-Lötstelleninspektion (Benetzung, Lotmenge (3D), Pinlänge (3D), Lotbrücken, Lotperlen) auch eine SMD-Bauteil- und Lötstelleninspektion erfolgen. Jens Kokott beschrieb die Funktionseinheiten (u. a. die Kameramodule) im Detail und informierte über Pilot AOI, die einheitliche Software der AOI-Systeme, wobei die Programmerstellung und die Datenkommunikation Schwerpunkte waren.

Mit AOI Mehrwert schaffen

Wenn man über den ,Tellerrand' der klassischen Verarbeitungsfehler hinausschaut, ergeben sich Möglichkeiten, Mehrwert zu schaffen. Andreas Kraus, Kraus Hardware GmbH, präsentierte in seinem Vortrag ,Nicht nur Lötstellen sind wichtig – 3D-Inspektion für umfassende Produktqualität mit Mehrwert' Beispiele zusätzlicher Einsatzmöglichkeiten eines modernen AOI-Systems, das mit 3D-Messtechnik ausgestattet ist. Mit zusätzlich integrierter SPI-Software kann man den Lotpastendruck inspizieren. Die SPI verschafft so Möglichkeiten, Fehler zu vermeiden und Prozesse zu optimieren. Mit AOI-Systemen können auch Designauffälligkeiten entdeckt werden, die einen stabilen Prozess schwierig machen, wie eine unsymmetrische Verteilung von Kupfer, Lötstopplack und Bestückungsdruck um die Pads. Schließlich beeinflusst das Design die Qualität entscheidend. Mit geringem Zusatzaufwand (OCR- und Trace-Software) kann man mittels AOI ferner Informationen von beschrifteten Bauteilen verfolgen und die Rückverfolgbarkeit von Bauteilen ermöglichen. Das DFM (design for manufacturing) ist extrem wichtig. Mit aus der AOI-Fehlerverteilung und -Klassifizierung abgeleiteten detaillierten Hinweisen an den Kunden können hier Verbesserungen angestoßen werden. Für die Wareneingangsprüfung von Leiterplatten wird eine Kombination aus optischer und röntgentechnischer Inspektion empfohlen, da so auch innere Fehler entdeckt werden können. Die Qualität der Leiterplatten kann für ausgewählte Prüfungen permanent überwacht und dokumentiert werden. Auch eine Überprüfung von Reballing-BGAs beim Wareneingang ist sinnvoll. Hierzu erfolgt eine 3D-AOI.

Mit begrenztem Testkanälen zu einer hohen Testabdeckung

Wie man mit einer Kombination von ICT und BST inkl. ISP ein Board mit 3200 Knoten auf einem ATE-Testsystem mit 1500 Testkanälen testen kann, erklärte Lukas Voigt, A. T.i. Software GmbH. Die Aufgabe war, eine Leiterplatte mit Abmessungen von 410 x 300 mm und ca. 3200 Knoten, wovon ca. 2800 kontaktierbar sind, zu testen. Die Leiterplatte hat ca. 3400 Bauteile, davon sind ca. 3100 analoge Bauteile, ca. 300 hybride/digitale Bauteile und 2 CPLD sowie 2 Mikrocontroller. Der Schaltplan umfasst 56 Seiten. Die Testanforderungen sind unpowered und powered ICT, Programmierung der CPLD und μC sowie Boundary Scan Test mit Göpel und die Nutzung des Testsystems Teradyne TS121 mit 1536 Testkanälen und Vakuumadapter. Durch Bilden von Testclustern beim ICT konnte der Zugriff auf ca. 1500 Testkanäle reduziert werden. Dazu wurde nur ein Bauteil aus einem Gehäuse auf Wert und die restlichen auf Funktion getestet sowie die Tester-Ressourcen durch Einsatz von Multiplexing Relais erweitert. Zudem entfallen die Testkanäle zwischen den BS-fähigen Bausteinen. Lukas Voigt erläuterte auch, wie die Programmierung gelöst und der Adapter konzipiert wurde und was bei der Inbetriebnahme des komplexen Systems erfolgte. Diese verlief zügig, denn das Testkonzept und die Adapterausführung waren fehlerfrei. Nur drei Nadeln mussten nachgesetzt werden. Eine Testabdeckung (ohne Blockkondenstoren etc.) von > 95 % wurde erreicht.

Linienkonzepte für die THT-Fertigung

,Die Vielfalt der THT-Fertigung – Ein Abriss möglicher Linienkonzepte' war das Thema von Christian Happ, haprotec GmbH. Ausgehend von den Zielen und den Überlegungen bei der Planung einer THT-Linie, zeigte er an Beispielen von Prozessarbeitsplätzen und deren Einbindung in Linien die Vielfalt an Realisierungsmöglichkeiten für die manuelle THT-Montage auf. So können Rahmen und Masken in unterschiedlichen Gewichtsklassen gehandhabt und mit RFID ausgestattet werden. Eine einfache THT-Produktionslinie mit manuellem Rahmenhandling kann als Umlaufsystem ggf. mit Kühltunnel und Montagelift (Rücktransport unter dem Hintransport zur Lötanlage) aufgebaut werden. Ein Umlaufsystem kann auch als auf einer Ebene geschlossenes System mit einer Transportrichtung realisiert werden. Zudem ist ein vollautomatisches Rahmenhandling mit Hub-Quereinheiten für die Arbeitsplätze möglich. Ebenso können mehrere Lötanlagen, ein AOI-System und eine automatische Testzelle integriert werden. Christian Happ zeigte auch, wie eine Lackierlinie und eine Gerätemontagelinie gestaltet werden kann und erläuterte Details spezieller Linieneinheiten. Darunter war der haproPLACE Prozessarbeitsplatz mit dem Assistenzsystem HUD. Das Head-up-Display blendet im Arbeitsbereich alle für das korrekte Bestücken benötigte Informationen ein.

Integration von AOI-Systemen in THT-Linien

In einer Online-Präsentation stellte Stefan Kellner, Zollner Elektronik AG, vor, was „Mehr Möglichkeiten durch Vernetzung – Integration von AOI-Systemen in THT-Linien“ in seinem Unternehmen bedeutet. Das bisherige THT-Fertigungskonzept umfasste Handbestückarbeitsplätze mit anschließendem Selektiv- oder Wellenlöten sowie eine Offline-AOI oder 100 % Sichtprüfung. Das neue Konzept umfasst Handbestückarbeitsplätze mit AOI zur Bestückkontrolle vor dem Löten, Wellen-, Selektiv- oder Multiwellenlöten mit anschließender Inline-AOI zur Lötstellenkontrolle mit Inline-Klassifikation sowie eine Traceability auf Bauteilebene. Stefan Kellner erläuterte, was alles mittels AOI überprüft wird und welche Erfahrungen bisher damit gemacht wurden.

Am zweiten Tag der Test Convention 2020 gab es eine Serie paralleler Workshops, in denen die Themen vertieft und Tipps für die Praxis gegeben wurden. Die Workshops fanden in den Räumlichkeiten von Göpel electronic statt. Sie wurden mehrmals angeboten, um u. a. den Teilnehmerkreis klein zu halten. Zudem war die Bestuhlung so, dass der Mindestabstand gesichert war. Dies zeigt, dass auch in Corona Zeiten eine erfolgreiche Veranstaltung möglich ist.