Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Produktrückverfolgbarkeit und Prozesskontrolle durch Etikettier-, Markier- und Traceability-Systeme : Ausgabe 15/2014, 30.07.2014

Lesbarkeit und Anbindung an MES-System sind entscheidend

Seit bald 15 Jahren tritt die Hilpert electronics AG als Vertriebspartner von ASYS, einem Spezialisten für die Entwicklung und Fertigung von Beschriftungsanlagen, im Schweizer Markt auf. Die langjährige Erfahrung in der Beschriftung von Leiterplatten inklusive MES-Anbindung ist eine Technologiekompetenz der ASYS Group. Dies belegen die über 700 weltweit verkauften Maschinen.

Autor: Swen Nothjunge

Eine lückenlose Rückverfolgbarkeit (Trace-ability) ist der Grund für das Beschriften von Leiterplatten. Dabei sind die richtige Auswahl einer Beschriftungsanlage, die Lesbarkeit und Anbindung an ein MES-System die entscheidenden Faktoren. Ein MES (Manufacturing Execution System) optimiert den Fertigungsprozess massgeblich und erlaubt eine Kontrolle der Produktion in Echtzeit. Somit lassen sich alle Prozesse, die in Zusammenhang mit der Leiterplatte stehen, vom MES dokumentieren und verbessern.

Anbindung an übergeordnetes System ist unerlässlich

Der Einsatz von Beschriftungsanlagen mit Anbindung an ein übergeordnetes System ist heutzutage unerlässlich. Hierbei kommt es auf einfache, zuverlässige und günstige Lösungen an. ASYS arbeitet mit namhaften MES-Anbietern zusammen und bietet sowohl Standard- als auch eigene Schnittstellen an. Das ist schnell und günstig, denn der Kunde benötigt dafür lediglich eine Lizenz. Ausserdem werden Anbindungen an MES- und ERP-Systeme realisiert wie iTAC, SAP, DLL, ActiveX, XML-basierte Schnittstellen auf TCP/IP, File, direkte Datenbankzugriffe, Webservice und verschiedene andere Netzwerkprotokolle.

Das Besondere: ASYS setzte auf das interne Know-how und entwickelte eine Beschriftungssoftware, die ein hohes Mass an Flexibilität bei der Gestaltung und Generierung von Seriennummern bietet.

Breit gefächertes Produktspektrum

Mit steigendem Wettbewerb wachsen auch die Anforderungen an Maschinen- und Leiterplattenformate sowie die Taktzeit. Während Anlagen immer kleiner werden, wächst die Anzahl an verschiedenen Leiterplatten-grössen. Bei SMD-Fertigungen werden hohe Durchsätze und reduzierte Taktzeiten angestrebt. Die Merkmale Präzision, Flexibilität, Materialbeschaffenheit, standardisierte Abläufe und ein stetiger Preiswettbewerb sind weitere Herausforderungen bei der Entwicklung von Kennzeichnungsgeräten.

Die Insignum-Reihe bietet eine Variation an Beschriftungsanlagen, dank der sich verschiedenste Anforderungen erfüllen lassen. ASYS bietet verschiedene Modelle in unterschiedlichen Ausbaustufen an – vom Offline-, High-Speed- bis hin zum High-End-System.

Bei der Auswahl einer Anlage ist es wichtig, sich vorher für das richtige Markierverfahren zu entscheiden. Dabei spricht man von zwei unterschiedlichen Methoden. Einerseits die indirekte Markierung, also das Markieren mittels Etiketten, und das direkte Markieren, das Beschriften der Leiterplatte ohne Trägermaterial.

Indirekte Markierung

Bei der indirekten Markierung wird das Label mit einem Drucker bedruckt und im nächsten Prozessschritt auf die Leiterplatte aufgebracht. Bei diesem Verfahren spielt die Beschaffenheit der Oberfläche bezüglich des Kontrasts keine Rolle. Denn dieser ist immer gleich.

Bei der neuen Insignum Variety handelt es sich um ein flexibles Markiersystem zum Beschriften und Zuschneiden von Etiketten mittels Laser. Die Maschine wurde speziell entwickelt, um vielseitige Materialien und diverse Bauteilhöhen zu beschriften, bei denen die Direktmarkierung an ihre Grenzen stösst. Dabei ist die frei wählbare Etikettengrösse ein besonderes Merkmal.

Direktmarkierung

ASYS hat sich bei der Direktmarkierung auf die Beschriftung mittels Laser spezialisiert. Bei der Laserbeschriftung gibt es folgende Verfahren: Abtragen, Gravieren, Anlassen, Farbumschlag, Aufschäumen, Innengravur. Für die Leiterplattenbeschriftung nimmt man die Verfahren Farbumschlag und Abtragen. Beim Farbumschlag wird nur der Lötstopplack, der auf der Leiterplatte aufgebracht ist, beschriftet. Der Laserstrahl regt die Inhaltsstoffe, die Additive, die im Lack eingebracht sind, an und es entsteht eine farbliche Änderung. Der Kontrast der Beschriftung ist von der Zusammensetzung des Lötstopplacks abhängig. Dabei entsteht eine Vertiefung von circa 10 µm.

Beim Abtragverfahren wird der Lötstopplack entfernt und die darunterliegende Kupferschicht, die dafür notwendig ist, freigelegt. Bei diesem Prozess setzt der Beschriftungsspezialist einen Faserlaser mit einer Wellenlänge von 1064 nm ein. Seit mehreren Jahren kommt auch ein Grünlichtlaser mit einer Wellenlänge von 532 nm zum Einsatz. Mit dieser Technik lässt sich ein Farbumschlag erzeugen. Je nach Lasertyp und Einstellung ist auch ein Abtragen des Lötstopplacks machbar.

Ein weiterer Prozessschritt beim Markieren ist das Gegenlesen des aufgebrachten Codes mit einem geeigneten Lesegerät. Das richtige Zusammenspiel zwischen dem zuverlässigen Aufbringen des Codes und dem anschliessenden Gegenlesen ist äusserst wichtig. Denn diese beiden Prozessschritte gewährleisten eine lückenlose Rückverfolgbarkeit der elektrischen Baugruppen. So lassen sich Stillstände vermeiden und Abläufe optimieren.

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Autor

Swen Nothjunge, Produkt- manager Insignum Markier-systeme bei der ASYS Group

Nachgefragt

«ASYS-Systeme sind sehr flexibel»

Wie sehen die Alternativen zur Laserbeschriftung aus?

Also, neben der Laserbeschriftung gibt es unter anderem noch den Inkjet-Druck, wie er z. B. in der (Lebensmittel-)Verpackungstechnik eingesetzt wird, z. B. für das Haltbarkeitsdatum. Nachteil für die Elektronikindustrie: Die Tinte ist hitzeempfindlich und nicht lösungsmittelfest, für Leiterplatten also kaum geeignet. Grundsätzlich sind auch mechanische Gravuren mit Diamant- oder Stahlwerkzeugen denkbar – aber auch hierfür gibt es keine breite Anwendung in der SMT. Lasern ist zwar auch eine Gravur, aber man kann die Tiefe nun mal sehr gering einstellen, und der Laser – zumindest der CO2-Laser – arbeitet fast rückstandsfrei.

Weshalb sollte sich ein Interessent für ein ASYS-System entscheiden?

Diese Systeme bieten eine grosse Flexibilität. Es gibt sieben verschiedene Beschriftungssysteme, vom manuell zu beladenden Laserbeschrifter zum vollautomatischen Inline-Laserbeschrifter.

Mit welchen Kosten muss man rechnen?

Je nach System und Konfiguration zwischen 33 000 und 120 000 Franken.

Kann man diese Beschriftungs­lösungen an der SINDEX begut­achten?

Maschinen zeigen wir auf der Messe keine. Jedoch können Interessenten auf unserem Stand Beschriftungsmuster begutachten. Auf Wunsch führen wir die Systeme gerne auch im ASYS-Werk in Dornstadt bei Ulm vor.

Insignum-Broschüre: 15_14.54.pdf