Elektronische Baugruppen im Automobil sind extremen Temperaturen ausgesetzt. Um die Funktion der Bauteile sicherzustellen, müssen diese Umweltbedingungen in verschiedenen Testverfahren simuliert werden. Der Amberger Automatisierungsspezialist Baumann hat sich daher auf die Entwicklung und den Bau von Prüfanlagen für solche Aufgabenstellungen konzentriert.
Die Anfrage eines weltweit tätigen Automobilzulieferer nach einer vollautomatischen, verketteten Linie für die Leiterplattenprüfung bei Raum- und Hochtemperatur beantworteten die Baumann-Ingenieure mit einer individualisierten Standardlösung. Zum Einsatz kommt die Tebox, eine standardisierte und flexible Plattform für Prüftechnikapplikationen von Leiterplatten bei Raum-, Tief- (-40 °C) oder Hochtemperatur (+140 °C). Im konkreten Fall sind 100 Prozentprüfungen bei Raum- und Hochtemperatur unter harten Taktzeitkriterien auszuführen.
Die komplette Anlage besteht dazu aus zwei über einen Ofen verketteten, vollautomatischen Prüfzellen, die beide mit jeweils einem Stäubli TX90L Sechsachs-Roboter in ESD-Ausführung ausgestattet sind. In der ersten Zelle stehen die Leiterplatten-Prüfungen bei Raumtemperatur, in der zweiten die Hochtemperaturtests bei 140 °C auf dem Programm.
Prüfablauf im Überblick
Die Leiterplatten erreichen die erste Zelle, in die drei Teststationen integriert sind, über ein zweispuriges Transfersystem. Aufgabe des TX90L ist es, die Leiterplatten abzugreifen und die Teststationen mit den empfindlichen Bauteilen zu bestücken. Dazu ist der Roboter mit einem komplexen Doppelgreifer in ESD-Ausführung ausgestattet, der es ihm erlaubt, eine geprüfte Leiterplatte zu entnehmen und die Zelle in einem Arbeitsschritt ohne Zwischenablage mit einer ungeprüften zu bestücken.
Anschließend werden die geprüften Leiterplatten auf dem zweispurigen Transfersystem abgelegt. Die Gutteile durchlaufen eine Aufheizstrecke, um die vorgeschriebene Temperatur für den Hot Function Test, kurz HFT, zu erreichen. Da die HFT etwas zeitintensiver ausfallen, ist diese Prüfstation mit vier identischen Teststationen ausgestattet. Nur so lassen sich die vorgegebenen Taktzeiten einhalten.
In dieser Zelle übernimmt ein identischer Stäubli TX90L (ebenfalls in ESD-Ausführung und mit dem gleichen Doppelgreifer) die Beschickung der vier HFT-Teststationen. Im ersten Schritt greift der Roboter eine heiße Leiterplatte vom Zuführband, fährt zur Teststation, entnimmt eine getestete Leiterplatte und legt eine nicht getestete ein. Gutteile legt er abschließend auf einer Auslaufspur ab, N.I.O. Teile werden ausgeschleust.
Anlagentechnik mit vielen Finessen
Summer stolz: „Die vielen überzeugenden Details sind es, die diese Anlage so leistungsfähig machen. Wir können taktzeitneutral umrüsten, Hochtemperaturtests sehr energieeffizient ausführen, die Anzahl der Teststationen variieren, elektrostatische Aufladungen sicher ausschließen, zwei unterschiedliche Leiterplatten-Typen gleichzeitig auf der Anlage prüfen oder bei Ausfall einer Teststation dennoch weiterarbeiten.“
Der Einsatz von Sechsachs-Robotern, der vor knapp einem Jahrzehnt bei Baumann den Start in eine neue Ära der Elektronikprüfung begründete, für die nötige Flexibilität. „Damals wie heute spielt der Schutz gegen elektrostatische Aufladung die entscheidende Rolle. Und ohne Stäubli ESD-Roboter hätte die Entwicklung unserer hochflexiblen Standard-Prüfanlage so nicht stattfinden können“, betont Summer.
Um eine unkontrollierte elektrostatische Entladung bei sensiblen Elektronikkomponenten zu vermeiden, sind bei den ESD-Robotern alle Armsegmente vom Werkzeug bis zum Roboterfuß mit Masse verbunden. Zudem erhalten die Roboter eine ESD-kompatible Speziallackierung. Alle zugänglichen Elemente und Oberflächen sind elektrisch leitend ausgeführt.
Stäubli Tec-Systems GmbH
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