Produktionskapazitäten

Speicherproduktionsprozess

Die Produktion von Speichermodulen GOODRAM beginnt mit der automatischen Übergabe von Leiterplatten, auch Multiblocks genannt, an die Oberflächenmontageanlage.
Dort trägt eine Maschine Panasonic SPG, die die Paste über ein präzise gefertigtes Sieb druckt, die Alpha OL107F-A-Lötpaste auf die Platte auf. Die Druckgenauigkeit beträgt 12,5 µm (CPK = 1,33). Zum Vergleich: Das dünnste menschliche Haar ist 0,2 mm dick. Dies ist wichtig, da kleine passive Bauteile und Module direkt nebeneinander platziert werden sollen.
Die im DEC VECTORGUARD™ System speziell für jeden Leiterplattentyp entwickelten Siebe sind lasergeschnitten, um einen übermäßigen Lötpastenverbrauch zu verhindern und das Auftragen der Lötpaste nur in den dafür vorgesehenen Bereichen der Leiterplatte zu ermöglichen.
Bevor die Maschine jedoch mit dem Auftragen der Lötpaste beginnt, tastet die Kamera die Leiterplatte und das Sieb ab und sucht nach Referenzpunkten, den sogenannten Fiduciali, um das Sieb im Verhältnis zur Leiterplatte genau zu positionieren. Der gesamte Vorgang, vom Eintritt bis zum Austritt der Leiterplatte, dauert etwa 15 Sekunden und wird durchgehend von einem Computer gesteuert. In der Maschine werden eine konstante Temperatur und Luftfeuchtigkeit aufrechterhalten und das Sieb wird regelmäßig gereinigt.
Leiterplatten mit aufgetragener Lötpaste werden in einem automatischen Inspektionsverfahren mit einer SPI-Maschine (englisch: „Solder paste inspection”) PARMI SIGMA-X einer automatischen Inspektion mit einem schnellen und präzisen Laser zur Kontrolle unterzogen. Die Inspektion dauert nur wenige Sekunden und die Maschine ist in der Lage, eine Fläche von 60 cm2 mit einem Pastendruck von bis zu 10 µm x 10 µm in einer Sekunde zu überprüfen. Die Aufgabe der Maschine besteht darin, die Genauigkeit und Richtigkeit des Auftragens von Lötpaste auf die Leiterplatte zu überprüfen, die nach der Überprüfung an die Montage der passiven Komponenten weitergegeben wird, die in den Panasonic NPM-D2-Maschinen erfolgt.

Die NPM-D2-Maschinen sind modular aufgebaut. Das bedeutet, dass jedes Modul zwei Montageköpfe in einer auf den Produkttyp abgestimmten Konfiguration hat.
In jedem von ihnen befinden sich Saugdüsen, sogenannte „Nozzle“, die zur Aufnahme von Komponenten dienen. Jede der Komponenten, die von den auf den sogenannten „Feedern“ abgelegten Rollen entnommen wird, wird von dem aus 2 Kameras und einem Höhensensor bestehenden Bildverarbeitungssystem überprüft. Die NPM-Kapazität (3 Module) beträgt 360.000 Komponenten pro Stunde, was bedeutet, dass die Maschine nur 0,01 Sekunden für das Auftragen einer Komponente benötigt. Auf der Produktionslinie können täglich zwischen 4.500 und 7.000 Module GOODRAM Industrial hergestellt werden.
Die gleichen Maschinen werden auch für die Montage von Speicherchips verwendet, die es in zwei Gehäusetypen gibt: TSOP und BGA. Die Speicherchips können sowohl von Rollen als auch von speziellen Tabletts zugeführt werden. Auch diese Komponenten werden zu 100 % durch das Bildverarbeitungssystem geprüft.
Oberflächenmontagemaschinen sind völlig sicher für die Bediener und den Produktionsprozess selbst. Eine plötzliche Unterbrechung der Stromzufuhr beschädigt das gerade montierte Werkstück nicht, da die Maschine bei Wiederaufnahme der Arbeit automatisch an dem Punkt startet, an dem die Unterbrechung stattgefunden hat.
Der Prozess der Speicherherstellung endet mit dem Löten der montierten Gehäuse.
Dies geschieht in einem speziellen ERSA HotFlow 2/14 SMT-Produktionsofen. Es gibt 7 obere und untere Lötzonen und 2 Kühlzonen, in denen das Reflow-Löten stattfindet, bei dem die Lötpaste, die aus einer Suspension von Zinnkugeln, Silber und Kupfer im Flussmittel besteht, unter Temperatureinfluss eine feste Verbindung zwischen der Leiterplatte und den Komponenten bildet. Abhängig von der verwendeten Lötpaste und den auf der Leiterplatte platzierten Bauteilen wird ein spezielles Lötprofil mit einem Spezialgerät – ECD SUPER MOLE GOLD 2 Profilometer – eingestellt. Die Temperatur im Ofen beträgt etwa 260 °C und variiert in jeder Zone. Während die Leiterplatten den Ofen mit einer Geschwindigkeit von 60 bis 120 cm/Minute durchlaufen, werden sie an eine Puffermaschine übergeben, von der aus sie zum AOI-Prozess – automatische visuelle Inspektion (englisch: „Automatic optical inspection”) – weiter transportiert werden.
Die Paneele werden einer automatischen Kontrolle mit einem Laser durch die hocheffizienten AOI PARMI Xceed-Maschinen unterzogen. Die Maschine prüft die Korrektheit der Lötung und die Qualität der Schweißnähte, sowie die Höhe der Platzierung von passiven Bauteilen wird überprüft, mechanische Beschädigungen der Lötstoppmaske für Leiterplatten werden verifiziert. Die Maschinen arbeiten mit einer sehr hohen Kapazität von 65 cm2/s für Komponenten mit Abmessungen von 14 µm x 14 µm. Bei den BGA-Speicherchips werden die Module in einem Röntgengerät, X-Ray, das im 3D-System arbeitet, geprüft.
Der Montageprozess endet mit der Auswahl durch das AOI-Gerät über ein automatisches Magazin. Das AOI-Gerät trennt Leiterplatten in solche ohne Fehler, sogenannte PASS, und solche, sogenannte FAIL, bei denen eine Abweichung festgestellt wurde.
Der abschließende Prozess der Speicherproduktion ist die Markierung der Speicherchips mit den Markenzeichen des Herstellers in der automatisierten TRUMPF TrueMark Compact Markierungslinie, in der mehr als 140.000 DRAM Speicherchips pro Tag markiert werden können. Nach dieser Phase sind die programmierten EEPROM-Speicher an der Reihe, in die das SPD-Programm und Informationen über die Chargennummer geladen werden. Die nächste Phase ist ein Funktionstest, bei dem auf speziell von Wilk Elektronik entwickelten Prüfständen der Computerbetrieb simuliert und der Speicher dynamischen Belastungen ausgesetzt wird. Die Kompatibilität der einzelnen Produkte wird auf separaten funktionalen Prüfständen getestet. Das für die RAM-Verifizierung verwendete System wurde von der Entwicklungsabteilung des Unternehmens von Grund auf neu entwickelt. Bei der entwickelten Software handelt es sich um ein integriertes Betriebssystem mit Treibern für Netzwerkkarten, Kommunikationsprotokoll und Speicherverwaltungssystem. Mit dieser Lösung ist es möglich, einen möglichen Fehler sogar in einem einzelnen Speicherchip anzuzeigen. Darüber hinaus schöpft das Programm die Möglichkeiten der Testplattform voll aus, indem es das Speichersystem maximal belastet. Die geschaffenen Bedingungen sind darauf ausgelegt, das Modul unter den Bedingungen der maximalen Belastung mit Betriebszyklen zu testen. Die Kompatibilität der einzelnen Produkte wird auf separaten funktionalen Prüfständen getestet.

Testmethodik für DRAM-Module

1. Die erste Stufe der Prüfung der DRAM-Module nach dem SMT-Bestückungsprozess ist der OPEN/SHORT-Test, bei dem die Korrektheit der Bestückung überprüft und die Konfiguration auf die Module geladen wird. Der Test wird mit speziellen Prüfgeräten durchgeführt, die von CST, einem der wenigen Hersteller dieser Art von Geräten in der Welt, hergestellt werden. Diese fortschrittlichen Geräte ermöglichen es, in kritischen Situationen elektrische Messungen an Speichermodulen vorzunehmen und Fehler aus dem Prozess zu eliminieren.
2. DRAM-Speichermodule, die die erste Qualifizierungsstufe erfolgreich durchlaufen haben, werden einem weiteren Test unterzogen, dem sogenannten Anwendungstest, bei dem das firmeneigene Testprogramm von Wilk Elektronik eingesetzt wird. Wie ein typisches Betriebssystem verwaltet das Prüfprogramm den Speicher und die Tasks, innerhalb derer der Lese-/Schreibvorgang und die Überprüfung der Stammdaten stattfindet. Diese sind so aufgebaut, dass sie die intensive Arbeit von Modulen im Computer simulieren, wie z. B. Video- oder Audioverarbeitung oder Multithread-Anwendungen. Wenn das Programm eine Abweichung von den Stammdaten feststellt, wird ein Fehler gemeldet. Dank speziell bei Wilk Elektronik entwickelter Algorithmen ermöglicht das Programm die Lokalisierung eines defekten Speicherchips. Es ist zu betonen, dass die Konstruktion der Testalgorithmen aktualisiert werden muss, um eine maximale Diagnoseleistung für jeden neuen Speicherchip zu gewährleisten, der in den Produktionsprozess eingeführt wird. Ebenso erfordert die Erweiterung der Prüfstände um neue PC-Hauptplatinenmodelle eine Aktualisierung des Prüfprogramms, um neue Algorithmen zur Anzeige der Fehlerstelle hinzuzufügen. Diese Algorithmen werden nach einer einzigartigen, bei Wilk Elektronik entwickelten Methode erstellt. Softwareänderungen und -updates werden von der Laborabteilung von Wilk Elektronik entwickelt und umgesetzt.
3. Der Betrieb des Prüfprogramms wird über das LAN gesteuert. Das Programm lädt die Testeinstellungen vom Server herunter und vergleicht sie mit dem zu testenden Speichermodul. Weicht z. B. die Geschwindigkeit oder die Speicherkapazität von den Vorgaben der Prüfstandskonfiguration ab, wird ein Fehler gemeldet. Dies ist eine zusätzliche Prüfung, um die Korrektheit der hochgeladenen Konfiguration zu bestätigen. In dieser Stufe speichert das Programm in den Serverprotokollen das Ergebnis des Tests, wenn es einen Schaden anzeigt, und speichert auch die Liste der Tests, die den Schaden festgestellt haben. Auf diese Weise werden Statistiken erstellt, die eine Verbesserung der Testverfahren und der Qualität der von Wilk Elektronik produzierten Speicher ermöglichen. Der Prozess der Qualitätsverbesserung umfasst Verfahren, nach denen die Reklamationsstatistiken vierteljährlich analysiert und der Katalog der Testverfahren aktualisiert wird. So wird ein Deming-Zyklus in den Prozess implementiert, der Planung, Durchführung, Kontrolle und Korrektur von Testverfahren umfasst.
4. Die Produktidentifikation wird durch eine eindeutige Prüfnummer, die vom Prüfprogramm im EEPROM-Speicher gespeichert wird, und die Seriennummer auf dem Etikett sichergestellt. Dadurch ist es möglich, das Speichermodul mit Informationen über den Prüfprozess und den Produktionsauftrag sowie mit der Stückliste und den Lieferanten zu verknüpfen. Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, die Rückverfolgbarkeit von Produkten zu gewährleisten, die von einer Vielzahl von Vertragspartnern benötigt werden.
5. Die letzte Stufe der von Wilk Elektronik angewandten Testmethodik ist die Auswertung der Ergebnisse des Prüfprozesses. Dies geschieht in der Abteilung Qualitätskontrolle, die darüber entscheidet, ob das Produkt für den Verkauf freigegeben wird. Hilfreich ist dabei ein Katalog von Testverfahren, in dem Abfallschwellen, sogenannte „Re-Test-Schwellen“, definiert sind, bei deren Überschreitung das Testverfahren wiederholt wird. Dieses Verfahren steht im Zusammenhang mit der sogenannten „Badewannenkurve“, nach der Schäden, die in der ersten Zeit der Nutzung auftreten, durch Tests in der Anwendung stimuliert werden können. Der Definition der Kurve folgend, zeigt der abnehmende Abfall in aufeinanderfolgenden, wiederholten Testzyklen an, dass das Produkt die Lebensdauer erreicht hat, in dem Schäden nur noch durch unsachgemäßen Gebrauch oder zufällige Beschädigungen auftreten sollten.
6. Die Diagnosefähigkeiten der Speicher auf den Prüfständen werden durch ihre Validierung in einer Klimakammer ergänzt. Die Validierung in der Kammer ermöglicht es, den korrekten Entwurf und die Konstruktion des Speichers, die Auswahl der Komponenten und den Montageprozess zu bestätigen und die Fähigkeit, innerhalb der spezifizierten Parameter zu arbeiten, zu belegen. Die Validierung in der Klimakammer erfolgt nach Kundenspezifikation oder nach der weltweiten Norm aus der IEC60068-Familie. Die Validierung in einer Wärmekammer kann bei Temperaturen von -70 ºC bis 180 ºC und einer Luftfeuchtigkeit von bis zu 95 % bei 95 ºC durchgeführt werden. Die von Wilk Elektronik entwickelten Validierungsmethoden haben es ermöglicht, das explosive Glykol bei negativen Temperaturen durch Wasser zu ersetzen, das erfolgreich bei -45° C eingesetzt wird. Darüber hinaus wurden für das Verfahren von Wilk Elektronik Methoden zur Abdichtung der Klimakammer, d. h. zum Schutz vor eindringender Feuchtigkeit, entwickelt. Der Validierungsprozess ist an die aktuellen Bedürfnisse der Kunden angepasst, d. h. er erfordert Verfahren zur Vorbereitung der Ausrüstung und des Prozessablaufs. Das Gleiche gilt für die Software, mit der der korrekte Betrieb unter klimatischen Bedingungen überprüft wird. Die bei Wilk Elektronik angewandten Verfahren ermöglichen die Verwendung von Geräten, die vom Kunden geliefert werden.