– Vi följer upp hur mycket vi förbättrar oss varje år men vi kunde se att det blev svårare och svårare att öka kvaliteten som redan låg på en hög nivå. Då började vi fundera på hur statistisk processtyrning kunde hjälpa oss, säger Christian Wilczoch på Ericsson i Katrineholm.

Tankarna dök upp under våren 2005. Göran Andersson startade ett förbättringsprojekt och det första man gjorde var att undersöka om de befintliga maskinerna kunde leverera önskvärda data och om de klarade kraven på mätnoggrannhet och repeterbarhet.

Våren 2005 var de två ytmonteringslinorna tämligen konventionellt konfigurerade. Först i linorna stod en screentryckare, därefter ett antal ytmonteringsmaskiner och i slutet stod omsmältningsugnen. Efter den fanns en optisk avsyningsutrustning.
De kort som tillverkas i Katrineholm är förhållandevis stora och nästan alltid dubbelsidiga.
– Vi ville jobba med felen innan de uppstått och små avvikelser korrigeras av lödugnen vilket leder till att det är svårt att styra och övervaka processen efter omsmältningen.

Tanken var därför att flytta avsynaren och ställa den före ugnen för att upptäcka även så små fel att ugnen korrigerade för dem. Lödprocessen har nämligen den trevliga egenskapen att den i viss mån kompenserar för mindre avvikelser i komponentplaceringen genom att komponenterna ”dras rätt” när lodet smälter. De befintliga avsyningsmaskinerna klarade dock inte att leverera data med tillräckligt god noggrannhet.

– Vi började med att skanna marknaden och att specificera vad avsynaren skulle klara av, säger Christian Wilczoch.

Om Katrineholmsfabriken Ericsson startade tillverkning i Katrinehplm 1946. Det var den första fabriken utanför stockholm. I dag arbetar omkring 330 anställda här och dessutom finns det ett hundratal inhyrda medarbetare. Ericsson AB i Katrineholm ansvarar för industrialisering och lågvolymsproduktion av system för företagets lösningar inom mobila kärnnät, fasta nät och tjänstelagret (service layer). Organisatoriskt är enheten del av affärsenheten Networks. Förutom kretskortsproduktion tillverkas även så kallade noder, det vill säga kabinett som bestyckas med kretskort, men även containrar med kompletta system för till exempel katastrofområden. Noderna används bland annat i Ericssons mobila 3G- och GPRS-lösningar. Dessutom tillverkas här vissa versioner av AXE-växeln. Kretskorten som tillverkas i Katrineholm finns i många olika varianter och produceras normalt i korta serier upp till 10 000 enheter. Idag har fabriken en ytmonteringslina för industrialisering och en lina för produktion av kort som är industrialiserade och klara för att levereras till marknaden. Produktionslinorna är första steget av tre i kretskortstillverkningen. Som steg två finns en efterbearbetningsavdelning där bland annat hålmonterade komponenter som kontaktdon monteras varefter korten selektivlöds. Därefter fortsätter de till den tredje stationen som är funktionstest. De färdiga korten hamnar slutligen i ett buffertlager. Först där kopplas korten till en viss kund för att monteras i rack till färdiga produkter av nodbyggarna.

Det handlade både om noggrannhet och om repeterbarhet men också om hur avsynaren behandlade de olödda korten. En optisk avsynare kan antingen flytta på kameran, på kortet eller använda en kombination av båda. Eftersom korten har en del större komponenter ville man inte ha allt för stor acceleration av korten eftersom det skulle kunna generera fel.
Under sensommaren och hösten 2005 utvärderades olika maskiner på plats i Katrineholm. Valet föll så småningom på maskiner från Agilent.

I början av 2006 ställdes de nya maskinerna in i linan. Det blev en avsynare före omsmältningsugnen(SJ50 S3) och en avsynare efter screentryckaren (SP50 S3). Visserligen hade screentryckaren inbyggd avsyning men den var bara tvådimensionell. Avsynaren från Agilent mäter i tre dimensioner och kan därmed även beräkna volymen av lodpastan på paddarna.

Förändringen med att ställa den optiska avsynaren före omsmältningen var inte helt okontroversiell men har visat ge gott resultat.

– Även om vi var tveksamma idag så känner vi att konceptet fungerar och vi kan se en 50-procentig förbättring efter lödningen, säger Christian Wilczoch.

Nästa steg i arbetet blir att införa en ny mjukvara som inte bara larmar när någon parameter hamnar utanför gränserna utan också kan hämta data från ytmonteringsmaskinerna och ge förslag på åtgärder. Även den mjukvaran kommer från Agilent och kallas APCS (Agilent Process Control Software).

Med den nya programvaran blir det också enklare att återkoppla felen till ytmonteringsmaskinerna. Återkopplingen är en viktig del i arbetet att förbättra processen. Man kan spåra komponenterna till vilken feeder de kommer ifrån och åtminstone i teorin även vilken nossel som använts för att placera den på kortet.

Förutom att det blir färre fel i absoluta tal ska den nya programvaran också göra att det går snabbare att få upp kvaliteten på nya kort som har industrialiserats i fabriken och sätts i volymproduktion. Anledningen är att arbetet blir mindre beroende på operatören eftersom man vid larm kommer att få en lista på förslag på åtgärder.

– För en processtekniker har det kanske inte så stor betydelse men en oerfaren operatör vet sällan vad som ska göras för att åtgärda ett fel. Det kommer att höja kvaliteten när alla får samma lista med möjliga åtgärder och därmed även samma förutsättningar att utföra ett effektivt arbete.

Att gå så långt som till en automatisk styrning av monteringsmaskinerna är dock inte aktuellt. Tanken är visserligen lockande men ytterst få använder den.

Bland annat är gränsvärdena är känslig fråga som kräver fingertoppskänsla. Sätter man gränserna för snävt leder det till falsklarm och stockningar i linan, i värsta fall kan operatörerna bara kvittera larmet för att de vet att det brukar larma fel. Och tvärt om. Sätter man för breda toleranser slipper felen igenom.

– Hur man ska sätta gränserna varierar också med vilken typ av komponent det är. Runda former är till exempel svårare att se och mäta med exakt noggranhet, säger Christian Wilczoch.

Under våren 2006 lånade Ericsson i Katrineholm också in en röntgentestare från Agilent (5DX S5000) som kan ”skiva upp” korten så att man även kan se under till exempel BGA-komponenter. Rötgentestaren placerades efter selektivlödaren i slutet av eftermonteringssteget.


– När vi tog hit den kunde vi se saker som vi tidigare inte hade kunnat se.

Det gäller till exempel dålig fyllnad för hålmonterade komponenter eller luftblåsor i lödfogarna. Den typen av fel syns inte i den avslutande funktionstesten utan dyker upp först när kortet har varit i drift en tid och utsatts för ett antal temperaturcyklingar.
Röntgentestarna ingår också i Katrineholmsfabrikens nya strategi för funktionstest. Istället för att som idag göra funktionstest på varje enskilt kort vill man gå över till att först sätta in korten i ett magasin och därefter göra funktionstesten i kortens naturliga miljö. Därmed går testning fortare. Detta kräver dock att flera kretskort monteras ihop till vad som kallas ”blade” (normalt två till tre kretskort som sätt samman).

– Då får det i princip inte finnas ett enda processfel efter den röntgentesten.

Även om förändringen gett goda resultat finns det saker kvar att göra. Exempel på detta är lyfta ben. Det kan räcka med att benet är lyft några mikrometer för att vätningen inte ska bli tillräckligt bra. Dessa fel upptäcks först vid röntgen Christian Wilczoch och hans kollegor jobbar på att eliminera även denna typ av fel redan före omsmältningen.

En annan sak som provkördes vid Elektroniktidningens besök är en laserbaserad streckkodsmärkare. Tanken är att varje kort ska märkas så att det kan knytas till databasen med processdata och underlätta analysarbetet i efterhand.

Läs även om leanarbetet i Katrineholm (länk).