Mobile Messaufnahme für unterschiedliche

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Vakuum-Spannplatten als Luftkissen-Conveyor
Hochempfindliche Produkte wie Glassubstrate für Flachdisplays wollen mit GlasierHandschuhen angefasst oder besser überhaupt nicht berührt werden. Das nahm sich
die Firma Basler zu Herzen: Die Spezialisten für Qualitätssicherung bieten ihre
Anlagen mit Luftkissentransportband (Luftkissen-Conveyor-System) an, das sie aus
Witte-Modulen zusammen setzen. Ursprünglicher Einsatzzweck dieser Module war
das Vakuum-Spannen.
Flachdisplays liegen im Trend. Nicht nur für kleine, einfache Anwendungen wie
Kontrollmonitore, LCD-Displays, digitale Kameras, Camcorder und PDAs kommen
sie
zum
Einsatz,
immer
mehr
große,
flache
Computermonitore
und
Fernsehbildschirme sind gefragt. Mit der Größe steigen die Anforderungen an den
Produktionsprozess: Wer kauft schon einen fehlerhaften Monitor, selbst wenn nur ein
einziger Pixel defekt ist.
Dieser Anspruch an Qualität geht direkt an die wichtigen Bestandteile eines solchen
Flachbildschirms über, zum Beispiel an das beschichtete Glas (Substrat). Schon
kleinste Fehler – Einschlüsse, Kratzer, etc. – können einzelne Pixel oder Subpixel
verändern und die Wiedergabe beeinträchtigen. Daher sind die Displayhersteller
bestrebt, eine Null-Fehler-Qualität zu erreichen. Die vorwiegend in Asien, besonders
in Taiwan und Korea ansässigen Unternehmen integrieren in ihre zwischen 500 und
700 Millionen Dollar teuren Produktionsanlagen Qualitätssicherungssysteme vom
Feinsten.
Einer der wenigen Spezialisten für solche Systeme sitzt in Ahrensburg bei Hamburg:
die Basler AG. Sie entwickelt, produziert und vertreibt weltweit Vision Technology –
die Technologie des künstlichen Sehens. Je nach Anwendung passen die
Spezialisten von Basler ihre Qualitätssicherungssysteme und -komponenten an, um
Wirkungsgrad und Wirtschaftlichkeit der automatischen Herstellung zu optimieren.
Die Kunden der Basler AG kommen aus der CD/DVD-, Gummi-, Elastomer-,
Horst Witte Gerätebau, Horndorfer Weg 26, D-21354 Bleckede,
Tel.: +49 / 58 54 / 89-0, Fax: 90-40, www.horst-witte.de, [email protected]
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Flachdisplay- und Folienindustrie. Neben Systemlösungen bietet Basler auch
Komponenten und versorgt die Machine Vision Industrie mit speziellen Kameras und
Leuchten.
1998 entstand bei Basler der Unternehmensbereich „Display Inspection“. Die
Verantwortlichen hatten in der florierenden Displayindustrie den Bedarf an
Qualitätssicherungssystemen erkannt. Die steigende Substratgröße und die
Forderung nach höherem Durchsatz und höherer Empfindlichkeit würden die
Anforderungen im Bereich Substratinspektion enorm steigen lassen.
Die Zeit gab Basler recht. Heute sind Produktionsanlagen für Displays ohne
automatische optische Inspektionssysteme, die direkt in den Produktionsprozess
integriert werden, nicht mehr denkbar. Sie müssen fehlerhafte Substrate frühzeitig
erkennen und ein Ausschleusen vor nachfolgenden Prozessschritten ermöglichen.
Die permanente Inspektion meldet auch Veränderungen im Fertigungsprozess,
denen sofort entgegengewirkt werden kann (Yield-Management). Das Ergebnis:
optimierter Output, geringere Produktionskosten und eine fehlerfreie Produktion.
Die
Produktfamilie
von
Basler
Display
Inspection
besteht
aus
flexiblen
Inspektionsmodulen, um eine optimale Prüfung von Glas, ITO-beschichteten
Substraten oder Color Filter-Substraten zu erzielen. Neben einer ausgeklügelten
Kamera- und Beleuchtungstechnik sind – wegen der Forderung nach höherem
Durchsatz und größeren, fehlerfreien Produkten – auch Handling-Systeme in den
Mittelpunkt des Interesses gerückt. Dipl.-Phys. Oliver Bornholdt, Produktmanager
Display Inspection bei Basler: „Immer häufiger fordern Kunden, die empfindlichen
Substrate möglichst schonend zu transportieren. Durch das Handling dürfen keine
Kratzer,
Schlieren
oder
Abdrücke
von
Rollen
entstehen.
Denn
unser
Qualitätssicherungssystem ist so empfindlich, dass es diese Fehler, die ja keine
Prozessfehler sind, trotzdem erkennt und die Substrate selektiert.“
Konventionell werden die Substrate auf Rollen oder Bändern transportiert. Diese Art
des Handlings hat bei weniger hohen Qualitätsansprüchen nach wie vor seine
Berechtigung. Im absoluten Hightech-Bereich allerdings ist heute berührungsloses
Transportieren
angesagt.
Auf
einem
Luftkissen
schweben
die
Substrate
gewissermaßen durch die Produktionsanlage. Die Idee, auf sogenannten Air
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Cushions zu transportieren, ist nicht neu. In der Semiconductor-Industrie wird diese
Technik schon länger zum Wafer-Handling eingesetzt. Doch die üblichen Module
zum Erzeugen der Luftkissen sind aus geschäumter Keramik, somit sehr teuer und
wegen ihrer Härte schwer und aufwendig zu bearbeiten.
Basler hat eine Alternative entdeckt. Oliver Bornholdt berichtet: „Ein Kollege aus der
Technik hat auf einer Messe Vakuum-Spannmodule der Firma Horst Witte Gerätebau
gesehen. Er folgerte: Was sich zum Vakuum-Spannen einsetzen lässt, sollte anders
beaufschlagt auch ein Luftkissen erzeugen können. Wir haben das versucht und
waren erfolgreich.“
Die aus luftdurchlässigem Aluminium-Hydroxid (Witte Metapor-CE-100 White)
bestehenden Spannplatten bieten gegenüber Keramik den Vorteil, dass sie sich
problemlos spanend bearbeiten lässt. „Das Material ist ideal für uns, denn es ist
quasi selbstreinigend. Wenn eine Witte-Spannplatte direkt aus der spanenden
Fertigung kommt, wird es mit Druckluft beaufschlagt, und nach 30 Sekunden sind alle
losen Partikel entfernt. Beim Betrieb mit gereinigter Druckluft ist die Platte sogar
reinraumtauglich“, erklärt Bornholdt.
Nach mit Bravour bestandenem Test der Witte-Produkte hat sich Basler den
Transport von Substraten auf Luftkissen in einer optischen Inspektion mit
Zeilenkameras patentieren lassen und bereits mehrfach eingesetzt. Neben der
Bearbeitungsfreundlichkeit kommt den Ahrensburger Vision-Spezialisten zugute,
dass sie die benötigten Anschlüsse oder Bohrungen selbst definieren können.
Dementsprechend vorkonfektioniert liefert Witte die einzelnen Module, die von Basler
auf Untergestellen montiert werden. Das klingt einfach. Jedoch steckt hinter der
Gesamtausrichtung der Module zueinander einiges an Know-how. Schließlich muss
die Transportfläche absolut planparallel aufgebaut sein, um die Glassubstrate von
etwa 0,5 mm Dicke und einer Kantenlänge von einem Meter (Tendenz steigend) von
Fertigungsschritt zu Fertigungsschritt befördern. Auch die dazwischen integrierten
optischen Inspektionssysteme fordern ein stabiles, präzises Handling der Substrate.
Durch das etwa ein Millimeter starke Luftkissen schwimmt das Substrat an den Rand
des Förderbandes, wo mit einer Geschwindigkeit von 6 bis 12 m/min angetrieben
wird. Dabei werden die Substrate lediglich an den dafür vorgesehenen Kanten
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berührt. Die Rückseite des Substrates wird nicht angetastet, und alle Spuren werden
vermieden. Darüber hinaus bestehen die Air Cushion-Conveyer aus einer geringeren
Anzahl beweglicher Teile als herkömmliche Rollen- und Bandconveyer, was sie
service- und wartungsfreundlicher macht.
KASTEN 1
Display-Produktion
Kernbestandteil eines Flachbildschirm ist ein Glassubstrat, das auf verschiedene Art
und Weise beschichtet wird. Dazu durchwandert das Substrat verschiedene
Fertigungsstationen, zwischen denen Inspektionssysteme die produzierte Qualität
feststellen.
Sie
untersuchen
die
Substrate
berührungslos
mit
optischen
Zeilenkameras. Oliver Bornholdt erklärt die Leistungsfähigkeit eines Systems der
Firma Basler: „Stellen wir ein Glasdisplay in Größenrelation zu einem Fußballfeld,
dann könnten wir dort Stecknadelköpfe unterschiedlicher Form, Farbe und Größe in
der Grasnarbe verteilen. Unser System fände in zehn Sekunden alle auf diesem
Fußballfeld verstreuten Stecknadelköpfe, könnte deren Koordinaten festlegen und
sie nach der Farbe und Größe sortieren. Außerdem gäbe es an, in welcher Höhe der
Grasnarbe sich der jeweilige Stecknadelkopf befindet. Auf das Glassubstrat bezogen,
heißt das, dass eine Basler-Anlage Fehler bis zu 10 L Größe findet – etwa ein
Zehntel Haardicke – und bis auf wenige L genau sagen kann, wo auf dem Substrat
sich dieser Fehler befindet. Wir können den Fehlertyp feststellen, ob Partikel,
Kratzer, Einschluss oder Kantenausbruch. Bei strukturierten Substraten, wie etwa
Color-Filtern, stellen wir fest, auf welcher Farbschicht der Fehler entstanden ist. Die
Messdaten werden permanent zu einem Server übertragen, gesammelt und
ausgewertet. Wenn das Substrat die Inspektion verlässt, hat der Anwender bereits
die Auswertung vorliegen, so dass er bei Bedarf sofort reagieren kann.“
KASTEN 2:
Luftdurchlässige Vakuumplatten von Witte
Horst Witte Gerätebau aus Bleckede ist Spezialist für Vakuumspanntechnik. Im
Produktprogramm finden sich unter anderem Vakuumspannplatten aus Sintermetall
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und unterschiedlichen luftdurchlässigen Materialien von MetaporAlu bis hin zu
Metapor aus Edelstahl, die in erster Linie für dünnwandige, weiche Werkstücke wie
Gummi, Folien, Papier, Metallbänder eingesetzt werden. Werkstückverformungen
oder -deformationen sind ausgeschlossen. Daher eignen sie sich besonders für
Mess-
und
Prüfverfahren
im
Mikro-
und
Nanometerbereich
und
zur
Präzisionszerspanung wie zum Beispiel Schleifen. Auch in der Halbleiter- und
feinoptischen Industrie werden sie gerne eingesetzt. Die drei Standard-Ausführungen
sind modular aufgebaut, so dass sie je nach Anwendungsfall zu größeren
Spannflächen
zusammengefügt
werden
können.
werkstückspezifische Sonderausführungen gefertigt
Darüber
hinaus
können
werden. Wie im Beitrag
beschrieben, eignen sich die Platten auch, um mit Druckluft beaufschlagt ein
Luftkissentransportband zu bilden.
Bild 1:
Berührungslos durch die Kontrolle: Auf Luftkissen schweben die Glassubstrate nach
der Beschichtung durch das Qualitätssicherungssystem Basler Sensic. Bilder: Witte
Bild 2:
Oliver Bornholdt: „Die Witte-Module sind ideal für uns. Das Material ist leicht
zerspanbar und quasi selbstreinigend. Beim Betrieb mit gereinigter Druckluft sind die
Platten sogar reinraumtauglich – und das Preis/Leistungsverhältnis stimmt.“
Bild 3:
Das Qualitätssicherungssystem Basler Sensic kombiniert in der Glas- und DisplayIndustrie
die
Qualitätskontrolle
(gut/schlecht)
mit
der
Optimierung
des
Produktionsprozesses (Yield Management).
Bild 4:
Die Air Cushion-Conveyer sind service- und wartungsfreundlicher als herkömmliche
Rollen- und Band-Conveyer, da sie aus einer geringeren Anzahl beweglicher Teile
bestehen.
Bild 5:
Substrate der Generation 5 haben eine Kantenlänge von etwa 1 x 1m. Die im
nächsten Jahr auf den Markt kommenden Substrate der Generation 7 werden
deutlich größer sein.
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