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Bild: RAFI E²MS für

Bild: RAFI E²MS für Metering-Produkte: Vermeidung von Fehlerkosten Intelligente Prüfkonzepte für hohe Qualität Die Gewährleistung konstant hoher Produktqualität zu wettbewerbsfähigen Konditionen erfordert – wie in jeder Industriebranche – auch von E²MS-Unternehmen (Electronic Engineering and Manufacturing Services) eine beständige Feinjustierung der Qualitätskosten. Während Prüfkosten wegen der hohen Produktkomplexität und normativen Vorgaben kaum Einsparpotenzial bieten, gilt es für Elektronikhersteller, durch Material- und Bearbeitungsmängel ver - ursachte Fehlerkosten von vornherein auszuschließen. Der Kostendruck auf deutsche E²MS-Hersteller ist aufgrund der internationalen – speziell der osteuropäischen – Konkurrenz hoch. Galt hierzulande lange die Fertigungsqualität als wichtigster Wettbewerbsvorteil, holen Hersteller aus Osteuropa auch in diesem Punkt rasch auf. Andererseits können die osteuropäischen Anbieter kaum noch durch niedrige Lohnkosten punkten, da dieser Kostenfaktor aufgrund des weitreichenden Automatisierungsgrads in der Branche massiv an Bedeutung verloren hat. Für hiesige Kunden werden damit bei der Wahl des passenden E²MS-Partners verstärkt die Entwicklungskompetenz, Kundennähe und Fertigungsflexibilität zu wesentlichen Entscheidungskriterien. Dennoch müssen die deutschen Anbieter beständig die Optimierung ihrer Produktion vorantreiben und intelligente Prüfkonzepte implementierten, um ohne Reduzierung der Prüftiefe ihre Preise wettbewerbsfähig zu halten. Dies gilt besonders für Produkte wie Metering Devices, die zum einen in sehr hohen Losgrößen und zu vergleichsweise niedrigen Stückkosten beauftragt werden, zum anderen aber über viele Jahre eine zuverlässige und wartungsfreie Funktion garantieren müssen. Fehlerkostenreduktion in der Fertigung „Qualität kann man nicht in die Elektronik hineinprüfen, sie entsteht durch zuverlässige Entwicklung und Produktion“, fasst Tobias Krickl, Leiter des E²MS 44 EPP » 01-02 | 2022

TEST & QUALITÄTSSICHERUNG « Wiederholbare Qualität und langlebig zuverlässige Funktion in großen Stückzahlen hängen von kontrollierten Materialien und Prozessen ab Business Development von RAFI, die Devise seines Unternehmens zusammen. Er erläutert: „Auch wenn Fehlerkosten einen sehr geringen Anteil der Qualitätskosten ausmachen, sind es Kosten. Da sie mit den richtigen Strategien vermeidbar sind, wird alles dafür getan, Ausschuss aufgrund von Materialschwächen oder Verarbeitungsmängeln auf null zu reduzieren.“ Ausschuss entsteht in der Elektronikfertigung hauptsächlich bei Verwendung von mangelhaftem Leiterplattenmaterial, durch Oberflächenverunreinigungen oder durch Lötfehler, verursacht durch fehlerhaften Lotpastenauftrag oder Thermostress bei zu hohen Löttemperaturen. Zur Vermeidung dieser Fehler stehen im Unternehmen neben strikten Eingangskontrollen des Leiterplattenmaterials sowie moderner Inspektions- und Bestückungstechnologien besonders zwei Aspekte im Mittelpunkt, so Krickl: „Wissensmanagement und ein hochintegriertes MES Manufacturing Execution System, mit dem wir alle Fertigungs- und Prüfschritte überwachen, dokumentieren und jeden Fehler nachverfolgen können.“ Ausschluss von leiterplatten - basierten Fehlern Da sich Leiterplattenfehler meist erst nach den Lötprozessen offenbaren, birgt die Verarbeitung mangelhafter Platinen ein hohes Fehlerkostenpotenzial. Außerdem begünstigen fehlerhafte Materialschichtstrukturen Elektromigration, durch die Kriechstrompfade entstehen und zum Ausfall der Baugruppe führen können. Da sich dieser Effekt erst über die Zeit entfaltet, droht Herstellern neben dem Aufwand für Kundenreklamationen auch ein Reputationsschaden. Aus diesem Grund arbeitet das Unternehmen nur mit Qualitätslieferanten, die strenge Vorgaben erfüllen müssen, und unterzieht die Produkte zusätzlich Prüfungen im eigenen Haus. Auch Oberflächenverunreinigungen der Leiterplatten können das Auftreten parasitärer Strompfade fördern. „Deshalb war ursprünglich eine kostenaufwändige Platinenreinigung obligatorisch. Mit der durchgängigen Automatisierung aller Prozessschritte, bei denen manuelles Handling entfällt, und durch den Einsatz von No-Clean-Flussmitteln können wir diesen Kostenpunkt heute größtenteils einsparen“, erklärt Krickl. 3D-Lotpasteninspektion verhindert Fehler im Bestückungsprozess Hauptgrund für Lötfehler ist ein fehlerhafter Lotpastenauftrag im Schablonendrucker, der beispielsweise durch Ablagerungen oder schlechte Auslösung der Paste aus den Schablonen verursacht wird. Zur Kontrolle der korrekten Bedruckung setzt das Unternehmen auf das 3D-SPI-System zur 3D-Lotpasteninspektion, welches nicht nur die Positionierung der Lotpastendepots, sondern auch deren Volumen überwacht. 3D SPI kommuniziert direkt mit dem Schablonendrucker in einem Closed-Loop-Verfahren. Dies ermöglicht ein Nachregeln von Druckparametern ohne Eingriff eines Mitarbeiters. Nach der anschließenden, vollautomatischen Bestückung prüft ein 3D-AOI- System (Automatische Optische Inspektion) die Platzierung und Ausrichtung der Bauteile. Durch die Einbindung aller Prüfstationen in das MES werden alle Sollwert-Abweichungen sofort erkannt und die Prozesse gestoppt, bei denen eine Nachregelung ad hoc nicht möglich ist. Löten und Prüfen von Mehrfach- Nutzen Mit modernen Selektiv-Lötverfahren wie zum Beispiel dem Hubtauchlöten wird unnötiger Thermostress für Bauteile und Leiterplattenmaterial vermieden. Das Unternehmen hat mit der Auslegung seiner Hubtauchlöt- und Prüfstationen für Mehrfach-Nutzen die Effizienz seiner Platinenfertigung für Metering-Produkte deutlich erhöht. Durch die Multiplexer-Ausstattung der Prüfstationen kann der Hersteller bis zu 20 Platinen pro Nutzen in einem Durch- Definierte Prozesse, ein hoher Automatisierungsgrad und modernste Anlagen verhindern Fehler Bild: RAFI EPP » 01-02 | 2022 45