BAUGRUPPENFERTIGUNG Enge
BAUGRUPPENFERTIGUNG Enge Kooperation mit EMS-Dienstleistern sichert Wettbewerbsvorteile Von der Baugruppenentwicklung zur Serienreife in kürzester Zeit Die Entwicklung elektronischer Baugruppen ist eine feste Größe im Projektablauf zur Fabrikation neuer Produkte: Um die anfallenden Kosten in der Produktentwicklung deutlich zu senken und damit wettbewerbsfähig zu bleiben, kann der zeitliche Aufwand durch verschiedene Maßnahmen signifikant verkürzt werden. Jens Arnold, Geschäftsführer beflex electronic, gibt einen Überblick. Der Prozess der Produktentwicklung von der ersten Idee bis zur Marktreife ist wesentlich vom „Time-to-Market“ beeinflusst. Während in dieser Phase bereits Kosten entstehen, erwirtschaftet das Produkt noch keinen Umsatz und somit keinen Deckungsbeitrag. Um den Kostenanteil gering zu halten, lässt sich die Entwicklungszeit elektronischer (Flach-)Baugruppen durch zahlreiche Mechanismen bei der Neuprodukteinführung (NPI) signifikant verkürzen. EMS-Dienstleister von Beginn an einbinden Der Schlüssel liegt in der engen Zusammenarbeit der Hardware- Entwicklungsabteilungen des Auftraggebers und den Spezialisten eines EMS-Prototypen-Dienstleisters, wie der beflex electronic GmbH in Frickenhausen. Wird diese Kooperation bereits in der ersten Phase – der Produktdefinition – genutzt, lassen sich nicht nur Qualität und Layout optimieren, sondern auch Risiken im Prozess minimieren. Während der Layout-Erstellung ist etwa die Produzierbarkeit beim Leiterplattenhersteller ein wichtiges Detail: Je enger die Absprachen zwischen Layouter, EMS-Dienstleister und Leiterplattenhersteller, desto weniger Redesigns fallen im Prozess an. Meilensteine für effizientes „Time-to-Market“: • frühestmögliche Einbindung des EMS-Unternehmens in den Entwicklungsprozess • EMS-Unternehmen als fester Entwicklungspartner • „Design for Manufacturing“, „Design for Testability“, „Design for Cost“, „Design for Logistic“ sind wesentliche Schlüsselkomponenten für den erfolgreichen NPI-Prozess • Materialfreigaben an das EMS-Unternehmen bereits im frühen Layout-Entstehungsprozess • während der Layout-Entstehung: Layout-Überprüfung auf produktionsgerechtes Design und technische Machbarkeit beim Leiterplattenhersteller durch das EMS-Partnerunternehmen • Überprüfung der Serienproduzierbarkeit bereits im Prototypenstatus • Prototypenreport als zentrales Qualitätsdokument • Prozessvalidierung bereits im Prototypenstatus initiieren Der Prozess der Produktentwicklung von der ersten Idee bis zur Marktreife ist wesentlich vom „Time-to-Market“ beeinflusst. Anforderungsworkshops vor der Entwicklung tragen dazu bei, die Kosten der Baugruppe zu bestimmen. Design for Testability und Design for Manufacturing Um Redesigns in der Entwicklung einer elektronischen Flachbaugruppe wegen fehlender Testpunkte oder Abschattungen bei der AOI-Prüfung zu eliminieren, ist ein passendes Design for Testability erforderlich. Dabei ist es elementar, eine Prüfstrategie für die Baugruppe zu wählen: gängig sind beispielsweise OI, AOI, AXI, Boundary Scan, Flying Probe oder Funktionstest. Boundary Scan gewinnt hier zunehmend an Bedeutung, da der Fehler im Design sehr schnell lokalisiert. Der Test ist standardisiert: Er erreicht bei digitalen Schaltungen eine hohe Testabdeckung. Sämtliche Testergebnisse werden professionell dokumentiert. Das Design for Manufacturing dient dazu, die Anforderungen seitens Produktdesign und -qualität zu vereinen. Die heutigen SMD-Gehäuseformen und Lötanschlussflächen bieten kein Prozessfenster mehr für verwundene Leiterplatten, nicht-plane Leiterplattenauflagen oder Vibrationen bei der Montage. Daher muss auch die Leiterplattenmontage bereits in der frühen Entwicklungsphase durchdacht werden. Weiterhin gilt es in der ersten Projektphase, Normen und gesetzliche Vorgaben zu berücksichtigen. Sie müssen zwingend ins Testkonzept einfließen. Foto: beflex electronic 44 EPP Oktober 2018
Um Redesigns in der Entwicklung einer elektronischen Flachbaugruppe wegen fehlender Testpunkte oder Abschattungen bei der AOI-Prüfung zu eliminieren, ist ein passendes Design for Testability erforderlich. Foto: beflex electronic Von der Materialselektion bis zum Prototypenbau Bei der Auswahl der elektronischen Komponenten und passender Lieferanten ist das kostenorientierte Design (Design for Cost) ein Dreh- und Angelpunkt. Ein zukunftsorientiertes Obsolescence- Management ist besonders relevant. Der EMS-Dienstleister als fester Bestandteil des Projektteams schließt Problemkomponenten vorab aus. Zudem können schwer verfügbare Bauelemente frühzeitig, noch vor Fertigstellung des Layouts, beschafft oder angefragt werden. Ist die Material- und Lieferantenselektion abgeschlossen, folgt die Prototypenphase. Zentrales Element hier ist der Prototypenreport. Als wegweisendes Dokument für den Projektleiter und Hardwareentwickler deckt er Schwächen und Verbesserungspotenziale der Entwicklung auf. Zudem ist er ein wichtiger qualitätsrelevanter Bericht, welcher nicht nur die Fehler, sondern auch positive Ereignisse dokumentiert. Er enthält neben Leiterplatten-Erstmusterprüfberichten, Röntgenanalysen und Lötprofilen auch Ergebnisse der Testmethoden und IPC-Protokolle. Alles im Griff mit nur einer Schnittstelle Jede Menge Anforderungen, die es zu berücksichtigen gilt. Auch deshalb ist es für Entwicklungsunternehmen empfehlenswert, das gesamte Feld von der Beratung über Prototyping bis zur Endmontage vom EMS-Unternehmen betreuen zu lassen. Der Auftraggeber muss dann lediglich noch diese eine Schnittstelle überwachen. Ein Schritt, der sich auch nach Fertigstellung des Layouts bei der EMS- Prototypen-Bestückung bezahlt macht. Innerhalb einer Woche können erste Prototypen von darauf spezialisierten EMS-Dienstleistern geliefert werden. Sämtliche Vorgänge – von der Material- und Leiterplattenbeschaffung über die Produktion bis hin zum Erstmusterprüfbericht – sind in dieser Frist möglich. Die beflex electronic ist darauf spezialisiert, diese Zeitvorgaben zu erfüllen oder sogar zu unterbieten. Für den kompletten Projektablauf stehen den Kunden derzeit 12 Projektleiter zur Verfügung. Sie leben die Strategie „One-Face-tothe-Costumer“ uneingeschränkt von der ersten Anfrage bis zur Auslieferung der Prototypen. Zusätzlich kann das Unternehmen als optionalen Baustein die professionelle Übergabe eines Prototypen an den Serienfertiger bebro electronic GmbH in Frickenhausen anbieten. In diesem Fall klären die Projektleiter im Hintergrund die Anforderungen für die folgende Serienproduktion bei bebro ab. So ist es möglich, die Prototypen nahtlos und ohne Komplikationen in die Nullserien- beziehungs - weise Serienproduktion zu übergeben. Daraus resultiert ein weiterer Vorteil der engen Kooperation von Elektronikherstellern und EMS-Dienstleistern: Werden beispielsweise für ein Neuprodukt in der Medizinbranche validierte Prozesse gefordert, lassen sich die Validierungsschritte bereits im Prototypenstatus anstoßen. beflex und bebro verfügen speziell für diese Prozesse über einen validierten Maschinenpark und spezialisierte Validierungs-Prozess-Ingenieure. electronica, Stand A1-211 Über beflex electronic Die beflex electronic GmbH produziert in individueller Abstimmung mit dem Kunden elektronische Flachbaugruppen, Geräte und Systeme. Mit Standorten in Frickenhausen, München und Witten hat sich das Unternehmen seit der Gründung im Jahr 1999 zu einem renommierten Spezialisten für die Prototypen- und Kleinserienfertigung, Eildienste, Rework und End-of-Life Service entwickelt. Das Unternehmen arbeitet unter anderem mit modernsten Produktionsanlagen unter Reinraumbedingungen in Anlehnung an die Klasse 8. Das Unternehmen mit Stammsitz in Frickenhausen gehört der Magenwirth Technologies Group an. www.beflex.de Über bebro electronic Seit knapp 50 Jahren bietet die bebro electronic GmbH Dienstleistungen rund um elektronische und mechatronische Baugruppen, Geräte und Systeme an. Das Spektrum reicht von der Entwicklung über das Prototyping bis hin zur Fertigung mittlerer Losgrößen und dem After- Sales-Service. In enger Zusammenarbeit mit Kunden und Partnern entwickelt der EMS-Dienstleister Hightech-Lösungen in verschiedenen Bereichen, etwa in der Industrieelektronik, Energietechnik, Automobilund Medizintechnik, ATEX und E-Mobility. Das Unternehmen mit Stammsitz in Frickenhausen gehört der Magenwirth Technologies Group an und beschäftigt europaweit mehr als 500 Mitarbeiter. www.bebro.de EPP Oktober 2018 45
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