Elektronikfertigung EMS – vom Entwurf bis zum fertigen Gerät

EMS to usługa obejmująca produkcję urządzeń elektronicznych lub ich podzespołów na podstawie dokumentacji i wymagań klienta. Zakres współpracy może być różny – od samego montażu PCB po kompleksową realizację gotowego urządzenia. 

W praktyce dobrze zorganizowany proces EMS może obejmować:

• analizę dokumentacji i przygotowanie produkcji, 

• optymalizację projektu pod kątem produkcji (DFM – Design for Manufacturing), 

• zakup i logistykę komponentów, 

• montaż SMT i THT, 

• testowanie i kontrolę jakości, 

• montaż mechaniczny i okablowanie, 

• montaż końcowy urządzenia (Box-Build), 

• pakowanie i logistykę, 

• wsparcie techniczne i produkcyjne w kolejnych seriach. 

W MERAWEX zakres współpracy dobieramy do potrzeb konkretnego projektu. Możemy dołączyć do procesu na etapie gotowej dokumentacji produkcyjnej albo wesprzeć klienta już podczas przygotowania konstrukcji. 

Jedes Projekt beginnt bei uns mit der Analyse der Dokumentation und der Anforderungen an das Produkt. Ziel ist nicht nur die Ermittlung der Produktionskosten, sondern vor allem die Prüfung, ob das Projekt für eine reproduzierbare und stabile Serienproduktion vorbereitet ist.

Wir analysieren unter anderem:

• PCB-Dokumentation und Produktionsdateien,
• BOM (Bill of Materials),
• SMT-/THT-Montagetechnologie,
• Anordnung und Art der Komponenten,
• Anforderungen an die Prüfung,
• mechanische Konstruktion,
• Anforderungen an Qualität und Rückverfolgbarkeit (Traceability),
• erforderliche Normen und branchenspezifische Anforderungen.

In dieser Phase lassen sich Probleme erkennen, deren Behebung in einer späteren Produktionsphase deutlich kostspieliger wäre. Dazu gehören unter anderem unvollständige Dokumentation, eine ungeeignete Auswahl von Komponenten oder konstruktive Lösungen, die die automatisierte Bestückung erschweren.

Bei MERAWEX wird die Projektanalyse von Ingenieuren und der eigenen Konstruktionsabteilung unterstützt. Dadurch können wir das Produkt nicht nur aus der Perspektive der reinen PCB-Bestückung betrachten, sondern als gesamtes Gerät – einschließlich seiner Konstruktion, Funktionalität, Fertigung und späteren Nutzung.

Dies ist ein wichtiger Unterschied zwischen einem EMS-Partner und einem Unternehmen, das seine Tätigkeit auf die Elektronikmontage beschränkt.

MERAWEX entwickelt und produziert seit vielen Jahren eigene elektronische Geräte, darunter Lösungen für die Energietechnik, Telekommunikation, Automatisierungstechnik und Brandschutzsysteme. Die bei deren Entwicklung gesammelten Erfahrungen nutzen wir auch in der Auftragsfertigung.

Nach der Projektanalyse werden die Kalkulation und die Rahmenbedingungen des Produktionsprozesses erstellt.

Grundlage der Kalkulation sind vor allem die BOM und die Produktionsdokumentation. Je nach Umfang der Zusammenarbeit kann das Angebot Komponenten, Leiterplatten, die Vorbereitung des SMT-/THT-Prozesses, Bestückung, Prüfung, mechanische Komponenten sowie die Endmontage umfassen.

In dieser Phase legen wir unter anderem Folgendes fest:

• Produktionstechnologie,
• Seriengröße und Produktionsfrequenz,
• Art der Komponentenbeschaffung,
• Umfang der Prüfungen,
• Qualitätsanforderungen,
• Verpackungsart,
• Produktions- und Lieferplan.

Ein gut vorbereitetes Angebot sollte nicht ausschließlich den Preis für die Montage ausweisen. Es sollte den gesamten Prozess beschreiben, der erforderlich ist, um ein reproduzierbares und den Kundenanforderungen entsprechendes Produkt herzustellen.

Wenn das Projekt eine zusätzliche Optimierung erfordert, analysieren die Ingenieure von MERAWEX es im Hinblick auf die Fertigung – DFM (Design for Manufacturing).

Dabei werden unter anderem folgende Aspekte geprüft:

• Geometrie der Lötflächen,
• Anordnung der Komponenten,
• Referenzpunkte,
• Möglichkeit der automatisierten Bestückung,
• thermisches Profil des Lötprozesses,
• Zugänglichkeit der Prüfstellen,
• Integration der Elektronik in das Gehäuse und die mechanischen Komponenten.

Ein auf Prototypenebene einwandfrei funktionierendes Projekt ist nicht immer für die Serienproduktion optimiert. Eine Konstruktion, die unter Berücksichtigung des Fertigungsprozesses entwickelt wurde, ermöglicht es, die Anzahl manueller Arbeitsschritte zu reduzieren, die Wiederholgenauigkeit zu erhöhen und das Fehlerrisiko zu verringern.

Nach der Freigabe der Produktionsvorgaben beginnt die Vorbereitung der Materialien.

MERAWEX kann die Beschaffung der Komponenten selbst übernehmen oder mit vom Kunden bereitgestellten Materialien arbeiten.

Bei einer Beschaffung durch MERAWEX werden die Komponenten über geprüfte und autorisierte Vertriebskanäle bezogen. Von besonderer Bedeutung sind dabei nicht nur die Verfügbarkeit der Bauteile, sondern auch deren Herkunft, Rückverfolgbarkeit und die Möglichkeit, eine reproduzierbare Versorgung bei nachfolgenden Serien sicherzustellen.

Die Rückverfolgbarkeit ist eines der grundlegenden Elemente einer professionellen Elektronikfertigung.

Informationen über Materialien, Produktionschargen und den Prozessablauf werden in den Produktionssystemen erfasst. Dadurch ist es im Falle einer Reklamation oder einer Problemanalyse möglich, die Historie einer bestimmten Produktionscharge nachzuvollziehen.

Vor Beginn der Produktion wird die SMT-Linie entsprechend der Dokumentation des jeweiligen Projekts vorbereitet.

Dies umfasst unter anderem:

• Vorbereitung der Maschinenprogramme,
• Konfiguration der Komponenten-Feeder,
• Vorbereitung der SMT-Schablone,
• Einstellung der Prozessparameter,
• Konfiguration der optischen Inspektion,
• Erstellung des thermischen Profils des Reflow-Ofens.

Eine präzise Vorbereitung des Prozesses hat direkten Einfluss auf die Reproduzierbarkeit der Produktion. Dies ist insbesondere bei der Serienfertigung von Bedeutung, da selbst ein kleiner Prozessfehler bei einer großen Anzahl von Geräten wiederholt auftreten kann.

Nach der Prozessvorbereitung beginnt die eigentliche Produktion.

Bei der SMT-Technologie wird die Lötpaste mithilfe einer Schablone auf die Leiterplatte aufgetragen. Anschließend platzieren automatische Pick-and-Place-Maschinen die Komponenten auf der Leiterplatte, die danach in den Reflow-Ofen gelangt.

EMS muss nicht mit einer fertigen PCB-Platine enden.

Bei vielen Projekten übernimmt MERAWEX auch die Endmontage des Geräts. Dazu gehören unter anderem:

• Montage der Elektronik im Gehäuse,
• Montage mechanischer Komponenten,
• Verkabelung,
• Installation von Baugruppen,
• Montage von Bedien- und Konstruktionselementen,
• Durchführung der abschließenden Gerätetests.

Die Qualitätskontrolle wird in verschiedenen Prozessphasen durchgeführt, wobei ihr Umfang an die spezifischen Anforderungen des jeweiligen Geräts angepasst wird.

In der Elektronikfertigung setzt MERAWEX unter anderem folgende Verfahren ein:

• automatische optische Inspektion (3D-AOI),
• elektrische Tests,
• Funktionstests (FCT),
• Programmierung der Geräte,
• Endprüfungen,
• Labor- und Umwelttests.

Je nach Kundenanforderungen können wir Funktionstests für das Gerät entwickeln und durchführen. Diese können die Inbetriebnahme, Programmierung, Messung elektrischer Parameter sowie die Überprüfung bestimmter Funktionen umfassen.

Die Wahl eines EMS-Partners ist nicht nur eine Entscheidung darüber, wo die PCB bestückt wird. Es ist eine Entscheidung darüber, wem ein Teil des Prozesses anvertraut wird, der für Qualität, Termintreue und Reproduzierbarkeit der Produktion verantwortlich ist.

MERAWEX vereint Kompetenzen, die es ermöglichen, einen großen Teil dieses Prozesses an einem einzigen Standort zu realisieren:

• zwei automatische SMT-Linien mit einer Gesamtkapazität von über 200.000 Bauteilen/h,
• SMT- und THT-Bestückung,
• Endmontage,
• eigene Konstruktionskompetenzen im Bereich Elektronik und Mechanik,
• CNC- und Lasermaschinenbearbeitung,
• automatische 3D-AOI-Inspektion,
• Röntgenprüfung und Bauteilzählung,
• elektrische und funktionale Tests,
• eigene Laboreinrichtungen, darunter eine EMV- und eine Klimakammer,
• Rückverfolgbarkeit (Traceability) des Produktionsprozesses,
• Erfahrung in der Fertigung professioneller Elektronik mit hohen Anforderungen an Qualität und Zuverlässigkeit.

Ein zusätzlicher Mehrwert ist die Erfahrung von MERAWEX als Hersteller eigener Geräte. Sie ermöglicht es, die Produktion aus der Perspektive des gesamten Produkts zu betrachten – von der Konstruktion und Auswahl der Komponenten über den Produktionsprozess bis hin zu Prüfung und Betrieb.

Ein umfassender EMS-Prozess kann die Anzahl der an der Gerätefertigung beteiligten Lieferanten reduzieren und die Verwaltung des gesamten Projekts vereinfachen.

Bei MERAWEX ist die Verbindung folgender Prozessschritte möglich:

Dokumentation → Komponenten → PCB → SMT/THT → Mechanik → Endmontage → Tests → fertiges Gerät.

Der Umfang der Zusammenarbeit kann an die Anforderungen des Projekts angepasst werden – von der Elektronikmontage auf Grundlage einer fertigen Dokumentation bis hin zur vollständigen Realisierung des Geräts.