Von der Idee zum fertigen Produkt

Qualitätsanspruch in der Elektronikfertigung

Der Produktentstehungsprozess als durchgängige Kette. Qualität in jeder Stufe ist die Grundlage für die Qualität des Endprodukts. Bild: Bavaria Digitaltechnik

Elektronikentwicklung und -produktion auszulagern ist für viele Unternehmen eine sinnvolle Möglichkeit, die viel zitierte Time-to-Market zu verkürzen und die Kosten zu reduzieren. Gleichzeitig lässt sich dabei oft noch die Qualität verbessern. Voraussetzung für Produkte, die technisch und wirtschaftlich überzeugen, ist jedoch ein Produktentstehungsprozess, der wirklich Qualität erzeugt, und zwar in jeder Stufe, als durchgängige Kette und immer ausgerichtet auf die jeweiligen Produkte. Schließlich gilt es im industriellen Bereich andere Anforderungen zu erfüllen als beispielsweise bei sicherheitsgerichteten Anwendungen oder der Raumfahrt. Hier können Spezialisten weiterhelfen, die in allen Bereichen über Erfahrung verfügen, und ihre Kunden von der Idee bis zum After-Sale-Service kompetent unterstützen.

Produktqualität ist unabdingbar, wenn man sich am Markt behaupten und die Kunden zufriedenstellen will. Qualität ist allerdings kein absoluter Begriff. Laut der gültigen Norm zum Qualitätsmanagement, der EN ISO 9000:2005, wird Qualität definiert als „Grad, in dem ein Satz inhärenter Merkmale Anforderungen erfüllt“. Die Qualität gibt damit an, in welchem Maße ein Produkt, eine Ware oder Dienstleistung den bestehenden Anforderungen entspricht. „Diese Anforderungen können nun je nach Produkt differieren“, erläutert Hermann Schweizer, Geschäftsführer bei der Bavaria Digital Technik GmbH. „Dabei ist Qualität immer nur in dem Umfang zu realisieren, wie es dem geplanten Einsatzzweck eines Produktes entspricht. Alles andere wäre technischer Overhead, für den letztendlich niemand bezahlen sollte.“ In diesem Zusammenhang wird die IPC-A-610 interessant, die mittlerweile weltweit einen sehr hohen Stellenwert in der gesamten Prozesskette der Herstellung elektronischer Produkte hat.

Die Qualität muss dem Einsatzzweck entsprechen

So ist die IPC mit Abnahmekriterien für elektronische Baugruppen die Richtlinie vieler Vertragspartner und das länderübergreifend egal ob USA, Asien oder Europa. Sie setzt für den Gesamtprozess elektronischer Geräte quasi globale Standards und definiert die dafür relevanten Themen wie Material, Design, Fertigung, Montage, Daten etc. Zudem unterscheidet sie prinzipiell zwischen drei Qualitätsklassen: gewöhnliche Elektronikprodukte (Klasse 1), zweckbestimmte Elektronikprodukte (Klasse 2) und Hochleistungselektronik (Klasse 3).

„Wir als Dienstleister in der Elektronikfertigung sprechen in diesem Zusammenhang von einer Dualität des Qualitätsanspruchs“, fährt Schweizer fort. „Denn wenn man die „gewöhnlichen Elektronikprodukte“ einmal ausklammert, kommen unsere Kunden aus zwei Bereichen: Entweder entwickeln und fertigen wir für sie Produkte für den industriellen Bereich mit hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit oder es handelt sich um Hochleistungselektronik für spezielle Anwendungsbereiche, z.B. Raumfahrt, Medizintechnik etc.“

Für beide Bereiche haben die Spezialisten bei Bavaria Digitaltechnik die entsprechenden Produktentstehungsprozesse definiert, die dann in enger Absprache mit dem jeweiligen Kunden und abgestimmt auf das jeweilige Produkt eingehalten werden. Die einzelnen Entwicklungs- und Fertigungsstufen behalten dabei stets das Endprodukt im Auge und sind daraufhin ausgelegt, die Qualität zu erzeugen, die letztendlich gewünscht ist. Wichtige Kriterien sind dabei der (möglichst geringe) Zeitaufwand bei der Realisierung, die Minimierung von Ausschuss, Nacharbeit und Reparatur sowie Sicherheit und Ausfallraten. „Schließlich wollen unsere Kunden selbst zufriedene Kunden haben und ein Produkt nach dem Versand möglichst nie wieder sehen“, so Schweizer schmunzelnd.

Vom Anfang an das Endprodukt im Blick

Die einzelnen Prozessschritte folgen den IPC-Empfehlungen und betreffen Beschaffung und Logistik ebenso wie Supply-Chain-Management (SCM). Das Fundament für den Qualitätsanspruch des Endproduktes wird also bereits in der Entwicklungs- und Designphase gelegt, z.B. mit den Spezifikationen von Materialien, Oberflächen und Hilfsmitteln, einer Fertigungsbeurteilung und der Definition der qualitätsbegleitenden Prozesse, z.B. FMEA (Failure Mode and Effects Analysis oder auf Deutsch Fehlermöglichkeit und Auswirkungsanalyse). Klassifizierung, Handhabung sowie Verpackung und Versand der verwendeten Bauelemente sind weitere Punkte, die es bereits früh im Entwicklungs- und Designprozess zu berücksichtigen gilt. Bei manchen Produkten beispielsweise dürfen bestimmte Bauelemente weder bei Versand noch bei der Lagerung mit Feuchtigkeit in Kontakt kommen, um (teure) Nachbehandlungen zu vermeiden. Bei anderen Produkten dagegen ist dies weniger kritisch. Auch Abnahmekriterien und Lieferantenqualifizierungen gilt es deshalb von vornherein mit einzubeziehen. „Was man auf einer Stufe der Prozesskette nicht bedacht hat, lässt sich an anderer Stelle nur schwer oder auch gar nicht mehr nachbessern“, fasst Schweizer zusammen. „Wir halten deshalb von vornherein die Risiken niedrig, bzw. steuern sie bewusst, sodass es im Nachhinein zu keinen Überraschungen kommt und wir Produkte gemäß IPC Klasse 1 oder Klasse 2 entwickeln, die dann auch in puncto Qualität und Preis überzeugen können.“ So gilt es je nach Einsatzzweck des Endproduktes, z.B. in der Designphase, die Geometrien und Flächen zu berechnen, Impedanzen und die notwendige Isolation zu definieren, die Entwärmung und Anschlussflächen zu planen und auch die Produktionshilfsmittel festzulegen.

Produktion und Test

Während Lötstoppmaske und Versatz die Anforderungen der Klasse 2 erfüllen, wäre das für Klasse 3 nicht ausreichend. Bild: Bavaria Digitaltechnik

Während hier Lötstoppmaske und Versatz die Anforderungen der Klasse 2 erfüllen, wäre das für Klasse 3 nicht ausreichend.

Die Produktionsprozesse und eingesetzten Technologien werden dann entsprechend der IPC mit Kriterien belegt, denn die „Klasse“ verlangt bei der Erfüllung unterschiedliche Schärfegrade. Ein Beispiel verdeutlicht das: Während Lötstoppmaske und Versatz im Bild die Anforderungen der Klasse 2 erfüllen, wäre das für Klasse 3 nicht ausreichend. Ähnliches gilt für die Ausprägung der Leiterbahnen, die Ausbildung der Lötstellen, Pinlängen oder mechanische Befestigungen. „Tendenziell wird man hier zwar immer versuchen dem höheren Anspruch gerecht zu werden“, fährt Schweizer fort. „Es macht sich aber durchaus im Preis bemerkbar, wenn wir z.B. bei Klasse-2-Produken die Maschinen zur SMT- oder THT-Bestückung schneller laufen lassen können.“

Know-how ist auch bei der Prüftechnik unerlässlich. Bild: Bavaria Digitaltechnik

Know-how ist auch bei der Prüftechnik unerlässlich.

Auch in der abschließenden Test- und Nacharbeitsphase kommen die Kriterien der IPC zum Tragen. „Hier ist viel Know-how erforderlich“, betont Schweizer, „da man sich z.B. bei der optischen Inspektion nicht nur mit den definierten Schwellenwerten zufriedengeben sollte. Unsere „lernende Prüfbibliothek“ unterstützt uns hier sehr.“ Ihr Klassifizierungs-Know-how beweisen die Elektronikspezialisten dann noch einmal in der letzten Stufe der Prozesskette, wo es um die Nacharbeit geht. Handhabung, Reinigung, Reparatur-Techniken und verwendete Werkzeuge müssen sich hier ebenfalls an der jeweiligen Klassifizierung orientieren. „Am Ende dieses Prozesses steht dann ein Produkt, das technisch und wirtschaftlich überzeugen kann, weil es genau den für seinen Einsatzzweck erforderlichen Klassifizierungen entspricht“, so Schweizer weiter. Beispiele dafür gibt es quer durch alle Branchen.

Steuergerät für die Kfz-Beleuchtung gemäß IPC-A-610 Klasse 2. Bild: Bavaria Digitaltechnik

Steuergerät für die Kfz-Beleuchtung gemäß IPC-A-610 Klasse 2.

Kompakte Sicherheitselektronik gemäß IPC-A-610 Klasse 3. Bild: Bavaria Digitaltechnik

Kompakte Sicherheits-elektronik gemäß IPC-A-610 Klasse 3.
Bilder: Bavaria Digitaltechnik

Das Steuergerät für die Kfz-Beleuchtung beispielsweise entspricht IPC-A-610 Klasse 2. Bei diesem Redesign auf einer einseitigen Platine war ein wesentlicher Punkt die Kostenoptimierung bei gleichzeitig hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit. Bei der für den Sicherheitsbereich entwickelten Elektronik, die der Klasse 3 entspricht, standen mechanische Festigkeit und Unempfindlichkeit gegen Umgebungseinflüsse im Vordergrund.

Über die Bavaria Digitaltechnik GmbH
Die Bavaria Digitaltechnik GmbH in Pfronten im Allgäu wurde 1969 gegründet. Als Dienstleister rund um die Elektronikfertigung hat sich das Unternehmen, das mittlerweile rund 100 Mitarbeiter beschäftigt, national und international einen Namen gemacht. Gefertigt werden Produkte gemäß IPC-A-610 Klasse 2 und Klasse 3, wobei modernste Produktions- und Prüfanlagen zur Verfügung stehen. Kunden profitieren außerdem vom Know-how bei Beschaffung und Logistik sowie Prüftechnik und der Liefertreue. Zum umfangreichen Dienstleistungsprogramm des Elektronikspezialisten gehören außerdem Beratung, Hard- und Softwareentwicklung, mechanische Konstruktion und internationale Serviceleistungen.
Ellen-Christine Reiff

Ellen-Christine Reiff

Studium der deutschen Philologie, danach tätig bei Theater und Fernsehen, seit 1986 freie Journalistin beim Redaktionsbüro Stutensee mit Schwerpunkt Optoelektronik, elektrische Antriebstechnik, Elektronik und Messtechnik.

Nora Crocoll

Nora Crocoll

Studium Technische Redaktion, Praxis in der Elektronik-Industrie. Diplomarbeit in der Softwareentwicklung (XML-basierte Arbeitsumgebung für Redaktionsleitfaden). Seit 2005 als Autorin beim Redaktionsbüro Stutensee.

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