Einsatz von Miniaturbauteilen in der Serienfertigung

Der Trend zur Bauteilminiaturisierung bereitet Entwicklern wie EMS-Dienstleistern Kopfzerbrechen. Der Einsatz von Teilen mit kaum noch sichtbarer Größe – etwa 01005 -Bauform – blieb in der Baugruppenfertigung hinter den Erwartungen zurück. Nun hat ein EMS-Unternehmen Erfolg mit solchen Miniaturbauteilen in der Serienfertigung – dank neuer spezieller Bestückungsautomaten.

Die Passgenauigkeit in der Mengenfertigung zu treffen, bedeutet einen technischen Eingriff in den Gesamtfertigungsprozess

Seit dem Frühjahr 2021 hat die deutsche Lacroix Electronics GmbH, ein Werk des größten französischen EMS-Dienstleisters, einen Weg gefunden, Baugruppen mit derartigen Bauteilen in höheren Stückzahlen prozesssicher zu fertigen. Laut Peter Sommer, Vertriebsleiter bei Lacroix, gehe der Trend dahin, „vermehrt kompaktere Baugruppen aufzunehmen“. Die aktuellen Bauformen hingegen würden über kurz oder lang verschwinden. Den Grund hierfür sieht der Elektrotechniker in der zunehmenden elektronischen Multifunktionalität von Geräten, die eine kompaktere Bauweise der Baugruppen unerlässlich machen.

Die Integration von Bauteilen der genannten extrem kleinen Bauformen in die Serienfertigung sieht Matthias Holsten, Veränderungsberater für die Elektronikbranche, gleich in dreierlei Hinsicht kritisch: „Die Passgenauigkeit in der Mengenfertigung zu treffen, bedeutet einen technischen Eingriff in den Gesamtfertigungsprozess. Hier den richtigen Lotpastenauftrag zu bewerkstelligen ist Präzisionsarbeit, ebenso wie das exakte Aufnehmen und Platzieren der kaum noch sichtbaren Bauteile, geschweige denn der äußerst feine Lötvorgang an sich. Die Prozesssicherheit hinzubekommen, ist das eigentliche Problem.“ Seiner Meinung nach scheuten daher viele EMS-Fertiger noch die Auf- und Umrüstung ihres Maschinenparks und zögerten dies hinaus. Laut Holsten werde jedoch die Fertigung für EMSler, die „nicht rechtzeitig aufspringen“, bald unwirtschaftlich.

Lacroix Electronics wollte deshalb mit neuen Aggregaten den Einsatz von Miniaturbauteilen in die Serienfertigung einleiten. So versehen seit Anfang Februar dieses Jahres vier neue ASM-Bestückungsautomaten des Typs SX2 ihren Dienst in der Serienfertigung. Bereits die damit erreichbaren kürzeren Rüstzeiten brachten Lacroix sofort Vorteile – insbesondere bei der zunehmenden Fertigung von Prototypen auf den Serienanlagen. So treten sehr früh wichtige Erkenntnisse für die Serienproduzierbarkeit zutage. Das ist ein wesentlicher Vorteil, gerade bei der Verarbeitung kleiner und kleinster Bauteile auf der SX2.

Minibauteile reagieren sehr empfindlich auf falsche oder kritische Footprints. Die Einbindung des Softwaretools ‚Valor NPI' von Mentor konnte hier die Fehlerquoten beim Bestücken erheblich verringern. Es ist ein automatisierter Design-for-Manufacturing-Flow (DFM), der dem frühen Datencheck in der Layout-Phase dient. Dadurch kann Lacroix mit einer effizienten Leiterplattenbestückung die Produkte schneller in den Markt bringen.

Ähnlich verhält es sich beim Lotpastendruck mit der Einbindung des Inspektionsgerätes Parmi SPI (Solder Paste Inspection). Beim ersten Arbeitsgang im Bestückungsprozess sorgt die Prüfung des teils mikroskopischen Pastenauftrags dafür, dass Fehler vor dem Bestücken nahezu lückenlos detektiert werden und die zum Teil teuren Bauteile nicht verlustig gehen.

Ein nicht oder erst nach dem Löten erkannter schlechter Druck bedeutet mehr Nacharbeit. Die Einbindung der neuen SPI und auch des neuen AOI-Aggregates von Parmi erweisen sich da als hilfreich: Da die Anforderungen auch beim Löten von kleineren Bauteilen wesentlich höher sind, sei mit älteren Geräten die notwendige Präzision nicht zu schaffen, so die Erfahrung bei Lacroix.

Der EMS-Dienstleister ist mit den Ergebnissen der technischen Neuerung sehr zufrieden, da die Implementierung der ASM-Bestücker bereits zu Neukunden geführt hat. Für Sommer steht fest, dass mit den kürzeren Bestückungs- und Umrüstzeiten eine erkennbar bessere Wirtschaftlichkeit erreicht werden kann und das Unternehmen deshalb „im Wettbewerb gut aufgestellt ist“.