Elektronikfertigung Bauteilmanagement - thm.de · Aufgaben • Qualitätssicherung bei...
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UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES
Elektronikfertigung Bauteilmanagement
Bernd Eufinger Limtronik GmbH
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Vortragsinhalt • Zur Person / Unternehmen /
Aufgaben / Arbeitsumfeld
• Prozess Elektronikfertigung
• Industrie 4.0
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Zur Person • Berufsausbildung /
Fachoberschule
• Diplom-Studiengang Elektrotechnik Elektrische Nachrichtentechnik Fachhochschule Gießen-Friedberg
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Unternehmen • Limtronik GmbH
• Standort Limburg (Hessen) ehemaliges Bosch Telecom Werk
• Elektronik-Auftragsfertiger EMS Electronics Manufacturing Services
Historie: Fertigung von Vermittlungstechnik
Elektronikauftragsfertigung
Baugruppenfertigung Systemmontage Schaltschrankbau
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Aufgaben • Qualitätssicherung bei
Bauteilproblemen
• Erstmuster / Prüfplanung Wareneingangskontrolle
• Bauteilrecherche / Spezifikation
• Prozess-Beurteilung / Auditierung intern / extern
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Elektronikaufbau • Leiterplatte (häufig Nutzen)
• SMT (surface-mount technology) Oberflächenmontierte Bauteile
• THT (through-hole technology) Durchsteckmontage
• Mechanische Komponenten verschraubt, vernietet, verklebt
+ +
+
→
Kern
Prepreg 1
Prepreg 2
Cu 1
Cu 2
Cu 3
Cu 4 Lötstopplack 2
Lötstopplack 1
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Komplexität • Leiterplatte 43cm² / 14 Lagen
• 211 unterschiedliche BT 806 Bauteile insgesamt → ca. 19 Bauteile / cm²
• 3558 Lötstellen → ca. 83 Lötstellen / cm²
01005 = 0,4 x 0,2 mm 0201 = 0,6 x 0,3 mm
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Fehlerraten (Gedankenspiel)
• Erforderliche Bauteilqualität: Maximal 6 defekte Bauteile pro einer Million Bauteile
• Notwendige Lötprozessqualität: Maximal eine fehlerhafte Lötstelle pro einer Million Lötstellen
Annahme: Fertigung der elektronischen Baugruppe (BG) zuvor bestehend aus 806 Bauteilen (BT) mit 3558 Lötstellen (LS) und Unterschreitung folgender Fehlerraten: 0,5% Baugruppen mit BT elektrisch defekt 0,5% Baugruppen mit Lötfehlern Zur Vereinfachung unabhängige Fehlerraten BT1 = BT2 = ... = BTx und Fehlerraten LS1 = LS2 = … = LSx Nach Multiplikationssatz für Wahrscheinlichkeiten: Fehlerrate BTmax = 1 - (1-Fehlerrate BG)(1/Anz. BT)
= 1 - (1-0,005)(1/806) = 6,2 dpm Fehlerrate LSmax = 1 - (1-Fehlerrate BG)(1/Anz. LS)
= 1 - (1-0,005)(1/3558) = 1,4 dpm dpm = defects per millon
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Bauteil-“Feinde“ • Elektrostatische Entladung
ESD (electrostatic discharge)
• Feuchtigkeit „Popcorn-Effekt“
• Oxidation / Korrosion → Reduzierte Lötfähigkeit O2 O2 O2
=
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Bauteil-“Leben“ • Einführung (Qualifikation)
• Änderungsmitteilung PCN (Product Change Notification)
• Abkündigung EOL (End of Life)
• Restbevorratung
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Bezugsquellen • Bauteil-Hersteller direkt
• Distribution, vom Hersteller autorisierter Großhandel
• „Broker“, Zwischenhändler für schwer beschaffbare / abgekündigte Bauteile
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Fehleranalysen • Rückverfolgbarkeit
(Traceability)
• Eigene Untersuchungen
• Durch den BT-Hersteller
• Von anderen Testlaboren
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Nachsorgend / Vorbeugend
• 8D-Fehlerreports
• Qualitätsgespräche
• Interne Prozess-Audits
• Auditierung von Lieferanten
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Anforderungen • Technische Spezifikationen
• Techn. Lieferbedienungen / Qualitätsvereinbarungen
• ISO 9001 / TS 16949
• Gesetzliche Bestimmungen z.B. RoHS, REACH, ...
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Elektronikfertigung Auftragseingang
• Anfrage / Angebot / Auftrag
• Bauteilstamm / Stückliste
• Materialbeschaffung
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Elektronikfertigung Vorbereitung
• Auswahl / Erstellung / Anfrage oder Einkauf von Fertigungs- bzw. Prüfeinrichtungen
• Arbeitsplan / -anweisungen
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Elektronikfertigung Durchführung
• Wareneingang
• Muster-/Serienfertigung mit optischen / elektrischen Prüfungen
• Verpackung / Versand
• Lieferschein / Rechnung
SMT-Bestückleistung (Modul)
Collect & Place-Verfahren: ca. 20.000 Bauteile / Stunde
Pick & Place-Verfahren:
ca. 3.000 Bauteile / Stunde
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Unternehmens- Software
• Enterprise-Resource-Planning (ERP) / Material, Personal, Betriebsmittel, Kapital
• Manufacturing Execution System (MES) / direkte Anbindung der Prozesstechnik in Echtzeit, Betriebs-/Maschinen-/Personaldatenerfassung
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Industrie 4.0 • Zukunftsprojekt für die
deutsche Industrie des BMBF aus dem Jahr 2011
• Digitalisierung der Industrie durch das Zusammen-wachsen der realen und virtuellen Welt
Quelle: www.plattform-i40.de, Stand 20.03.2016 Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Landkarte mit Praxisbeispielen Industrie 4.0
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Industrie 4.0 • Informatisierung der
Fertigungstechnik und Logistik auf Basis der Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M)
• „Intelligente Fabrik“ Smart Factory Integration von Kunden
und Geschäftspartnern
L1
L3
L2
Fertigungstechnik: Ressourceneffizienz
(Qualität, Kosten, Zeit) Wandlungsfähig Ergonomisch
Smart Factory
K
EK1
EK2
Elektronischer Informationsaustausch
VL1
VL2
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Industrie 4.0 Technologische Grundlage
• Internet of Things (IoT)
• Cyber-physisches System (CPS)
• Sichere Datenkommunikation (drahtgebunden oder drahtlos)
• Zuverlässige Systemkomponenten
System-on-a-Chip
mit Sensoren / Aktoren
Über z.B. RFID / Strich- / 2D-Code eindeutig identifizierbare Objekte
mit virtueller Repräsentation
Reduktion Größe und
Energiebedarf
Maschinen beeinflussen nach Regeln andere
Maschinen bzw. Fertigungsabläufe
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Smart Electronic Factory • Mittelstandsinitiative
Industrie 4.0 Elektronikbranche
• Initiatoren 2014 die Firmen Limtronik GmbH & iTAC Software AG
• Unterstützt durch weitere Softwarehäuser, Maschinen-ausrüster und der THM
An der Mittelstandsinitiative beteiligte Firmen / Institutionen
Quelle: www.smart-electronic-factory.de Stand: März 2016
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Smart Electronic Factory Zielsetzung
• Leistungsfähigere Maschinen-prozesse / Fehlerkosten reduzieren
• Einsatz / Ermittlung der dazu not-wendigen / plattformunabhängigen Industrie 4.0 Technologie
• Im Endausbau die selbstlernende Maschine, automatische Fehlerur-sachenanalyse / Fehlervermeidung
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Smart Electronic Factory Technische Grundlagen
• OPC Unified Architecture (Herstellerunabhängiger Kommunikations- standard zur M2M Vernetzung)
• Big Data Analytics (Algorithmen z.B. für qualitäts-beeinflussende Faktoren über Korrelationsanalysen)
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.
Für die Beantwortung von Fragen stehe ich Ihnen heute Nachmittag im Workshop 3 gerne zur Verfügung.
Bernd Eufinger
Limtronik GmbH Bauteilmanagement
Industriestraße 11-13 65549 Limburg
www.limtronik.de