Herzlich Willkommen... Ing. Frank Koppetsch Ltr. Fertigung

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Kora Lichtenberg
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1 Entwicklung und Herstellung elektronischer Baugruppen Herzlich Willkommen... Ing. Frank Koppetsch Ltr. Fertigung Voigt electronic GmbH, BergratBergrat-Voigt Voigt--Straße 13, D D Erfurt

Fertigung Voigt electronic GmbH, BergratBergrat-Voigt

2 Herzlich Willkommen bei Voigt electronic GmbH Unternehmen» Zahlen und Fakten Gründungsjahr: 1991 Mitarbeiter: 33 Umsatz: ca. 5 Mio Lagerpositionen: Standort: Erfurt / Thüringen Produktionsfläche: 1200m² Zertifizierung: DIN EN ISO 9001:2008 Mitgliedschaften: ZVEI, FED, ELMUG eg. 2

5 Mio Lagerpositionen: 10 000 Standort: Erfurt / Thüringen

3 Unsere Geschichte Unternehmen» Historie 1989: Gründung des Einzelunternehmens durch Matthias Voigt 1991: Gründung der Voigt electronic GmbH 1995: Erste Produktionserweiterung 1999: Zertifizierung durch TÜV-CERT 2000: Zweite Produktionserweiterung 2001: Einführung der Automatisch optischen Inspektion 2004: Einführung Boundary Scan 2006: ROHS konforme Umstellung der Produktion 2006: Umzug in die Bergrat-Voigt-Straße 2007: Erweiterung der SMD Fertigung Selektivlöten 2009: Entwicklung als neue Dienstleistung 3

2001: Einführung der Automatisch optischen Inspektion 2004: Einführung Boundary Scan 2006: ROHS konforme Umstellung der

4 Unsere Unternehmensbereiche Unternehmen» Kernkompetenz Entwicklung Design Testkonzept Materialmanagement Produktion THT/SMD Wellenlötung/Selektivlötung Qualitätssicherung durch AOI; FKT; ICT; BS und zukünftig FP After Sales Service 4

Produktion THT/SMD Wellenlötung/Selektivlötung

5 Design for X» Möglichkeiten für eine Fertigungs-/prüfgerechte Produktentwicklung Bestreben bei der Produktenwicklung die in den meisten Fällen widersprüchlichen Anforderungen an ein zu entwickelndes Produkt gleichzeitig zu berücksichtigen und den bestmöglichen Kompromiß zwischen ihnen zu finden. Zitat 5

Fällen widersprüchlichen Anforderungen an ein zu entwickelndes Produkt

6 Design for X» Einige Pro und Contra`s Kompaktheit vs. Abstände im Lötprozess Störfestigkeit vs. Testpunkte/Stichleitungen Moderne IC vs. Reparatur an BGA oder QFN Beschaffbarkeit Kontaktierung vs. Einstufiger Prozeß

7 Design for X Design for Manufactureability/ Assembly Design for Testability Beispiel

8 Design for Manufacturing/Assembly Ist die Kunst ein Produkt so zu gestalten, dass es unter manuellen oder automatisierten Fertigungsbedingungen, wirtschaftlich zu fertigen ist. Üblicher Weise geht es um: - eine Verringerung der Bauteile Anzahl - eine Reduzierung von Fertigungsschritten - Verwendung möglichst einheitlicher Bauelemente hinsichtlich Wert, Bauform, Toleranz - Ergänzung von Justiermarken und Positionierhilfen - Leiterplattengröße, -form und Randabständen

Üblicher Weise geht es um: - eine Verringerung der Bauteile Anzahl - eine Reduzierung von Fertigungsschritten -

9 Design for Manufacturing/Assembly Beinhaltet Maßnahmen zur wirtschaftlichen Bestückung von elektronischen Flachbaugruppen Es lässt sich (fast) alles irgendwie Bestücken Aber nicht Alles ist wirtschaftlich optimal

elektronischen Flachbaugruppen Es lässt sich (fast)

10 Design for Manufacturing/Assembly» Auflagen im Randbereich für Handling

11 Design for Manufacturing/Assembly

12 Design Design for for Manufacturing/Assembly K o s t e n SMD + THT Handlötung SMD + THT autom. Lötung Einseitig THT Zweiseitig SMD Einseitig SMD Einfluss der Fertigungstechnologie auf den Baugruppenpreis

13 Design for Manufacturing/Assembly 1 2 3

14 Design for Manufacturing/Assembly Bsp.: 250 SMD-Bauteile, 10 THT Bauelemente + ein vergessener Kondensator, bei einer Stückzahl von 1000Stk pro Jahr und einer Laufzeit über 4Jahre ergibt sich ein Kostenblock von ca durch die Nacharbeit.

Kondensator, bei einer Stückzahl von 1000Stk pro Jahr und

15 Design for Manufacturing/Assembly Pad s und Lötstopplack

16 Design for Manufacturing/Assembly Unterschiedliche Bauteilgrößen benötigen unterschiedliche Lotmengen

17 Design for Manufacturing/Assembly Stufenschablone als möglicher Ausweg Schablone Christian Koenen GmbH Schliffbild Fa.Mair

19 Design for Testability Warum? - Test und Folgekosten können bis zu 50% der Fertigungskosten betragen - der Yield (Ausbeute) bei einer Produktion hoch integrierter Baugruppen in kleinen Stückzahlen beträgt häufig nur 50-80% - HDI Baugruppen erfordern intelligente Prüfkonzepte Wie? - Wirtschaftlichkeit der Fehlerdiadnose - Anforderungen an das testgerechte Design bereits mit Beginn der Entwicklung berücksichtigen - Definition der anzuwendenden Prüfmethode - Entwickler muß die Anforderungen an das Prüfkonzept kennen. - Übermittlung aller Anforderungen an alle Beteiligten auch an Outsourcing- Partner

kleinen Stückzahlen beträgt häufig nur 50-80% - HDI Baugruppen erfordern intelligente Prüfkonzepte Wie?

20 Design for Testability Ziele: - Minimierung der Entwicklungszeiten für Prüfeinrichtungen - Minimierung der Kosten für Prüfung und Fehlersuche - Erreichung einer hohen Prüftiefe ==> hohe Lieferqualität ==> Minimierung der Kosten durch Reklamationen Das ideale testgerechte Design ist oft nicht erreichbar. Das gilt für alle Produzenten hoch integrierter Baugruppen

hohe Lieferqualität ==> Minimierung der Kosten durch Reklamationen Das ideale testgerechte

21 Design for Testability Die häufigsten Gründe hierfür sind: - Platzprobleme im Layout - Testpunkte nicht realisierbar aus EMV und Timingproblemen - Unkenntnis über die zur Verfügung stehenden Meßtechnik Und deren Anforderung an das Design - Unkenntnis darüber Was muss Wann geprüft werden - manchmal ist auch nicht klar ; Was ist der kritische Parameter?

22 Design for Testability Bauelemente Fehler elekt. Bestückungs Fehler Lötfehler offene Lötfehler verdeckt AOI AXI FKT ICT BS

23 Design for Testability» AOI und Design

24 Design for Testability» AOI und Design

25 Design for Testability» Röntgen und Design - Keine speziellen Designvorgaben - Restriktionen der Anlage beachten Regel zur zuverlässigen Inspektion (z.b Teardrops bei BGA, Pad-Gestaltung bei QFN, Ober und Unterseiten bestückung)

26 Design for Testability Teardrop BGA Röntgenbild einer Baugruppe

27 Design for Testability» ICT und Design Prüfpads sind, für alle SMD-Bauelemente, erforderlich! Prüfpads sollten trotz neuer Adaptertechniken eine Mindestgröße haben Es sollten alle Schaltungsknoten von der Unterseite kontaktierbar sein Prüfpads sollten im Standartraster von 0,1 liegen

28 Design for Testability» Bead Probe Technologie

29 Design for Testability» Boundary Scan Prüfung unabhängig von der Funktion, dadurch auch unabhängig von Softwarevarianten (PLD, FPGA Keine Aufwendigen Testmodelle für ICT On board Programmierung möglich Erhebliche Reduzierung von Nadeln bei Kombination von Boundary Scan und analogen ICT Durchgängige Teststrategie in Entwicklung, Fertigung und Service Für einige Layouts die einzige praktikable Testmethode

31 Design for Testability Steuerleitungen CS/OE nicht fest an ein Potenzial legen Einsatz von Pull-Up/ Down Widerständen

32 Design for Testability Unbenutzte Pin s von BS- Bauelemente wenn möglich für die Erhöhung der Testtiefe nutzen Das verknüpfte Bild kann nicht angezeigt werden. Möglicherweise wurde die Datei verschoben, umbenannt oder gelöscht. Stellen Sie sicher, dass die Verknüpfung auf die korrekte Datei und den korrekten Speicherort zeigt.

33 Beispiel 2 Widerstände 1 LED Stk.zahl pro Los ca pro Jahr

35 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 Depot Reihe2 Reihe3 0,06 0,04 0,

37 FAZIT Definition aller Anforderungen an das Produkt! Festlegung der Fertigungsstrategie! Festlegung der Prüfstrategie! Sind externe Partner vorgesehen, wie sehen deren Empfehlungen aus? Welche Forderungen ergeben sich aus der verwendeten Technik? Absprache mit allen an der Produktrealisierung beteiligten Parteien! Ein DfX-Leitfaden der ständig erweiterbar ist, wäre sinnvoll! Und das alles vor dem Start der Entwicklung!!!

38 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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