Dieter Müller, FED-Vorstandsvorsitzender und Jens Arnold, Geschäftsführer der beflex electronic GmbH, konnten 100 Entwickler, Designer und Interessierte aus der Branche begrüßen. Unter dem Motto „Miniaturisierung, Problemlösung und Fehlervermeidung im Leiterplattendesign“ standen fünf Fachvorträge sowie eine Werksführung auf der Agenda.
„Der persönliche Austausch innerhalb der Design-Community ist enorm wichtig“, so der FED-Vorstandsvorsitzende Dieter Müller. „Der PCB-Designer-Tag bietet dafür eine Plattform – sowohl zum Networking als auch zur Weiterbildung. Maßgebend ist uns dabei der Praxisbezug. Unsere Referenten sind ausschließlich erfahrene Praktiker. Darüber hinaus eröffnen wir den Teilnehmern die Möglichkeit, eine Elektronikfertigung zu besichtigen. Viele Designer haben dazu nur selten die Gelegenheit.“
Von der Praxis aus der Praxis
Während der Vorträge zog sich das Thema Kommunikation wie ein roter Faden durch die Tagung: Alle Referenten sahen den frühzeitigen Austausch des Designers mit Entwicklern, Leiterplattenherstellern und EMS-Unternehmen als ganz entscheidend für eine erfolgreiche Zusammenarbeit in der Lieferkette an. Zudem ist es insgesamt wichtig, beim Design der Baugruppe eine ganzheitliche Sichtweise zu haben und alle Aspekte zu berücksichtigen, um ein erfolgreiches und effektives Produkt zu schaffen.
Im ersten Vortrag ging Stefan Burmeister (beflex/Katek) auf die Anforderungen und Herausforderungen vom Prototyping bis zur Serie ein. Er erläuterte eine Reihe von zielgerichteten Dienstleistungen beim EMS, um den Entwicklungsprozess von elektronischen Baugruppen bis zur Serienreife umfassend begleiten zu können. Es war klar herauszuhören, dass die Herausforderungen beim Prototyping in der Vollständigkeit aller Daten und Informationen liegt. Um die Erwartungen der Kunden sowie Anforderungen der Produkte zu erfüllen, ist eine enge und frühzeitige Kommunikation zwischen Kunde und EMS notwendig. Eine frühzeitige Materialfreigabe bildet die Grundlage für eine termingerecht Produktion und Belieferung. Als fester Bestandteil der technischen Dokumentation gelten eine vollständige Leiterplattenspezifikation sowie eine bemaßte Leiterplattenkontur. Montagevarianten im Design legen die technologischen Verfahrensketten bei der Produktion fest. Zudem sollte der Informationsgehalt von Bestückungszeichnungen vollständig sein, Bauteilwerte für das gesamte Toleranzspektrum funktionsfähige Baugruppen ermöglichen und Obsolescence-Management fester Bestandteil des Produktlebenszyklus eines elektronischen Gerätes darstellen.
Mit den besonderen Herausforderungen des PCB-Designs für Hörgeräte beschäftigte sich Kurt Härri von Sonova, einer auf Hörsysteme spezialisierten Unternehmensgruppe, in seinem Vortrag. Hierbei gilt es, viele Bauteile mit wenig Platz auf der Leiterplatte sowie Einflüssen von Wärme und Feuchtigkeit bereits im Design zu berücksichtigen. Hinzu kommen die akustischen Anforderungen der verschiedenen Hörgerätetypen, die mit geringer verfügbarer Energie funktionsfähig sein sollten. Der Vortrag zeigte anhand eines aktuellen Produktes den Designprozess einer einzelnen Leiterplatte auf, der dann in den Fertigungsnutzen integriert und mit dem Produktionssystem des Unternehmens prozessiert wird.
Michael Schwitzer, CiBOARD electronic, zeigte den Einstieg in die Embedded-Component-Technologie am Beispiel der Steuerelektronik für eine E-Zigarette auf. Es galt ein Layout mit geringstmöglichem Platzbedarf für die Steuerelektronik bei moderaten Kosten in der Prototypenphase zu entwickeln. Die Entscheidung fiel auf die Leiterplattentechnologie Embedded Components in der Lötvariante. Hier konnten auf einer zylindrischen Leiterplatte mit einem Durchmesser von nur 6.2 mm und einer Dicke von 3.2 mm, was in etwas der Größe der Weltkugel auf einem Ein-Euro-Cent entspricht, neben einem Mikrocontroller, einem Drucksensor und einem 2-A-Leistungsschalter insgesamt bis zu 15 Bauelemente auf zwei Bestückungsebenen in einem Baugruppenvolumen von 0.1 cm³ untergebracht werden. Platziert wird die ca. tablettengroße Baugruppe direkt im Verschlussstück zwischen dem Akku und dem auswechselbaren Tank der E-Zigarette. Die Umsetzung der Anforderungen gelang durch den Einsatz von Embedded- und HDI-Technologie und eine von Anfang an enge Abstimmung mit dem Leiterplattenhersteller.
Auf das Handwerk des PCB-Designers ging Bernd Lauterwasser (beflex/Katek) in seinem Beitrag Layouterstellung nur Auslegungssache – praktische Ansätze zur Fehlervermeidung ein. Er erklärte mit praktischen Tipps und anhand konkreter Beispiele, wie kostspielige Fehler im PCB-Design bereits im Vorfeld vermieden werden können. Für einen erfolgreichen Start sollten bereits beim ersten Prototyp das Testkonzept, die Auflagepunkte für Prüfadapter und sonstigen Hilfsmitteln, Produktionsmethode, Berücksichtigung von Nutzenanbindung, Bauteilfootprints mit 3D-Modell sowie Wärmefallen an THT-Pads beachtet werden. Nachdem auch die Produktionsdokumentation Fehlerpotenzial birgt, empfiehlt sich eine Stückliste mit eindeutigen Bestellbezeichnungen, ein Bestückungsplan mit Kennzeichnung der Polarität, optischen Ausrichtmarkierungen auf der Leiterplatte sowie die 3D-Daten als PDF und STEP. Auch hier war sein Tipp, frühzeitig mit dem Entwickler, Leiterplattenhersteller sowie Baugruppenfertiger zu sprechen und einen guten Kompromiss finden.
Den Schlusspunkt setzte Michael Matthes von der Würth Elektronik, der gleichzeitig als Moderator durch die Veranstaltung führte. Er informierte in seinem Vortrag über neuartige Applikationen in der Leiterplatte und deren Umsetzung in EDA-Tools. Eine nicht zu vernachlässigende Herausforderung ist die Einführung neuer Technologien beim Leiterplattenhersteller. Das betrifft die Prozessentwicklung, die Aufbereitung der Daten oder auch die Auftragsvorbereitung und natürlich die eigentliche Leiterplattenfertigung. Der Redner ging neben den herstellungsspezifischen Themen hauptsächlich auf Möglichkeiten der Umsetzung im EDA-Tool ein und verdeutlichte dies anhand von Beispielen mit digitalem/additiven Lötstopplack s.mask sowie der dehnbaren Leiterplatte Stretch.flex. Zum Thema Lötstopplack wurden die Applikationsverfahren verglichen, Anwendungen, Möglichkeiten im Tool sowie Datenausgabe, Herstellung und die Herausforderungen während der Bestückung aufgezeigt. Zum Thema Leiterplatte wurden die Grundlagen und Konzept, Materialeigenschaften, Anwendungen, Möglichkeiten im Tool sowie die Herausforderungen während der Bestückung besprochen.
Nach Abschluss des Vortragsprogramms ging es zur zweistündigen Werksführung bei beflex/Katek. Der Standort in Leipzig gehört seit 2021 zur Unternehmensgruppe. Früher unter dem Namen Leesys bekannt, ist das Unternehmen heute auf die Entwicklung und Herstellung elektronischer Baugruppen spezialisiert. In Gruppen eingeteilt gab es eine ausführliche Werksbesichtigung der Katek-Fertigung. Einzigartig ist die beflex-Fertigung im Werk, um beim Prototyping unterstützen zu können. Spezialisiert auf den Prototypen-Eildienst und Kleinserienfertigung wird so eine verkürzte Time-to-Market bereits in der Entwicklungsphase ermöglicht. Die enge Zusammenarbeit bereits in der Designphase in Verbindung mit frühzeitiger Kommunikation sichern einen Vorsprung, um Produkte schneller auf den Markt bringen, und im Wettbewerb zu Asien bestehen zu können.
Der nächste PCB-Designer-Tag wird am 27. Februar 2024 in Niedernhall in Kooperation mit Würth Elektronik stattfinden. (Doris Jetter)
SMTconnect, Stand 5.115E
