Die Anforderungen an hochwertige Elektronikbaugruppen steigen seit Jahren stetig. Die fortschreitende Hochintegration der Baugruppen – in der Fachsprache „Printed Circuit Board Assemblies“ (PCBAs) – die Miniaturisierung der Bauteile, immer mehr Lagen in den Leiterplatten (Printed Circuit Boards/PCBs), die Ausweitung der Leistungsspektren sowie die Anforderungen an die Produktqualität machen eine ständige Anpassung der Fertigung nötig. Wer als Elektronikdienstleister marktgerecht positioniert sein will, muss sich bedingungslos den Anforderungen an Qualität, Lieferperformance und Kostenoptimierung stellen.
Zusammenarbeit für weiteres Wachstum
In der Vergangenheit hat sich der Elektronikdienstleister erfolgreich innerhalb des Sartorius-Konzerns und für viele weitere Kunden auf dem freien EMS-Markt behauptet. Die Voraussetzungen konnten mit ständiger Weiterentwicklung der Prozesse, erweitertem Produktangebot vom Musterbau, Box Building über das Materialmanagement bis hin zur Entwicklungsberatung realisiert werden. Interne und externe Kunden wurden bei hoher Zufriedenheit mit Erfolg beliefert.
Das Management des Elektronikdienstleisters stellte sich schon in erfolgreichen Zeiten die Frage, wie zukünftig die Qualität über die gesamte Entstehungskette weiter sichergestellt und der hohe Qualitätsstandard weiter ausgebaut werden kann. Proaktives Management für eine gesunde Entwicklung auch in den kommenden Jahren. Die Antwort war eine Intensivierung der Zusammenarbeit mit Netzwerkpartnern, die das Unternehmen auf die nächste Stufe bringen können.
Der Fachverband IPC (Association Connecting Electronics Industries) ist ein solcher Netzwerkpartner. Er beschreibt sehr detailliert, wie Elektronik bei Lieferung an Kunden bzw. beim Einbau in Komplettgeräte aussehen muss, um einem hohen Qualitätsstandard zu genügen. Der Fachverband IPC sollte deshalb einer dieser Netzwerkpartner werden, da er für alle Schritte des Produktentstehungsprozesses umfassende Regelwerke und darauf zugeschnittenen Trainings anbietet. Wie wird die Fertigungsqualität von elektronischen Baugruppen beurteilt? Was ist „gut“ – was ist „schlecht“? Hier helfen die Richtlinien J-STD-001 (Anforderungen an gelötete elektrische und elektronische Baugruppen) und IPC-A-610 des Fachverbandes IPC, die durch viele Beispielbilder reich illustriert den Entscheidungsprozess unterstützen.
Die Beurteilung des Produktes steht am Ende eines längeren Prozesses. Es reicht nicht, wenn man nur die Abnahmekriterien gemäß IPC-A-610DE für die Validierung des Prozesses heranzieht. Dieses Missverständnis ist bei den europäischen OEM (Original Electronic Manufactures) und EMS (Electronic Manufacturing Services) sehr weit verbreitet. Es ist vielmehr unerlässlich, die komplette Entstehungskette der elektronischen Baugruppe zu analysieren und alle Prozessschritte nach den Vorgaben der IPC-Richtlinien auszurichten.
Als Sartorius der IPC beigetreten war, entstand die Idee, genau diese Analyse der gesamten Prozesskette von der Entwicklung bis zur Lieferung durchzuführen.
Als Neumitglied hatte das Unternehmen die Möglichkeit, ein zweitägiges IPC-Grundseminar zu erhalten. Dieser Workshop wurde dann umgehend mit dem IPC European Representative Lars Wallin organisiert.
Gut ist nicht gut genug
Dem Management des Elektronikdienstleisters war es sehr wichtig, das Vorhaben bereits zu diesem Zeitpunkt mit seinen internen und externen Kunden zu kommunizieren. Daher wurde ein erweiterter Personenkreis, bestehend aus Sartorius-Entwicklern, -Einkäufern, -Technikern und externen Kunden, zu diesem Workshop eingeladen. Das Feedback war außergewöhnlich positiv. Kommentare wie: „das war uns so nicht bewusst“, „jetzt wissen wir, an welcher Stelle im Prozess wir verbessern können“ oder „…das hat sich gelohnt“ zeigen sehr deutlich die Zustimmung der Teilnehmer zu den Inhalten des IPC-Seminars.
Unmittelbar hieraus entstand im Unternehmen die Idee, ein Projekt auf Kiel zu legen mit dem Ziel einer IPC-Zertifizierung. Unternehmen, die IPC-zertifiziert sind, gewährleisten eine hohe Prozessqualität über die gesamte Entstehungskette der elektronischen Baugruppe. Zum Projektstart wurde der Projektumfang definiert, das Budget umrissen, das Ziel formuliert sowie eine genaue Stakeholder Analyse durchgeführt.
Hierfür war ein Budget geplant sowie 500 Stunden Projektarbeit. Diese beinhaltete die interne Arbeit, die Beschaffung der notwendigen IPC Standards, die Durchführung von Trainings sowie die Beratungskosten durch IPC.
Die Projektinhalte und -ziele waren:
- A. Qualitätsverbesserungen zu erzielen und stabile Produktionsprozesse zu gewährleisten über den gesamten Prozess von Leiterplattendesign und -beschaffung bis hin zu Baugruppenproduktion, Reinigung und Prüfung auf Basis der IPC Standards.
- B. Heute gelten IPC-Standards und -Regeln für die Herstellung elektronischer Geräte in vielen Anwendungen wie Industrie, Medizin, Luftfahrt und Automobil. Das alles sind Bereiche, in denen das Unternehmen heute tätig ist. Daher wurden die Beschreibungen aller Prozessschritte und dazugehörenden Arbeitsanweisungen an die zugrundeliegenden IPC-Standards adaptiert. So entsteht über alles gesehen eine Anleitung zur Herstellung von PCBAs nach IPC-Standards Klasse 2. Die zum Zeitpunkt des Projektstarts noch nicht vorhandenen und benötigten IPC-Regeln wurden beschafft und bilden die Grundlage für detaillierte Arbeitsanweisungen.
- C. Der Elektronikdienstleister möchte das IPC-Gesamtwissen in der elektronischen Produktion nutzen und das erste Unternehmen in Deutschland sein, das nach IPC QML (Qualified Manufacturing List) Anforderungen für die IPC Class 2-Produktion durchgängig produziert.
Nach Vorstellung der erarbeiteten Projekt-Charter beim Topmanagement Matthias Wessel, Head of Operations LPS, wurde der Projektauftrag zur Einführung des IPC Standards im Konzern erteilt. Die zu leistenden Arbeiten wurden bereits in der Projektvorbereitungsphase wie auch später während der Durchführung durch die IPC, vertreten durch Lars Wallin, begleitet und äußerst professionell unterstützt.
Wettbewerbsvorteil durch Zertifizierung
Step 1
Gemäß der Produktentstehungskette wurden bei einem internationalen Inhouse-Training im Ausbildungszentrum der Sartorius SLI alle Leiterplattendesigner des Konzerns Göttingen, Helsinki (Finnland) und Royston (Großbritannien) durch die IPC zum CID (Certified Interconnect Designer) und CID+ geschult.
Step 2
Hier wurde eine detailliert und konzernweit geltende „Leiterplatten (PCB) Einkaufs- und Liefervorschrift“ auf Grundlage der IPC-TM-650, IPC-A-600, IPC-6011, IPC-6012 und IPC-4101 erstellt.
Step 3
Entlang der Prozesskette wurden Unternehmens-eigene Standard Operating Procedures (SOP) mit Bezug zu den entsprechenden IPC Standards erstellt.
Relevante Prozessschritte waren:
- Leiterplattendesign
- Einkaufsvorschriften für Leiterplatten
- Lagerung und Trocknung von Bauteilen und Leiterplatten
- Pastendruckverfahren
- SMD Technologie & Reflow Profilierung
- THT Technologie
- Prüftechnologie
Der Wettbewerbsvorteil gegenüber anderen Anbietern am Markt wird zukünftig noch stärker in stabileren Prozessen, definierten und eingehaltenen Standards und höherer Qualität liegen. Als eine wichtige Kennzahl dient der „First Pass Yield“, der weiter optimiert werden soll. In Verbindung mit einer hohen Liefertreue sowie einem optimalen Qualitäts- und Kostenmanagement ist der Elektronikdienstleister ein wichtiger Bestandteil der SLI und hält auch eine hohe Attraktivität im Bereich der EMS-Dienstleistungen. Die Zusammenarbeit zwischen dem Unternehmen und dem Fachverband IPC hat dazu die wesentlichen Grundlagen gelegt.
Der Fachverband IPC hat für die Einordnung von Elektronikbaugruppen ein 3-Klassen-Produktsystem entwickelt, innerhalb derer sich ein Elektronikanbieter auditieren kann:
- Generelle Elektronikprodukte (z.B. Consumerprodukte)
- Zweckbestimmte Elektronikprodukte (z.B. Industriestandards)
- Hochleistungselektronik (z.B. Medizin, Flugüberwachungssystemen, bestimmte Militärtechnik)
Seit einiger Zeit bietet der IPC Validation Services unter der Leitung von Randy Cherry EMS-Kunden die Möglichkeit einer Zertifizierung. Unter anderem die Qualifikation nach J-STD-001/IPC-A-610 Klasse 2. Im Oktober 2019 wurde in Göttingen erfolgreich ein Audit durchgeführt. Der Elektronikdienstleister hatte sich zum Ziel gesetzt, der erste qualifizierte EMS in Deutschland zu werden. Das Unternehmen hat das IPC-Audit bestanden und die Zertifizierung für IPC Class 2 IPC J-STD-001 und IPC-A-610 erhalten. Die Kunden haben damit eine hervorragende Orientierung darüber, von welchem EMS-Dienstleister sie höchste Qualität, Liefertreue und Kostenoptimierung erwarten können. Das IPC-Siegel ermöglicht es dem Unternehmen, sich von der Konkurrenz abzuheben.
Dieser Standard hilft auch Qualitätsansprüche für Lieferanten und Endkunden klar zu definieren. Jeder in der Produktkette redet von der gleichen Qualität!
Der Weg zur IPC-Zertifizierung ist eine Entscheidung. Solch ein Projekt muss begleitet werden und freie Ressourcen müssen reserviert werden. Hierbei ist aber schon der Weg das Ziel, da der Komplettprozess betrachtet wird und sofortige Prozessverbesserungen umgesetzt werden. Es ist ein lohnenswertes Projekt. Dabei unterstützt zu jeder Zeit die IPC Organisation und der IPC Validierungsservice.
www.sartorius-electronics.com; www.ipc.org
