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Elektronische Fertigungsdienstleistungen (EMS) werden von Unternehmen erbracht, die elektronische Komponenten und Leiterplatten (PCB) für Erstausrüster (OEMs) entwerfen, montieren, produzieren und prüfen.

EMS-Unternehmen können eine Vielzahl von Fertigungsdienstleistungen anbieten, einschließlich Entwurf, Montage und Prüfung. EMS-Unternehmen können an verschiedenen Punkten des Herstellungsprozesses beauftragt werden. Einige Unternehmen benötigen lediglich eine Konstruktionsdatei vom Kunden, bevor sie das Produkt entwickeln, die Komponenten von einem vertrauenswürdigen Händler beziehen und das Produkt zusammenbauen und testen. EMS-Anbieter, die sich auf die Montage spezialisiert haben, können auch verlangen, dass der Kunde den Entwurf, die für die Herstellung erforderlichen Komponenten und ein montiertes Muster bereitstellt. EMS-Unternehmen können zusätzliche Dienstleistungen vor Ort anbieten, z. B. das Ätzen von Leiterplatten, oder diese Dienstleistungen über einen anderen Auftragnehmer erbringen.

Die Elektronikfertigung umfasst je nach Unternehmen und Projekt unterschiedliche Automatisierungsgrade. Unternehmen, die Produkte in großen Stückzahlen herstellen, nutzen in der Regel eine stark automatisierte Fertigung. Anbieter, die sich auf Prototypen oder Kleinserien spezialisiert haben, bestücken Leiterplatten in der Regel manuell, um den Zeit- und Kostenaufwand für die Einrichtung von automatisierten Bestückungsanlagen zu sparen.

Dieses Video zeigt den automatisierten Bestückungsprozess eines Herstellers.

Videocredit: Clear Automation

Entwurfs- und Prüfdienstleistungen

Viele Dienstleister entwerfen und prüfen elektronische Produkte zusätzlich zu ihrer Herstellung.

Entwurf

Entwurfsdienstleistungen umfassen mehrere zusammenhängende Tätigkeiten, die nach der Festlegung der Spezifikationen oder Produktanforderungen eines Kunden und vor der Herstellung oder Montage erfolgen. Das EMS-Unternehmen kann zunächst ein Produktkonzept vorlegen, in dem die Hauptziele des Projekts und die vorläufigen Spezifikationen aufgeführt sind. Das Unternehmen kann Nachforschungen anstellen, indem es Produktnutzer befragt, Experten konsultiert und bestehende verwandte Produkte untersucht. Nach diesen beiden Schritten wird das Produkt dann entwickelt, visualisiert und getestet, und ein Prototyp wird dem Kunden zur Genehmigung vorgelegt.

Prüfung

EMS-Unternehmen können nach Fertigstellung eines Prototyps oder eines Produktlaufs eine oder mehrere Arten von Produkttests anbieten.

• Die Prüfung der Einhaltung von Vorschriften durch eine Behörde gewährleistet, dass das Produkt die Sicherheits- und Qualitätsrichtlinien einer bestimmten Behörde erfüllt.
• Analytische Labortests helfen bei der Qualitätskontrolle, der Untersuchung von Fehlern sowie bei Forschung und Entwicklung.
• Bei der automatisierten optischen Inspektion wird ein Computer zur Analyse einer Leiterplatte eingesetzt, um Defekte wie gebrochene Leiterbahnen, überschüssiges Lötzinn, Probleme beim Ätzen oder unsachgemäße Lochregistrierung zu lokalisieren.
• Umwelttests simulieren die vorgesehene Umgebung eines Produkts. Umwelttests können die Temperatur, Feuchtigkeit und Vibration der Umgebung variieren, um die Widerstandsfähigkeit des Produkts zu testen.
• Funktionstests simulieren die normale Funktion der Baugruppe, um ihre allgemeinen Betriebseigenschaften zu testen.

• Bei Tests innerhalb des Schaltkreises werden einzelne Komponenten innerhalb des Schaltkreises untersucht, um ihre Funktion zu testen.

• Die Röntgenprüfung verwendet zerstörungsfreie bildgebende Verfahren, um eine Baugruppe gründlich zu analysieren.

Fertigungs- und Produktionskapazitäten

Elektronische Fertigungsunternehmen können sich auf einen oder mehrere Bereiche der Fertigungstechnik und Produktionsgröße spezialisieren.

Fertigung

Die Elektronikfertigung umfasst verschiedene Arten von elektronischen Produkten.

Gedruckte Leiterplatten

Gedruckte Leiterplatten oder PCBs sind flache Platten, die elektronische Komponenten enthalten. EMS-Anbieter bestücken Leiterplatten mit Komponenten, um gedruckte Schaltungsbaugruppen (PCAs) zu erstellen, und können mit mehreren verschiedenen Arten von Leiterplatten arbeiten. Bei Leiterplatten wird davon ausgegangen, dass sie starr sind und als harte, unflexible Platte hergestellt werden. Flexible Leiterplatten sind biegsam und können flexible Schaltungen aufnehmen, die in der Instrumentierung, in der Automobilindustrie und in der Medizintechnik verwendet werden. Starr-flexible Leiterplatten sind starre Leiterplatten mit flexiblen Verbindungen.

EMS-Unternehmen können sich auch auf eine von zwei Arten von Leiterplattentechnologie spezialisieren: Through Hole (THT) und Surface Mount (SMT).

• Bei der Durchstecktechnik werden die Bauteile montiert, indem ihre Leitungen durch in die Leiterplatte gebohrte Löcher gesteckt werden. Die Leitungen werden dann auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte angelötet. THT-Bauteile werden in der Regel von Hand oder durch Wellenlöten in einer Fertigungsstraße auf die Leiterplatte gelötet.

• Bauteile in Oberflächenmontagetechnik werden auf die Oberseite der Leiterplatte gelötet und sind in der Regel kleiner und preiswerter als THT-Bauteile. Moderne Bestückungsautomaten können SMT-Bauteile schnell und präzise montieren.

Von links nach rechts: Durchsteckverbinder, SMT-Komponente auf einer Leiterplatte. Bildnachweis: Samtec; Kundenspezifische Elektronik

Weitere Informationen über die Herstellung von Leiterplatten finden Sie unter PCB Fabrication Services auf Engineering360.

Mikroelektronik

Wie der Name schon sagt, befasst sich die Mikroelektronik mit der Herstellung von sehr kleinen Halbleiterkomponenten und umfasst Flip-Chips und Chip-on-Board-Geräte. Flip-Chips sind integrierte Schaltkreise (ICs), die über auf dem Chip aufgebrachte Lötpunkte mit externen Schaltkreisen verbunden werden. Sie werden häufig in Mobiltelefonen, Pagern und anderen kleinen elektronischen Geräten verwendet. Bei Chip-on-Board-Bauteilen (COB) werden nackte Chips auf Leiterplatten geklebt.

Optoelektronik

Optoelektronische Geräte dienen der Erfassung, Erkennung oder Steuerung von Licht. EMS-Unternehmen können optische Schalter, Glasfasersender und -empfänger sowie Lasermodule montieren.

RF/Wireless

Radiofrequenz- (RF) oder drahtlose Geräte werden häufig in der Telekommunikation und bei der Datenübertragung eingesetzt. EMS-Anbieter können Radiofrequenz-Identifikationsgeräte (RFID) und andere Telekommunikations- und Drahtlostechnologien montieren.

Produktion

EMS-Unternehmen können sich auf verschiedene Produktionsniveaus und -geschwindigkeiten spezialisieren, je nach ihren verfügbaren Geräten und Fähigkeiten.

Prototyping

Einige Anbieter bauen Prototypen, d.h. frühe Muster, die nach der Entwurfsphase hergestellt werden, um das Konzept eines Produkts zu testen. Das Prototyping stellt sicher, dass das Produkt seinen Zweck erfüllt, wenn es in einer größeren Serie hergestellt wird. Bei der Herstellung von Prototypen werden oft billigere Materialien als bei der Produktion verwendet. In der Vergangenheit haben Elektronikhersteller Prototypen mit Hilfe von Lochrasterplatinen und THT-Bauteilen hergestellt, aber die weit verbreitete Verfügbarkeit von kundenspezifischen Prototyp-Leiterplatten ermöglicht es den Herstellern nun, Prototypen zu produzieren, die dem geplanten Produkt sehr nahe kommen. Das Prototyping kann zu verschiedenen Zeitpunkten in der Entwurfs- und Planungsphase eines Projekts mehrfach durchgeführt werden.

Volumen

EMS-Unternehmen geben oft ihre Produktionsvolumen an. Obwohl Statistiken über das Produktionsvolumen relativ sind, können allgemeine Richtlinien angegeben werden:

• Anbieter mit geringem Volumen produzieren kleine Mengen, typischerweise 1 bis 100 Produkte. Geringes Volumen ist oft ähnlich oder gleichbedeutend mit Prototyping.

• Anbieter mit mittlerem Volumen sind in der Lage, etwa 100 bis 10.000 Produkte pro Jahr zu produzieren.

• Anbieter mit hohem Volumen können mehr als 10.000 Einheiten pro Jahr produzieren.

Spezialisierte Produktion

Elektronikhersteller können auch spezielle Produktionstechniken spezifizieren, einschließlich Quick-Turn-Produktion und Verkabelungsdienste. Schnellfertiger können Leiterplatten innerhalb kurzer Zeit, in der Regel innerhalb von 48 Stunden, nach Erhalt aller Komponenten bestücken. Verkabelungshersteller bringen Kabel an elektronischen Baugruppen an.