Was sind EMS-Dienstleister (Electronic Manufacturing Services)?

Sie konzipieren die benötigte Test- und Produktionsausrüstung und liefern das komplette Hardware und Software-Design. EMS-Dienstleister übernehmen das Leiterplatten-Design, entwickeln Schaltkonzepte und Stromlaufpläne, wählen Bauelemente aus und erstellen Leiterplatten-Layouts für die spätere Bestückung. EMS-Anbieter fertigen Prototypen und Muster des Systems oder Geräts, um vor der serienmäßigen Baugruppen-Bestückung Funktionstests vornehmen zu können. Ziel ist es, eine effiziente Serienproduktion zu gewährleisten.

Leiterplattenbestückung mit SMT (Surface Mount Technology)

SMD-Bestückung (Surface Mount Devices) bedeutet, dass hochgenaue SMT-Bestückungsautomaten die Bauteile auf der Leiterplatte platzieren. SMT-Bauteile für die Elektronikbestückung erhält der SMT-Bestücker in Gurten, Magazinen oder auf Blister-Trays. Reflow- oder Dampfphasen-Lötöfen verbinden die elektronischen Bauteile fest mit der Leiterplatte. Dies geschieht über lötfähige Anschlussflächen und zuvor auf die Leiterplatte aufgebrachte Lotpaste. Durch fehlende Anschlussdrähte lassen sich SMD-Baugruppen sehr dicht und vor allem beidseitig bestücken.

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Elektronikbestückung mit THT (Through Hole Technology)

THT-Bestückung stellt eine Alternative zu SMT-Bestückung dar. Bei der THT-Bestückung werden bedrahtete Bauteile durch Kontaktlöcher in die Leiterplatte gesteckt. Den Einsatz solcher Bauteile bei der Bestückung nennt man auch Durchsteck- montage oder Pin-in-Hole Technology (PIH). Der Lötvorgang erfolgt von unten, indem eine Wellenlötanlage die gesamte Baugruppe über eine Welle flüssigen Lotes zieht. Die Lotwelle benetzt die durchgesteckten Pins mit Lot und stellt den Kontakt mit den Leiterbahnen her. Erfordert die THT-Bestückung eine höhere Genauigkeit, zum Beispiel bei doppelseitiger Bestückung, setzen Lohnbestücker Selektiv-Lötroboter oder Handlöten ein. Aufgrund des manuellen Aufwands ist das THT-Verfahren kostenintensiver als das SMT-Verfahren.

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Einpresstechnik

Einpresstechnik bezeichnet eine Verbindungstechnik im Bereich der Leiterplatten-Bestückung. Der Bestücker stellt dabei lötfreie elektrische Verbindungen her, indem er einen Einpressstift in ein metallisiertes Loch der Leiterplatte presst (Durchkontaktierung). Da die Diagonale des Stiftquerschnitts größer ist als der Durchmesser des Lochs entsteht eine sogenannte Überpressung, die der Stift oder das Loch durch Verformung auffangen. Gleichzeitig schneiden die Stiftkanten die Metallisierung ein und es entsteht eine langlebige elektrische Verbindung.

Der Bestückungs-Dienstleister montiert die Elektronik ins Gehäuse, integriert zusätzliche Module, Verkabelungen und Montageteile und installiert die System-Software. Abschließend liefert der EMS-Dienstleister das fertige Produkt aus. Für das komplette Aufgaben-Spektrum verfügen die Anbieter von Electronic Manufacturing Services über hausinterne Fachleute für Montage, Grafik-Design und technische Dokumentation (Bedienungsanleitungen usw.) sowie ein Netzwerk aus externen Dienstleistern

Automatische Optische Inspektion (AOI) prüft Anordnung der SMD-Bestückung

EMS-Anbieter scannen mit AOI-Systemen die SMD-Bestückung und vergleichen die Ergebnisse mit den CAD-Daten (Computer Aided Design). Mittels Bildverarbeitungsverfahren findet der Elektronik-Fertiger falsch bestückte, verdrehte oder versetzte Bauteile und Verunreinigungen der Leiterplatte.

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In Circuit Tests (ICT) erkennen Materialfehler der Bestückung

SMD-Bestücker erkennen mit dem ICT fehlerhafte Leiterbahnen (Kurzschlüsse, Unterbrechungen usw.) sowie Löt- und Bauteilefehler. Hierfür legt der Elektronik-Fertiger die Bauteile auf einen speziellen In Circuit Test-Prüfadapter aus feinen, federnd gelagerten Nadeln. Diese kontaktieren bestimmte Punkte der Baugruppe und prüfen die Schaltungen elektronisch. Der ICT kommt vor allem bei großen Losgrößen zum Einsatz.

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Flying Probe Test (FPT): Bestückungs-Kontrolle für kleine Losgrößen

EMS-Dienstleister können wirtschaftliche In Circuit Tests für kleinere Losgrößen mit Hilfe vom Flying Probe Test-System realisieren. Beim Flying Probe Test folgen vier hauchdünne Nadeln einem vorher einprogrammierten Weg über die bestückte elektronische Baugruppe. In Sekundenbruchteilen prüfen sie die Bauteile und Lötstellen der THT- und SMT-Bestückung.

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Boundary Scan Tests ermitteln fehlerhafte Bauelemente der Baugruppenbestückung

Beim Boundary Scan Test (Grenzpfadabtastung) verfügen die zu prüfenden SMD-Bauteile über eine spezielle Boundary Scan Zelle, über die sich Signale in die Schaltung des zu testenden elektronischen Bauteils einbringen lassen, um die korrekte Funktionsweise zu prüfen. Der Boundary Scan Test erkennt fehlerhafte Bauelemente, Löt-, Bestückungs- und Lötbadfehler beim Einsatz von SMT und THT nach der vollständigen SMD-Bestückung.

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Funktionstests

Bestückungsdienstleister simulieren im Funktionstest die reale Umgebung des Geräts im eingebauten Zustand, prüfen die Funktionalität von bestückten Leiterplatten oder kompletten Geräten und stellen sicher, dass die Komponenten korrekt funktionieren.

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Verdrahtungstest

Elektronik-Lohnfertiger kontrollieren beim Verdrahtungstest, einem schnellen Verbindungs- und Kurzschlusstest, alle Steckkontakte. Dabei lassen sich korrekte Verdrahtung und Funktion von Widerständen, Relais, Dioden, LEDs usw. prüfen.

In Europa gibt es etwa 1.400 EMS-Unternehmen. 450 dieser EMS-Anbieter haben Standorte im deutschsprachigen Raum (Deutschland, Österreich, Schweiz). Der Elektronik-Markt in Deutschland ist ein Wachstumsmarkt, vor allem für mittelständische und kleine Firmen. Ein Schwerpunkt der deutschen EMS-Branche ist die Metropolregion Nürnberg (Erlangen-Nürnberg, Oberfranken, Mittelfranken). Zu den führenden Anbietern der Region gehören:

• VIERLING Production GmbH, Ebermannstadt
• Assdev GmbH, Forchheim
• Baumüller GmbH, Nürnberg
• Birkholz Elektronische Geräte GmbH, Erlangen
• Eker Systemtechnik-Electronic Gmbh, Röthenbach
• Elektron Systeme und Komponenten GmbH & Co. KG, Weißenohe
• Gossen Metrawatt GmbH, Nürnberg
• Heitec AG, Erlangen
• IHF Elektronik GmbH, Forchheim
• IRP, Nürnberg
• Pantel Elektronik AG, Erlangen
• Siemens AG, Erlangen
• MTP Messtechnik Produktions GmbH, Nürnberg
• EKER Systemtechnik, Röthenbach