Leitfaden für Entwickler und Einkäufer
So gelingt die wirtschaftliche Fertigung bestückter PCBs
Von der Bauteilauswahl bis zum Layout: Wer Baugruppen extern fertigen lässt, kann schon in der Designphase entscheidend Einfluss auf Qualität und Produktionskosten nehmen. Hekatron Technik zeigt im folgenden Leitfaden, an welchen Stellschrauben Entwickler und Einkäufer drehen können.
1. Bauteilauswahl: Standardisierung und Lebenszyklus beachten
Die Wahl der richtigen Bauteile ist ein zentraler Hebel zur Kostenoptimierung. Grundsätzlich gilt: »So viel wie nötig, so wenig wie möglich«. Vermeiden Sie große, veraltete oder abgekündigte Bauteile. Stattdessen sollten Sie marktübliche, kleine SMD-Bauteile wie 0201 oder 01005 bevorzugen. Diese sind nicht nur günstiger in der Beschaffung, sondern auch effizienter in der Verarbeitung.
Bauteile mit kurzem Lebenszyklus bergen das Risiko späterer Umstellungen und Nacharbeiten. Setzen Sie daher auf Komponenten, die langfristig verfügbar sind und idealerweise bereits beim EMS-Dienstleister im Einsatz sind.
2. Verpackungsarten: Effizienz beginnt beim Wareneingang
Die Verpackung der Bauteile beeinflusst direkt die Bestückungskosten der Leiterplatte. Für SMD-Bauteile sind Rollen die bevorzugte Anlieferungsform. Trays sind eine akzeptable Alternative, während Schüttgut vermieden werden sollte, da es zusätzlichen Aufwand und damit Kosten verursacht.
Bei THT-Bauteilen ist die Wahl abhängig vom Zustand bei Anlieferung: Können sie direkt verarbeitet werden, ist Schüttgut ideal. Müssen sie konfektioniert werden, sind gegurtete Bauteile vorzuziehen. Für die Endverpackung gilt: Pendelkisten statt Einwegverpackungen – das spart Ressourcen und Kosten.
3. Design und Layout: Fertigungsgerechtes Entwickeln
Ein vorab durchdachtes Layout ist essenziell für eine reibungslose Produktion. Idealerweise wird die Leiterplatte nur von einer Seite bestückt. Große, schwere und temperaturkritische Bauteile sowie alle THR-Komponenten sollten auf derselben Seite platziert werden.
Vermeiden Sie Vias in Pads oder Testpunkten und achten Sie auf ausreichende Abstände zwischen THT-Anschlüssen zur Minimierung von Kurzschlussrisiken. Wärmefallen an Massenanschlüssen verkürzt eine zeitaufwendige Nacharbeit. Auch die mechanische Montage profitiert von einheitlichen Schrauben und Antriebprofilen.
4. Teststrategie: Frühzeitig planen
Die Prüfstrategie sollte bereits in der Entwicklungsphase definiert werden. Was ist wirklich notwendig? AOI-fähiges Design bedeutet, dass große Bauteile benachbarte Komponenten nicht verdecken dürfen – auch nicht durch Bestückhilfen. Bei einseitiger Bestückung sollten die Testpunkte auf der Unterseite liegen.
5. Organisation und Logistik: Transparenz und Zusammenarbeit
Zum Kalkulationszeitpunkt müssen alle relevanten Daten vorliegen – inklusive vollständiger Herstellerbezeichnungen. Eine eindeutige Zuordnung in der Stückliste ist unerlässlich. Offenheit gegenüber alternativen Herstellern und Technologien sowie die Einbindung von Lieferanten und Fertigungsexperten in der Entwicklungsphase sind entscheidend.
Die Prototypen- und Nullserie sollte idealerweise beim späteren Serienfertiger erfolgen. Eine Herstellung von Funktionsmustern bei einem EMS-Dienstleister kann hier wertvolle Erkenntnisse liefern, etwa durch eine technische Bewertung und die Identifikation späterer Kostentreiber.
6. Fertigungskosten und Losgrößen: Skaleneffekte nutzen
Je größer die Losgröße, desto geringer die Stückkosten. Rüstkosten verteilen sich, wenn möglichst viele Leiterplatten auf einmal gefertigt werden. Auch die Nutzenoptimierung spielt eine Rolle: Rechteckige Formen, minimale Leiterplattengröße und möglichst wenige Lagen der Leiterplatte erhöhen die Effizienz.
7. Lackieren und Trennen: Aufwand minimieren
Eine Lackierung sollte nur erfolgen, wenn sie wirklich notwendig ist. Dabei sind Mindestabstände zwischen lackierten und nicht lackierten Bauteilen einzuhalten. Produktionsschritte sollten so geplant werden, dass keine Lackierträger erforderlich sind.
Beim Trennen ist Ritztechnik der Fräsung vorzuziehen. Dafür müssen bestimmte Designvorgaben erfüllt sein. Ein Mindestabstand von 2 mm zum Rand und eine Leiterplattendicke von mindestens 0,8 mm sind hier empfehlenswert.
8. Auswahl der THT-Löttechnik: Prozesssicherheit vs. Flexibilität
Die Wahl der THT-Löttechnik beeinflusst sowohl die Kosten als auch die Qualität. Wellenlöten bietet den günstigsten Maschinenstundensatz, ist aber nicht für hohe oder temperaturkritische Bauteile geeignet. Selektivlöten ist flexibler, aber teurer. Handlöten ist die teuerste und am wenigsten prozesssichere Variante – sollte aber bei komplexen Anforderungen nicht ausgeschlossen werden.
Fazit
Die kostenoptimale Produktion bestückter Leiterplatten beginnt lange vor dem ersten Lötpunkt – nämlich bereits in der Entwicklungsphase. Wer frühzeitig die richtigen Entscheidungen trifft, Standards nutzt und die Expertise von EMS-Dienstleistern einbezieht, kann nicht nur Kosten senken, sondern auch die Qualität und Zuverlässigkeit seiner Produkte steigern.
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