Betrieb einer schlanken und sauberen Leiterplattenfertigungsmaschine

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Panels, die über 10 Meter lang sind, die auf Wunsch leuchten oder sich mühelos biegen lassen – das Group Competence Center Printed Circuit Boards von Thales produziert Leiterplatten in allen Formen und Größen. Tobi Oude Breuil erklärt, wie sein Team die hohen Standards von Kunden wie Airbus und ASML erfüllt.

„Wir sind eine der wenigen Produktionsstätten für Leiterplatten in den Niederlanden“, sagt Tobi Oude Breuil, Geschäftsführer des Group Competence Center Printed Circuit Boards (GCC-PCB) von Thales. „Vor zwanzig Jahren gab es mehr als ein Dutzend, aber aus offensichtlichen Kostengründen ist diese Fähigkeit fast in den Fernen Osten verlagert worden. Wir sind immer noch hier, dank unseres Fokus auf 100-prozentige Qualität und unserer Industrialisierungsfähigkeit, die beide in Märkten wie Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und Hightech bei Kunden wie Airbus, ASML und Thales selbst sehr gut ankommen.“

GCC-PCB ist auf kleine Stückzahlen und hohe Komplexität spezialisiert und produziert maßgeschneiderte Leiterplattendesigns in allen Formen und Größen. Sie bestehen aus einem Substrat mit Metallfolien, Leiterbahnen und Mustern. Auf diesen unbestückten Platinen platzieren externe Montagepartner dann die elektronischen Komponenten. Die resultierenden PCBAs, sogenannte Leiterplattenbaugruppen, gehen zurück zum Kunden, wo sie weiter integriert werden, um das Rückgrat einiger der fortschrittlichsten Systeme der Welt zu bilden.

Oude Breuil kam vor zwei Jahren als General Manager zur GCC-PCB und kam aus der IT-Abteilung von Thales. „Damals leistete das Zentrum nicht viel Arbeit für die Thales Group“, erinnert er sich. „Wir haben es geschafft, das zu ändern und immer mehr Aufträge von unseren internationalen Schwesterorganisationen anzuziehen, insbesondere von den Verteidigungs- und Raumfahrtabteilungen in Frankreich, Großbritannien und auch Belgien. Wir sind auf dem besten Weg zu einem ausgewogeneren Portfolio, bei dem wir zwei Drittel für Thales in den Niederlanden und ein Drittel für die Gruppe und externe Kunden übernehmen.“

„Für Thales in den Niederlanden produzieren wir die Leiterplatten für die Radarpanels“, erläutert Oude Breuil weiter. „Nicht nur die Kleinen für die einzelnen Transceiver, sondern auch die Großen, auf denen die Antennenelemente integriert sind. Wir sind in der Lage, Bretter mit einer Länge von 10 Metern herzustellen. Mit den neuen Maschinen, die wir dieses Jahr gekauft haben, können wir sogar so lange fahren, wie wir wollen – theoretisch gibt es keine Obergrenze mehr für die Länge.“

„Gemeinsam mit einem nahe gelegenen Startup, Xcite Solutions mit Sitz in Hengelo, haben wir die elektrolumineszierende PCB-Technologie entwickelt“, nennt Oude Breuil ein weiteres Beispiel. „Die Platinen erhalten eine Beschichtung, die aufleuchtet, wenn sie mit elektrischem Strom in Kontakt kommt. Diese Entwicklung befindet sich noch in der Pilotphase, aber Xcite hat bereits einige interessante Anwendungen im Sinn, darunter Straßenmarkierungen.“

Das Zentrum stellt auch einen angemessenen Anteil an flexiblen Leiterplatten her. Diese können zum Ersetzen der Verkabelung verwendet werden. „Wir stellen flexible Leiterplatten zur Verfügung, um beispielsweise die faltbaren Solarpanels der Weltraumsatelliten von Airbus zu verbinden. Leiterplatten sind viel leichter als Kabel und Leitungen, nehmen viel weniger Platz ein und können langlebiger sein. In den Wafer-Scannern von ASML werden unsere flexiblen Platinen im Roboterarm verwendet, um ihn zu bewegen und ihm zu ermöglichen, sich viel länger zu biegen, bevor Teile ausgetauscht werden müssen.“

Zur Erstellung der Platinendesigns gibt es eine umfassende Zusammenarbeit zwischen dem GCC-PCB und seinen Kunden. „Unsere Platinenspezialisten arbeiten eng mit den Ingenieuren unserer Kunden zusammen, um ein Design so zu optimieren, dass es industrietauglich ist“, führt Oude Breuil aus. „Dabei bringen wir ihre Wünsche mit dem in Einklang, was technisch möglich ist. Manchmal wollen sie mehr. In diesem Fall tauchen wir gemeinsam ein, um zu sehen, wie weit wir die Grenze verschieben können. Das ist alles noch Modellierung unter Verwendung elektronischer Konstruktionsdaten und CAD-Zeichnungen.“

Sobald der Entwurf die Zustimmung aller Parteien gefunden hat, wird er in die Fertigung übertragen. „Wir haben eine Prototypenlinie und eine Produktionslinie“, erklärt Oude Breuil. „Wir beginnen mit der Erstellung eines Prototyps, der vom Kunden ausgiebig getestet wird. Dies führt normalerweise zu einigen weiteren Designoptimierungen und einigen weiteren Prototypen. Wenn alle zufrieden sind, beginnen wir mit der Serienproduktion – Kleinserien, typischerweise ein paar hundert Leiterplatten pro Jahr.“

Beide Fertigungslinien bestehen aus vier Arbeitszellen. „In der ersten Zelle wird eine lichtempfindliche Folie auf ein Kupferlaminat aufgebracht. Anschließend werden mittels Direktbebilderung Teile des lichtempfindlichen Films auf der Platine belichtet. Nach der Entwicklung werden die unbelichteten Teile weggeätzt, wodurch das gewünschte Muster aus Kupferspuren und -pads zurückbleibt. Diese Schritte werden wiederholt, um bis zu einem Dutzend Innenschichten zu erzeugen, die zusammengepresst werden. In der zweiten Zelle werden die gepressten Innenschichten miteinander verbunden, indem Löcher gebohrt und mit Kupfer beschichtet werden. In der dritten Zelle ist das äußere Muster mit einer grünen Beschichtung, der Lötmaske, bedeckt, um die Lötpaste während der Komponentenmontage auf den Lötpads zu begrenzen. Die Pads auf der Oberfläche bleiben zugänglich. In der vierten Zelle werden die fertigen Platten einer Endkontrolle unterzogen.“

„Jede Leiterplatte wird gründlich geprüft, nicht nur am Ende der Produktionslinie, sondern auch unterwegs“, betont Oude Breuil. „Jede Schicht wird automatisch optisch überprüft, um zu sehen, ob die Muster mit dem CAD-Design übereinstimmen. Ohne ein 100-Prozent-Qualitätssiegel geht nichts aus dem Haus. Dies ist einer der Gründe, warum unsere Kunden die Zusammenarbeit mit uns schätzen.“

Neben diesem Fokus auf Qualität ist die Sauberkeit des Centers ein weiteres wichtiges Verkaufsargument. „Viele Leiterplattenfabriken sind sehr chaotisch. „Wir führen ein sehr straffes und aufgeräumtes Unternehmen“, bemerkt Oude Breuil lächelnd. „Wir arbeiten nach dem 5S-Modell: Sortieren, Richten, Glänzen, Standardisieren, Erhalten.“ Jeden Freitagnachmittag organisieren wir eine Wartungssitzung, um unsere Maschinen auf dem neuesten Stand zu halten. Das zahlt sich wirklich aus. Es hilft, unsere Liefertermine einzuhalten und unseren Ertrag hochzuhalten – ungeplante Ausfallzeiten sind teurer als diese paar Stunden zusätzlicher Wartung – und es hilft, Kunden zu gewinnen. Wenn die Leute uns besuchen, sind sie erstaunt, wie sauber unsere Anlage ist.“

Auch Oude Breuil strebt danach, ein grünes Schiff zu führen. „Wir haben viele Maschinen, die meisten davon sind von sechs Uhr morgens bis Mitternacht einsatzbereit. Wir haben viele chemische Bäder, die beheizt werden müssen. Wir verfügen über fünf Reinräume, die optimal konditioniert werden müssen. Innerhalb von Thales Niederlande sind wir wahrscheinlich einer der größten Energieverbraucher. Wir arbeiten hart daran, unseren CO2-Fußabdruck zu reduzieren. Wir wollen komplett vom Gas abschalten und auf Wärmepumpen umsteigen. Das sieht sehr vielversprechend aus. Und beim Kauf neuer Maschinen achten wir genau auf deren Energieverbrauch.“

Das GCC-PCB verfügt noch über eine ganze Reihe von Altgeräten, die (gelegentlich) im Einsatz sind. „Wir haben Tausende von Designs in unserem Portfolio, von denen einige Jahrzehnte alt sind. Beispielsweise können Marineschiffe vierzig Jahre oder sogar länger im Dienst bleiben. Gelegentlich werden wir gebeten, einen Ersatz für eines der frühen Boards zu liefern. Solche älteren Designs erfordern ebenso alte Produktionstechniken, wie beispielsweise die konventionelle Belichtung zur Übertragung der Leiterplattenmuster auf das Kupfer. Die Kunden schätzen es sehr, dass sie sich mit diesen Sonderwünschen weiterhin an uns wenden können.“

In Hengelo steht Ihnen ein fast siebzigköpfiges Team zur Verfügung, um sich um alle Ihre Bedürfnisse zu kümmern. „Fünfzig davon arbeiten in der Produktion und etwa ein Dutzend in der Verfahrens- und Produkttechnik. Unsere Verfahrenstechniker verfolgen aufmerksam die neuesten Entwicklungen auf diesem Gebiet und nutzen dieses Wissen, um unsere Fertigungslinien weiter zu optimieren. Unsere Produktingenieure arbeiten eng mit unseren Kunden zusammen, um deren Designs zu optimieren. Wie die Boards, die wir produzieren, ist das Team eine Mischung aus allen Formen und Größen, jung und alt, männlich und weiblich, theoretisch und praktisch – da ich von einem Schreibtischjob in einer Büroumgebung komme, ist das wirklich erfrischend für mich.“

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