Producent OEM w akcji: jak przebiega produkcja elektroniki?

Elektronika jest wykorzystywana niemal w każdej gałęzi przemysłu. Rosnąca złożoność i liczba komponentów niezbędnych do produkcji zaawansowanych urządzeń elektronicznych wymaga współpracy między różnymi dostawcami – zarówno w przypadku wytwarzania elektroniki użytkowej, jak i przemysłowej. Dla zobrazowania skali – pojedynczy smartfon zawiera średnio około 160 chipów, podczas gdy samochód elektryczny może wymagać nawet 3500 chipów, a to tylko część komponentów elektronicznych niezbędnych do jego funkcjonowania. Aby skupić się na rozwijaniu własnych produktów i usług, producenci urządzeń końcowych zlecają montaż elektroniki wyspecjalizowanym firmom. Tego rodzaju przedsiębiorstwa nazywane są OEM (ang. Original Equipment Manufacturer), czyli producentami oryginalnego wyposażenia. W tym artykule wyjaśnimy, czym zajmują się producenci OEM, jakie korzyści przynosi współpraca z nimi, jak wygląda proces produkcji elektroniki, omówimy rodzaje montażu komponentów elektronicznych oraz przybliżymy, jak rozwijają się usługi OEM na rynku elektroniki.

Produkcja elektroniki – na czym polega ten proces?

Produkcja elektroniki to złożony proces, który wymaga zarówno specjalistycznej wiedzy, jak i spełnienia określonych norm. Rozpoczyna się od określenia założeń projektowych, obejmuje prototypowanie, montaż, programowanie układów scalonych, testowanie oraz certyfikację, a kończy wdrożeniem gotowego produktu na rynek. Poszczególne etapy tego procesu zostaną szczegółowo omówione w dalszej części tego artykułu.

Kim jest producent OEM?

Firmy OEM to podmioty, które wytwarzają urządzenia elektroniczne, takie jak procesory do komputerów, płytki PCB, wyświetlacze i inne komponenty, które następnie stają się integralną częścią gotowych produktów. Dysponują one niezbędną wiedzą, doświadczeniem i know-how, aby realizować zlecenia produkcji elektroniki dla innych firm, czyli producentów urządzeń końcowych. Przykładem takiej firmy OEM jest Intel, który produkuje elektronikę, m.in. procesory, wykorzystywane przez inne marki, np. Lenovo, które stosują je w swoich komputerach. Dzięki współpracy z producentem OEM Lenovo może skupić się na rozwijaniu własnych produktów i usług, bez konieczności posiadania specjalistycznej wiedzy na temat produkcji poszczególnych komponentów.

Korzyści ze współpracy z producentem OEM

• wysoka jakość wytwarzanej elektroniki
• skrócenie czasu wprowadzenia produktu na rynek
• możliwość skupienia się klienta na rozwijaniu swojej głównej usługi lub produktu
• pełne dopasowanie urządzeń elektronicznych do indywidualnych potrzeb klienta
• redukcja kosztów produktów końcowych

Jak wygląda rynek montażu elektroniki OEM?

Rynek montażu elektroniki OEM osiągnął wartość 57,07 mld USD w 2023 roku i jest gotowy na dynamiczny wzrost w nadchodzących latach. Prognozy wskazują, że jego wartość wzrośnie do 76,45 mld USD do 2032 roku. W skład tego rynku wchodzą różnorodne segmenty, takie jak produkcja elektroniki użytkowej, produkcja elektroniki motoryzacyjnej, produkcja elektroniki przemysłowej, a także elektroniki do zastosowań telekomunikacyjnych oraz wykorzystywanej w opiece zdrowotnej. Poniżej przedstawiamy wielkość rynku montażu elektroniki OEM w poszczególnych branżach, jak i czynniki napędzające ich rozwój.

Czynniki napędzające rynek montażu elektroniki OEM

• rosnący popyt na elektronikę użytkową, taką jak smartfony, tablety i inteligentne urządzenia domowe
• coraz wyższe wymagania konsumentów dotyczące wydajności urządzeń
• rosnąca popularność i popyt na pojazdy elektryczne
• postępująca automatyzacja w przemyśle, która zwiększa zapotrzebowanie na zaawansowane komponenty elektroniczne
• dążenie firm do doskonalenia procesów produkcyjnych i zwiększania ich wydajności
• redukcja kosztów produkcji dzięki integracji urządzeń oraz analizie wspieranej przez uczenie maszynowe
• transformacja cyfrowa przemysłu, w tym wdrażanie nowoczesnych technologii
• rozwiązania Przemysłu 4.0, które napędzają rozwój komunikacji (IoT)
• dynamiczny rozwój telekomunikacji, w tym globalnej łączności i technologii 5G
• coraz większa integracja różnych procesów w fabrykach
• rosnąca potrzeba outsourcingu produkcji przez firmy dążące do redukcji kosztów i skrócenia czasu realizacji projektów

Etapy produkcji urządzeń elektronicznych — technologia produkcji PCBA

1. Projektowanie układów elektronicznych, zamawianie komponentów oraz produkcja prototypów

Producent OEM, wspólnie z klientem, definiuje założenia projektowe i przygotowuje wycenę projektu. Po akceptacji warunków współpracy tworzona jest szczegółowa dokumentacja techniczna. Jednym z jej kluczowych elementów jest dokument BOM (ang. Bill of Materials), zawierający pełny wykaz komponentów urządzenia elektronicznego. Starannie opracowana strategia gwarantuje sprawny przebieg produkcji oraz zgodność z założonym budżetem.

Następnie projektowany jest układ PCB, czyli płytki obwodu drukowanego, przy użyciu specjalistycznego oprogramowania inżynierskiego. Proces ten wymaga fachowej wiedzy, aby zapewnić m.in. skuteczne odprowadzanie ciepła od elementów na płytce PCB, odpowiednią szerokość ścieżek, odległości między nimi oraz inne kluczowe parametry konstrukcji. Na podstawie zaprojektowanego modelu urządzenia elektronicznego dobierana jest odpowiednia technologia montażu komponentów na płytce PCB, a niezbędne podzespoły elektroniczne są zakupywane przez producenta OEM zgodnie z dokumentem BOM.

2. Montaż elementów elektronicznych na płytce PCB

Montaż komponentów na płytce PCB to kluczowy etap w procesie produkcji elektroniki. Odpowiednie rozmieszczenie elementów oraz precyzyjne wykonanie połączeń między nimi odpowiada za prawidłowe działanie urządzenia, m.in. eliminując zakłócenia sygnału elektrycznego.

Istnieją dwie główne metody montażu elementów na płytce PCB: montaż powierzchniowy SMT (ang. Surface Mount Technology) oraz montaż przewlekany THT (ang. Through Hole Technology). Obie techniki wykorzystują procesy chemiczne, takie jak wytrawianie ścieżek czy depozycja miedzi, do tworzenia przewodzących wzorów na płytce PCB.

Technologia montażu powierzchniowego (SMT)

Montaż SMT stosowany jest do przymocowywania małych komponentów, takich jak układy scalone, tranzystory czy odbiorniki. Elementy te są precyzyjnie rozmieszczane na płytce PCB, najczęściej przy użyciu automatycznej linii montażowej typu pick-and-place. Proces rozpoczyna się od nanoszenia pasty lutowniczej na płytkę PCB za pomocą sitodrukarki. Urządzenie to skanuje powierzchnię płytki i precyzyjnie nakłada pastę lutowniczą na miejsca przeznaczone dla komponentów. Następnie płytka trafia do maszyny pick-and-place, która pobiera elementy z taśm, ustawia je pod odpowiednim kątem za pomocą systemu wizyjnego i umieszcza na wcześniej nałożonej paście lutowniczej. Proces ten jest powtarzany dla wszystkich elementów na płytce PCB. Po zakończeniu montażu komponentów, prawidłowość wykonania sprawdzana jest przez urządzenie automatycznej inspekcji optycznej (AOI). Maszyna skanuje zmontowaną płytkę i porównuje ją z zapisanymi standardami jakości, wykrywając ewentualne wady, takie jak brak komponentów, błędna rotacja elementów lub niewystarczająca ilość pasty lutowniczej.

Tak przygotowana płytka z komponentami nałożonymi na pastę lutowniczą trafia do pieca, gdzie przechodzi proces lutowania rozpływowego. W trakcie tego procesu płytka jest podgrzewana w kontrolowanych warunkach, obejmujących precyzyjnie dobraną temperaturę i prędkość podgrzewania. Pod wpływem ciepła pasta lutownicza topi się, a elementy zostają trwale połączone z powierzchnią płytki, tworząc właściwe połączenia elektryczne. Po zakończeniu lutowania płytka jest chłodzona, a następnie przechodzi do kolejnego etapu, czyli ponownej kontroli montażu podzespołów.

Technologia montażu przewlekanego (THT)

Montaż THT, zwany także technologią otworów przelotowych (ang. Through Hole Technology), wykorzystywany jest do mocowania większych komponentów na płytce PCB, takich jak kondensatory, przekaźniki czy złącza. Proces rozpoczyna się od przygotowania płytki poprzez wywiercenie otworów w odpowiednich miejscach. Następnie elementy elektroniczne są osadzane w tych otworach i lutowane od spodu. W trakcie podgrzewania w piecu stopiony lut wnika w otwory, tworząc trwałe i niezawodne połączenia. Ten sposób montażu sprawdza się szczególnie tam, gdzie konieczne jest zapewnienie dużej stabilności mechanicznej elementów, aby były one odporne na wibracje i wstrząsy.

Dodatkowo, aby chronić komponenty elektroniczne przed szkodliwymi czynnikami atmosferycznymi, takimi jak wilgoć czy zanieczyszczenia, nakłada się na nie powłoki ochronne. Przykładami stosowanych środków zabezpieczających są lakiery elektroizolacyjne czy silikony.

3. Kontrola montażu podzespołów

Po wyjęciu płytki PCB z pieca lutowniczego jest ona schładzana, a następnie poddawana pnownie kontroli jakości w celu weryfikacji poprawności lutowania. Proces ten przeprowadzany jest za pomocą inspekcji AOI (ang. Automated Optical Inspection), która identyfikuje brakujące, przekręcone lub uszkodzone komponenty, a także wykrywa wadliwe połączenia lutownicze.

Dodatkowo, w przypadku bardziej zaawansowanych urządzeń, kontrola może obejmować weryfikacje X-Ray. Technologia ta pozwala na szczegółową weryfikację jakości spoiw lutowniczych, w tym tych ukrytych pod obudowami elementów.

4. Programowanie układów scalonych (IC)

Na płytkę PCB, do programowalnych urządzeń takich jak mikrokontrolery czy mikroprocesory, wgrywane jest odpowiednie oprogramowanie sprzętowe (firmware). Dzięki temu urządzenie może funkcjonować zgodnie z założeniami projektu. Przykładowo, może odbierać sygnały z otoczenia, odczytywać wartości i przesyłać je na serwer. Proces ten pozwala również przetestować, czy komponenty na płytce zostały poprawnie rozmieszczone i zamontowane, czy sygnały są wolne od zakłóceń oraz czy urządzenie działa zgodnie z oczekiwaniami projektowymi.

5. Testowanie funkcjonalne

Zaprojektowaną płytkę PCB można testować automatycznie, wykorzystując specjalistyczne narzędzia ATE (ang.Automated Test Equipment) do przeprowadzania testów funkcjonalnych, lub ręcznie za pomocą sond i innych przyrządów pomiarowych. Dodatkowo wykonywane są testy środowiskowe, w których symulowane jest środowisko pracy urządzenia, takie jak odpowiednia temperatura czy wilgotność. Dzięki temu można zweryfikować, czy produkt będzie działał poprawnie w rzeczywistych warunkach eksploatacji.

6. Dedykowane okablowanie, prototypowanie i wykonanie obudowy

W zależności od wymagań klienta, producent OEM może zaprojektować prototyp obudowy urządzenia i zlecić jego wykonanie. Na etapie prototypowania często wykorzystuje się drukarki 3D, ponieważ stanowią one tani i szybki sposób na przetestowanie różnych pomysłów projektowych. Po zaakceptowaniu ostatecznego projektu zlecane jest wykonanie formy wtryskowej do plastiku, zgodnie z przygotowanym modelem. Gotowa obudowa jest następnie wyposażana w przygotowaną płytkę PCB oraz dodatkowe elementy, takie jak przyciski, wyświetlacz czy okablowanie. W ten sposób urządzenie zostaje zmontowane w całość i przygotowane do dalszych testów lub wysyłki.

7. Kontrola jakości wykonania wychodzącej elektroniki OQC (ang. Outgoing Quality Control)

Na ostatnim etapie procesu potwierdzana jest zgodność urządzenia końcowego z dokumentacją techniczną oraz nadawane są wymagane certyfikacje oraz normy środowiskowe, bezpieczeństwa i jakości produkcji. Proces ten uwzględnia także specyfikę rynku docelowego, w tym przepisy obowiązujące w kraju, w którym urządzenie będzie wykorzystywane. Po uzyskaniu wszystkich niezbędnych dokumentów, produkt końcowy zostaje przekazany przez producenta OEM jako gotowy do użycia. Może być on następnie wykorzystywany w dalszych rozwiązaniach czy aplikacjach, zgodnie z potrzebami klienta.

Wybór dostawcy elektroniki na rynku OEM

Usługi produkcji elektroniki wykorzystywanej w przemyśle są oferowane przez wielu dostawców OEM. Jednak kluczowe jest, aby przy wyborze zwrócić uwagę na ich doświadczenie w zarządzaniu produkcją elektroniki oraz zrealizowane projekty. Kompleksowa produkcja elektroniki, obejmująca projektowanie, montaż elementów elektronicznych oraz doradzanie rozwiązań technologicznych, powinna być realizowana przez producenta OEM, który dba o standardy jakości wykonania urządzeń elektronicznych.

AIUT EDM to doświadczony producent OEM, który oferuje pełne wsparcie w projektowaniu i produkcji urządzeń elektronicznych. Firma specjalizuje się w opracowywaniu nowoczesnych technologii, realizując złożone projekty „pod klucz” – od fazy projektowej, poprzez dobór odpowiednich komponentów, aż po proces montażu i testowania urządzeń. Dzięki zaawansowanemu zapleczu technologicznemu AIUT EDM produkuje wysokiej jakości elektronikę, zapewniając jej zgodność z obowiązującymi normami. Współpraca z AIUT EDM to także dostęp do kompleksowego wsparcia – zarówno w formie serwisu gwarancyjnego, jak i serwisu pogwarancyjnego. Dodatkowo firma dzięki współpracy z renomowanymi dostawcami komponentów elektronicznych, może zagwarantować najwyższą jakość urządzeń oraz niezawodność swoich produktów. AIUT EDM nie tylko zarządza procesem produkcji, ale także doradza w zakresie optymalnych rozwiązań, wspierając swoich klientów na każdym etapie realizacji projektu.

Podsumowanie

Produkcja urządzeń elektronicznych to złożony proces wymagający precyzji, specjalistycznej wiedzy oraz dostępu do zaawansowanych technologii. Współpraca z producentami OEM pozwala firmom skupić się na swoich kluczowych kompetencjach, korzystając jednocześnie z kompleksowego wsparcia w zakresie projektowania, montażu elementów elektronicznych i testowania urządzeń. Współczesny rynek, oparty na innowacyjnych i niezawodnych rozwiązaniach, czyni producentów OEM kluczowymi partnerami w realizacji tych wymagań. Ich doświadczenie i zaawansowane technologie nie tylko skracają czas wprowadzenia produktów na rynek, ale także redukują koszty i gwarantują najwyższą jakość wykonania. Wybór odpowiedniego producenta OEM to strategiczna decyzja, która może pomóc firmie w realizacji ambitnych projektów technologicznych oraz wzmocnić jej pozycję na globalnym rynku.