Rund 6 Mio. Euro ließ sich Feinmetall den Umbau und die Erweiterung des Maschinenparks für die Wafer-Prüfkarten-Fertigung kosten.

Rund 6 Mio. Euro ließ sich Feinmetall den Umbau und die Erweiterung des Maschinenparks für die Wafer-Prüfkarten-Fertigung kosten. Feinmetall

Für Wolfgang Bürkle gibt es keine Alternative zu Herrenberg: „ Wir setzen bewusst auf den Standort Herrenberg, weil wir meiner Meinung nach besser aufgestellt sind als wir das in einem Billiglohnland sein könnten“, erläutert der Geschäftsführer von Feinmetall, der zudem davon überzeugt ist, dass sich die „Miniaturisierung nicht aus der Ferne bewerkstelligen“ lasse. Für ihn wäre das fatal: „Wir müssten dann von einem Billiglohnland ins nächste ziehen“, malt er die Perspektive aus und bekräftigt daher: Wir wollen uns technologisch gegen die Konkurrenz behaupten.“

Das jedoch schmälert keineswegs die Expansionsbestrebungen des Unternehmens: Feinmetall folgt den Anforderungen seiner Kunden und ist deshalb weltweit mit sieben Standorten präsent: Neben USA und Mexiko sind auch Niederlassungen in Singapur und Taiwan zu finden, in China unterhält Feinmetall derzeit zwei Standorte in Shanghai und Shezhen. In Europa ist das familiengeführte Unternehmen auch in Tschechien aktiv. Weltweit beschäftigt es 470 Mitarbeiter, wovon in Herrenberg 270 beschäftigt sind. Mit jährlichen Wachstumsraten von durchschnittlich 11 Prozent blickt Wolfgang Bürkle weiterhin zuversichtlich in die Zukunft. Auch das Geschäftsjahr 2015 verlief überaus positiv, ließ sich doch der Umsatz auf 450.000 Euro steigern. Insgesamt konnte Feinmetall den weltweiten Umsatz in den letzten fünf Jahren fast verdoppeln. Für 2016 wagt Bürkle die Prognose, die 500.000-Euro-Marke zu knacken. Dabei halten sich die beiden Hauptproduktbereiche Federkontaktstifte mit 50 Prozent und Wafer Probe Cards mit 48 Prozent des Umsatzes so ziemlich die Waage.

Faszination feiner Strukturen

„Unsere Wafer-Prüfkarten sind Unikate, weshalb wir bereits ab Losgröße 1 liefern.“
Wolfgang Bürkle, Feinmetall

„Unsere Wafer-Prüfkarten sind Unikate, weshalb wir bereits ab Losgröße 1 liefern.“
Wolfgang Bürkle, Feinmetall Feinmetall

Mit 70 Prozent ist die Exportrate überaus hoch, die Bürkle nicht nur mit der Kundennähe begründet: „Unsere Wafer Probe Cards sind Unikate. Durch die auftragsspezifische Produktauslegung fertigen wir bereits ab Losgröße 1.“ Und während die Kontaktstifte auch in Tschechien gefertigt werden, erfolgt die Produktion der Wafer Probe Cards ausschließlich am Standort Herrenberg für die jeweiligen Anforderungen über das gesamte Erdenrund. Die rasante Entwicklung in der Halbleitertechnik sei eine große Herausforderung für alle Unternehmen, die in diesem Umfeld aktiv seien, betont Bürkle: „Wir haben sehr daran gearbeitet, dass wir in der Halbleitertechnik eine sehr frühe Fehlererkennung ermöglichen können.“ Mit den Wafer-Prüfkarten wird Funktionsfähigkeit von Chips auf den Wafern prüft. Es ist einer der ersten Tests, denen die Halbleiter unterzogen werden. „Bei diesem Produkt werden Hunderte von elektronischen Kontakten in der Stärke eines dünnen Haares auf der Fläche einer Briefmarke in einem exakt definierten Abstand platziert, dies erfordert höchste Präzision“, erläutert er die Herausforderungen der Prüfkarten-Produktion. Wie klein dabei die Strukturen sind, macht eine Zahl deutlich: der Abstand zwischen zwei Prüfnadeln beträgt teilweise nur Hundertstel Millimeter – im Vergleich zu einem normalen Haar eines Europäers, das 0,05 bis 0,07 mm dick ist. Bis zu 30 000 Kontakte können auf einem Wafer geprüft werden, merkt Bürkle an, der auch auf die extrem geringen Toleranzbereiche von weniger als 2 µm verweist: “Die Wafer Probe Cards müssen von Anfang an passen, da es keine Möglichkeit für Bemusterung und Korrektur gibt.“

Und auch weiterhin sollen die Zeiger auf Wachstum stehen, bekräftigt Wolfgang Bürkle: „Um weiter wachsen und international wettbewerbsfähig sein zu können, haben wir jetzt kräftig investiert und die Produktion noch effizienter gestaltet. Mit der weiteren Automatisierung und Verschlankung unserer Prozesse wollen wir sowohl die Entwicklung als auch die Fertigung am Standort Herrenberg stärken und ausbauen.“ Die Entwicklungszeiten und Innovationszyklen in der Halbleitertechnik erfordern auch bei den Herstellern von Prüf-Equipment Flexibilität und Schnelligkeit. „Mit dieser Investition können wir die Entwicklung und Produktion von Prüfkarten um mehr als ein Drittel beschleunigen. Das verschafft uns einen enormen Vorteil bei den Kunden“, betont Bürkle.

Umfangreiches Modernisierungsprogramm

Die To-Do-Liste, die sich Bürkle auferlegt, ist lang. Im Detail resultiert die Prozessverkürzung sowohl auf der Einführung eines integrativen Produkt-Entstehungsprozesses als auch auf der Automatisierung der Produktion. Damit einher gehen die Erhöhung der Produktionskapazität sowie eine höhere Prozessstabilität, die bei diesen hochpräzisen Produkten einen entscheidenden Faktor darstellt. Die Schritte zum Ziel definiert er mit einer Verbesserung der Planungs- und Terminsicherheit, die jene Verkürzung der Durchlaufzeiten und damit auch eine Kapazitätserweiterung erst ermögliche. Parallel dazu erhöhe sich sowohl die Flexibilität als auch die Produktionsqualität.

Neue Produktionsanlagen, Testequipment und eigens für Feinmetall konzipierte Spezialmaschinen sorgen für mehr Kapazität.

Neue Produktionsanlagen, Testequipment und eigens für Feinmetall konzipierte Spezialmaschinen sorgen für mehr Kapazität. Feinmetall

Um dies zu erreichen, wurde der komplette Prozessablauf überdacht. So wurde der gesamte Auftrags-Abwicklungsprozess sowie das Fertigungs-Layout neu gestaltet, genauso wie der Workflow und der Materialfluss. Das machte auch bauliche Maßnahmen notwendig. Auf der rund 2.100 m² großen Produktionsfläche beträgt der Bereich der Wafer-Prüfkarten 800 m². Durch den Umbau gelang es, die Fertigung unter Reinraumbedingungen zu realisieren: 336 m² dieser Fläche entsprechen der Reinraumklasse 7, während 389 m² gar für Reinraumklasse 9 ausgelegt sind. Dadurch nimmt der Reinraumbereich nunmehr 43 Prozent der gesamten Produktionsfläche ein; vor den baulichen Maßnahmen betrug die Reinraumfläche lediglich 8 Prozent der gesamten Produktionsfläche. Überdies wurde auch in einen Bestückautomaten, eine teilautomatisierte Verdrahtungsanlage, ein Konnektor-Prüfgerät, eine Prüfkopf-Testanlage, eine Prüfkarten-Waschanlage und in drei aufeinander abgestimmte und auf dem Flying-Probe-Konzept aufsetzende Universaltester für Adapter, Connector und Baugruppe investiert.

Von dieser generellen Überarbeitung der Wafer-Prüfkarten-Produktion verspricht sich Bürkle die „Optimierung des Prinzips frühe Fehlererkennung und Fehlerkorrektur, sodass wir die Null-Fehlerrate beim End-Test erreichen können.“ Parallel dazu wurde auch an der Neugestaltung eines durchgängigen digitalen Planungs- und Steuerungssystems und eines Produktentwicklungs-Prozesses (P E P) gearbeitet. Damit habe man die „Einführung eines schlanken integrativen Produktentwicklungsprozesses ermöglicht, um eine Verkürzung der Produkteinführungszeit – also ein Time-to-Market – sicherzustellen und einen effektiveren Ressourceneinsatz im gesamten Entwicklungsprozess zu ermöglichen“, betont Bürkle, der die Produktentwicklung als interdisziplinären Prozess sieht. Mit der Investition in Höhe von 6 Mio. Euro habe man „Luft nach oben für die nächsten 10 Jahre, um Technologielösungen für die Zukunft zu erforschen und umzusetzen“, freut sich Bürkle, der davon überzeugt ist, dass die Miniaturisierung bei gleichzeitiger Erhöhung der Funktionalität die Zielrichtung der mikroelektronischen Systeme der Zukunft ist.

Höchste Präzision: Hunderte Kontakte in der Stärke eines dünnen Haares werden auf der Fläche einer Briefmarke im exakt definierten Abstand platziert.

Höchste Präzision: Hunderte Kontakte in der Stärke eines dünnen Haares werden auf der Fläche einer Briefmarke im exakt definierten Abstand platziert. Feinmetall

Überdies wurde auch das Forschungslabor im Rahmen der Investitionsmaßnahme mit weiterem Equipment und Analysetools wie dem Rasterelektronenmikroskop für die Grundlagenforschung ausgestattet, sodass die Entwickler über sehr gute Rahmenbedingungen verfügen. Dass die Forschungstätigkeit hoch gehalten wird, zeigt die Zahl der eingereichten Patente: In der über 50-jähigen Unternehmensgeschichte wurden mehr als 100 Patente angemeldet. Ergänzt wird die Entwicklungskompetenz von Feinmetall durch Kooperationen mit Forschungsinstituten wie Fraunhofer. „Wir arbeiten heute schon an den Prüfkarten der Zukunft und sind gemeinsam mit den Chipherstellern an der Entwicklung neuer Systeme beteiligt“, fasst Wolfgang Bürkle zusammen.

Umbau in Rekordzeit

Der Umbau der Prüfkartenproduktion erfolgte in Rekordzeit: Von der Konzeption bis zur Umsetzung vergingen gerademal 15 Monate – und zwar im laufenden Betrieb bei höchster Auslastung. Der Umbau verschafft Feinmetall Möglichkeiten in der weiteren Forschungsarbeit, um auch weiterhin mit den Kundenanforderungen Schritt halten zu können, die Prüfsysteme benötigen, um immer kleiner werdende Waferstrukturen zuverlässig testen zu können. Mit Forschungskooperationen, gut qualifizierten Mitarbeitern und einem weltweiten Vertriebs- und Servicenetz sieht sich Feinmetall gut aufgestellt.