Kabelkonfektion und Kabelbäume aus Vietnam: Was Sie spezifizieren und prüfen sollten

Fast jeder Box Build enthält Kabel. Eine Netzleitung, ein Display-Flexkabel, ein Sensor-Pigtail, ein interner Kabelbaum, der die Hauptplatine mit Schaltern, Lüftern und einer Antenne verbindet. Sie werden oft als Letztes konstruiert und verzögern als Erstes den Produktionsstart, weil Steckverbinder unter Allokation stehen, auf einer Zeichnung die Längentoleranz fehlt oder der Kabelbaumlieferant und der PCBA-Lieferant nie geprüft haben, ob ihre Teile zusammenpassen.

Dieser Artikel beschreibt, was ein Einkäufer oder Hardware-Entwickler für Kabelkonfektion und Kabelbaumfertigung festlegen muss: wie sich beides unterscheidet, wie die Klassen nach IPC/WHMA-A-620 funktionieren, was auf die Zeichnung gehört, wie Kabelbäume geprüft werden, welche Werkzeuge nötig sind und warum es sich lohnt, den Kabelbaum im selben Programm wie die PCBA zu halten. Vietnam dient als Beschaffungskontext, die Punkte zur Spezifikation gelten aber überall.

Vietnam hat eine etablierte Kabelbaumindustrie. Japanische und koreanische Kabelbaumhersteller aus dem Automobilbereich betreiben dort seit vielen Jahren große Werke, und Kabelbäume sind eine nennenswerte Exportkategorie. Daraus sind ein qualifizierter Pool an Fachkräften und lokale Unterstützung bei Werkzeugen entstanden, auf die EMS-Fertiger für Elektronik im Norden und Süden bei Kabel- und Kabelbaumarbeiten zurückgreifen.

Kabelkonfektion oder Kabelbaum

Die Begriffe werden unscharf verwendet, aber Aufbau und Prüfung unterscheiden sich so deutlich, dass Ihre Zeichnung die Wahl ausdrücklich festlegen sollte.

Aspekt	Kabelkonfektion	Kabelbaum
Aufbau	Ein Kabel oder mehrere Leiter in einem gemeinsamen Mantel, Steckverbinder an den Enden	Mehrere einzelne Leitungen oder Kabel nach Layout gebündelt, mit Abzweigen
Typische Lage	Oft außen: Netzleitungen, I/O-Kabel, Sensorkabel	Meist innen: im Gehäuse, zwischen Baugruppen und Komponenten
Schutz	Außenmantel, umspritzte Zugentlastung	Kabelbinder, Gewebeschlauch, Klebeband, Wellrohr, Tüllen
Gefertigt auf	Ablänge- und Abisoliermaschinen, Crimppressen, Umspritzmaschinen	Kabelbaum-Legebrettern (Formbrettern) mit Stiften und Verlegemarkierungen
Wichtige Zeichnungsinhalte	Pinbelegung, Länge, Mantelspezifikation, Umspritzung	Layout mit Abzweiglängen, Pinbelegung je Steckverbinder, Befestigungspunkte
Typische Fehlerstellen	Zugentlastung, Schirmanbindung, Crimpqualität	Fehlverdrahtungen, falsche Abzweiglänge, Scheuerstellen an Kanten

Viele Produkte brauchen beides. Ein Kiosk-Terminal hat zum Beispiel eine externe Netzleitung (als zertifizierte Geräteanschlussleitung zugekauft), eine USB-Kabelkonfektion und einen internen Kabelbaum zu Display, Touchpanel, Lautsprechern und Lüftern.

IPC/WHMA-A-620 und seine Klassen

IPC/WHMA-A-620, „Requirements and Acceptance for Cable and Wire Harness Assemblies“, wird gemeinsam von IPC und der Wire Harness Manufacturers Association herausgegeben. Für Kabel ist sie das, was IPC-A-610 für Leiterplattenbaugruppen ist: eine Abnahmenorm mit Bildern und Kriterien für Crimpverbindungen, Schneidklemmverbindungen, Lötanschlüsse, Spleiße, Steckverbindermontage, Umspritzung, Kennzeichnung, Anschlüsse von Koaxial- und geschirmten Kabeln, Befestigung von Kabelbäumen und elektrische Prüfung.

Sie verwendet dieselben drei Klassen wie IPC-A-610:

• Klasse 1: allgemeine Produkte, bei denen die Funktion die Hauptanforderung ist.
• Klasse 2: Produkte für bestimmungsgemäßen Dauerbetrieb; die meisten kommerziellen und industriellen Geräte.
• Klasse 3: Hochleistungsprodukte oder Produkte für raue Umgebungen, bei denen ein Ausfall nicht toleriert werden kann.

Die Klasse eines Kabelbaums sollte in der Regel der Klasse der Baugruppen entsprechen, die er verbindet. Der vorherige Artikel, IPC-A-610 Klasse 1, 2 und 3, erklärt, wie Sie eine Klasse wählen und wie die Normen zusammenspielen. Kurz gesagt für Kabel: Die meisten Produkte sind Klasse 2; fordern Sie Klasse 3 nur dort, wo die Folgen eines Ausfalls es rechtfertigen, und geben Sie die Klasse auf der Kabelbaumzeichnung an.

Was auf eine Kabelbaum- oder Kabelzeichnung gehört

Eine Kabelbaumzeichnung, nach der ein Fertiger ohne Rückfragerunde anbieten und fertigen kann, enthält typischerweise die Punkte in dieser Tabelle.

Punkt	Was festzulegen ist	Warum es wichtig ist
Leiterquerschnitt	AWG je Stromkreis, Leitermaterial (blankes oder verzinntes Kupfer), Litzenaufbau	Strombelastbarkeit, Spannungsfall, Kompatibilität mit Kontakten
Isolierung	Material (PVC, XLPE, PTFE, Silikon), Temperatur- und Spannungsklasse, Farbe je Stromkreis	Umgebung, Sicherheitszulassungen, Vermeidung von Montagefehlern
Leitungstyp	UL-Style (zum Beispiel UL 1007, UL 1015) oder gleichwertige anerkannte Leitung	Nötig für UL- und andere Sicherheitslistungen des Endprodukts
Steckverbinder und Kontakte	Herstellerteilenummern für Gehäuse, Kontakte, Dichtungen; Oberfläche	Steckbarkeit, Haltekraft, Strombelastbarkeit
Freigegebene Alternativen	Alternativteile, die Sie geprüft haben, oder ein klarer Vermerk „keine Substitution“	Sichert die Lieferzeit ohne Risiko von Steckproblemen
Crimpanforderungen	Crimphöhe und Auszugskraft nach Spezifikation des Kontaktherstellers oder Werte nach A-620	Wichtigste Qualitätskontrolle für jede Crimpverbindung
Pinbelegung	Von-nach-Tabelle für jeden Stromkreis, einschließlich unbelegter Kammern und Blindstopfen	Grundlage des Durchgangsprüfprogramms
Längen und Toleranzen	Gesamt- und Abzweiglängen, Bezugspunkte, Toleranz je Längenbereich	Passung im Gehäuse, Serviceschleifen
Etiketten	Inhalt, Format, Material (Schrumpfschlauch, Wickeletikett), Position ab Steckverbinder	Rückverfolgbarkeit und Service im Feld
Schirmung	Geflecht oder Folie, Bedeckung, Beidraht, Anbindung des Schirms an jedem Ende	EMV-Verhalten, Ergebnisse der Vorabmessungen
Schutz und Befestigung	Gewebeschlauch, Klebeband, Schlauch, Binderabstand, Tüllen	Scheuer- und Vibrationsfestigkeit
Umspritzung	Material, Härte, Farbe, Geometrie der Zugentlastung, Biegeprüfung falls gefordert	Haltbarkeit externer Kabel
Konformität	RoHS, REACH, halogenfrei falls gefordert	Marktzugang
Klasse und Prüfungen	Klasse nach IPC/WHMA-A-620, Liste der elektrischen Prüfungen und Prüfwerte	Legt Umfang von Inspektion und Prüfung fest

Zwei Details lösen mehr Rückfragen zum Angebot aus als alle anderen. Erstens Längentoleranzen: Fehlen sie, wendet der Fertiger seine eigenen an, und ein Kabelbaum, der in einem engen Gehäuse 15 mm zu lang ausfällt, kann eingeklemmt oder geknickt werden. Zweitens die Schirmanbindung: „Geschirmtes Kabel“ in einer Stücklistenzeile sagt nichts darüber aus, ob der Schirm einseitig, beidseitig oder 360 Grad über das Steckergehäuse geerdet wird, und diese Entscheidung bestimmt oft die EMV-Ergebnisse.

Prüfung: Durchgang, Hipot und Zugprüfung

Die Prüfung von Kabelbäumen teilt sich in Prüfungen an jeder Einheit und Prüfungen an Stichproben.

An jeder Einheit:

• Durchgang: Ein Kabeltester prüft jeden Stromkreis auf Unterbrechungen, Kurzschlüsse und Fehlverdrahtungen gegen die Pinbelegungstabelle. Bei Kabelbäumen ist eine 100-prozentige Durchgangsprüfung die übliche Erwartung.
• Isolationswiderstand und Hipot: Bei Kabelbäumen für Netz- oder Hochspannung bestätigt eine Spannungsfestigkeitsprüfung die Isolation zwischen den Stromkreisen und gegen den Schirm. Prüfspannung und Prüfdauer kommen aus der Produktsicherheitsnorm, nicht vom Kabelbaumfertiger.
• Sichtprüfung: Etiketten, Verlegung, Befestigung, Sitz und Verriegelung der Steckverbinder, nach der vereinbarten A-620 Klasse.

An Stichproben, beim Einrichten und in Intervallen:

• Zugprüfung: Ein gecrimpter Kontakt wird auf einem kalibrierten Prüfgerät bis zu einer Mindestkraft gezogen. Die Prüfung ist zerstörend und erfolgt daher zu Beginn jedes Loses, bei jedem Wechsel von Crimpwerkzeug oder Leitung und in festgelegten Intervallen.
• Crimp-Schliffbild: Die Crimpverbindung wird aufgetrennt, poliert und fotografiert, um Verdichtung der Litzen, Einlauftrichter und Symmetrie zu prüfen. Üblich bei der Werkzeugqualifizierung und beim Erstmuster.
• Messung der Crimphöhe: eine schnelle, zerstörungsfreie Kontrolle gegen die Kontaktspezifikation, beim Einrichten und regelmäßig durchgeführt.

Viele automatische Crimppressen haben zudem eine Crimpkraftüberwachung, die einzelne fehlerhafte Crimpungen in Echtzeit meldet. Es lohnt sich zu fragen, ob der Fertiger sie für Ihre Kontakte einsetzt.

Werkzeuge: Crimpwerkzeuge, Legebretter und Formen

Kabelbaumarbeiten erfordern Werkzeuge, die Einkäufer oft nicht einplanen:

• Crimpwerkzeuge (Applikatoren): kontaktspezifische Werkzeuge für Crimppressen. Jede Kontaktfamilie braucht ein eigenes Werkzeug. Fertiger besitzen häufig Werkzeuge für gängige Kontakte; ungewöhnliche Kontakte können ein neues erfordern.
• Handcrimpzangen: für kleine Stückzahlen und Prototypen, idealerweise die Zange des Kontaktherstellers für genau diesen Kontakt.
• Legebretter: Sperrholz- oder Aluminiumplatten mit Stiften und aufgedrucktem Layout, eines je Kabelbaumdesign. Günstig, aber für jedes Design nötig.
• Umspritzwerkzeuge: Stahl- oder Aluminiumformen für umspritzte Zugentlastungen und Steckverbinder. Sie sind die teuersten Positionen mit der längsten Lieferzeit.
• Prüfadapter: Gegenstecker und Adapter, über die der Kabeltester an Ihren Kabelbaum angeschlossen wird.

Werkzeuge werden meist als NRE (einmalige Entwicklungskosten) angeboten. Klären Sie das Eigentum und ob die Werkzeuge beim Fertiger bleiben. Der Artikel zu Box-Build-Kosten zeigt, wie NRE typischerweise vom Stückpreis getrennt wird.

Warum der Kabelbaum ins selbe Box-Build-Programm gehört

Es ist üblich, PCBAs bei einem Lieferanten und Kabelbäume bei einem anderen zu kaufen und an einem dritten Ort zu montieren. Das funktioniert, verlagert aber das Schnittstellenrisiko auf Sie. Den Kabelbaum im selben Programm für die Box-Build-Montage zu halten, hat praktische Vorteile:

• Die Steckbarkeit wird einmal geprüft. Der Fertiger, der das Produkt montiert, findet eine Steckverbinder-Unverträglichkeit beim Erstmuster, nicht erst nach Eingang zweier getrennter Lieferungen.
• Die Passung wird im echten Gehäuse geprüft. Längen, Biegeradien und Verlegung werden bei der mechanischen Passungsprüfung vor dem Hochlauf kontrolliert.
• Die Prüfung deckt das System ab. Ein Kabelbaum, der für sich allein die Durchgangsprüfung besteht, kann im eingebauten Zustand trotzdem ausfallen; der Funktionstest des kompletten Geräts erkennt das.
• Die Änderungssteuerung ist einfacher. Eine Änderung der Pinbelegung auf der Leiterplatte und am Kabelbaum läuft durch einen einzigen technischen Änderungsprozess.
• Die Logistik ist kürzer. Ein Produktionsplan, ein Satz Teile mit langer Lieferzeit, eine Lieferung.

Die Prüffragen aus So prüfen Sie einen EMS-Dienstleister in Vietnam gelten auch hier: Fragen Sie, ob Kabelarbeiten im eigenen Haus erfolgen oder vergeben werden, und falls vergeben, wer sie prüft.

Lieferzeiten und Beschaffung

Richtwerte für Lieferzeiten kundenspezifischer Kabelbäume, die durch Angebote der Fertiger für Ihre konkreten Teile bestätigt werden müssen:

• Muster: 1 bis 3 Wochen, wenn Steckverbinder, Kontakte und Leitungen auf Lager sind.
• Serienfertigung: 2 bis 6 Wochen nach Musterfreigabe, abhängig von Menge und Komplexität.
• Umspritzwerkzeug: 3 bis 6 Wochen für eine neue Form.
• Markensteckverbinder unter Allokation: 8 bis 20 Wochen oder mehr, weshalb freigegebene Alternativen wichtig sind.

Für vergleichbare Angebote senden Sie jedem Fertiger dasselbe Paket: Kabelbaumzeichnungen mit den oben genannten Punkten, die A-620 Klasse, Prüfanforderungen, Jahresmenge und Abrufmengen. Die Box-Build-Checkliste für Anfragen listet auf, was außerdem dazugehört, und der Leitfaden zur Box-Build-Montage erklärt den typischen Projektablauf von der Anfrage bis zur Lieferung.

boxbuildvn.com ist ein Vermittlungsservice, kein Fertiger. Senden Sie Ihre Kabelbaum- und PCBA-Zeichnungen über das Box-Build-Anfrageformular und Sie werden innerhalb von 24 Geschäftsstunden mit bis zu 3 vietnamesischen EMS-Fertigern zusammengebracht. Kostenlos für Einkäufer, NDA auf Anfrage. Wenn Sie nur Kabel oder PCBA ohne vollständigen Box Build benötigen, lesen Sie EMS-Auftragsfertigung in Vietnam oder nutzen Sie dasselbe Anfrageformular und vermerken Sie das in Ihrer Beschreibung.