Creación de redes y presentaciones en profundidad

Desde hace 15 años, expertos del ámbito de la producción electrónica se adentran regularmente "en las profundidades" junto con los usuarios. Al principio con visitas reales a las minas, con el paso de los años solo en sentido figurado en forma de conferencias muy bien fundamentadas. Tras su cancelación en 2020, el tradicional evento volvió a celebrarse a finales de septiembre de 2021, por primera vez en Leipzig.

Tras la cancelación del año pasado debido a la pandemia, nos alegramos de que el evento "Wir gehen in die Tiefe" pudiera volver a celebrarse en 2021. Como de costumbre, se debatieron en profundidad temas de actualidad y se ofrecieron perspectivas sobre la evolución futura.

Como en años anteriores, el evento con un total de doce presentaciones fue organizado por Thorsten Schmidthausen, 2ndMax GmbH, junto con las empresas asociadas ASM Assembly Systems GmbH & Co KG, ASYS Automatisierungssysteme GmbH, Christian Koenen GmbH, Heraeus Deutschland GmbH & Co KG, Rehm Thermal Systems GmbH, Vliesstoff Kasper GmbH y Zevac AG Deutschland. Estas empresas también participaron en la exposición paralela. Las presentaciones fueron moderadas por el Prof. Dr. Mathias Nowottnick, de la Universidad de Rostock.

Retos durante el montaje

En la primera ponencia, Norbert Heilmann, de ASM Assembly Systems GmbH & Co. KG, explicó los retos que plantea el montaje debido a las nuevas tendencias en AVT. La evolución de la electrónica hace que la gama de componentes que hay que procesar sea cada vez mayor y más diversa. Como consecuencia de la electrónica de potencia, cada vez se utilizan más componentes grandes, más pesados y de THT. Al mismo tiempo, continúa la miniaturización en SMT con componentes pasivos y chips cada vez más pequeños. Para poder procesar todo esto, las máquinas de montaje necesitan sensores aún más potentes y algoritmos inteligentes. Las cámaras de alta resolución y los grandes campos de visión son cada vez más importantes para detectar fallos o componentes dañados antes del montaje. Comprobar que todos los componentes se han ensamblado correctamente antes de soldarlos es cada vez más importante. Para el montaje de componentes complejos o la colocación de conjuntos complejos, se requieren procesos de colocación especiales, como secuenciación, diferentes niveles de colocación y evaluación fiduciaria para diferentes objetivos. Por ejemplo, los componentes LED y lidar se alinean con su superficie emisora de luz según los orificios ranurados y los orificios taladrados o las muescas, y los demás componentes según las marcas de cobre grabadas. El objetivo de los futuros desarrollos es poder ensamblar componentes SMT y THT de todos los diseños de la forma más automática posible.

Fábrica inteligente basada en interfaces estandarizadas

El Dr. Kai Kammers, de Asys GmbH, debatió la cuestión: Fábrica inteligente Plug&Play mediante interfaces de datos estandarizadas: ¿deseo o realidad? Comenzó hablando del desarrollo de interfaces de datos y las normas correspondientes para la automatización de fábricas. A continuación, dejó claro que la normalización y las soluciones estandarizadas son sólo el requisito previo para la realización de fábricas inteligentes. Esto se debe a que, naturalmente, van por detrás del desarrollo y ponen a todo el mundo al mismo nivel. Son una base (inicial). Pero smart exige más. Por eso, la mejora continua (practicada por la propia empresa) también es necesaria para la fábrica inteligente del mañana.

Protección de conjuntos electrónicos

En su presentación sobre dispensación y recubrimiento para la protección de conjuntos electrónicos, Gianfranco Sinsitra, de Rehm GmbH, enumeró en primer lugar las razones a favor de la protección de conjuntos electrónicos sensibles en muchas aplicaciones. Sin revestimiento protector, aumenta el riesgo de crecimiento de dendritas y, por tanto, de fallos electrónicos en combinaciones de poca distancia entre conductores, residuos y humedad. Sin embargo, el revestimiento protector también tiene sus trampas, como posibles ampollas, agujeros de alfiler, delaminación, agrietamiento, humectación y formación de piel de naranja, así como alineación de bordes y salpicaduras de pintura. Gianfranco Sinsitra explicó estos aspectos y las ventajas de la limpieza previa antes de utilizar los productos de su empresa para mostrar las soluciones disponibles hoy en día y cómo se puede conseguir una gestión perfecta del revestimiento y unos procesos fiables.

Impresión en pasta a diferentes niveles

Incluso en superficies no planas, es posible aplicar depósitos de material de alta precisión de forma rápida y repetible mediante la impresión en volumen y posición. Michael Zahn, de Christian Koenen GmbH, explicó cómo puede llevarse a cabo la impresión de precisión en superficies irregulares. Utilizando ejemplos de proyectos de clientes, se describieron las soluciones desarrolladas para imprimir sobre elevaciones y para imprimir en cavidades (de hasta 2 mm de profundidad). Para ello se utilizan patrones de impresión especialmente diseñados (por ejemplo, patrones escalonados) y rasquetas ranuradas. También se requieren parámetros de impresión personalizados. Christian Koenen GmbH desarrolla no sólo las herramientas de impresión necesarias, sino también el proceso de impresión completo.

Electrónica espacial fiable

Tras la pausa del almuerzo, Maximilian Barth, Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e. V., ofreció una visión general de las técnicas de montaje y conexión para una electrónica espacial fiable. Empezando por las particularidades de la aplicación de pasta de soldadura y el montaje de sustratos tridimensionales, destacó los problemas y presentó, entre otras cosas, una línea rollo a rollo para MID. La variedad de materiales y procesos posibles para la electrónica espacial requiere una gran experiencia en la selección de materiales y el diseño. La fiabilidad puede verse influida por la variación de las geometrías de conexión. La fiabilidad de la electrónica espacial se predice mediante simulaciones y modelos de vida útil basados en pruebas de fiabilidad, para lo cual las simulaciones requieren un conocimiento preciso de las geometrías y los puntos de conexión. Maximilian Barth concluyó informando sobre los trabajos anteriores de su instituto en materia de fiabilidad y modelización de la vida útil de los MID.

Ponentes del primer día

Impresoras en la fábrica autónoma

Torsten Vegelahn, de EKRA Automatisierungssystem GmbH, expuso los retos a los que se enfrenta el impresor en la fábrica autónoma, es decir, lo que hay que tener en cuenta para llevar a cabo con éxito el proceso de impresión en la fábrica autónoma. Hay varios niveles para llegar desde el estado actual, en el que nada funciona sin que un operario ponga en marcha la máquina, hasta este punto:

• Nivel 1: La máquina autónoma lleva a cabo el cambio de configuración real de forma independiente, sin un operario. El operario prepara la(s) máquina(s) durante la producción.
• Nivel 2: En la línea autónoma, un sistema autónomo (APA: Autonomous Process Assist) también suministra y retira los materiales y herramientas (alimentando el sistema). Se requiere una persona para preparar y procesar los materiales y herramientas en una ubicación central.
• Nivel 3: En la fábrica autónoma, el flujo de materiales y la cadena de procesos están totalmente automatizados: Los materiales, las herramientas, los componentes, etc. se suministran y se procesan de forma autónoma en el producto final de la fábrica. Los humanos sólo supervisan la fábrica.

Torsten Vegelahn utilizó una moderna impresora Ekra para describir cómo puede transformarse el sistema de impresión para el nivel de autonomía y qué propiedades se exigen a la impresora. También habló de los aspectos de estandarización y seguridad. Para controlar el flujo de materiales, la fábrica inteligente requiere una solución integral basada en la importación de datos maestros y de pedidos del sistema ERP/MES, como la que ofrece el software Pulse Pro de Asys.

Transformación digital

Tobias Traurig, de Zollner Elektronik AG, inició el segundo día de ponencias hablando de la transformación digital en la planificación de la producción de su empresa. Las empresas manufactureras tienen que hacer frente a retos cada vez mayores para seguir siendo competitivas. Por ejemplo, la producción se enfrenta casi a diario a cambios en las cantidades y los productos. Por ello, la digitalización también está a la orden del día y se ha convertido en uno de los principales proyectos de la empresa. Esto se debe a que todos los productos y procesos se ven afectados. La pieza central es el gemelo digital. Se está digitalizando todo el ciclo de vida del producto. Tobias Traurig explicó el concepto de producción digital de Zollner AG y, en particular, cómo se está aplicando en la planificación de la producción. Señaló que no hay digitalización sin un sistema PLM.

Ponentes del segundo día

Limpieza de superficies mediante descarga electrostática

Después de que Thomas Liebscher, de Kist & Escherich GmbH, explicara los fundamentos de la limpieza de superficies mediante descarga electrostática, utilizó numerosos ejemplos de aplicación para ilustrar dónde se utiliza hoy en día y qué sistemas y dispositivos ofrece su empresa para este fin. La variedad es impresionante. Entre ellas, aplicaciones electrónicas como la limpieza de placas de circuitos impresos. El reto en este caso es que las placas de circuito impreso pueden cargarse electrostáticamente con facilidad, lo que debe evitarse. Tras la depanelización, a menudo se adhieren a la superficie partículas sueltas y polvo. Ambas son posibles fuentes de deterioro funcional. La solución de limpieza de Kist & Escherich es el sistema de limpieza Taifun-Clean, que se instala encima de la sección transportadora en la línea de producción. Las barras de ionización integradas eliminan las cargas electrostáticas de la placa de circuitos y el vórtice de aire comprimido pulsante generado por el dispositivo elimina las partículas de la superficie. También se extrae el aire contaminado.

Nuevos materiales basados en suspensiones capilares

El Prof. Dr. Norbert Willenbacher, del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), presentó nuevos materiales para electrónica impresa flexible basados en suspensiones capilares, tras explicar el fenómeno de las suspensiones capilares. Las fuerzas capilares de un segundo líquido inmiscible pueden cambiar significativamente las propiedades de las suspensiones, como la transición de un comportamiento líquido a uno gelatinoso o de un gel débil a uno fuerte. El efecto también se produce si el líquido moja las partículas con menos eficacia que el líquido principal. Estos efectos se ilustraron con el ejemplo de partículas _{de CaCO3} suspendidas en proporciones variables (0 a 0,5 %) en un disolvente orgánico. A continuación, el profesor Norbert Willenbacher explicó cómo pueden fabricarse estos nuevos materiales y dónde se utilizan ya. Se utilizan, por ejemplo, como precursores de materiales porosos sinterizados (cerámica, vidrio), en pastas de plata sin aditivos no volátiles y en electrónica impresa y flexible, donde sus fuerzas capilares inducen la formación de estructuras conductoras, lo que se ilustró con varios ejemplos de aplicación, como sensores y conexiones eléctricas.

Valores límite para la coplanaridad de componentes y sustratos

Durante la soldadura y el funcionamiento, los cambios de temperatura provocan que tanto los componentes como los sustratos se doblen debido a los diferentes coeficientes de dilatación térmica. Entre las posibles consecuencias se encuentran el efecto de cabeza en almohada en los BGA, los puentes de soldadura y las roturas de almohadillas, y surgen tensiones en las juntas de soldadura que se caracterizan por el diferente comportamiento de deformación de las piezas de ensamblaje. Esto se investigó en el proyecto Warpage_ZUV, financiado por AiF. Oliver Albrecht, de la Universidad Tecnológica de Dresde, presentó los resultados en su conferencia "Flexión de componentes y sustratos: influencias en la calidad y la fiabilidad y sugerencias para los valores límite". La regla general para realizar uniones soldadas fiables es que las desviaciones de coplanaridad de los componentes a la temperatura de fusión de la soldadura deben ser menores que el espesor de la película húmeda de la pasta de soldadura. En consecuencia, las recomendaciones de valores límite para las desviaciones de coplanaridad son las siguientes:

• BGA: no superior al espesor de la película húmeda, independientemente del tamaño y el paso
• LGA: 25 % del espesor de la película húmeda
• QFP: 75 % del espesor de la película húmeda
• QFN: 50 % del espesor de la película húmeda
• DCB: sin recomendación, ya que hay demasiadas variaciones
• LP: sin recomendación, ya que los datos disponibles clasifican los PCB como no críticos

Una buena humectabilidad aumenta los valores límite. La curvatura convexa es más favorable. La coplanaridad a temperatura ambiente no debe ser cero y debe volver a medirse para componentes grandes y aplicaciones críticas.

Cómo funciona "No Limit

Después del almuerzo, Joey Kelly pronunció un discurso titulado "Sin límites" sobre su agitada vida como atleta, músico y manager de la Kelly Family. Utilizando muchas fotos, describió los logros -incluidas 8 participaciones en Ironman en un año- que afrontó y superó con el lema "Hay que fijarse una meta y luego sólo hay que empezar": "Si hay un contratiempo, sólo hay que seguir adelante. Al fin y al cabo, la vida es un maratón".

Seguridad y riesgos de la tecnología

En la conferencia de clausura, titulada "Sin riesgo no hay diversión: seguridad y riesgos de la tecnología", el Profesor Dr. Mathias Nowottnick, de la Universidad de Rostock, utilizó ejemplos de la vida cotidiana para ilustrar el problema de que las pequeñas causas suelen tener un gran impacto. Por ejemplo, la rotura de soldaduras ya ha tenido consecuencias catastróficas, como el accidente de un A320 sobre el mar de Java en 2014. El profesor Dr. Mathias Nowottnick explicó los términos de calidad: error, tolerancia, defecto, fiabilidad y tasa de fallos. Subrayó que debe examinarse el mayor número posible de productos idénticos para determinar con fiabilidad las tasas de fallo y que los riesgos solo pueden calcularse si se conocen todos los factores que influyen. Utilizando el ejemplo de las tecnologías de centrales eléctricas, mostró cómo los riesgos económicos pueden compararse entre sí en términos de magnitud de los daños y probabilidad. Sin embargo, no todos los riesgos pueden evaluarse económicamente (por ejemplo, en medicina) y las afirmaciones estadísticas sólo pueden compararse si tienen la misma base de referencia. Utilizó una correlación absurda entre fraude fiscal y esperanza de vida para ilustrar que una correlación estadística no dice nada sobre causa y efecto.

Así pues, la conferencia y el programa de apoyo ofrecieron mucho y "profundizamos" una vez más.