El seminario de expertos sobre tecnología de ensamblaje y unión proporcionó información sobre las tecnologías especialmente prometedoras para el futuro en doce ponencias especializadas y una exposición paralela, así como a través de un intenso intercambio de experiencias.
Además de las empresas asociadas ASM, ASYS, Christian Koenen, Stannol, Rehm, Vliesstoff Kasper y ZEVAC, otras empresas como ADL, kolb, MTM Ruhrzinn y Zestron participaron en la 16ª edición de esta serie de seminarios como expositores. Una vez más, el seminario de expertos fue organizado por Thorsten Schmidthausen (2ndMax) en Kirchheim y, como en años anteriores, el Prof. Dr. Mathias Nowottnick, IEF/IGS de la Universidad de Rostock, inauguró y moderó el acto.
Evitar errores de soldadura
La Dra. Karin Hergert, de Rehm Thermal Systems, explicó qué son las uniones soldadas perfectas y cómo pueden conseguirse en la primera ponencia titulada "Soldadura en el camino hacia la perfección: evitar los defectos de soldadura". Utilizando ejemplos de defectos típicos como puentes de soldadura, cordones de soldadura, desplazamiento de componentes, ausencia de componentes, falta de soldadura, tombstoning, wicking, graping y vacíos, mostró lo que no es perfecto y cómo pueden detectarse estos defectos. También habló de las posibles causas y las correspondientes medidas preventivas. La Dra. Karin Hergert explicó cómo afectan los ajustes del perfil de soldadura a los porcentajes de error. A menudo se producen efectos opuestos, por ejemplo, los gradientes de temperatura más bajos tienen un efecto favorable sobre los tombstones, las mechas y los cordones de soldadura, pero un efecto desfavorable sobre el grapado.
Optimizar la producción
Animados debates en la ASMPTAdrianTeuber y Fabian Autenrieth, del Grupo ASYS, animaron a todos a "Optimizar la producción" y utilizaron ejemplos de la producción y su entorno para ilustrar cómo conseguirlo. Los flujos de materiales y datos asociados son cada vez más complejos debido a la creciente diversidad de la electrónica, lo que da lugar a almacenes más grandes y confusos, largas distancias y otros problemas. Utilizando los casos de uso del principio milk run, el almacén y la manipulación de bobinas, demostraron que la automatización logística basada en herramientas de software es una solución. Incluso el cambio de la impresora de pasta (EKRA Serio 6000) y de toda la línea SMT a un nuevo producto puede ahora automatizarse por completo gracias a herramientas modernas, con todo registrado y los datos de producción intercambiados con el sistema de control. Estas nuevas posibilidades se basan en una alianza de fabricantes cuyas máquinas y sistemas de apoyo a la producción son capaces de gestionar la línea Pulse PRO gracias a interfaces estandarizadas. El concepto Pulse PRO ofrece una comunicación bidireccional sencilla a través del sistema de mensajería integrado, la supervisión remota de procesos críticos mediante una cámara de posicionamiento libre para la transmisión de vídeos en directo a dispositivos móviles, información completa de la máquina como el número de serie, la versión del software y el contacto con la línea directa de asistencia de un vistazo, así como almacenamiento de archivos con acceso protegido para el almacenamiento centralizado de documentos específicos de la máquina. Adrian Teuber y Fabian Autenrieth recomendaron ir paso a paso para optimizar la producción.
Reducción de lahuella de CO2 con agentes de soldadura
MarcoDörr, de Stannol, utilizó la historia de la empresa para mostrar cómo la selección de los agentes de soldadura adecuados puede reducir la huella de carbono en la producción electrónica y qué hay que tener en cuenta a la hora de hacer el cambio. Stannol desarrolló el primer hilo de soldadura sostenible allá por 2014, seguido del desarrollo de los criterios Fairtin en 2018 y, en 2020, se introdujo una cartera de productos completamente "verdes" bajo el nombre de "greenconnect", centrada en la sostenibilidad. La empresa está elaborando ahora su primera huella de carbono.
Marco Dörr empezó comparando los fundentes con base de agua y los fundentes con base de disolvente. Los primeros no son una solución inmediata, ya que el agua requiere mucho más calor para su evaporación, es decir, un precalentamiento más prolongado y elevado en el sistema de soldadura, lo que se asocia a una mayor carga de temperatura para los componentes. Sin embargo, su huella de CO2 es mucho menor. Además, los costes de transporte y la compra de fundentes a base de agua son más favorables. Con Solar PV EF160 Bio PV, Stannol ha lanzado al mercado un nuevo fundente que, a diferencia de los anteriores fundentes a base de alcohol, tiene un 95% de base biológica y, por tanto, casi no emite CO2. Tras ofrecer una visión del consumo mundial de estaño, Marco Dörr habló de la reutilización del estaño procedente de residuos. Esto no es un problema, ya que no hay diferencia analítica entre el estaño reciclado y el primario. El estaño primario emite 2,18 toneladas de CO2 por tonelada de Sn, mientras que el estaño secundario sólo emite 0,024 toneladas de CO2, es decir, un 98,9% menos. Se recomendó utilizar fundentes a base de agua para la soldadura por ola y selectiva y operar los sistemas con electricidad verde. En caso contrario, deberían utilizarse fundentes orgánicos a base de etanol. Los productos Fairtin y Greenconnect son sostenibles.
La soldadura a baja temperatura reduce la necesidad de calor
Como explicó Helge Schimanski, del Fraunhofer ISIT de Itzehoe, las soldaduras de baja temperatura de fusión pueden tener ventajas a la hora de soldar. Esto se debe a que se pueden evitar las juntas de soldadura abiertas, que pueden producirse con las temperaturas de soldadura más altas del proceso de soldadura por reflujo SAC debido a los diferentes coeficientes de expansión térmica (CTE) de la placa de circuito impreso y los componentes como resultado del alabeo. El efecto de alabeo es menos pronunciado cuando se suelda a temperaturas más bajas. Sin embargo, la soldadura a baja temperatura (LTS) con soldaduras SnBiX sólo es posible si es adecuada para las temperaturas de funcionamiento de los componentes electrónicos. Las pruebas de LTS con una selección de componentes no mostraron diferencias significativas en la humectación o en las propiedades de las uniones de soldadura resultantes en comparación con SAC. Dependiendo de la pasta de soldadura LTS utilizada, puede ser necesario adaptar las aberturas de los esténciles, como ilustró Helge Schimanski con un ejemplo.
La base de la digitalización y los nuevos retos tecnológicos
En el stand de Ruhrzinn reinaba el buen humorLainformacióndigitalno es nada nuevo. Existe desde hace 3.500 millones de años en forma de información genética codificada cuaternaria, la doble hélice del ADN. El Prof. Dr. Mathias Nowottnick, del IEF/IGS de la Universidad de Rostock, utilizó una serie de ejemplos de imágenes para mostrar cómo ha evolucionado la tecnología. La base tecnológica de la digitalización comienza con la antigua máquina de calcular de Anticitera. El primer producto de los tiempos modernos es la máquina de calcular mecánica inventada por Gottfried Wilhelm Leibniz en 1673. La primera calculadora de imprenta se inventó hacia 1905 y la primera calculadora de bolsillo en 1920. El primer ordenador digital funcional fue diseñado por Konrad Zuse y Helmut Schreyer en 1941. A partir de entonces, todo fue cada vez más rápido, impulsado por la tecnología de semiconductores: los circuitos integrados se inventaron en 1959. Intel introdujo el microprocesador de 8 bits con unos 3.500 transistores en 1972 y Gordon Moore predijo en 1975 que la complejidad de los circuitos integrados se duplicaría cada dos años, lo que se ha confirmado. Entretanto, en el sector de los semiconductores se han realizado estructuras nanométricas y tridimensionales, y la miniaturización e integración en otros ámbitos de la electrónica también ha avanzado mucho, por ejemplo hasta los sensores y actuadores inteligentes de la tecnología de microsistemas. Ahora el desarrollo avanza hacia los ordenadores cuánticos. Sin embargo, los retos tecnológicos son enormes. Y los nuevos productos y aplicaciones también incluyen nuevas soldaduras, microfluidos y placas de circuitos impresos electroópticas.
Rápida realización de la IIoT mediante retroadaptación
La demostración de la máquina ONYX de ZEVAC despertó interésLa digitalizaciónsolo avanza lentamente en la producción. Las razones son, entre otras, la gran cantidad de equipos antiguos que no están diseñados para la IIoT, el heterogéneo panorama de máquinas y procesos y la falta o insuficiencia de personal con conocimientos de IIoT. Christian Groß, de la empresa in.hub, abogó por la rápida implantación de la IIoT (digitalización industrial aquí y ahora), ya que mañana podría ser demasiado tarde. in.hub es especialista en IIoT para la monitorización de condiciones, con especial atención al reequipamiento para el registro, la conexión en red y la integración en sistemas informáticos basados en servidores o en la nube. Christian Groß demostró que el reequipamiento es un factor clave en la digitalización. Esto se debe a que el reequipamiento con sensores inteligentes e interfaces para la conexión en red a través de diversos protocolos permite integrar las instalaciones de producción existentes en redes y sistemas modernos y, por lo tanto, hacer realidad la IIoT. Esto permite alcanzar el objetivo de que los productos controlen la producción. La configuración de los sistemas operativos de la IIoT debe ser lo más sencilla posible y al alcance de todos, es decir, similar a la de un smartphone. Las características de los productos modernos para la realización de la fábrica digital son, por tanto, plataformas abiertas en las que el cliente puede decidir qué y cómo utilizarlas. Esto incluye un fácil acceso a herramientas especializadas y un mercado con aplicaciones adecuadas para cada tarea que sean fáciles de instalar y utilizar.
Revestimiento conformado para proteger la placa de circuito impreso
Christian KoenenEl Dr.Gerald Katzler, de Nidec DriveXpert, ofreció una visión general de los requisitos y posibilidades del revestimiento conforme -nuevos avances en la protección de placas de circuito impreso-, así como consejos sobre la selección y aplicación del revestimiento. La tarea de protección debe definirse con precisión, ya que de ella depende (en gran medida) el revestimiento. Y cada recubrimiento (tipo) tiene sus puntos fuertes y sus aplicaciones. La limpieza de las placas de circuito impreso mejora la adherencia y reduce la deslaminación. Sin limpieza, los elastómeros de curado UV son los menos propensos a los defectos. La formación de burbujas depende del trazado y de la aplicación del revestimiento. Según el plan de recubrimiento y la viscosidad, puede aplicarse mediante pulverización, chorro o dosificación. Las pinturas de curado UV presentan ventajas, como un contenido de sólidos del 100%, un contenido de COV nulo/bajo y una resistencia al tacto inmediatamente después de la irradiación UV, con un curado final en siete días. Para la aplicación de control de motores, Nidec ha elegido un revestimiento de elastómero de curado UV con un mecanismo de curado secundario más rápido y aplicación con un sistema de chorro, de modo que las placas de circuito impreso revestidas pueden procesarse directamente y se ahorra espacio de producción.
Sinterización a baja presión de contactos de plata
El Dr. Jörg Meyer, de TU Dresden, informó sobre el desarrollo tecnológico de contactos sinterizados de plata a baja presión fiables y presentó los resultados del proyecto de financiación AgLowPress. Este proyecto sirvió para desarrollar procesos y tecnología, incluido un sistema de I+D para la sinterización a baja presión controlada por fuerza de contactos de plata sinterizada para electrónica de potencia. Se describieron detalladamente los montajes y procedimientos de ensayo, así como los resultados de las pruebas de sinterización realizadas (por ejemplo, las influencias en la porosidad de la unión sinterizada). El sistema de sinterización controlado por fuerza para baja presión ya está listo para funcionar: budatec SP300 para 0,5 a 300kN, a 350°C como máximo, con N2, H2). Las pruebas se realizaron con una configuración de prueba orientada a la aplicación con gran variación de proceso. Se recomienda una presión de 5 a 10Mpa durante 2 a 5min y una temperatura de 250°C para la sinterización. Otras conclusiones son que una temperatura más baja puede compensarse con una presión más alta y que la influencia del tiempo de sinterización en el intervalo considerado (de 2 a 10 minutos) es baja. Además, se encontró una correlación entre los parámetros del proceso y la resistencia al cizallamiento.
Digitalización de la producción de bombas
Stefan Lau, de Wilo Group Electronics & Motors, ofreció información sobre la digitalización de la producción y los procesos de trabajo en la fabricación de bombas inteligentes utilizando el ejemplo de su empresa y sus experiencias.
Autovalidación de la electrónica crítica
Prof. Dr. Mathias Nowottnick (en el extremo derecho) con los ponentesA partirdel proyecto de financiación SesiM (autovalidación de sistemas electrónicos complejos en aplicaciones de movilidad críticas para la seguridad basada en modelos de caja gris), Klaus Wilke, de Siemens Technology Berlin, explicó cómo se puede implementar la autovalidación de la electrónica en aplicaciones críticas para la seguridad (tecnología de automoción y ferroviaria) para garantizar la integridad funcional sobre la base de la inteligencia computacional y el aprendizaje automático. Para la descripción completa del sistema se necesitan datos de desarrollo y producción, así como datos de funcionamiento y carga sobre el terreno. Debe desarrollarse un flujo de datos para todo el ciclo de vida para la optimización del sistema y el Built-In-Self-Test (BIST) para el diagnóstico del sistema. Los datos se analizan utilizando un modelo de sistema híbrido para la monitorización del estado y la autovalidación y utilizando IA para garantizar la fiabilidad y la protección contra la manipulación. Esto también da lugar a nuevos requisitos de los datos para el aseguramiento de la calidad en la producción, es decir, para SPI, AOI y AXI. También es necesario registrar los datos relevantes para la fiabilidad y mejorar su calidad, incluida la asignación de datos específicos de los pines. También es necesario desarrollar pruebas ambientales aceleradas en configuraciones de prueba y monitorización de parámetros en línea, así como métodos para pruebas de estrés combinadas. Los sistemas electrónicos complejos pueden dividirse en bloques relevantes para la fiabilidad para su modelización según la estructura funcional, de modo que sea posible una síntesis del sistema global y la interacción de los bloques funcionales para las pruebas y la simulación. También es necesaria la detección de anomalías, es decir, un algoritmo para reconocer las desviaciones espontáneas y progresivas. Klaus Wilke ilustró con ejemplos su aplicación práctica y habló de la previsión de la vida útil a partir de los datos de montaje, el modelo del sistema y los datos de calidad de la producción.
Enfoques para optimizar la impresión de precisión
Basándose en los datos actuales del mercado y en las tendencias tecnológicas, Michael Brianda, de Christian Koenen, presentó propuestas de optimización de eficacia probada para la impresión de esténciles de paso fino. Las irregularidades del sustrato, por ejemplo debido a una alta resistencia a la soldadura, suelen ser un reto para la impresión de paso fino. La desalineación del sustrato, el tamaño incorrecto de los pads y la flexión también causan problemas en la impresión de pasta. La flexión puede evitarse con soportes para placas de circuito impreso, pero los soportes mal colocados favorecen la formación de puentes y hay que tener cuidado cerca de los componentes. Los esténciles escalonados fresados, una técnica patentada por Christian Koenen, pueden utilizarse para aplicar pasta a diferentes alturas y optimizar así el volumen de pasta. El comportamiento de desmoldeo puede mejorarse con un tratamiento de plasma. El ángulo y la velocidad de la rasqueta influyen en el llenado de las aberturas con pasta de soldadura. La selección del material y la herramienta, así como los parámetros adecuados, son decisivos para una impresión precisa.
Tecnología de sinterización para módulos de potencia
En la conferencia final, el profesor Hans-Jürgen Albrecht, de budatec, abordó la posibilidad de la "Aplicación de la tecnología de sinterización para módulos de potencia" y ofreció una visión general de la situación internacional de la tecnología de sinterización y su desarrollo. Comparó la sinterización de Ag con la de Cu y éstas con tecnologías de conexión alternativas como TLPS en lo que respecta al cumplimiento de los requisitos de fiabilidad y procesamiento. El Prof. Hans-Jürgen Albrecht presentó los resultados de los análisis correspondientes en forma de numerosas imágenes y diagramas. Los resultados muestran que las pastas sinterizadas de plata y cobre pueden utilizarse en módulos de potencia como sustituto de la soldadura de alto contenido en plomo utilizando la tecnología de sinterización actual. La vida útil de las uniones sinterizadas realizadas con esta tecnología demostró ser varias veces superior en las pruebas de ciclos y la procesabilidad es aceptable.
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