Artikelarchiv

Die IPC Expo, die in diesem Jahr in Long Beach/Kalifornien stattfand, war wiederum eine überaus erfolgreiche Veranstaltung. Mehr als 7000 Fachbesucherzeigten sich interessierten bestehender und neuer Technologie. Eine Fülle fachlich hochstehen- der und gesellschaftlicher Veranstaltungen, wie Presidents meeting mit Roundtabie Discussions, Fachvorträge sowie Tutorials und Workshops, in- formierten über Neueentwicklungen und Trends der Leiterplattenindustrie.

Bericht über ein Seminar mit Produktvorstellung der Hewlett Packard GmbH am 27. März 1998 in Taufkirchen

Auch die modernsten Elektronikbaugruppen müssen zur Qualitätssicherung nach dem Montageprozeß getestet werden. Mittels In- Circuit-Test können in der Produktion Montage- und andere Baugruppenfehler mit großer Sicherheit entdeckt und lokalisiert werden. In der Vergangenheit mußten für den In-Circuit- Test alle Schaltungsknoten einer Baugruppe zugänglich, das heißt mit den Prüfstiften des Testadapters kontaktierbar sein. Das Unter- bringen aller benötigten Testpunkte im Layout bereitet dem Designer oft Schwierigkeiten. Insbesondere bei komplexen, dicht mit modernen Bauelementen bestückten Leiterplatten fehlt dafür häufig der Platz. Ein weiteres Problem beim Testen von Elektronikbaugruppen in der Massenproduktion ist die erforderliche Testzeit. Diese sollte zur Taktzeit der Montageprozesse passen.

Bilanzpressekonferenz der Schweizer Electronic AG am 12. Mai 1998 in Stuttgart

1997 war für die Schweizer Electonic AG in Schramberg ein schwieriges Geschäftsjahr. Trotz weit- und europaweiter Umsatzsteigerungen in der Größenordnung von etwa 7 Prozent sank in 1997 der Umsatz in Schramberg von 179 Mio. DM in 1997 auf 165 Mio. DM. Gelitten hat vor allem das Inlandsgeschäft, das um 10 % unter dem Vorjahreswert lag, während der Export um einige Prozentpunkte zulegte und jetzt 16,2 % (26,2 Mio. DM) des Umsatzvolumens beträgt. Positiv entwickelte sich auch das Produktionssegmant Baugruppen, dessen Umsatz sich in 1997 auf 19 Mio. DM belief.

Prognose für Weltmarkt und Techniktrends

Die Hannover Messe ist für den Verband Deutscher Elektrotechniker VDE jährlich Anlaß für eine Darlegung seiner Prognose für den Weltmarkt und Technologietrends der Mikroelektronik vor der Presse. Rede und Antwort standen VDE-Generalsekretär Dr.-Ing. F.D. Alt- hoff, Pressereferent Dr. W. Börmann und R.-J. Brüß, Senior Vice President Siemens Semiconductor.

Symposium der Electronic Forum GmbH am 23./24. April 1998

Die neu entwickelten Bauformen und Packagingtechnologien stellen neue Herausforderungen an die Verarbeitungstechniken aber auch an die Leiterplattentechnik. Leiterplattenbaugruppen werden kleiner, flacher und höher integriert. Die derzeitigen Verarbeitungsmöglichkeiten von Flipchips, BGA und CSP sowie die Entwicklungstendenzen wurden am 23. und 24. April in Waiblingen erörtert. Hans-J. Michael, Electronic Forum GmbH, Backnang organisierte und leitete die Veranstaltung. Die vor kurzem entwickelten CSP kommen, wie er bei der Begrüßung einleitend erwähnte, bereits in portablen bzw. mobilen Produkten in Stück- zahlen zum Einsatz. Das Seminar sollte dazu beitragen, die zukunftsträchtigen Techniken zu erschließen. Eine kleine begleitende Fachausstellung förderte diesen ersten Einstieg in die neuen Technologien.

Es ist doch erstaunlich, in der Leiterplattenbranche häufig Aussagen wie folgt zu hören: „Wir setzen kein TefIon®-Basismaterialein,da dieses nur sehr schwierig zu verarbeiten ist“; „Wenn Teflon®-Basismaterial wie FR4 zu verarbeiten wäre, dann „Die Oberflächenaufbereitung von Teflon®-Basismaterial ist zu kompliziert, zu teuer, zu unhandlich, zu „PTFE-Laminate sind zu teuer“; „Wir haben keine spezielle Linie für Teflon®-Schaltungen“; „Wir sind nicht für Sondermaterialien ausgelegt“; usw. Was steckt eigentlich hinter diesen Aussagen? Sind sie berechtigt, oder beruhen sie auf Unsicherheiten bezüglich Basismaterial aus PTFE/Glasgewebe?
Blickt man nicht einmal zehn Jahre zurück, dann waren Basismaterialien auf PTFE (= Polytetrafluorethylen, Teflon®) tatsächlich Exoten, die nur begrenzt verfügbar waren, und die nur unter Schwierigkeiten verarbeitet werden konnten. Doch wurden vor allem in den letzten Jahren große Anstrengungen unternommen, diesen Mythos auszulöschen. In der Vergangenheit waren diese Basismaterialien vorwiegend dem Militärbereich Vorbehalten, und da- her auch nur in geringen Volumen benötigt. Doch seit der ersten großvolumigen kommerziellen Leiterplattenanwendung, LNBs für Satellitenantennen, hat sich die PTFE-Welt drastisch verändert.

Zusammenfassung

Der Einfluß der Lötstoppmasken auf die Qualität von bestückten Baugruppen wird gerade von den Bestückern in letzter Zeit zunehmend erkannt. Phänomene wie ionische Restverunreinigung oder niedriger Oberflächenwider- stand sowie schlechte Schutzlackhaftung und Bondbarkeit hängen in starkem Maße mit der Qualität der Lötstoppmaske zusammen.
Dieser Artikel zeigt verschiedene typische Probleme auf, die mit einer schlechten Lötstoppmaskenqualität einhergehen und gibt Lösungsansätze, die sowohl den Leiterplattenlieferanten wie auch den Bestückern helfen die Qualität des Gesamtproduktes zu verbessern. Dabei zeigt sich, daß eine Spezifikation der Lötstoppmaskenqualität der beste Weg ist, die angesprochenen Prozeßprobleme dauerhaft zu beseitigen.

Abstract

Die COB-Technik wird heutzutage wegen der gestiegenen Anforderungen an die Miniaturisierung in der Mikroelektronik und wegen des starken Preisdruckes immer häufiger eingesetzt. Dennoch
sind nicht alle Fragen von geeigneten d.h. bond- und lötbaren Leiterplattenoberflächen hinreichend geklärt.
Der vorliegende Beitrag stellt die Ergebnisse einer Studie dar, die zeigen soll, daß durch Wahl entsprechender Prozeßparameter auf chemischen Dünngoldschichten auch mit einem leistungsstarken Thermosonic-Bond- verfahren prozeßsicher gebondet werden kann. Die Untersuchungen zeigen dabei auf, welche Leiterplattenoberflächen (Rauhigkeit, Schichtdicken etc.) geeignet und unter Kostenaspekten sinnvoll sind.
Es wird ebenso versucht, die von verschiedenen Seiten aufgestellten Forderungen an eine bondbare Oberfläche kritisch zu beleuchten und zu hinterfragen.
Letzendlich muß es das Ziel sein, gemeinsam mit Leiterplattenherstellern, Bestückern und Bondgeräteherstellern einen unter Zuverlässigkeits- und Kostenaspekten optimierten COB-Prozeß darzustellen. Der vorliegende Beitrag versucht einen Schritt in diese Richtung.

1 Einleitung

Die elektrolytische Kupferabscheidung stellt einen wichtigen technologischen Teilschritt bei der Herstellung von Leiterplatten dar. Die Qualität der abgeschiedenen Kupferschichten beeinflußt entscheidend die Zuverlässigkeit der Leiterplatte. Eigenschaften der galvanisch erzeugten Schichten stehen dabei in enger Wechselbeziehung mit ihrer Struktur. Um solche Eigenschaften, wie zum Beispiel gute Streufähigkeit und Einebnung des Kupferelektrolyten, hohe Duktilität und niedrige innere Spannungen der Kupferschichten zu gewährleisten, kommen verschiedenartige Additive zum Einsatz. Es ist deshalb wissenswert zu erfahren, wie sich die Struktur der Kupferschichten durch den Einfluß von Elektrolytzusätzen verändert. Wie aus der Praxis der Leiterplattenverkupferung bekannt ist [8], treten bei der Einhaltung der geforderten Schichtqualität Probleme vor allem bei Neuansatz und beim Ausarbeiten des Kupferelektrolyten auf.

Seit einigen Jahren wiederholt sich zum Ende des Schuljahres das gleiche Bild: Politiker appellieren an Wirtschaft und Handwerk, Ausbildungsplätze zu schaffen, damit jeder Schulabgänger seine Chance zum Einstieg in unsere Industrie- und Dienstleistungsgesellschaft wahren kann und nicht schon am Anfang seines Lebens das Gefühl bekommt, nicht gebraucht zu werden. Diese Feuerwehraktionen machen deutlich, daß die bedarfsgerechte Entwicklung des Arbeits „marktes” von der Wirtschaft viel zu wenig beachtet wird. Welche Berufsbilder sind gefragt, um die Produkte der Zukunft, wie sie in den road maps beschrieben werden, herzustellen? Anstelle konkreter Arbeitsmarktanalysen und praktischen Folgerungen treten Allgemeinplätze von der großen Bedeutung der Ausbildung von Facharbeitern und Ingenieuren für die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft und den Industriestandort Deutschland.

Nachfolgend ist eine Empfehlung des schweizerischen Bundesamtes für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL) wiedergegeben, die auf der Beobachtung basiert, daß sich unter gewissen Bedingungen Metallhydroxidschlämme durch Nachreaktionen erwärmen und in der Folge ggf. zu Bränden führen können.
Diese Empfehlung beruht offenkundig auf allerersten Beobachtungen und ist noch nicht durch eingehende Untersuchungen umfassend bestätigt. Bislang sind in Deutschland derartige Fälle nicht bekannt geworden; das schließt aber Einzelfälle nicht grundsätzlich aus. Es besteht jedoch bei der deutschen Reglementierungs-Wut durchaus die Gefahr, daß man aufgrund der nachfolgenden ersten Empfehlung auch bei uns die Handhabung von Schlämmen weiter kompliziert. Deshalb kommt einer weitergehenden Untersuchung des angesprochenen Phänomens dahingehend Bedeutung zu, daß die Bedingungen der offenbar seltenen Fälle derartiger Schlammerwärmungen sehr genau definiert werden, um nicht pauschal sämtliche Schlämme mit zusätzlichen Auflagen zu belasten.

Was haben Galvanotechnik und Meeresverschmutzung miteinander zu tun? Schlämme aus der Galvanik enden nachweislich vielfach auf den Sonderabfall-Deponien und nicht in den Ozeanen.
Das ist - leider - noch immer die Praxis. Ein erheblicher Teil der Galvanik-Schlämme wäre zu einem reellen Preis verwertbar. Z. Zt. scheinen jedoch die Deponien aufgrund des insgesamt rückläufigen Abfallaufkommens mit Dumpingpreisen um Abfall zu werben, so daß dieser Weg der Entsorgung billiger erscheint als die offerierten Verwertungswege.

Verbund- und integrierte Systeme erzielen hohe Zuwachsraten, nachsorgende Technologien hatten größte Marktanteile, aber stagnieren

Die Umwelttechnologie-Entwicklung in Deutschland ist nach der jüngsten Untersuchung der Unternehmensberatung Helmut Kaiser, Tübingen, gespalten.

Die nachsorgenden, also die traditionellen Reinigungstechnologien halten die eindeutig größten Marktanteile, aber stagnieren. Additive Systeme, die die nachsorgenden ergänzen, werden hohe Zuwachsraten erzielen, ebenso wie die integrierten Technologien, die in den Produktionsprozeß eingegliedert sind.

Die folgenden Ausführungen basieren auf Befragungen bei Unternehmen und öffentlichen Auftraggebern sowie den Auswertungen der staatlichen Ausgaben und Programme, der Gesetze und deren Vollzug für den deutschen Raum.

Wesentliche Verpflichtungen zur Reduzierung der Emissionen flüchtiger Kohlenwasserstoffe

Am 29. September 1997 ist das Protokoll zur Bekämpfung von Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) in Kraft getreten. Dieses inter- nationale Übereinkommen, das im Rahmen des Genfer Übereinkommens über weiträumige Luftverunreinigung im November 1991 in Genf auch von Deutschland gezeichnet worden war, sieht wesentliche Verpflichtungen zur Reduzierung der Emissionen flüchtiger Kohlenwasserstoffe vor. Die Vertragsstaaten verpflichten sich, die Emissionen dieser Stoffe zu begrenzen und gegenüber der zweiten Hälfte der 80er Jahre um 30 % zu verringern. Für Deutschland bedeutet das: Die jährlichen nationalen Emissionen müssen bis zum Jahr 1999 gegenüber dem Niveau von 1988 um 30 % abgebaut werden. Außerdem werden in dem Protokoll bestimmte Maßnahmen festgelegt, die die Parteien durch- führen müssen, um ihre Emissionen nach dem Stand der Technik zu begrenzen. Bundesumweitministerin Dr. Angela Merkel: „Wir haben diese Aufgabe bereits erfüllt. Schon 1994 haben wir in ganz Deutschland über 33 % weniger flüchtige organi-che Verbindungen emittiert als im Basisjahr 1988.“

Die in unterschiedlichsten Produktionsprozessen entstehenden Geruchs- und Schadstoffemissionen sind vielfach an Aerosole gekoppelt. Dabei reicht deren Größenspektrum vom Mikrobereich bis zum mit bloßem Auge sichtbaren Aerosol. Der Einfluß auf den Menschen und die Beeinträchtigung der Gesundheit ist zu verhindern oder zu minimieren. Aufwendige Hallenbelüftungen verdünnen zwar die Konzentration, eliminieren aber nicht die Emissionen. Erfassung am Entstehungsort, filtern und energiesparende Luftrückführung sind die Alternativen, wenn sich Emissionen schon nicht vermeiden las- sen.

So wie anorganische Stoffe ihre beste Löslichkeit im anorganischen Wasser aufweisen, so lassen sich organische Substanzen in der Regel optimal in organischen Flüssigkeiten lösen.
In der Oberflächentechnik betrifft dieses insbesondere die Lösung von Ölen, Fetten und ähnlichen Stoffen sowohl zur Reinigung der Oberflächen für anschließende Beschichtungen als auch den Ansatz von definierten Öl- oder Fett-Lösungen zur definierten Oberflächenbefettung zwecks Korrosionsschutz.
Im Bereich der Lackiertechnik bilden organische Flüssigkeiten vielfach die Basis für die Dispersion oder Lösung von Farben zum Zweck dekorativer und korrosionsschützender Anstriche. Auch wenn heute ein zunehmender Teil der Anstrichstoffe in Wasser verdünnt angeliefert wird, so benötigt deren Produktion dennoch organische Lösemittel.

Als reaktive Verbindung wird Formaldehyd in verschiedensten industriellen Prozessen eingesetzt, beispielsweise bei der Produktion von Kunstharzen, Leim- und Bindemitteln, der Synthese von Farbstoffen und in der Textilveredelung. Formaldehyd-Dämpfe sind jedoch gesundheitsschädlich, vermutlich sogar krebserregend.

1 Einleitung


Die gezielte Elimination von Schwermetall-
lonen aus Abwässern erfolgt durch Fällung und/oder lonenaustausch.
Im allgemeinen lassen sich mittels lonenaustausch die in den Anhängen zur „Allgemeinen Rahmenverwaltungsvorschrift über Mindestanforderungen an das Einleiten von Abwasser in Gewässer”(gemäß §7aWHG)geforderten Konzentrationen nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik (aaRdT) bzw. nach dem Stand der Technik (StdT) einhalten, solange keine das Verfahren negativ beeinflussende Faktoren auftreten.
Fremdionen mit vergleichbarer Austauschcharakteristik können die Leistungsfähigkeit der lonenaustauschharze bzw. des lonenaustauschverfahrens mindern.
Organische Wasserinhaltsstoffe können sich in der Matrix der Ionenaustauscher lösen, die- se quellen und zerstören.

Zusammenfassung


Kann das Freisetzen von Schadstoffen in Galvanikbetrieben nicht vermieden werden, können durch raumlufttechnische und emissionsmindernde Maßnahmen

-die Arbeitsplatzbelastung reduziert,

- die Qualität der Produkteverbessert und

- die Lebensdauer der Bausubstanz, der Einrichtungen und der Maschinen verlängert werden.
Die zur Belastungsreduzierung erforderliche Luftmenge ist abhängig von
- der Hallengeometrie und den Hallenabmessungen,
- dem Luftführungskonzept,
- den Arbeitsprozessen und

- den freigesetzten Schadstoffmengen.

Mit steigender Luftmenge steigen der apparative Aufwand, die Betriebskosten für den Betrieb der raumlufttechnischen Anlage und die Heizkosten. Durch geschickte Kombination von Zuluftführung und Anordnung der Ablufterfassung läßt sich die Abluftmenge drastisch reduzieren.
Die in der stark reduzierten Abluftmenge enthaltenen Schadstoffe lassen sich mit Wäschern meist einfach entfernen.