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„Steh auf und geh“ – dieser biblische Satz spricht vom Wunder Jesus‘, einen Lahmen wieder gehen zu lassen. Es gleicht noch heute einem Wunder, wenn eine gelähmte Person wieder eigenständige Schritte macht. Viele Fortschritte auf dem Forschungs- gebiet der Heilung von Querschnittslähmung sind der Christopher and Dana Reeve Stiftung zu verdanken. Christopher Reeve, der von 1978 bis 1987 die Rolle des „Superman“ ikonisch besetzte, brach sich bei einem Reitunfall 1995 zwei Halswirbel, was zu einer Querschnittslähmung führte. Obwohl er bis zu seinem Tod 2004 nicht geheilt werden konnte, machte er einige bis dahin unerreichte Fortschritte. So konnte er 2002, kurz vor seinem 50. Geburtstag, seine Finger bewegen und hatte auch teilweise den Tastsinn in Fingern und Zehen wiedererlangt.

Seit Einführung der „End of Life Vehicles“ Richtlinie 2000/53/EC ist die Verwendung von Chrom(VI) in der Automobilindustrie verboten. Als Alternative werden Passivierungen basierend auf dreiwertigem Chrom eingesetzt. Allerdings konnten durch Untersuchungen erhöhte Konzentrationen von Chrom (VI) in Chrom(III) Passivierungsschichten gefunden werden. Durch Reduktion von Luftsauerstoff an der Zinkoberfläche entsteht Wasserstoffperoxid, welches Chrom(III) in der Schicht zu Chrom(VI) oxidiert. Das Ausmaß der Chromoxidation hängt von einer Vielzahl verschiedener Faktoren ab, wie z.B. der Art des Komplexbildners, dem Einbau von Kobalt in die Schicht oder dem pH-Wert der Passivierung. Durch ein reduktives System kann die Oxidation so weit unterdrückt werden, dass der zulässige Grenzwert nicht mehr überschritten wird.//
Since the Introduction of the „End of Life Vehicles“ Directive 2000/53/EC the use of chromium(VI) in the automotive industry is forbidden. As an alternative there are passivation procedures based on trivalent chromium. However, a closer investigation has found increased concentrations of chromium(VI) in chromium(III) passivation layers. Reducing the atmospheric oxygen In the zinc surface leads to the generation of hydrogen peroxide, which then oxidizes the layer’s chromium(III) to chromium(VI). The extent of the chromium oxidation depends on a multitude of different factors, such as the kind of complexing agents, the integration of cobalt in the layer, or the pH value of the passivation. By utilizing a reductive system the oxidation can be suppressed to a degree that does not exceed the permitted limit.

Metallrückgewinnung statt Schlammdeponie – Teil 7

Zellen mit vertikalen Elektroden und natürlicher Konvektion

Als E. Wohlwill im Jahre 1876 in Hamburg die Raffinationselektrolyse des Kupfers einführte, verwendete er rechteckige Elektrolytbehälter, in die plattenförmig gegossene Rohkupferanoden und Kathodenbleche parallel eingehängt wurden (Abb. 28). Auch für die von E. Wohlwill vor 100 Jahren begonnene elektrolytische Goldraffination wurde der gleiche Zellentyp eingesetzt: Abwechselnd reihenweise angeordnete Rohgoldplatten als Anoden, und Kathoden aus geglühtem Goldblech.

Durch die steigenden Anforderungen an Stahlverbindungs- und Funktionselemente aufgrund höherer Qualitätsanforderungen von Baugruppen, erweiterte Sicherheitsstandards und nicht zuletzt durch gewichtseinsparende Maßnahmen der Fahrzeugindustrie, konnte in den vergangenen Jahren eine stetige Steigerung der Härte (HCR) dieser Werkstücke verzeichnet werden. Die bei der Verzinkung von hochfesten Teilen üblicherweise angewendete herkömmliche mechanische Verzinkung wurde diesem Trend bis zu einer Härte von ca. 50 HCR durchaus ohne der Gefahr von wasserstoffiniziierten Sprödbrüchen gerecht. Bei Teilen mit höheren Härtegraden sind jedoch je nach Dauer und Intensität des Aktivierungsprozesses, Ausfälle beobachtet worden. Zwar liegen diese Ausfälle weit unter den bei der galvanischen Verzinkung verursachten Versprödung und sind durch 48-72stündiges Auslagern bzw. 1-2stündiges Tempern bei 200°C aufgrund der relativ grobkristallinen Zinkstruktur chemomechanisch erzeugter Niederschläge reversibel, eine absolute Sicherheit ist jedoch bei hohen Härtegraden nicht immer gegeben.

Der Lotpastendruck ist ein wichtiger Prozeßschritt innerhalb des Assemblierungsvorgangs und die präzise Platzierung des Lotdepots eine entscheidende Voraussetzung für die Zuverlässigkeit der Lötstellen. Mit zunehmender Schaltungsdichte werden die Anforderungen an die Druckgenauigkeit ständig höher, vom Prozeß wird eine 6 Sigma-Qualität verlangt, um die letztlich für die Baugruppe geforderte Zuverlässigkeit zu garantieren. Darüber- hinaus werden flexible und automatisierte Systeme verlangt, die den unterschiedlichen Anforderungen des Marktes hinsichtlich Substrat, Lotpaste, Volumen etc. Rechnung tragen und eine wirtschaftliche
Arbeitsweise gestatten.
Die MPM Corporation, technologischer Marktführer im Schablonendruck, bietet den Bestückern ein Maschinensortiment, das von Benchtop-Schablonendrucker SP-20 als kostengünstige Lösung für geringe bis mittlere Druckvolumen bis zum vollautomatisierten, „intelligenten” High Speed/High Volume-Drucker Ultraprint 5000 reicht.

Die alle zwei Jahre stattfindende internationale Konferenz „Materials Science Engineering (MSE 2012)“ fand wieder – wie bereits 2010 – in Darmstadt statt. Eröffnet wurde die von der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde organisierte Tagung von Prof. Jürgen Rödel (Universität Darmstadt) und Prof. Matthias Kleiner, Präsident der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) am 25. September 2012. Schwerpunkte waren dieses Jahr die Nachhaltigkeit von Rohstoffen sowie Werkstoffinnovationen für den Umstieg auf erneuerbare Energien. In zehn Parallelveranstaltungen wurden...

Entwicklung eines in-situ-Meßsystems zur Erfassung von inneren Spannungen in galvanisch und außen-stromlos abgeschiedenen Schichten

1 Einleitung

Bei der elektrolytischen Abscheidung können in den Metallschichten mechanische Spannungen entstehen. Deren Größe wird von den Unterschieden in den Gitterkonstanten von Substrat und Schicht, von den Abscheidungsparametern und vom Zustand des Elektrolyten beeinflußt. Wenn die nachfolgenden Schichten mehr Platz beanspruchen als die vorher abgeschiedenen, entstehen Druckspannungen. Benötigen die nachfolgenden Schichten weniger Raum als die Voran- gegangenen, entstehen Zugspannungen. Im ersten Fall können bei ungenügender Haftung Blasen entstehen, im Zweiten besteht in spröden Überzügen die Möglichkeit der Rißbildung. Diese kann die Korrosionsbeständigkeit mindern und auch die Wechselfestigkeit der Teile erheblich herabsetzen.
Man kann die inneren Spannungen in Spannungen der ersten, zweiten und dritten Art unterteilen. Innere Spannungen ersten Art beruhen auf ungleichmäßiger makroskopischer Verteilung von Zug oder Druckspannungen im Überzug. Sie sind innerhalb eines größeren Volumens (mehrere Körner) konstant [1]. Fischer [2] unterscheidet arteigene und art- fremde innere Spannungen. Artfremde Spannungen in galvanischen Niederschlägen entstehen, wenn ein Überzug auf einer strukturell unterschiedlichen Unterlage mit abweichender Gitterkonstante abgeschieden wird. Diese Spannungen sind an der Grenzfläche Metallüberzug/Grundmetall am höchsten und nehmen mit zunehmender Dicke des Überzuges ab. Den artfremden Spannungen überlagern sich die arteigenen Spannungen, die unabhängig von der Unterlage und für den betreffenden Überzug charakteristisch sind.

Blickt man auf die Entwicklung vieler Investitions- und Konsumgüter zurück, so bemerken wir einen eindeutigen Trend wie wir in allen Bereichen unseres Lebens mit Mechanik, Elektrik, Elektronik und aus allen Komponenten vernetzten Assistenzen unterstützt werden....

Eher unspektakulär hat vor kurzem kalendarisch korrekt das neue Jahrtausend begonnen. Wenn man mit dem Millenniums-Rummel von vor einem Jahr vergleicht, der für die Werbung, die Regenbogenpresse und viele Event-Veranstalter eine wahre Goldgrube gewesen sein muss, macht der Jahreswechsel 2000/2001 eigentlich fast gar nichts her. Trotzdem sind wir - hoffentlich gut - ins Neue Jahr gekommen, und sicher können Sie alle noch gute Wünsche für eine gesunde und privat wie beruflich erfolgreiche Zeit brauchen.

Schlüsselloch-Operationen, d.h. minimal invasive Eingriffe zur Entfernung von beispielsweise Blinddarm oder Gallenblase, zur Behebung von Schäden in Sportlerknien, zur Behandlung von Bandscheibenvorfällen bis hin zur Operation von Gehirntumoren wurden in den letzten Jahren an vielen Patienten vorgenommen. Die positiven Seiten für den Kranken liegen auf der Hand: kleine Wunden, die schneller heilen, weniger Schmerzen, kürzere Rekonvaleszenzzeiten. Und kürzere Klinikaufenthalte kompensieren die hohen Kosten für das Operationsgerät. Die Instrumente, die in der minimal intensiven Chirurgie eingesetzt werden (müssen), wenn der Chirurg Präzisionsarbeit ohne direkte Sichtkontrolle im Operationsfeld leisten soll, sind echte Mikrosysteme. Auch wenn die äußeren Dimensionen dem zu widersprechen scheinen, so sind doch die Detailabmessungen der feinen Scheren, Zängchen usw. durchaus schon im Mikrometerbereich, und vielfach müssen mikrosystemtechnische Lösungen gefunden werden, um dem Arzt eine Art Tastgefühl zu vermitteln usw.

Am 16. Juli ging durch die Presse die Mitteilung über die Fusion zwischen Hoechst AG und Rhöne-Poulenc zum neuen Unternehmen Aventis, womit der größte Anbieter der Welt auf dem Gebiet der Life Sciences entstehen wird. Life Science, das heißt unter anderem Pharmaforschung, Agrarforschung, Genforschung und Gentechnik, also Forschung
und Entwicklung, die sich direkt oder indirekt mit der menschlichen Gesundheit beschäftigt. Und da wir alle immer älter und damit auch häufiger behandlungsbedürftig werden, stehen diese Fragen zurecht im Blickpunkt des Interesses.

Das langgepflegte Thema der Abwasseraufbereitung wird zunehmend durch das wachsende Problem der Abfallberge abgelöst. Während die Bundesregierung mit der TA Abfall ein Gesetzes- und Regelwerk begonnen hat, haben viele Abfallerzeuger das Problem wenig ernst genommen. Selbst Preis-Prognosen von 1000,-DM/t für die Abfallentsorgung haben nur begrenzt zu Konsequenzen geführt: Noch liegen ja die Verbringungskosten im alten Rahmen.

Die Reduzierung des Müllvolumens ist erklärtes Ziel der Bundesregierung. Nicht alles ist kompostierbar. Trotz zahlreicher Einwände der Grünen lassen sich die mit der TA Siedlungsabfall vorgegebenen Ziele kaum ohne thermische Abfallbehandlung, sprich Verbrennung, erreichen (Tab. 1, 2). Derartige Anlagen sind jedoch insbesondere durch die sehr weitreichenden Abgasauflagen in Deutschland sehr aufwendig. Wie weit derartige Weltspitzenwerte tatsächlich notwendig sind, - z. B. auch im Vergleich zu natürlichen Emissionen - ist z. B. im Hinblick auf die Dioxinwerte wiederholt angezweifelt worden.
Untersuchungen haben jedoch unabhängig davon ergeben, daß die Kosten für die Müllverbrennung gesenkt werden können, wenn durch spezielle Maßnahmen eine Optimierung der Rauchgasführung erfolgt. Die Z. Umwelt 7-8/96 gab den nachstehend wiedergebenen Kurzbericht über Untersuchungsergebnisse bei der Hausmüllverbrennung, die hoffen lassen, daß auch im Bereich der Sonderabfallverbrennung neue kostensparende Wege gefunden werden, die zu einer Gesamtkostenentlastung führen könnten.

Viele Wort-Neuschöpfungen begegnen uns in unserem Alltag, in Ausnahmefällen einmal nicht aus dem amerikanischen Sprachgebrauch übernommen. Globalisierung und Mischung der Nationen in den technisch modernen Staaten schaffen eine multikulturelle Atmosphäre mit all ihren oft gewöhnungsbedürftigen Nach- aber auch Vorteilen.

Marksteine oder Menetekel für die Leiterplattenindustrie

Es besteht kein Zweifel, daß die Verbindungstechnik vor einer neuen Phase der Produktentwicklung steht. Diese ist in ihren Einflüssen auf die PCB-Industrie tiefgreifender als beispielsweise SMT.
Gemeint sind Multichip Modules. Hierunter sind Funktionseinheiten von Chipgruppen zu verstehen, die als eigenständige Subsysteme in Gehäusen oder nackt der Bestückung auf Systemträgern dienen. Systemträger können PCB-Multilayer sein.
Die Gründe für die Akzeptanz von Multichip Modules sind vielfältig. Es spielen hierbei unter anderem Kostengründe eine nicht unerhebliche Rolle, wobei diese immer im Zusammenhang mit einer Reduktion von Ebenenzahl und Fläche der Systemträger gesehen werden. Weitere wesentliche Gründe werden in der Reduktion der Einflüsse von Signallaufzeiten und Impedanzauslegungen der Leiterstrukturen gesehen.

Marksteine oder Menetekel für die Leiterplattenindustrie

Fortsetzung aus Heft 7/94

5. PCB-MCM


Die Definition von Printed Circuit Board-Multichip Modules (PCB-MCM) als eigenständige Form erfolgt bewußt, da, trotz der internationalen Klassifizierung von MCM-L, nationale Publikationen über MCM, diesen Typ zu ignorieren scheinen und die MCM-Entwicklung ausschließlich als Manifest für MCM-D ansehen. Mit einer solchen Einstellung wird ein wirtschaftlicher Produktfindungsprozeß vorweggenommen und wird einseitig ein Entwicklungsprozeß als endgültig entschieden suggeriert.

1 Einführung


Der Erfindung von integrierten Schaltungen (IC) in den späten fünfziger Jahren durch Jack Kilby und Bob Noyce folgte ein rapider Fortschritt in der Integration von elektronischen Funktionen auf Chip-Ebene. So vervierfacht sich beispielsweise alle drei Jahre die Anzahl von dynamischen Speicherzellen pro integrierte Schaltung. Ähnliche Entwicklungen finden auch bei ASIC (application-specific integrated circuit) und Mikroprozessoren statt.
Aufgrund dieser Ausgangslage stellen sich auch veränderte Anforderungen an das Pakkaging von ICs.

Neue Aufbautechnik für hohe Packungsdichten

Zwischen fortschreitender monolithischer Integration von hochkomplexen Funktionen in einem Chip (ASIC, ULSI) und der Weiterführung der Leiterplattentechnik (Multilayer) entwickelt sich die Multi- chip-Modul-Technik (MCM) zunehmend zu der Aufbau- und Verbindungstechnik der nächsten Generation.
Multichiplösungen in COS-Technologie („chip-on-silicon“) auf der Basis eines Silizium-Substrates erzielen eine drastische Erhöhung der Packungs- und Integrationsdichte bei gleichzeitiger Reduktion von Fläche und Kosten für das Gesamtsystem. In Kombination mit bisherigen erprobten Substrattechnologien sind geringe Entwicklungszeiten und -kosten und eine gesteigerte Zuverlässigkeit des Gesamtsystems möglich.

Bericht über das ZVE-Seminar am 4./5. Oktober 1994, in Herrsching

Am 4. und 5. Oktober 1994 veranstaltete das Zentrum für Verbindungstechnik in der Elektronik der Fraunhofer-Einrichtung iZM in Herrsching ein Seminar über „Multichipmodule für Automobilanwendungen“. Prof Dr.-Ing. H. Reicht, FhE-iZM, Berlin, begrüßte die Teilnehmer, etwa 50 Experten aus Halbleiter-, Leiterplatten-, Elektronik- und Automobilindustrie mit einem kurzen Überblick über die Entwicklungen in der Packagingtechnik. IC mit sehr vielen Anschlüssen führen zu gravierenden Änderungen. Ball Grid Array- und Flipchiptechnik sind zum Verbinden hochpoliger IC notwendig. Ein Packaging in Form von Multichipmodulen (MCM) ermöglicht unter anderem BGA- und Flipchiptechnik gemeinsam anzuwenden. Für viele Packagingprobleme werden Lösungen erarbeitet. Die europaweite NETPACK-initiative soll diese allgemein zugänglich machen. Dazu wird von NETPACK eine Übersicht erstellt, wer welche Technologien bzw. Dienstleistungen anbietet, und das Known Good Die-Problem - für die MCM-Produktion werden ungehäuste, getestete IC benötigt - bearbeitet.

Multichipmodule (MCMs) gelten als Leiterplatten von morgen - versprechen sie doch seit geraumer Zeit in den unterschiedlichsten Veröffentlichungen und Vorträgen ein Maximum an Packungsdichte und Funktionalität auf kleinstem Bauraum. Eine kritische Betrachtung der bisherigen Ergebnisse insbesondere in Bereichen außerhalb von Forschung und MIL-Anwendung zeigt aber, daß die vor kurzem noch prognostizierte allgemeine Verbreitung für den Gesamtbereich der elektronischen Geräte und Systeme bis jetzt noch aussteht.
Der folgende Beitrag zeigt im Teil 1 die Grenzen der bisherigen Aufbau- und Verbindungstechnik auf und leitet daraus die Motivation zum Einsatz von Multichip-Modulen ab.
Teil 2 beschreibt die heute vorwiegend eingesetzten MCM-Technologien, ihre spezifischen Eigenschaften sowie Anwendungsbeispiele. Es wird der Frage nachgegangen, weshalb MCMs noch nicht allgemein verbreitet sind und was man tun kann, um dies zu ändern.