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Das vollautomatische Verfahren

Im Laufe seiner dynamischen Entwicklung wurde aus dem ursprünglich manuell mit Hilfe des Galvanisierstabes betriebenen Verfahren eine Technologie, die voll mechanisier- und automatisierbar ist. Gleichzeitig fand parallel dazu auch eine Verschiebung der Anwendungsbereiche des Tampongalvanisierens dadurch statt, daß seine Integration unmittelbar in die Produktion Vorrang vordem Einsatz als Verfahren zur Instandhaltung oder „Rettung“ defekter Teile erhielt.
Die ersten Schritte zur Mechanisierung des Verfahrens hatten zur Anwendung von Galvanisierstäben mit automatischer Elektrolytzuführung und von Bewegungsmechanismen für den Stab oder das behandelte Teil geführt. Die in diesem Aufsatz beschriebenen Einrichtungen, insbesondere die Tampongalvanisier-Drehbank, sind als logische Weiterentwicklung der damaligen Bestrebungen zu betrachten.

1 Einführung


Die galvanische Metallabscheidung gehört zu den energieaufwendigsten Technologien in der metallverarbeitenden Industrie. Neben dem verhältnismäßig hohen Energieaufwand für die eigentliche Abscheidung spielen die Kosten für Wärme sowie für die Spülwasserver- und -entsorgung eine wesentliche Rolle. Dies geht daraus hervor, daß viele galvanische Prozesse bei erhöhten Temperaturen arbeiten und mehr oder weniger große Wassermengen benötigen, die rückgeführt oder entsorgt werden müssen. Die Energiekosten in der galvanotechnischen Fertigung werden in einer Reihe von Arbeiten behandelt [3,4,7, 9,11,12,13,15,16,18].

1 Einleitung


Abwässer aus der Polier- und Gleitschleiftechnik, bislang oft als gering umweltrelevant eingestuft, müssen nach vorliegenden Erkenntnissen einer abwassertechnischen Reinigung unterzogen werden. Das ist, neben einer verschärften Gesetzgebung in Bezug auf die Grenzwerte für abzuleitendes Abwasser, wie sie die 5. Novellierung des WHG mit sich brachte, auch auf einen wesentlich verbesserten Kenntnisstand der Abwasser-Inhaltsstoffe sowie deren teilweisen negativen Einfluß auf den Naturhaushalt, zurückzuführen. Inzwischen weiß man, daß die oft praktizierte mechanische Reinigung, z. B. über Gekrätzebecken, nicht mehr den gestellten Anforderungen entspricht und nur über eine chemische Vollreinigung der geforderte Reinigungsgrad erzielt werden kann.
In diesem Zusammenhang sollte darauf hingewiesen werden, daß Etiketten auf Behältnissen mit Behandlungsmitteln, bzw. den entsprechenden Gebrauchsanleitungen vielfach nur den Hinweis auf die biologische Abbaubarkeit der organischen Inhaltsstoffe enthalten, jedoch keinen Vermerk über eine eventuelle Abwasserrelevanz.

In Heft Nr. 12/1986 [1] wurde gezeigt, wie sich die Strombezugskosten durch optimale Gestaltung und Ausnutzung des Stromliefervertrages senken Iassen. Dabei konnte jedoch aus Platzgründen eine wichtige Möglichkeit zur Kostenreduzierung nicht behandelt werden: die Leistungssteuerung. Sie ist Thema des folgenden Beitrages.
Die Abrechnung des Stromverbrauches von Sondervertragskunden erfolgt in der Bundesrepublik Deutschland überwiegend nach Leistungspreisregelungen. Bei diesen Preisregelungen berechnen die Elektrizitätsversorgungsunternehmen (EVU) neben dem Arbeitspreis für den Verbrauch in kWh einen Leistungspreis für die Verrechnungsleistung in kW. Die Verrechnungsleistung ist im allgemeinen der Mittelwert aus den drei höchsten, in verschiedenen Monaten des Jahres gemessenen Leistungsspitzen. Allerdings mißt der Maximumzähler des EVU keine Momentanwerte der Leistung.

Das Randschichtumschmelzen und das Randschichtumschmelzlegieren sind Verfahren zur partiellen Wärmebehandlung von Bauteilen. Zum Aufschmelzen der Werkstoffrandschicht unter geringer thermischer Belastung des Bauteils bestehen für die Energiequellen die Forderungen nach hoher spezifischer Flächenleistung. Durch das Umschmelzen werden feinkristalline und/oder metastabile Strukturen erzeugt, während beim Umschmelzlegieren die Legierungskonzentration gegenüber dem Substrat in definierter Randschichttiefe verändert wird.

Der Aufsatz von Dr. Ebneth [1] gibt eine gute Übersicht über die herkömmlichen Methoden für die Ausrüstung von Kunst- stoffteilen zur Abschirmung elektromagnetischer Störstrahlung und unterstreicht die Bedeutung dieses Themas im Hinblick auf die zukünftigen Anforderungen. Aus der Gegenüberstellung der verschiedenen Shielding-Methoden geht hervor, daß die chemische Metallbeschichtung von Kunststoffteilen mit beispielsweise 2-3 um Kupfer und/oder Nickel eine sehr gute technische und auch wirtschaftliche Abschirmungsmöglichkeit darstellt.

Energie ist ein wesentlicher Produktions- und Kostenfaktor im galvanischen Betrieb. Man benötigt sie zur eigentlichen Metallabscheidung, zum Auflösen von Chemikalien, zum Transport von Flüssigkeiten und Material, zum Erwärmen und zum Kühlen der Elektrolyts, zum Absaugen und zur Zufuhr von Frischluft, zur Beheizung der Betriebsräume und für viele andere Zwecke. Je komplexer die Automatisierung des Betriebs, um so mehr Energie wird benötigt. Zusätzlich zu dem jetzt schon nicht unerheblichen Energieverbrauch ist in Zukunft mit einer weiteren und zum Teil größenordnungsmäßigen Steigerung beim Umrüsten der Betriebe nach den neueren Forderungen der Abwassergesetzgebung zu rechnen.

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Der Welthandel mit Elektronik-Produkten wächst schneller als der mit allen anderen Produkten. Der Verein Deutscher Ingenieure VDI nannte bei seiner Tagung „Leiterplatte '88“ am 2. und 3. Mai 1988 in Karlsruhe Marktanalysen, nach denen bis 1995 hier jährliche Wachstumsraten von ca. 10 % zu erwarten sind.
Die 800 Teilnehmer des von der VDI/VDE-Gesellschaft Feinwerktechnik veranstalteten internationalen Kongresses konzentrierten sich auf technische und wirtschaftliche Trends der Leiterplatte, die als ein wesentlicher Wachstumsfaktor der Elektronikbranche gilt. Weltweit wurden 1987 von etwa 7000 Herstellern mit 200.000 Beschäftigten für ca. 26 Mrd. DM Leiterplatten und Multilayer hergestellt.

Ein Firmenporträt der CEG Goseberg GmbH, Hersteller von gedruckten Schaltungen, D-7901 lllerkirchberg 1

Leiterplatten sind der Grundstock der modernen Elektronik. Verschiedenste Varianten, von der einseitigen Leiterplatte für die Konsumgüterelektronik über hochkomplexe Multilayer, bis hin zu starrflexiblen Schaltungen bilden heute das Fertigungsspektrum der Leiterplattenhersteller. Die Anforderungen der Kunden an den Hersteller steigen ständig. Bedingt durch die sich schnell ändernden Technologien in der Elektronik werden mehr und mehr auch unkonventionelle Materialien zur Herstellung von gedruckten Schaltungen eingesetzt. Teflonschaltungen und Multilayer mit exakt berechneten Impedanzen zum Einsatz in der Hochfrequenztechnik bilden die Spitze des Eisbergs der Anforderungen, denen, will der Leiterplattenhersteller erfolgreich am Markt bleiben, er möglichst nachzukommen hat.

Bericht von Dipl.-Ing. U. Vogt über ein Seminar der PCB-EXPO-U.K. vom 9. bis 11. November 1987 in München (Teil 3)

Mikrolochbohren
Multilayer-Registrierung
Bohrpositionsoptimierung mit Hilfe von Echtzeit-Röntgenbildsystemen
Spezialisierte Naßprozesse
Fortschrittliche Abfallverarbeitungssysteme für die Leiterplattenindustrie - eine US-Fallstudie
Lötstoppmasken – Neue Technologie

Bericht über eine Pressekonferenz der Isola-Werke AG in Düsseldorf am 27. April 1988

Nach dem Einbruch im Jahre 1985 verzeichnet die elektronische Industrie seit 1986 wieder ein zunehmendes Wachstum. In diesen positiven Trend mit einbezogen ist die Leiterplatten-lndustrie als wichtiger Zulieferer. Die Isola-Werke AG, Düren, einer der führenden Hersteller des Basismaterials für gedruckte Schaltungen, konnte demnach ein zuversichtliches Bild der Leiterplatten-Industrie allgemein und ihrer eigenen gegenwärtigen Geschäfts-, bzw. Produktionslage insbesondere vermitteln.

Ein Rückblick auf die 7. Internationale Fachmesse für die Fertigung in der Elektronik vom 10. bis 14. November 1987 in München

Größer denn je präsentierte sich die Productronica '87. Erstmals waren alle Hallen voll ausgebucht. Allein die Steigerung der Ausstellungsflächen von 1985 auf heute entspricht der Gesamtfläche der Productronica von 1975. Im nachhinein betrachtet wird einem erst so richtig bewußt, welche Vielzahl an Eindrücken die Productronica lieferte. Es drängt sich die Frage auf, ob sich eine solche Messe überhaupt noch vollständig überblicken läßt, oder ob sich der Besucher von der Produktvielfalt eher erschlagen fühlt. Die Größe der Messe ermöglicht es nicht, sich mit allen ausgestellten Produkten eingehend zu befassen. Konzentriert man sich auf wenige spezielle Gebiete und Exponate, so begleitet einen stets das schlechte Gewissen, durch die Straffung das eine oder andere wichtige Detail übersehen zu haben.

Bericht über eine Neuerung bei der Firma Resco, 1-20145 Milano/Italien

Die Robotisierung ersetzt menschliche Arbeitskraft und menschliche Intelligenz durch Werkzeuge und Geräte, welche bestimmte Arbeitsvorgänge programmiert durchführen, wobei sich die Geräte wechselnden Situationen optimal anpassen. Damit kann man von der Robotisierung nicht nur eine Kostensenkung durch 'die Rationalisierung der Fertigung, sondern gleichzeitig die Verringerung von Fehlern, die auf menschlichen Irrtum zurückzuführen sind.
Die Robotisierung bringt damit eine Erhöhung der Qualität des Produktes und eine weitere Kostensenkung durch einen verringerten Prozentsatz von fehlerhaften Leiterplatten.

Bericht von Dipl.-Physiker Gustl Keller über die Winterkonferenz 1987
des European Institute of Printed Circuits am 9. und 10. Dezember 1987 in Zürich/Schweiz

Am 9. und 10. Dezember 1987 fand in Zürich die ElPC-Winterkonferenz statt. Drei verschiedene Themenkomplexe hatte diese internationale Tagung zum Inhalt:
- Umweltschutz und Entsorgung

- SMT

- technologische Trends, neue Materialien und neue Prozesse.


Trotz dieser hochinteressanten Thematik besuchten nur etwa 150 Teilnehmer die Konferenz. Die Lieferanten von Fertigungseinrichtungen und Materialien waren stark vertreten, die Leiterplattenhersteller und -verarbeiter dagegen nur schwach, obwohl gerade sie am meisten von den Vorträgen und Diskussionen profitieren konnten.

Im Folgenden werden die einzelnen Vorträge kurz zusammengefaßt wiedergegeben und teilweise kommentiert.

Zusammenfassung

Die Leiterplatte in der Ausführung als Packlayer ist eine noch viel zu unbekannte Variante gegenüber Leiterplatten mit konventionellen Lötstopplacksystemen. Dabei bietet diese Alter- native einige entscheidende Vorteile gegen- über Leiterplatten mit Lötstopplack, so daß die höheren Kosten durchaus kalkulierbar sind. Mit der Entwicklung eines neuen Systems als ,Low Cost-Packlayer’ unter der Bezeichnung MeSoMask ist im Bereich der Packlayer eine neue Variante hinzugekommen, die die Vorteile des Packlayers mit Kosten normaler Lötstopplacksysteme verbindet und somit nun eine echte Alternative zur normalen Leiterplatte darstellt.

Was leisten Artworksysteme und wo liegen derzeit ihre Grenzen?
Von den Versprechungen der Hersteller über die Wunschvorstellungen der Anwender bis zur Realität nach der Erstinstallation: Die ersten 60 Tage eines neuen Artworksystems bei einem LP-Hersteller.
Was leisten heutige Artworksysteme? Es soll im folgenden keine bis ins Detail vergleichende Darstellung der verschiedenen Hersteller gebracht werden. Bei der nach wie vor rasanten Entwicklung im Hard- und Softwarebereich aller Branchen, auch der unsrigen, könnte solch eine Darstellung auch nur schwerlich aktuell sein. Das in Abb. 1 gezeigte Ablaufsytem verdeutlicht, was heutige Artworksysteme leisten müssen und es in der Regel auch tun.

Exaktes Einhalten von Toleranzen und anderer hoher Qualitätsmerkmale, kurze Lieferzeiten und Feinleiterschaltungen um die 100 um, sind mittlerweile vielerorts bekannte Forderungen.