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Für die schnelle Datenspeicherung werden Flash-Speicher eingesetzt. Anders als im Consumer-Bereich sind in der industriellen Anwendung jedoch einige Dinge zu beachten: Was passiert bei kurzzeitigem Spannungseinbruch während des Schreibvorgangs? Wie sieht es aus mit der Datensicherheit bei Vibration oder Schockbelastung der Speicher und in welchem Temperaturbereich arbeiten sie noch zuverlässig? Es sind also robuste Lösungen gefragt.

Im Folgenden wird das Projekt FLASHBOND der Stiftung Industrieforschung vorgestellt, bei dem untersucht werden soll, ob dünne Goldschichten (0,05µm – 0,3µm) als Leiterplatten-Endoberfläche in Ver- bindung mit dem Thermosonic-Drahtbonden den üblichen Qualitäts- und Zuverlässigkeitsanforderungen an Bondverbindungen genügen.

Ausgangssituation

Das Chip- sowie das anschließende Drahtbonden sind in der Chip-on-Board-(COB-)Technik übliche Kontaktierverfahren für die auf der Leiterplatte zu montierenden ungehäusten Halbleiterchips. Charakteristische Drahtbondverfahren sind das Ultra- schall-(US-)Drahtbonden (Wedge/Wedge) mit AlSi1-Bonddraht sowie das Thermosonic-(TS-) Drahtbonden (Ball/ Wedge) mit Au-Bonddraht. Das TS-Ball/Wedge-Bonden ist nach wie vor dabei dominierend.

Einmal mehr war die Fertigung von elektronischen Baugruppen auf flex und starr-flex Basis das Thema des Kongresses der SMT//HYBRID/PACKAGING am 6. Mai 2009 in Nürnberg. Damit wird die Innovativkraft unterstrichen, die diese Verbindungsgruppen für die weitere Systemintegration in der Mikroelektronik besitzen. Ca. 400 Teilnehmer belegen, dass die Qualität der Veranstaltung geschätzt und der Kongress als Plattform zum Informations- und Erfahrungsaustausch rege genutzt wird.

Obwohl die Leiterplatten selbst zwar oft doppelt so teuer sind, können die Systemkosten um die Hälfte günstiger sein. High Speed Lösungen mit Signalübertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 10 Gbit/s sind ebenso wie Low Cost Lösungen mit Chip on Flex-Aufbauten realisierbar.

Flex- und Starrflex-Leiterplatten erleben derzeit eine Renaissance. Denn neue sowie weiterentwickelte Flex-Materialien und Herstellungsverfahren ermöglichen heute intelligente Verbindungskonzepte. Bei richtiger Umsetzung ergibt sich laut Hanno Platz, Gesellschaft für Elektronik und Design mbH (GED), Ruppichteroth- Winterscheid, ein hohes Innovationspotenzial für preisgünstigere und zuverlässigere Lösungen. Dies stellt allerdings hohe Anforderungen an den Entwickler, der neben aktuellen Technologiekenntnissen eine große Kreativität benötigt. Das größte Potenzial zum Einsatz der Flex-/Starrflex-Technologie sieht Hanno Platz in der Sensorik und Mechatronic, wo es auf die Reduktion von Volumen, Gewicht und Bauteile-Anzahl ebenso an- kommt wie auf die Kostenoptimierung.

Vortragsveranstaltung des FED Österreich, gesponsert von Polar Instruments

Mit der Veranstaltung am 29. November 2004 wurde die sehr erfolgreiche FED-Veranstaltungsreihe zu Flex- und Starrflex- Leiterplatten abgeschlossen.

Da der Leiter des FED Österreich verhindert war, moderierte sein Stellvertreter Harald Steininger die Veranstaltung, die im sehr schön gelegenen und komfortablen Seminarhotel Grafengut in Nuss- dorf am Attersee stattfand. Polar Instruments, genauer der österreichische Repräsentant Hermann Reischer hatte den FED dorthin eingeladen, da er den Firmensitz kurz zuvor von Wien nach Nussdorf am Attersee verlegt hatte und dieses Seminarhotel nicht weit vom neuen Firmensitz ist.

Bei der August Krempel Soehne GmbH gilt umweltschonende Produktion als Bestandteil der Firmenphilosophie

Flexibel ist das Produkt - das flexible Basismaterial aus dem Hause August Krempel Soehne, Vaihingen/Enz - und flexibel ist auch die Möglichkeit mit Produktvarianten auf Kundenspezifikationen zu reagieren. Doch starr sind die Bedingungen, unter denen in einem kontinuierlichen Fertigungsprozeß Polymerträgerfolien mit Metallfolien laminiert oder Klebstoffen beschichtet werden, denn der technische Stand bei der Herstellung von Basismaterialien wird zunehmend auch durch die Normen der Umweltgesetzgebung bestimmt. Beim Einsatz von Klebstoffen und Lösemitteln sind immer geringere Emissions- werte und Arbeitsplatzkonzentrationen zulässig.

Flexibilität steht in den Unternehmen ganz oben auf der Liste möglicher Maßnahmen, um im harten Wettbewerb zu bestehen und den Herausforderun- gen einer globalisierten Wirtschaft stand zu hal- ten. Das ist nichts Neues, ob im neuesten Firmenprospekt oder auf der Homepage eines Herstellers, immer wird die Flexibilität des Unternehmens gegenüber den Marktanforderungen betont. Aber wird diese denn auch praktiziert? Da gibt es doch noch erhebliche Defizite. Es ist ja nicht damit getan, etwa durch Verbesserungen der Pro- duktionsorganisation die Produktion effizienter und das Produktspektrum flexibler zu gestalten. Flexibilität bedeutet auch und vordringlich die Offenheit gegenüber neuen Denkansätzen und Strukturen in den Betrieben. Viel- fach ist man höchst zufrieden, „wenn alles (normal) läuft". Das reicht schon lange nicht mehr aus. Und auch die Erfahrung, einen gut laufenden Prozess solle man nicht verändern, ist heute nur noch bedingt gültig. Auf der Basis eines geordneten Fundaments muss jeder Unternehmer seinem Betrieb ein gerüttelt Maß an schöpferischer Unruhe zumuten. Dabei stehen alle Bereiche auf dem Prüfstand, angefangen von den Methoden des Managements, über technische Innovationen bis zu Fragen des Marketings und Verkaufs.

Bei der Entwicklung flexibel umrüstbarer Anlagen zur Baugruppen-Lackierung ging Maschinenhersteller Epsys neue Wege. Das ‚Low Pressure Jetting‘ arbeitet auch bei größerem Abstand zur Baugruppe sehr zuverlässig. Maschineneinrichtung und Programmierung werden dadurch einfacher und in deutlich kürzerer Zeit möglich. Das ist nur eine der aktuellen Entwicklungen des Maschinenherstellers.

Zwar ist Baugruppenschutz mittels Lackieren, Vergießen oder anderer Methoden in der Elektronikindustrie mittlerweile so etabliert, dass nicht mehr gefragt wird, warum man lackieren sollte und welche konkreten Vorteile das hat. Auch die generelle Frage nach der Prozesssicherheit wird nicht mehr gestellt.

Man sollte heutzutage immer flexibler sein. Dies ist nicht nur eine Forderung auf dem Arbeitsmarkt und an die Produktionsstandorte in Deutschland, sondern auch an die Produkte. Biegbar (flexibel), Klappbar (Flexibel), Faltbar (FLEXIBEL), Dehnbar (Stretchable) – so sehen die neuen Produkte aus. Auch wenn es sich derzeit im Wesentlichen um Konsumgüter handelt, der Trend und der Einfluss lassen sich daran ablesen, auch für Industrieprodukte. Denken wir nur an Anwendungen im Sensorik-Bereich oder der Medizintechnik. Aber auch Automobilbau und Luftfahrt öffnen sich zunehmend den Fragestellungen. Gründe sind hier vielschichtig. Seien es Miniaturisierungsgründe oder auch design- und funktionsrelevante Anforderungen, die erst mit flexiblen Leitungen umsetzbar werden. Will man auf aufwendige, anfällige und gewichtige Einzelverkablungen verzichten und auf eine erprobte und zuverlässige Verbindungstechnik zurückgreifen, bieten sich genau die Vorteile flexibler, dünner und leichter Basismaterialien und Leiterplatten an. Hier ist es inzwischen gelungen, und dies zeigen auch die Beiträge in dieser Ausgabe, eine Vielzahl von Lösungen zu generieren, welche als Produkt auf dem Markt ankommen.

Baugruppenfertigung bei der Mikroelektronik R. Nonnenmacher im Pfinztal bei Karlsruhe.
Vor 15 Jahren zeichnete es sich für die Spezialisten um Renate Nonnenmacher bereits ab: Eine schnelle und preiswerte Herstellung von Prototypen an Baugruppen wird zunehmend gefragt sein. Auf Basis dieser Überlegungen entstand dann 1996 in Pfinztaler Ortsteil Berghausen das Unternehmen Mikroelektronik Nonnenmacher. Um die Anforderungen der Technologie und der Kunden erfüllen zu können, wurde ein moderner Maschinenpark eingerichtet, der im Besonderen auf die Fertigung von Mustern beziehungsweise Prototypen und Baugruppen in kleinsten Stückzahlen ausgerichtet ist. Selbstverständlich war hierbei klar, dass die Fertigungsqualität den höchstmöglichen Stand aufweisen muss.

Nachfolgend wird über das vor kurzem gestartete Forschungsprojekt „Produktions- und Organisations- flexibilisierung im Life Cycle" (ProfiL) informiert, das im Rahmenkonzept „Forschung für die Pro- duktion von morgen" im Wettbewerbsfeld „Integrierte Modernisierung von Organisation und Führung produzierender Unternehmen" durchgeführt wird. Zielstellung von ProfiL ist, ein KMU-gerechtes Gesamtkonzept zu entwickeln, das es ermöglicht, ein Unternehmen mit mehr Selbst- organisation sicher in die Zukunft zu führen und seine nachhaltige Weiterentwicklung sicherzu- stellen.// 

A description is given of the recently initiated research project “Increased Flexibility in Production and Organisation through the Life Cycle” (ProfiL) which falls within the framework con- cept “Research into the Production Methods of Tomorrow”. This is part of the wider competitiveness strategy “Integrated Modernisation of Orga- nisations and Management of Manufacturing Businesses”. The aim of the ProfiL project is to develop an overall concept suitable for SME’s, allowing a business to embody a high degree of self-organisation and thus to ensure its long-term survival and future evolution.

3. Adara-Anwender-Workshop am 21./22. September 2004 in Faulquemont/Frankreich

Nach einer Führung durch das Teknolam-Werk lag der Schwerpunkt des Workshops neben dem regen Informationsaustausch unter Adara-Anwendern und Basismaterialherstellern diesmal auf der Vor- stellung neuer Maschinen von Cedal: Indubond 130 und die Monolamination Presse.

Der als freier Erfahrungsaustausch unter Anwendern angelegte Workshop kam ohne festes Vortragsprogramm aus. In lockerer Atmosphäre moderierte Giuseppe Santagati, Geschäftsführer von der Vertriebsgesellschaft Cedal Europa GmbH in Roth bei Nürnberg, die Themen rund um Cedal-Pro- dukte. Unterstützt wurde er dabei von Kundendienst-Mitarbeiter Volker Schüller und dem tech- nischen Experten Alfredo Carnovale vom Haupt- sitz der Firma in Varese. Im Mittelpunkt standen das Induktionsschweißen, die Vorstellung der neuen „mobilen“ Monolaminationspresse und Erfahrungen mit Adara-Pressen und verschiedenen Basismaterialien. Zur Begrüßung gab es eine Führung durch das Werk von Teknolam.

Flexibilität wird heute praktisch in bzw. von allen Dingen vehement gefordert. Die Lieferanten sollen flexibel sein, um alle Kundenwünsche möglichst sofort zufrieden stellen zu können. Die Mitarbeiter sollen flexibel sein, so dass alle Unternehmens- forderungen problemlos umsetzbar sind. Auch die Forderung nach Flexibilität bezüglich des Wohn- bzw. Standorts ist heute selbstverständlich. Flexibilität ist Trumpf, starre Systeme sind out. Denn im harten Wettbewerb ist vor allem schnelles Reagieren auf Änderungen gefragt, wozu Flexibilität eine Grundvoraussetzung ist, und ständige Änderungen gehören inzwischen zum Alltag – auch in der Leiterplatten- und Baugruppentechnik.

Die Weinheimer Firma enmech ist Entwicklungspartner und Hersteller von Mechatronik auf Basis der Flachleitertechnologie. Das Unternehmen beliefert überwiegend die Automobilindustrie und fertigt in Berlin flexible Leiterplatten. Mit zwei innovativen Lösungen tut sich enmech jetzt wieder hervor: Da gibt es zum einem neues Flex-Basis-Material für verbessertes Thermomanagement in der Frontlicht-Anwendung und zum anderen flexible, gedruckte Schaltungen, die die Verdrahtung von Batteriezellen perfektionieren sollen. Beide Innovationen stellte das Unternehmen auf der Messe electronica vor und seien hier kurz beschrieben.

Auf ein Weltmarktvolumen von 400 Mio. $ schätzt der britische Marktforscher IDTechEx das Weltmarktvolumen für dünne, flexible Batterien in zehn Jahren (Abb. 1). Bis 2026 sollen daraus sogar 460 Mio. $ werden. Heute beläuft sich dieser Markt jedoch nur auf magere 6,9 Mio. $.

Getrieben wird diese viel versprechende zukünftige Entwicklung vor allem von den Erwartungen an die elektronisch lesbaren Smart Tags, also Funketiketten, die in der Warenwirtschaft Anwendung finden sollen. Das ist aber nur eine Facette des Aufstiegs der flexiblen Batterien, die auch in viele, heute noch nicht absehbare Produkte des Internets der Dinge Eingang finden sollen. Andere sind Smartcards, RFID-Tags, Smart Packaging (mit Verbrauchshinweisen und Lagerdaten von Produkten) und smarte Pflaster und Binden für medizinisch-diagnostische Anwendungen.

Erfolg verpflichtet: Das 50-jährige Firmenbestehen, eine fünf Jahre währende NXT-Erfolgsgeschichte und 22.500 verkaufte NXT-Bestücker seit der Einführung im Jahr 2004 – Fuji Machine hat das Ende der Fahnenstange noch lange nicht erreicht. Mit einer Fülle von Neuerungen strebt der Japaner voran. Klaus Gross lehnt sich entspannt zurück. Er hat auch allen Grund dazu: In der Zurückgezogenheit des kleinen Besprechungszimmers kurz den massiven Trubel auf dem Productronica-Messestand vergessend, kommt der Senior Sales Manager von Fuji Machine Europe schnell zum Punkt: Klar gebe es die Krise, von der Fuji genauso wenig verschont blieb, wie der Rest der Branche. Doch eigentlich hätte man keine Zeit zum Jammern.

Die neoplace304modula, eine Messeneuheit der Osai Automation Systems GmbH auf der SMT2010, ermöglicht modulare Produktionslinien und macht somit die Fertigung skalierbar und hiermit anpassbar an die aktuellen Gegebenheiten. Aufgebaut auf einer Granitbasis ermöglichen die verwendeten Linear- motoren mit ihren optischen Linearmaßstäben höchste Beschleunigungen und Geschwindigkeiten einhergehend mit hoher Präzision für die flexible Bestückung von Odd-Shape- und THT-Komponenten.

Setting out from a review of the state-of-art in fle- xible electronics, areas of present and future application are discussed as well as ways in which the materials used and the associated processes might be exploited. For large-scale production, reel-to-reel printing techniques, much the same as those used in the paper printing industry, appear most promi- sing. It should be possible to use these not only for passive components, but also for active components such as transistors and IC's. Novel materials are now available for such an approach. // 

Ausgehend vom aktuellen Status der flexiblen Elektronik werden deren Anwendungsgebiete sowie die Forderungen an die verwendeten Materialien und Prozesse erläutert. Für Massenanwendungen werden für die Realisierung – auch aktiver Bauelemente wie Transistoren und IC – Druckprozesse im Rolle-zu-Rolle-Verfahren ähnlich wie bei Papierdruck- erzeugnissen benötigt. Erste neue Materialien stehen zur Verfügung.

Im Gegensatz zur starren Platinen- Elektronik lassen sich in der flexiblen Elektronik dünne, flexible Bauelemente auch auf gewölbte Oberflächen aufbringen und relativ unkompliziert in verschiedene Materialien, z. B. in Verpackungen, integrieren. In der Regel werden dazu Einzelkomponenten in ein elastisches Material eingebracht und über dehnbare Leitungen miteinander verbunden.

Erfolgreiches Technologie-Forum im ZVE-Oberpfaffenhofen
Die Zielsetzung dieses von Prof. Dr. W. Scheel moderierten Forums war es, anhand vieler bereits realisierter Anwendungen die mit flexiblen Leiterplatten gemachten, vielseitigen Erfahrungen dem Auditorium zu vermitteln und für eine breitere Anwendung dieser Technik im Rahmen von Miniaturisierungen, einfach oder doppelseitig mit Bauteilen belegten Flexfolien (Flexible Leiterplatte) Interesse zu wecken. Dazu waren sieben Referenten, vorwiegend aus einschlägig tätigen Industrieunternehmen eingeladen, die mit ihren interessanten Vortragsthemen die ZVE-Zielsetzung unterstützten.

Möglichkeit für Miniaturisierungen

Ganz gleich ob Medizintechnik, Sensorik, Aktuatorik, Mechatronik, Miniaturmotoren, Steuerungen oder instrumentelle Analytik - die Elektronik packt immer mehr Intelligenz in immer kleinere Räume, Die Leistungsdichte steigt so auf immer neue Rekordmarken. Mit Hilfe von flexiblen Leiterplatten eröffnen sich Elektronikern und Konstrukteuren gleichermaßen völlig neue Horizonte. Flexible Leiterplatten kombinieren komplexe und räumlich individuell anpassbare Leiterbahnarchitekturen von elektronischen Schaltungen mit Bauteilen auf flexiblen Trägermaterialien.

Stanzgitter werden zunehmend durch die Integration mehrerer Funktionen in einem Bauteil ersetzt. Der Stanzgitterersatz ermöglicht dezentrale Lesungen mit zusätzlichen Funktionen und intelligenten Schaltungen oder Sensoren.

Im Zuge der fortschreitenden Miniaturisierung und zunehmenden Komplexität werden Systemlösungen immer wichtiger. Diese lassen sich oft vorteilhaft – auch aus Kostensicht – mit Flex- und Starrflex-Technologie realisieren. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über diese Technologien und Hinweise darauf, wann welche Technologie eingesetzt werden sollte. Dabei werden speziell die Einsparpotenziale betrachtet und ein Ausblick auf die neuesten Entwicklungen gegeben.// 

As the trends to miniaturisation and increased complexity continue, systems-based solutions become ever more attractive. In many instances, these are best implemented using flex or rigid-flex pcb’s, which can bring cost savings also. An overview is provided of these technologies, noting how the most appropriate technology can be selected, with cost-savings very much in mind. The latest technological developments are also highlighted.

Beta LAYOUT ist ein in Europa führendes Unternehmen im Bereich Leiterplattenservice. An drei deutschen Standorten produziert der Betrieb Leiterplatten-Prototypen und Kleinserien nach dem Kostenteilungs-Prinzip PCB-POOL. Dieses hat Beta LAYOUT nun erweitert.

Nachdem es für die europäische Hersteller immer schwieriger wird, gegen den Preisdruck auf in Asien in Volumen gefertigte, starre Standardleiterplatten anzukämpfen, ist die flexible Leiterplatte ein Innovationsfeld, über das sie sich profilieren und unter europäischen Rahmenbedingungen Gewinne erzielen können, die für eine Prosperität in Zukunft Voraussetzung sind. Die gegenwärtige „Konjunktur" der flexiblen Leiterplatte hat das Programmkommitee des SMT/ HYBRID/PACKAGING Kongresses aufgegriffen und dem diesjährigen Kongress am 20. April das Thema „Flexible Leiterplatten – Innovationsfaktor mit Mehrwert für die Baugruppe" vorgegeben. Führende Fachkräfte aus der Industrie und wissenschaftlichen Institutionen gaben Einblicke in den gegenwärtigen Stand der Entwicklung dieser Technologie und ihre Anwendungsfelder.