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Nahezu jedes elektronische Gerät enthält eine oder mehrere Leiterplatten. Sie leisten Schwerstarbeit, indem sie elektronische und elektromechanische Bauteile wie Sicherungen oder Relais tragen und für elektrische Verbindungen sorgen. Für die Verbindung zwischen Leiterplatte und Bauteil gibt es unterschiedliche Technologien. Vor allem die Löttechnologien (SMD, THT) und die Einpresstechnik haben sich breit etabliert.

Die Redensart gehört für Norbert, einer meiner kanadischen Freunde und ein hervorragender Schreiner, zu den liebsten aus der einstigen Heimat. Dennoch waren seine Tische und Stühle so genau gerabeitet, dass sie auch ohne kalten Leim und heiße Nägel nicht wackelten. Aktuell wirbt auch die Textilbranche mit diesem Spruch für ein Online-Tool, mit dem Frauen einen BH in richtiger Passform und Größe finden. Ob Feministinnen an diesem Bedeutungswandel etwas auszusetzen haben, ist bislang nicht bekannt – aber die ursprüngliche Sinnverbindung zum Handwerklichen scheint mehr und mehr verloren zu gehen.

Ukraine-Konflikt und aktuelle Pandemie-Lockdowns in China haben die globale Elektronikbranche in noch größere Turbulenzen gestürzt. Das bis 2019 mehr oder weniger stabile Preis- und Liefergefüge ist bei vielen Zulieferungen Anfang 2022 noch mehr ins Wanken gekommen. Hinzu gesellt sich die massive Inflation. In diesem Beitrag wird gezeigt, welche Konsequenzen das für die Elektronikfertigung – insbesondere für Konsumelektronik – und für die Automobilindustrie hat.
Die globale Elektronikindustrie hat sich bis Ende März 2022 gut entwickelt. Seit diesem Monat änderte sich die Situation jedoch aus mehreren Gründen. Einer liegt im Beginn des russischen Angriffs auf die Ukraine. Durch ihn wurde die Verfügbarkeit von Nickel, Neongas und weiteren Rohstoffen erschwert. Bei Neongas liegt das Problem darin, dass zwischen 45 und 54 % des weltweit für die Halbleiterherstellung verwendeten Gases von zwei ukrainischen Unternehmen – Ingas und Cryoin – hergestellt werden. Einer anderer Grund ist der Ende März dieses Jahres in China von Süden nach Norden vollzogene Covid-19-Lockdown.

Die politischen Geschehnisse in der Ukraine beherrschen seit Monaten die deutsche Presse. Die Spitzen der deutschen Wirtschaft fordern die Bundesregierung auf, in ihrer politischen Arbeit gegenüber Russland als auch der Ukraine mit äußerster Sorgfalt vorzugehen, denn beide Länder sind von großem und vor allem wachsenden Interesse für deutsche Unternehmen. Während über die russische Elektronikindustrie in den letzten Jahren in der PLUS wiederholt berichtet wurde, spielte dieser Industriebereich der Ukraine in der Fachzeitschrift keine Rolle. Der vorliegende Beitrag will deshalb einen kleinen Einblick in Teile der ukrainischen Elektronikindustrie, insbesondere den CEM-Dienstleistungssektor geben.
Vladimir Brednikov, Geschäftsführer der Firma OOO Vlabreks [1], hat sich Ende 2013 mit der Situation der ukrainischen Dienstleister für Baugruppen- und Gerätefertigung (CEM) auseinander gesetzt [2, 3]. Der Unternehmer war viele Jahre bei VD Mais in Kiew für den Aufbau des CEM-Bereiches zuständig und betreibt jetzt selbständig den An- und Verkauf von Ausrüstungen für die Elektronikfertigung [4]. Seine Veröffentlichung ,Analytische Sicht auf die Elektronikfertigung in der Ukraine und mögliche Wege der weiteren Entwicklung des industriellen Gerätebaus' wird als Grundlage dieses Beitrags genommen.

Um die elektrische Sicherheit von Flussmitteln in der Löttechnik zu ermitteln, muss der Oberflächen-Isolationswiderstand (Surface Insulation Resistance) gemessen werden. Konkret wird dabei der Isolationswiderstand zwischen benachbarten Leitern auf der Oberfläche einer Leiterplatte bestimmt. Dies geschieht mithilfe so genannter SIR-Tests. Sowohl bei der Produktentwicklung als auch bei der Produktklassifizierung spielen SIR-Tests eine wichtige Rolle. Unter genau festgelegten Testbedingungen werden die SIR-Werte einer bestromten Leiterplatte über einen definierten Zeitraum aufgezeichnet. Das Testergebnis gibt Aufschluss darüber, ob das eingesetzte Flussmittel elektrisch sicher ist. Denn werden bei Lötprozessen unsichere Flussmittel eingesetzt, können diese für Kurzschlüsse auf den Leiterplatten sorgen.

Mit Hochdruck wurde der Merger zwischen ASM Pacific Technology und Siemens Electronics Assembly Systems vorangetrieben: Die daraus resultierende Tochter, ASM Assembly Systems, hat nach erfolgreichen neun Monaten die Feuerprobe mit einem Rekordumsatz bestanden und rüstet sich nun für ein Produktfeuerwerk auf der Messe Productronica 2011.

Anlässlich der Productronica führte Siemens die Compare-Initiative ein, die zum Ziel hat, mit einem systematischen und transparenten Vergleich die Qualität von Investitionsentscheidungen in der Elektronikfertigung zu verbessern. Die Nachfrage nach den Compare-Evaluierungslisten war überwältigend. Denn die Herangehensweise überzeugte viele Elektronikfertiger. Viele traten selbst in Aktion und wollten zusätzliche Daten aufgenommen wissen. Erste Reaktionen lassen erkennen, dass als Konsequenz nun die Equipment-Hersteller weltweit dazu aufgefordert werden, die Maschinen-Daten noch systematischer, detaillierter und transparenter darzulegen.

Die seit gut einem Jahr verfügbaren innovativen Bestückautomaten der Siplace X-Serie sind hinsichtlich Kompakt- heit, Geschwindigkeit und Effizienz zu einem Standard geworden. Je nach Konfiguration erzielen sie ein 10 bis 15 % besseres Preis-Leistungs-Verhältnis als vergleichbare Automaten. Sie werden in den unterschiedlichsten Branchen von der IT-Industrie und der Telekommunikation über die Automobilelektronik bis hin zur Medizintechnik eingesetzt. Ihr besonderer Vorteil ist der modulare und flexible Aufbau der Maschinen-Plattform.

Beim Siplace Split Table Mode werden die Stellplätze der Bauelementewagen an der SMT-Linie virtuell aufgeteilt und zwei aufeinanderfolgenden Rüstungen zugeteilt. Damit kann ein Teilbereich für die Aufrüstung der nächsten Produkte verwendet werden, während der andere für die laufende genutzt wird.

Mit der neuen Software und seinen innovativen Steuermodulen bricht der Siemens-Premium-Bestückautomat Siplace X4 alle Geschwindigkeitsrekorde. Nach der her- stellerneutralen IPC-Norm erreichen die Siplace X4- Automaten mit ihren 20-Segment-Hochleistungsköp- fen Bestückleistungen von 82 000 Komponenten/h, was einer Benchmark-Bestückleistung von 90 000 Komponenten/h entspricht.

Bei der Siplace-Pressekonferenz am 13.?November?2007 informierte Günter Lauber, der Präsident von Siemens A&D Electronics Assembly Systems, über die Trends in der globalen Elektronikfertigung und Siplace-Strategien. Dabei bekräftigte er den Führungsanspruch von Siplace bei SMT-Fertigungslösungen. Denn Siplace hat seine Wettbewerbsposition in allen Regionen weiter verbessern können. Als Beleg führte Günter Lauber die Ergebnisse der jährlichen Siplace-Kundenzufriedenheitsanalyse an. Auch für die nächsten Jahre wird ein weltweit stabiles Wachstum im Bereich Elektronikfertigung erwartet. Siplace will davon durch die Ausweitung des Produkt- und Serviceportfolios überproportional profitieren und verstärkt die Vorteile der einzigartigen Siplace-Organisation nutzen, um sich künftig gegenüber regionalen oder individuell unterschiedlichen Kundenwünschen noch flexibler zu zeigen. Mit dem aktuell weltweit schnellsten Bestückautomaten Siplace?X4i, dem innovativsten Rüstkonzept für SMT-Linien Siplace Floating Setup und mit den hochflexiblen, vom Kunden konfigurierbaren Service-Verträgen – alles Neuheiten – sowie der renommierten Siplace X-Serie und der Siplace D-Serie setzt Siplace laut Günter Lauber einmal mehr neue Maßstäbe in der Branche. Mit modularen Bestücksystemen, leistungsfähiger Maschi- nen-Software, Service?&?Support sowie kompletten Lösungen für Linien und Fabriken bietet Siplace längst mehr als nur Bestückautomaten. Ziel dieser Siplace- Lösungen ist, die Elektronikfertigung der Kunden produktiver und wettbewerbsfähiger zu machen.

Als weltweit erste Bestückplattform kombiniert die SIPLACE CA die Die-Bestückung vom Wafer und die klassische SMT-Bestückung in einer Maschine. Elektronikfertiger sparen sich so Sonderprozesse für das Die Bonding und können Produkte mit modernen Bare Dies in hoher Geschwindigkeit platz- und kostensparend in einer Linie bestücken.

Der US-amerikanische System-in-Package-Spezialist (SiP) Octavo Systems hat eine Hochleistungsprozessor-/System-on-Chip-Kombination auf der Basis der AMD-XiLinx Zynq UltraScale+ MpSoC-Architektur in einem 20,5mm x 40mm-BGA kombiniert. Das OSDZU3 genannte SiP ist etwa 60 % kleiner als ein äquivalentes Systemdesign auf Basis diskreter Komponenten.
Die auf der AMD-SoC-Plattform ZU3 aufsetzende SiP-Lösung bietet vor allem die Vorteile des geringeren Platzbedarfs und bringt gleichzeitig die Leistung und die Flexibilität der Zynq UltraScale+ Architektur zur Geltung. Im OSDZU3 wurden unter Nutzung der einschlägigen IC-Fertigungstechnologie folgende Elemente integriert:

• AMD-Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC ZU3
• Ein vollständiges und flexibles Energiesystem
• LPDDR4
• EEPROM
• QSPI
• MEMS-Oszillatoren
• Über 100 Passives

Mit der neuen Leiterplatten-AOI-Technologie, die jetzt marktreif ist, wird ein revolutionäres Inspektionssystem verfügbar. Ihr Kern ist der Software Image Processor (SIP - Software-Bildprozessor), der sich auf die neuesten Errungenschaften der Softwaretechnologie stützt und auf einer verteilten Rechnerplattform läuft, die aus handelsüblicher Hardware besteht. Die automatische Identifizie- rung von Leiterplattenelementen in einer Lernphase ermöglicht die Anwendung spezieller Inspektionsverfahren für verschiedene Leiterplattenelemente und somit eine intelligente Erkennung.  Außerdem sorgen unterstützende Visualisierungsprogramme dafür, dass die Interaktion zwischen Mensch und System hochgradig intuitiv erfolgen kann. // 

The new PCB-AOI technology available on the market introduces a revolutionary inspection system. At its core resides the Software Image Processor, which relies on the latest advances in software technology and runs on a distributed computational platform realized by commodity hardware. Auto- matic identification of panel entities carried out during the learn stage allows the application of distinct inspection procedures to different elements on the board, resulting in intelligent detection.  In addition, human interaction with the system is made highly intuitive by supporting visual tools.

Der nachfolgende Beitrag gibt einen Überblick über in der Elektronikfertigung eingesetzte Fügeverfahren aus dem Technologiebereich Sintern. Sie werden bei Licht (LED und andere), Healthcare, in der Industrie-Elektronik, der Automobil-Elektronik und der Leistungselektronik eingesetzt. Der Beitrag erläutert in Teil 1 den Sinterprozess an sich und einige Anwendungsbeispiele. Teil 2 geht näher auf Technologievarianten ein.

The following article provides an overview of joining processes from the technology area of sintering used in electronics production. They are used in lighting (LEDs and others), healthcare, industrial electronics, automotive electronics and power electronics. Part 1 of the article explains the sintering process itself and some application examples. Part 2 goes into more detail about technology variants.

Im 1. Teil des Übersichtsbeitrags zu Fügeverfahren aus dem Technologiebereich Sintern, die in der Elektronikfertigung eingesetzt werden (PLUS 10[2020, S. 1353 ff), wurde vor allem der Sinterprozess an sich erläutert. Hier in Teil 2 werden erkennbare Trends und technologische Merkmale näher betrachtet und ausgewertet, um die Einflussgrößen auf die Verfahrenstechnik und letztendlich auf die Zuverlässigkeit der hochtemperatur-geeigneten Fügetechnik zu erfassen. Zudem geht es um Technologievarianten.

Part 1 of this overview article on joining processes from the technology area of sintering used in electronics manufacturing (PLUS 10[2020, p. 1353 ff), above all explained the sintering process itself. Part 2 evaluates visible trends and technological features in detail to determine the influencing variables on the process technology and examines the reliability of the joining technology suitable for high temperatures. In addition, it also deals with technology variants.

Möglichkeiten sowie Vor- und Nachteile der elektrischen Testverfahren zur Prüfung von Elektronikbaugruppen werden aufgezeigt und an Anwendungsbeispielen eines EMS-Dienstleisters, der kleinere Serien produziert, verdeutlicht. Durch Kombination von In-Circuit- und Boundary Scan Test kann die Testabdeckung erhöht und die Testzeit deutlich reduziert werden.

IoT-Anwendungen (Internet of Things) und Embedded-Systeme erfordern hohe Rechenleistung, eine gute Netzwerkanbindung und intelligente Verwaltungskonzepte. Der neue Single-Board-Computer MIO-5271 von Advantech (Vertrieb Rutronik) ist genau für diese Anforderungen ausgelegt.

„Noch nie war der Kontaktreichtum der Menschen so ausgeprägt wie heutzutage – besonders der, der Wackelkontakte", bemerkte einst recht treffend der österreichische Schriftsteller und Aphoristiker, Ernst Ferstl. Was hier ironisch wie amüsant gemeint ist, ist bezüglich Wackelkontakten in der Elektronik gar nicht spaßig. Solche Fehlfunktionen können schwerwiegende Folgen nach sich ziehen, vor allem in Bereichen wie Automotive, Luftfahrt oder Medizintechnik. Wer einen ,guten Draht' oder ,guten Kontakt' zu Jemanden hat, der tut sich in vielen persönlichen Angelegenheiten leichter, was zudem auch zwischenmenschlich besser zusammen hält. Einen guten Kontakt zu haben ist also unerlässlich – das gilt besonders in der Elektronik: Man betrachte nur einmal die Drahtverbindungen (Bonds). Diese sind das meistgenutzte elektrisches Kontaktierverfahren bei der Chip-Anbindung im Bereich Electronic Packaging.

5G oder Radar sind HF-Anwendungen, bei denen es auf die richtigen Materialien und Verbindungen ankommt. Eine neue
Arbeitsgruppe am IZM nimmt sich dieser Thematik an.

In RF applications like 5G or radar the right materials and connections are essential. A new working group at IZM is addressing this issue.

Die Leistungsfähigkeit von Hochfrequenzanwendungen wie 5G oder Radar hängt vor allem von den verwendeten Materialien und Verbindungen ab. Um diese zu untersuchen und zu optimieren, wurde am Fraunhofer IZM in Berlin eine neue Arbeitsgruppe gegründet. Durch die Expertise der Forscherinnen und Forscher werden Hochfrequenz-Strukturen so aufgebaut, dass eine optimale Wellenübertragung ermöglicht wird.