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Hat die Leiterplattenfertigung für Consumer- Anwendungen auch vor langer Zeit Deutschland den Rücken gekehrt, bieten aktuelle Trends in der Konsumelektronik neue Chancen, auch hierzulande innovative Produkte als Systemanbieter zu fertigen. Während arbeitsintensive Prozessschritte weiterhin ihren Standort in Fernost  finden werden, sind High-tech- Anwendungen mit der Notwendigkeit zum Einsatz gut ausgebildeter Fachkräfte und der Nutzung von Präzisionsfertigung von Abwanderungstrends wenig betroffen. Der Trend geht zum verstärkten Einsatz sogenannter Wearables, d. h. sich am Lifestyle orientierenden, miniaturisierten Elektroniksystemen, die eine unbeschwerte Nutzung ihrer Funktion mit modischen Aspekten verbindet. Der Trend schafft hier Perspektiven, dieses Know-how erfolgversprechend einzusetzen.

Dieses Jahr scheint in der Tat ein gewisser Durchbruch für die ‚tragbare Elektronik' oder neudeutsch auch ‚Wearable Electronic' zu sein. Alle namhaften Anbieter für Konsum- und Trendprodukte bieten etwas aus dem Bereich der sogenannten tragbaren Elektronik an.  Prominenteste Beispiele sind Google-Glass und die AppleWatch. Tragbar: ja; Elektronik: ja. Und was weiter ...? Ist das schon echte tragbare Elektronik? Es ist sicher ein Anfang. Doch die Reise und die Ideen führen noch viel weiter: Denken wir zum Beispiel an die intelligente Kontaktlinse mit integriertem Sensor von Google.

Speziell für die Verklebung und Wärmeentkopplung von Leistungselektronik hat Panacol neue thermisch härtende, einkomponentige Epoxidharz-Klebstoffe mit sehr guten wärmeleitfähigen Eigenschaften entwickelt. Die Klebstoffe bieten sehr hohe Metallhaftung. Aufgrund von mineralischen Füllstoffen gewährleistet etwa Elecolit 6603 eine hervorragende elektrische Isolierung. Vergleichbare Werte für die Durchschlagsfestigkeit werden sonst oft nur mit wärmeleitfähigen Klebebändern erreicht. Darüber hinaus ist der Klebstoff mit bis zu 200°C dauertemperaturbeständig.

Einfach war die Zeit, als man Mikrochips noch mit Pinzetten handhaben konnte. Doch gemäß dem Moore'schen Gesetz schrumpfen Elektronikbauteile so rapide, dass Vorrichtungen dieser Art längst ausgedient haben. Chips für RFID-Anwendungen etwa besitzen mittlerweile Kantenlängen von weniger als einem Viertel Millimeter und sind dünner als ein Haar. Passive Bauelemente wie Kondensatoren oder Widerstände sind sogar noch um Einiges kleiner. Was Anwender immer grazilerer Elektronikprodukte freut, wird für Mikroelektronikhersteller allerdings zunehmend zum Problem. Denn bereits bei der Positionierung solch winziger Bauteile stoßen herkömm- liche automatische Pick-and-Place-Bestücker in punkto Genauigkeit an Ihre Grenzen.

Im Laufe der vergangenen 10 Jahre hat die Elektronikindustrie auf No-Clean-Flussmittel für die Oberflächenmontage umgestellt. Trotzdem werden zum einen nach wie vor wasserlösliche/abwaschbare Flussmittel benötigt und werden weiterentwickelt. Zum anderen geht die Entwicklung im No-Clean-Bereich ständig weiter. Indium belegt das mit zwei neuen Produkten.

Im März startete Seho eine neue digitale Eventreihe, die kompakt über innovative Technik, Anwendungs-Know-how und die Optimierung von Produktionsabläufen informiert. Insbesondere zeigt sie auf, wie sich gleichzeitig konstant hohe Produktqualität und nachhaltige Senkung von Fertigungskosten erreichen lassen. Den erster Technologie-Trend-Tag der neuen digitalen Reihe bestritt die Seho Systems GmbH, Kreuzwertheim, zusammen mit der Stannol GmbH & Co. KG. Thema waren wasserbasierte Flussmittel. Dabei wurde, moderiert von Heike Schlessmann, Seho, praktisches Wissen rund um ihren Einsatz vermittelt. Referenten waren Jens Gruse, Stannol, und Dr. Ronny Horn, Seho, die jeweils etwa 40-minütige Präsentationen darüber hielten, welche Vorteile wasserbasierte Flussmittel bieten, was bei der Prozessumstellung zu beachten ist und wie die Anlagentechnik realisiert werden kann, um Taktzeiteinbußen zu vermeiden. In einer Diskussionsrunde wurden danach Teilnehmerfragen von den Experten beantwortet.

Übersicht

Bei der nächsten Generation von Elektronikprodukten wird es hauptsächlich um das Produkterlebnis gehen und nicht so sehr um das Produkt selbst. Diese Produkte sind keine alleinstehenden Geräte, sondern intelligente Teile von viel größeren, miteinander verbundenen Ökosystemen. Es geht nicht länger nur um das Metall, Silizium oder Plastik, aus dem die Produkte gemacht sind. Der eigentliche Wert dieser Produkte und die Intelligenz, die für die Vernetzung mit einem größeren Ökosystem nötig ist, werden von den Soft-Elementen des Designs bestimmt. Trotz dieser Fortschritte bestehen wir allerdings weiterhin darauf, Produkte in der falschen Reihenfolge zu entwickeln. Wir müssen mit dieser Tradition brechen. Entwickler sollten den Produktentwicklungsprozess ganzheitlich betrachten und den Designprozess als eine Aufgabe sehen. Schwerpunkt und Ausgangspunkt sollten dabei die soften Elemente sein. Die Hardware sollte im zweiten Schritt folgen und so entwickelt werden, dass sie zu den entsprechenden Soft-Elementen passt. Wenn wir diese ganzheitliche Herangehensweise an das Produktdesign verfolgen, können wir intelligente Geräte entwickeln, die eine Verbindung zwischen Kunden und Herstellern aufbauen. Der Produktmehrwert kann so über die simple Grenze des Produktgehäuses hinausgehen. Es entsteht vielmehr ein Mechanismus für kontinuierliche Innovation mit einem fortlaufenden Austausch von Werten und Ideen. Dieses White Paper erläutert, warum dieser Design- ansatz notwendig ist. Informieren Sie sich darüber, wie Entwickler auf die neuen Veränderungen in der Elektronikbranche reagieren müssen: Schneller technologischer Wandel ist unvermeidlich. Diejenigen, die sich diesem Wandel verweigern, werden kaum eine Zukunft haben.

Mentor Graphics setzt die Richtlinie schon um

In PLUS 5/04 wurde vorab die neue, in Arbeit befindliche Richtlinie IPC-7351 für das Design von Bauelemente-Footprints vorgestellt. Sie wurde in den September-Dis- kussionen des FED-Forums über die Anschlusspad- Dimensionierung verschiedentlich erwähnt und empfohlen. Auch zur 12. FED-Konferenz im September befasste sich ein Vortrag mit der Richtlinie. Sie hatte im Sep- tember jedoch erst den Status „Proposed Standard for Ballot“ – d.h. sie befindet sich noch immer in der In- dustrieabstimmung. Die offizielle Herausgabe ist damit frühestens Ende des Jahres oder Anfang 2005 zu erwarten. Seitens der Erarbeiter der neuen IPC-735x-Serie wird jedoch schon fleißig Werbung für die vorhandenen Ergebnisse betrieben.

Die diesjährige, von SEMI und IMAPS Europe organisierte „Advanced Packaging Conference" am 4. April 2006 in München widmete sich der Thematik „Wafer Level Packaging and Beyound: from samples to volumes". Diese seit vier Jahren etablierte Veranstaltung konnte in diesem Jahr mit einem Besucherrekord von 103 Teilnehmern aufwarten. Neben den 11 Präsentationen in drei Vortragsreihen steigerten die Key- notepresentation von Nokia, die abschließende Diskussionsrunde sowie 10 weitere Poster die Attraktivität der Tagung.

Die Begriffe ,Lean-Management‘ und ‚Lean Manufacturing‘ sind schon lange auch in der Elektronikindustrie bekannt. Sie wurden in den 1990er-Jahren zuerst in der Automobilindustrie eingeführt. Unter Verwendung von Werkzeugen und Prinzipien des Lean Managements zu nachhaltigen Umsetzungskonzepten ist Lean-Lab hinzugekommen. Bei ihm geht es um die Verschlankung und Optimierung der Laborprozesse im Unternehmen.

Immer wieder, insbesondere bei technologischen Änderungen und Innovationen, stellt sich die Frage: „Was ist besser? Eine Standardisierung oder keine?” Beides hat Vor- und Nachteile. Eine Standardisierung ermöglicht bzw. erleichtert nicht nur den Ein- satz von Produkten verschiedener Hersteller, sondern auch die Arbeitsteilung zwischen den Unter- nehmen. Die Standardisierung sichert die Kompatibilität und ist eine entscheidende Grundlage für den Wettbewerb. Andererseits sind optimale individuelle Lösungen ohne die Berücksichtigung genereller Regelungen leichter realisierbar. Die Frage: „Was ist besser? Eine Standardisierung oder keine?” ist deshalb nicht leicht zu beantworten. Ohne eine gewisse Standardisierung geht jedenfalls in der Technik nichts. Das richtige Maß ist auch hier entscheidend.

In den letzten Jahren ist es häufiger vorgekommen, dass Gesetzesänderungen eingeführt wurden, welche die elektronische Industrie direkt beeinflussten. Aber sei's drum oder besser doch nicht?

Mit dem Montrealer Protokoll [2] scheint es einen Anfang genommen und mit der RoHS [3] einen gewissen Höhepunkt erklommen zu haben. Aber in dem sogenannten Wall-Street-Reformgesetz (Dodd-Frank[4]-Gesetz) hat man in Abschnitt 1502 auch Regelungen der Berichterstattung über Konfliktmineralien hineingeschmuggelt, was sich natürlich auch in Europas Parlament [5] herumgesprochen hat. Damit nicht genug, hatte sich die amerikanische Umweltbehörde (EPA – Environmental Protection Agency) nach einigem Hin-Und-Her dazu durchgerungen HCFC-225 bereits zum 1. Januar 2015 zu verbieten.

Berliner Fraunhofer-Forscher zeigen, wie gebrauchte Elektronikbauteile im Auto wiederverwendet werden. Moderne Fahrzeuge vereinen ganze Berge an elektronischen Baugruppen. Konzentrierte sich die Elektronik noch vor wenigen Jahrzehnten auf eine einzige Leiterplatte, sorgen mittlerweile elektronische Steuereinheiten, Sensoren und Prozessoren für optimalen Fahrkomfort und maximale Sicherheit. Während die eigentliche Fortbewegung beinahe nebensächlich wird, stellt sich jedoch die Frage, wie sich die Versorgung mit Ersatzteilen für den gesamten Zeitraum des Fahrzeuglebens gestaltet.

Um günstigste Kosten und höchste Qualitäten zu erreichen sowie insbesondere um innovative Produkte und technisch anspruchsvolle Sonderlösungen zu realisieren, ist eine intensive und effiziente Kommunikation in der gesamten Lieferkette und innerhalb der beteiligten Unternehmen als Informationsbasis erforderlich. Kommuniziert wird zwar in jedem Unternehmen und auch mit allen Geschäftspartnern, es gibt aber große Unterschiede, wie dies erfolgt. In der ISO 9001 und anderen Regelwerken sind zwar auch Forderungen wie z.B. zum Einrichten von Prozessen für die interne Kommunikation enthalten, doch deren große Bedeutung wird auch heute noch teilweise nicht erkannt bzw. nicht angemessen berücksichtigt. Denn vieles wird immer noch einfach dem Zufall bzw. Gutdünken der Mitarbeiter überlassen.

Der Jahreswechsel ist die Zeit der Rückblicke und Prognosen. Es wird dann nach Erklärungen gesucht, weshalb es nicht so gekommen ist wie vorhergesagt. Trotzdem wird immer wieder ein neuer Versuch unternommen, einen Blick in die Zukunft zu wagen. Das Jahr 2014 war für die Leiterplattenindustrie in Europa nicht schlecht, obwohl es zu Jahresbeginn noch positiver ausgesehen hatte. Aber die verschiedenen Krisen führten spätestens ab Jahresmitte zu einer Abkühlung der Hoffnungen. Das Jahr brachte auch keine spektakulären Entwicklungen, so dass sich das Produktionsvolumen in Europa – wie auch weltweit – kaum verändert hat.

Prognosen sind wie Handgranaten, je weiter man sie wirft, desto weniger wird man von ihnen getroffen! Wir alle kennen die sogenannte Hockey- Kurve aus den jährlichen Budgetbesprechungen. Ein schwaches Wachstum wird im nächsten Jahr geplant, aber ein stetig stärker steigendes Wachstum in der weiteren Zukunft.

Die EU-Kommission erwartet für uns in den nächsten Jahren ein durchschnittliches Wachstum der Wirtschaftsleistung von 1,2 % – das ist eher dünn. Wir haben den Lorbeer plattgesessen, den wir in den letzten neun Jahren durch die Reformen der Agenda 2010 errungen haben, schrieb das Handelsblatt in einem Leitartikel Ende November. Die Rente ab 63, die zusätzliche Mütterrente, die immensen Kosten der aus dem Ruder gelaufenen Energiewende und so manche anderen staatlich verordneten Kosten belasten die Industrie. Wir haben uns dabei in den letzten Jahren mehr auf das Verteilen als auf das Verdienen konzentriert.

Im Februar 2005 erschien die schon lange erwartete neue Richtlinie für SMD-Design und SMD-Anschlussflächen IPC-7351 „Generic Requirements for Surface Mount Design and Land Pattern Standard". Sie ersetzte den vielfach auch in Europa eingesetzten Standard IPC-SM-782A von Dezember 1999 inklusive den dazugehörigen Ergänzungen Amendment 1 und 2. Nachfolgend wird ein Einblick in den Inhalt und die Veränderungen von IPC-7351 gegeben.

Nachdem im ersten Teil in PLUS 10/2014 der Einstieg in das Thema Löten mit Vakuumprofilen gefunden wurde, folgt nun im zweiten Teil eine Vertiefung und die Diskussion der erzielten Lötergebnisse.

Im Bereich der Elektronikfertigung steigen ständig die Anforderungen an die sogenannte Void-Freiheit von Lötstellen, also eine Reduzierung bzw. Eliminierung von Hohlräumen in der Verbindungtechnik zwischen Bauteilanschlüssen und Anschluss-Pads. In dem ersten Teil dieses Beitrags werden die Motivation und einige Grundlagen näher erläutert, der im zweiten Teil dann um Ergebnisse und Ausblicke erweitert wird.

Nachdem in den ersten beiden Teilen (PLUS 10/14, S. 2152 und 11/14, S. 2412) der Einfluss von Aperturvariationen und Vakuum auf die Void-Anzahl und den Void-Gehalt bei BTC Bauteilen (Bottom Terminated Components) beschrieben wurde, wird im dritten Teil ein weiterer Vorteil des gezielten Einsatzes von Vakuum aufgezeigt. Durch die gleichmäßige Verteilung des Dampfes im Vakuum konnte hier der dreidimensionale Lötprozess eines MID-Bauteils (Molded Interconnect Devices / spritzgegossener Schaltungsträger) signifikant verbessert werden.

Erinnern Sie sich noch? Vor gerade einmal 20 Jahren war das „sprechende
Brikett“ von Motorola das Maß aller Dinge in der Telekommunikation. Nur Vorstände bekamen eines, wie mir ein Leiterplatten-Kollege aus dem damaligen Degussa-Reich erklärte. Das 520 Gramm schwere Gerät konnte
gerade einmal für 110 Minuten eine Sprechverbindung aufbauen und die 700mAh-Batterien lechzten täglich nach Aufladung.

Kaum etwas regt so sehr zu Diskussionen an, wie eine kontroverse Frage. Darüber nachzudenken, was die Zukunft für Board Layout-Spezialisten bringt, ist eine wichtige Frage. Sehr viel brisanter wird es, wenn man anregt, dass sich Designingenieure in ihrer Denk- und Arbeitsweise vielleicht verändern sollten. Dies impliziert, dass der Designbereich schrumpft. Das Konzept von Entropie in einer dynamischen, auf Technologie basierenden Branche ist durchaus irritierend.

Spätestens, wenn diese Zeilen zu Ende gelesen sind, kommt die Frage nach dem Nutzen, den der Kunde der EMS-Industrie hat, wenn er mit einem EMS-Dienstleister – wie Schlafhorst Electronics – bereits in der Entwicklungsphase zusammenarbeitet. Die EMS-Industrie im ZVEI wirbt mit der Kampagne NPI (new product introduction) für diese frühe Zusammenarbeit. Sie würden gerne ihre Erfahrungen aus den Produktions- und Logistikprozessen durch DFx-Initiativen (DFx = design for production process) zum frühst möglichen Zeitpunkt in die Produktinnovation einbringen.

Die Problematik bei der Änderung von AOI-Prüfprogrammen und die Vorteile einer Referenzdatenbank in der AOI-Software werden beschrieben.

Eine bekannte Situation

Jeder Bediener von Automatischen Optischen Inspektionssystemen kennt diese Situation: das Prüfprogramm für eine Baugruppe ist fertig gestellt und läuft auch schon einige Zeit in der Produktion. Es macht genau das, was es soll – gute Bauelemente als gut betrachten und Fehler bzw. Auffälligkeiten auch als solche erkennen und markieren. Doch plötzlich treten vermehrt Auffälligkeiten (auch als Pseudofehler bezeichnet) auf, die scheinbar keine Ursache haben. Die Bediener(innen) an den Reparaturplätzen sind genervt und die Produktion kommt ins Stocken, weil zu viele Baugruppen als fehlerhaft erkannt und ausgeschleust werden. Nun ist Eile geboten. Das Prüfprogramm wird hektisch geändert, Parameter angepasst, Einstellungen verändert. Mit den neuen Einstellungen klappt es dann auch: die erhöhte Auffälligkeitsrate sinkt und alles sieht wieder bestens aus.

Das Design von Multilayer-Leiterplatten bietet zwar eine Reihe von Gestaltungsfreiheiten, dennoch ist genau zu unterscheiden, um welche Leiterzüge, Schaltungs- und Signalarten es sich handelt. Die nachfolgenden Hinweise richten sich vor allem an Nachwuchsdesigner und jene Schaltungsentwickler, die nur gelegentlich auch das Umsetzen der Schal- tung in das Leiterplattendesign mit übernehmen müssen. Mögen die Ausführungen für „Eingeweihte" auch trivial klingen, so werden elementare Fehler im Design doch immer wieder gemacht. Ziel dieses Beitrags ist es, den Leiterplattenlayouter anzuregen, sich mit den physikalischen Gegebenheiten der Leiterplattenkonstruktion und der kon- kreten Fertigung der Leiterplatte detaillierter zu befassen.

Jeder von uns, der als Vertriebs- oder Firmenver-antwortliche(r) Preise festzulegen hat oder einmal BWL studiert hat, muss sich auch mit der Preiselastizität beschäftigen. Zur Erinnerung: Die Preiselastizität ist ein Maß dafür, welche relative Änderung sich bei der Angebots- bzw. Nachfragemenge ergibt, wenn eine relative Preisänderung eintritt. Je höher die Preiselastizität ist, desto stärker reagiert die Menge auf den geänderten Preis.

Das erste GreenPhone in Liquid Epoxy-Laser-Technologie

Das Umweltbewusstsein in der Bevölkerung wächst und macht auch vor der Elektronik nicht halt. Bislang war die Zielrichtung der Elektronikentwicklung allein durch Geschwindigkeit, Funktionalität, Größe/Gewicht und Preis bestimmt, doch nun wird auch hier der Umweltaspekt immer wichtiger. Insbesondere betrifft dies die verwendeten Materialien und deren Wiederverwertung.

Seit einiger Zeit erleben wir eine Inflation an Zertifikaten. Außer Unternehmen und Produkten können inzwischen auch Personen bezüglich diverser Standards zertifiziert werden. Wem nützen diese Zertifikate? Die inflationäre Entwicklung ist nur durch wirtschaftliche Vorteile erklärbar. Bleibt nur die Frage, ob für den Zertifizierten, dessen Kunden bzw. Anwender, den Zertifizierer oder gar für Dritte? Zertifikate sind Nachweise, dass bestimmte festgelegte Forderungen erfüllt werden, z. B. dass ein Unternehmen ein Qualitätsmanagementsystem betreibt, das allen Forderungen der Norm DIN EN ISO 9001:2000 entspricht. Das entsprechende Zertifikat wird nach einer Überprüfung von einer neutralen, dazu autorisierten Organisation ausgestellt. Das Zertifikat kann das Unternehmen als Nachweis für insbesondere seine neuen Kunden nutzen.

Sekt wäre sicherlich wohlfeiler, hat aber dank Dom Pérignon [1638–1715] nicht den gleichen Ruf. Der Name dieser Lunker ist eigenartigerweise viel positiver als ihr Ruf (siehe Wilhelm Busch: „Wie lieb und luftig perlt die Blase. Der Witwe Klicko in dem Glase.“), denn ein verfrühtes Ausfallen so belasteter Lötstellen ist praktisch vorprogrammiert [1]. Im Gegensatz zu Makrolunkern, die schon 100 bis 300 ?m Durchmesser erreichen können, sind diese Lunker höchstens 25 bis 50 ?m groß und werden oft deswegen auch zur Unterscheidung als (planare) Mikrolunker bezeichnet.