Artikelarchiv

... werden gemacht in der Absicht, einen begangenen Fehler wieder gut zu machen. Zwar hängt die Qualität von Baugruppen davon ab, dass es möglichst keine Fehler gibt, doch ihre Herstellung wird immer schwieriger und die Komplexität der Fehlerfindung nimmt ebenfalls zu. Trotzdem sollte man nicht leichtfertig auf Rework setzen, weil ... siehe Eingangssatz. Selbst bei einer sehr niedrigen Fehlerquote in der Produktion ist es nur in wenigen Fällen kostengünstiger, eine Baugruppe zu entsorgen, statt sie zu reparieren. Moderne Bauteile und Baugruppen sind dafür meist zu teuer. Damit gerät das Fertigungsunternehmen fast automatisch in die Reparaturfalle: Wenn alle wissen, dass sowieso repariert wird, lässt der Druck zur (fast) fehlerfreien Herstellung nach. Reparaturen an Lötstellen großer Bauteile sind schwierig und zeitaufwendig, denn das Bauteil muss abgehoben werden und ein neues (oder nach Reballing auch das alte) aufgesetzt werden.

Daten – Fluch oder Segen: Begriffe wie „Data-Mining, Cloud Solutions, Atrtificial Intelligence (künstliche Intelligenz) etc.“ sind heute aus dem Zeitalter der Digitalen Transformation nicht mehr weg zu denken. So ist es kein Geheimnis, dass in der modernen Baugruppentechnologie riesige Datenmengen anfallen. Bereits bei der Entwicklung und Konstruktion, der Materialbeschaffung und Lagerung, während der Fertigung, in der Qualitätskontrolle, beim Vertrieb und beim Anwender werden hier mit allen Kräften Daten generiert. Die Digitalisierung hat es möglich gemacht, diese Datenmengen zu erfassen, schnell weiterzuleiten und zu sammeln. Aber was machen wir mit diesen Daten? Die Forschung hat große Fortschritte gemacht und ermöglicht mit ihrem Spezialwissen das Verständnis vieler Phänomene und die zielgerichtete Entwicklung neuer Lösungen.

Sieben Partner arbeiten als Konsortium am BMBF-geförderten Forschungsprojekt GlaRA: Die Glasinterposer-Technologie kann zum Beispiel Radarsensoren in Sensor-ASICS integrieren und macht die kostengünstige Herstellung mittlerer Stückzahlen möglich.

Seven partners are working as a consortium on the BMBF-funded GlaRA research project. The glass interposer technology can integrate radar sensors into sensor ASICS, for example, and makes it possible to manufacture medium quantities at low cost.

Der erste virtuelle MID Kongress war ein voller Erfolg: Aufgrund der aktuellen Umstände wurde der 14. Internationale Kongress MID virtuell durchgeführt. Dafür wurde der gesamte Ablauf umgestellt, um dieses zusätzliche Meeting gut in den üblichen Tagesablauf integrieren zu können. Im Rahmen des MID Kongresses wird bereits seit vielen Jahren auch der MID-Förderpreis vergeben. Dieser ist an Personen, welche durch ihre Arbeit und ihr Engagement die MID-Technologie maßgeblich vorangetrieben haben, adressiert. In diesem Jahr wurde der mit 1000 € dotierte Preis an den ehemaligen Geschäftsführer der Forschungsvereinigung 3-D MID e. V. Herr Dr.-Ing. Thomas Kuhn vergeben. Ausschlaggebend für die Vergabe war dessen Promotion im vergangenen Jahr mit dem Thema „Qualität und Zuverlässigkeit laserdirektstrukturierter mechatronisch integrierter Baugruppen (LDS-MID)“ in welche er in einer kurzen Präsentation auch einen Einblick für die Teilnehmer ermöglichte. Der Preis wurde in der Eröffnungssession durch Prof. Jörg Franke übergeben.

Gewohnte Schulungen sind aktuell nicht möglich, Besuche Externer in den meisten Firmen nur in dringenden Fällen. Wie können Schulung und Training auch online so gestaltet werden, dass sie die Effizienz von Präsenzveranstaltungen erreichen? Das Thema Online-Schulung und der Wechsel von Präsenz- zu digitalen Veranstaltungen ist in den letzten Monaten durch Corona ein immer wichtigeres Thema geworden. Doch wie können Schulungsinhalte auf digitalem Weg und ohne direkten persönlichen Kontakt zu den Teilnehmern anschaulich vermittelt werden? Wie können Schulungen, deren Inhalte auch das Arbeiten an Systemen und Geräten beinhaltet, ersetzt werden? Vor diese Herausforderung gestellt hat man bei SPEA viel Konzeptionsarbeit geleistet. Denn die bisherigen Präsenzschulungen können keinesfalls ersatzlos entfallen.

Bleifreie Lote bei Lötverbindungen bergen die Gefahr erhöhter Ausfallraten. Mit verbesserter Qualitätskontrolle wird dagegen gehalten. Doch bisher übliche Verfahren kameragestützter automatischer Bildauswertung stoßen an Grenzen. Bei Siemens Smart Infrastructure wurde eine auf KI und Deep-Learning basierende Lösung installiert. Die bisher üblichen Verfahren kameragestützter automatischer Bildauswertung stoßen deshalb an Grenzen, weil der Anwender bei der Festlegung der Prüfkriterien einen schmalen Grat zwischen zu hohen internen oder zu hohen externen Fehlerraten beschreiten muss. Meist handelt es sich um kameragestützte Bildverarbeitungs-Lösungen, die mithilfe geeigneter Softwarepakete aufgrund von Bildanalysen In-Ordnung/Nicht-In-Ordnung-(IO/NIO)-Einteilungen vornehmen. Ihre Trennschärfe stellte bisher nicht immer zufrieden.

Dieses Jahr mal nicht! Liebe IMAPS-Mitglieder, auch dieses Jahr beginnt mit einer kleinen Änderung. Wir haben gemeinsam im Vorstand beschlossen, dass wir in diesem Jahr auf die Ausgabe und damit auf den Versand der Mitgliedsausweise in Form der üblichen Plastikkarten verzichten werden. Dies geschieht sowohl aus ökonomischen als auch aus ökologischen Gründen. In nächster Zeit wird sich der gemeinsame Interessen- und Erfahrungsaustausch wie bisher auf den Bereich der Online-Workshops und -Konferenzen beschränken, was keinen physischen Nachweis der Mitgliedschaft erfordert. Selbst wenn die Situation es im Herbst erlauben sollte, Präsenzveranstaltungen durchführen zu können, seien Sie versichert, unser Schatzmeister (Ernst Eggelaar) hat stets eine aktualisierte Liste aller Mitglieder zur Hand, auch wenn diese wiederum nur virtuell sein sollte.

Bei der Produktion entstehende luftgetragene Schadstoffe und Partikel sind möglichst effektiv und effizient zu beseitigen. Was dabei zu beachten ist, erläutert der Beitrag auf Basis von Informationen des Anbieters von Absauganlagen und Filtertechnik ULT AG, Löbau. Der Prozess zur Herstellung elektronischer Baugruppen und Geräte umfasst unterschiedlichste Verfahren. Die eingesetzten Technologien zum Bestücken, Löten, Bonden, Kleben, Markieren, Vergießen, Einpressen, Schrauben, Trennen etc. haben eines gemeinsam: dabei entstehen luftgetragene Schadstoffe bzw. Partikel, die erhebliche Auswirkungen auf Personen, Fertigungsequipment und Produkte haben können. Wenn Elektronikbaugruppen damit kontaminiert werden, kann dies zu einem teilweisen oder gar kompletten Ausfall der Funktionalitäten führen.

Im Februar 2021 startete das virtuelle Veranstaltungsformat MID Days. Es soll dem Austausch zwischen Wissenschaft und Unternehmen über Forschungsaktivitäten dienen. Das neue Online-Format zeichnet sich durch seine zeitliche Kompaktheit mit gleichzeitig guter Networking-Möglichkeit aus. Denn die Präsentationen dauern nur etwa 20 min mit jeweils etwa 10 min anschließender Diskussion, um direkt bei den Wissenschaftlern Rückfragen zu stellen. In dieser ‚technical hour‘ erhält man, wie die erste Veranstaltung zeigte, einen kurzen und trotzdem fundierten Einblick in die neuesten Entwicklungen der Forschung. Und im Anschluss daran gibt es die Möglichkeit, über einen Link zum ausgiebigen Networking. So bleiben mit dem neuen MID Day-Format die Institute und Unternehmen auch in Corona-Zeiten in Kontakt.
Jeweils zwei der aktuell über die Forschungsvereinigung 3-D MID e. V. laufenden AiF-IGF-Vorhaben werden in den Webinaren von deren wissenschaftlichen Bearbeitern vorgestellt. Organisiert werden sie von 3-D MID-Geschäftsführer Philipp Bräuer. Sie sind für alle Interessierten frei zugänglich und kostenlos.

Wie kann eine Stickstoffatmosphäre in Konvektionslötsystemen Lötfehler vermeiden? Dieser Frage ist Rehm Thermal Systems auf Basis typischer Fehlerbilder nachgegangen. Die gewählte Lötatmosphäre beeinflusst erheblich das Auftreten oder die Vermeidung von Lötfehlern. Typische Fehlerbilder hierzu sind z. B. Lotperlen/Beading, Voiding, Whisker, Graping, Head-in-Pillow, Benetzungsstörungen und Tombstone. Die Tests erfolgten auf den als Luft- oder Stickstoffanlagen konzipierten Konvektionslötsystemen der Vision-Serie von Rehm.
Lotperlen / Beading: Ein häufiger Fehler sind Lotperlen an zweipoligen Bauelementen, was im Amerikanischen Beading genannt wird. Beading entsteht durch unter das Bauelement geratene Lotkörner aus der Lotpaste, die beim Aufschmelzen seitlich aus dem Spalt unter dem Chip herausgequetscht werden. Bei allen untersuchten Lotpasten wurde ein geringeres Beading nach dem Reflowlöten unter Stickstoff nachgewiesen. Der Grund hierfür wird im besseren und schnelleren Zusammenschmelzen der einzelnen Lotkörner der Paste zu einem einheitlichen Lotvolumen gesehen. Da Sauerstoff in der Lotatmosphäre fehlt, kommt es nicht zur Bildung von Oxidhäuten an der Lotkornoberfläche, die ein Zusammenschmelzen behindern würden. Dadurch sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass einzelne Lotkörner unter den Spalt des Chips gelangen können.

Kompromiss zum Sorgfaltspflichtengesetz: Umsetzung bleibt für viele Unternehmen eine große Herausforderung: Die Bundesregierung hat sich offenkundig auf einen Kompromiss zum geplanten Sorgfaltspflichtengesetz geeinigt. Mit Blick auf die Diskussion des Gesetzentwurfs im Bundestag plädiert der ZVEI weiterhin für einen Ansatz, der die EU-Mitgliedsstaaten und die Industrie zur Wahrung der Menschenrechte zusammenbringt. „Die Unternehmen können nicht allein gelassen werden bei der Detektivarbeit, mit welchen Unternehmen und Personen Geschäftsbeziehungen eingegangen werden können. Die EU und die Mitgliedstaaten müssen durch Hinweise auf Verstöße gegen die Menschenrechte unterstützen“, erklärt Wolfgang Weber, Vorsitzender der ZVEI-Geschäftsführung. Eine solche Liste mit Warnhinweisen könne sich an den bestehenden EU-Sanktionsvorschriften orientieren, die heute schon von den Unternehmen zwingend zu beachten sind. Eine solche Regulierung könne von den Unternehmen schnell aufgenommen werden und positive Effekte bei der Wahrung der Menschenrechte in den Lieferketten erzielen.

Ende Januar fand das Zweite der KSG-Webinare zu 3D-Leiterplatten statt. Thema: ‚Mehrdimensionale PCBs konstruieren, designen und optimal einsetzen‘.Über das erste Webinar, (zu Starrflex-, Semiflex- und HSMtec-Aufbauten) berichtete die PLUS 1/2021. Im 2. Webinar wurden die verschiedenen Aufbauten, Funktionsprinzipien und Technologien von starrflexiblen, semiflexiblen und HSMtec-Leiterplatten vorgestellt. Die Entscheidung, welche Aufbauten und Leiterplattentypen in der Baugruppe zum Einsatz kommen, hängt von den jeweiligen technischen Anforderungen ab, welche die Platine zu erfüllen hat. Auswahl der richtigen Technologie: Die Herstellung für Leiterplattenaufbauten ist unterschiedlich komplex und bestimmt u. a. die Kosten. Auch die Wahl des Basismaterials beeinflusst die Kosten. So wird z. B. für Starrflex-Aufbauten im Biegebereich hochwertiges Polyimid eingesetzt. Auch in der Herstellung sind starrflexible Aufbauten am aufwendigsten, sodass diese im Vergleich zu Semiflex- und HMSTec-Leiterplatten am teuersten sind. Sie erfüllen im Gegenzug hohe Anforderungen z. B. in Bezug auf Biegeradien- und zyklen sowie Impedanzkontrolle.

Räumliche Schaltungsträger (3D-MID), seit Markteintritt vor ca. 25 Jahren stetig weiterentwickelt, sind zunehmend im Markt präsent. Gründe sind Miniaturisierung und Gewichtsreduzierung. Die Möglichkeiten, mechanische, sensorische, optische, fluidische und thermische Funktionalitäten in 3D-Module einzubeziehen sind längst nicht ausgeschöpft. In der Einführung zu Teil 1, der als Kern-thema Printed Electronics (PE) hatte, ging der Autor bereits auf einige grundlegende Dinge zu 3D-MID ein. Der Buchstabem M im Kürzel steht für viele für ‚Mechatronic‘ statt ‚Molded‘. Tatsächlich wurde der ursprüngliche Begriff Molded Interconnect Devices laut [1] schon während des MID-Kongresses 2010 zu Mechatronic Integrated Devices umbenannt.

Wärmemanagement in Leiterplatten und Baugruppen ist eine immer größere Herausforderung: Ob LED-Anwendungen großer Lichtleistung, HF-Technologie oder Leistungselektronik – bessere Wärmeübertragung und Kühlung sind immer mehr gefragt: Bei einer Leiterplatte bzw. einer elektronischen Baugruppe hat Wärmemanagement zum Ziel, die Wärme von den wärmeerzeugenden Komponenten weg zu bekommen und nach außen abzuleiten. Eine verbesserte Wärmeübertragung reduziert das Risiko der thermischen Überlastung von aktiven Bauteilen und ist oft ein entscheidender Faktor für die Erfüllung der Lebensdaueranforderungen des Produktes. Folgende Technologien auf Leiterplatten-Ebene verbessern die Wärmeableitung: Die Metall-Core-Technik; Die Kupfersäulen-Technik; Die Copper-Coin-Technik

Report from the fifth Technical Snapshot Webinar (Feb. 17, 2021) John Ling’s invitation to the fifth in EIPC’s series of Technical Snapshots was as droll as we have come to expect: “In these confined days of lock down, and exhortations to stay at home and only go out for exercise, this only exercises the natural inclination to hop on a plane to some sunshine. Although not the same as Factor 20, one of our Webinars gives a high degree of protection from harmful ignorance, and you do not have to go out in the cold”. ,Sauberkeit‘ war zentrales Thema der von Tarja Rapala-Virtanen, der technischen Direktorin des EIPC, eingeleiteten Veranstaltung – der nunmehr 5. der EIPC-Webinar-Reihe. Moderiert wurde sie von Christian Behrendt, EIPC-Vorstandsmitglied und Geschäftsführer des deutschen Leiterplattenherstellers ILFA.
Freddy Gilbert, Technologieanalyst bei Zestron Europe, startete mit einer Präsentation, die detailliert die Technik der Ionenchromatographie und ihre Vorteile bei der Beurteilung der Sauberkeit von PCB-Baugruppen durch die Bestimmung der Art und des Ausmaßes der ionischen Kontamination beschrieb.

Pkw-Hersteller – bis 2022 wieder auf Vorkrisen-Niveau? Erfolg ist nur gemietet, Mietzahlungen sind täglich fällig erstärkt durch die Corona-Pandemie brach der weltweite Automobilmarkt 2020 um weitere 15 % ein, nachdem 2019 bereits ein Minus von 5,2 % zu verzeichnen war (Abb. 3). Der Absturz des europäischen Pkw-Marktes 2020 war mit -24 % noch gewaltiger. Auch die USA mussten einen Rückgang von 14,7 % für das Gesamtjahr verkraften. Der weltgrößte Markt China knickte nur kurz Anfang 2020 ein, erholte sich aber schnell wieder und blieb für das Gesamtjahr nur noch um -6,1 % unter Vorjahres-Niveau (Abb. 4). Nur der Absatz von Elektrofahrzeugen in Deutschland erreichte dank großzügiger Prämien neue Rekordstände. 194 000 Vollelektrische Pkw (BEV) und 200 500 Plugin Hybride (PHEV) wurden hier 2020 zugelassen (Abb. 1 u. 2).

Fachartikel aus der Praxis: Intelligentes Design for Manufacturing (DFM): Fertigungsoptimierte Leiterplattenentwicklung gewinnt immer mehr an Bedeutung
Die Anforderungen an Leiterplattenentwickler werden nicht nur aus funktionellen Gesichtspunkten immer komplexer. Wer sich mit dem Thema Leiterplattendesign beschäftigt, sollte zwangsläufig auch nachgelagerte Fertigungs-, Test- und Handlungsspielräume kennen und Software verwenden, die all diese Facetten unter Kontrolle behält. Unter dem neuen Namen ‚Siemens EDA‘ integriert Siemens nun das umfassende Softwareportfolio für Electronic Design Automation (EDA) von Mentor Graphics/Valor mit Siemens-Technologie für Simulation, mechanisches Design, Fertigung, Cloud, Internet of Things (IoT) und Systemdesign. Das Ergebnis ist eine breit gefächerte Produktpalette, die ganzheitlich interagieren oder als Teillösung in einer bestehenden Tool-Umgebung integriert werden kann.

Vereinfachte Datenabfrage, optimierte Konfiguration und erleichterte Bedienbarkeit – das sind die wichtigsten Aspekte des umfangreichen Versionsupdates des CAE-Pakets ToolSystems von AmpereSoft. Die Neuerungen unterstützen einen beschleunigten sowie möglichst reibungslosen Engineering-Prozess. In die neue Version 2021.1 sind zahlreiche Weiterentwicklungen eingeflossen. So wurden im Materialverwaltungs- und Pflegetool MatClass regelwerksbasierte Konfiguratoren für Komponenten und deren Zubehör in die Herstellerdatenbanken von Eaton und Schneider Electric integriert Hierdurch wird die Möglichkeit einer direkten Konfiguration in einer ,herkömmlichen‘ Artikeldatenbank geschaffen und sehr einfach und zuverlässig können vollständige Materialkombinationen aufgrund technischer Anforderungen erstellt werden.

Immer höhere Verdrahtungsdichte auf der Leiterplattenfläche wird zur Herausforderung für CAD-Design und PCB-Produktion. Komplexere Kontaktierungsstrategie, reduzierte Via-, Pad- und Leiterbahnflächen und komplexere Konstruktion des Multilayers sind Lösungsansätze. Die Evolution elektromechanischer Baugruppen ist offensichtlich: Die Dichte der Anschlüsse auf den Komponenten nimmt zu. Am deutlichsten wird das bei der Betrachtung der Pinabstände (~ Pitch) von BGAs. Noch liegt der übliche Wert bei 800 µm, die Tendenz geht jedoch in Richtung 650 µm. Mit BGAs mit einem Pitch von 500 µm ist die Evolution der Bauteile noch nicht beendet. Das Limit sind BGAs mit einem Pitch von 400 µm, die bereits in hunderttausenden Handys eingesetzt sind. Auch die Platzierungsdichte von Komponenten auf der Fläche einer Leiterplatte nimmt zu. Doppelseitige Bestückung ist üblich und wenn der verfügbare Platz auf zwei Seiten nicht mehr ausreicht, wird Bestückung auf dritter oder vierter Ebene in Betracht gezogen: Das Prinzip ‚Embedded Components‘ lässt die Testphase hinter sich und wird bald eine anspruchsvolle, aber gängige Option sein.

Das Ende der Technologie: Das vergangene Jahr ist überraschenderweise – vom allgemeinen Standpunkt des Komponentenmarktes aus betrachtet – um einige Prozent gewachsen, auch wenn es leider bei der Distribution etwas anders aussieht. Tatsächlich sind die Aussichten für 2021 eher positiv als negativ. Laut den renommierten Marktforschern IC Insights und VLSI Research (2018) sind die längerfristigen Aussichten für den Komponentenmarkt mit einem Marktvolumen von mehr als 1 Billion US-Dollar bis 2030 sehr positiv. Gäbe es da nicht einige große ‚WENNs‘. Bedenkt man, dass trotz Covid-19 einige große gesellschaftliche Probleme – insbesondere der Klimawandel – nach wie vor sehr präsent sind, und berücksichtigt man die weit verbreitete Vorstellung, dass der Wendepunkt zur Klimaregulierung nach Ansicht vieler Experten weniger als 10 Jahre entfernt ist, liegt es nahe, die Trends in der High-Tech-Industrie zu betrachten. Denn diese Branche verspricht Innovation zum Wohle der Allgemeinheit und vermittelt den Mythos, dass nur die Technologie das Spiel verändern kann. Ist das wirklich wahr? Und wenn nicht, was muss dann geschehen? Was muss die Industrie tun, um das Versprechen in eine glaubwürdige Realität umzuwandeln?