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In ihrem Treffen Ende November 2010 beschäftigten sich die Mitglieder des Sächsischen Arbeitskreises Elektroniktechnologie (SAET) mit Problematiken verschiedener Oberflächenprozesse, mit Montagetechnologien und mit der Schadensanalyse an Elektronikbauteilen. Als attraktiven Gastgeber hatten sie das unabhängige Prüf- und Qualifizierungsunternehmen für technische Produkte, TechnoLab GmbH Berlin gewonnen und konnten dort die umfangreichen Möglichkeiten des Unternehmens für die Schadensanalyse in den Prüffeldern des Unternehmens: mechanische, elektronische und metallografische Analyse, optische Inspektion und Umweltsimulation in Augenschein nehmen und über Fehlervorbeugungs- und Präventivstrategien diskutieren.

Die Fertigung der Jenaer Leiterplatten GmbH (JLP) ist speziell auf die Produktion von Klein- und Mittel- serien ausgerichtet, wobei die Schwerpunkte auf Musterleiterplatten und Eilservice liegen. Um Qualität und Liefertreue zu steigern, wurden jetzt neue Maßnahmen zur Überwachung der Prozesse und -medien ergriffen, die im Folgenden dargelegt werden.

Die Kluft zwischen Wunsch und Wirklichkeit in der Praxis könnte nicht größer sein: Der Designabschluss ist geschafft und anschließend soll es in die Serienfertigung gehen. Nicht selten ist der Druck des Marktes groß, so dass es bei der Leiterplattenbestückung zu Problemen kommt. Die Folgen: spät detektierte Fehlerquellen, unvermeidliche Korrekturschleifen und eine zeitliche Verzögerung. Forecast-Check der Layout-Daten: „Nicht immer ist es möglich, vom Kunden frühzeitig in den NPI-Prozess eingebunden zu werden, um gemeinsam die Designphase möglichst fehlerfrei in die Serienfertigung zu überführen“, meint Peter Sommer, Leiter für Marketing und Vertrieb bei der Lacroix Electronics GmbH.

Die technischen Anforderungen an Leiterplatten haben sich in den vergangenen Jahren stark verändert. Die Layouts sind feiner geworden, die Leiterplatten müssen auf weniger Platz ihre Aufgaben erfüllen und müssen elektrischen, thermischen und sogar oft statischen Vorgaben standhalten. Die Entwicklungen der Elektronik und Industrietrends geben vor, was eine Leiterplatte leisten muss. Immer mehr Anwendungen arbeiten mit Hochfrequenztechnologien, auf die der Aufbau der Leiterplatte abgestimmt werden muss. Stichwort: impedanzkontrollierte Leiterplattenfertigung.

Elektronische Flachbaugruppen, Module und Hybride lassen sich bis heute und leider auch in Zukunft nicht fehlerfrei fertigen. Sie müssen also zu hundert Prozent getestet werden. Dabei werden im wesentlichen zwei Testverfahren unterschieden, der Incircuittest und der Funktionstest.

Elektronikbaugruppen können nicht fehlerfrei gefertigt werden, da der Mensch Fehler erzeugt und defekte bzw. falsche Bauteile montiert werden, was zu Fehlerraten von 2 % bis 30 % führt. Daher ist es ein Muss, die Baugruppen zu testen. Das Adapterkonzept hat entscheidenden Einfluss auf den Aufwand und die Sicherheit des Tests. Die nachfolgend vorgestellten Lösungen bieten viele Vorteile.

Nach Informationen der Reinhardt System- und Messelectronic GmbH, Diessen-Obermühlhausen, ist bei der Herstellung von elektronischen Baugruppen erfahrungsgemäß ein Test notwendig, denn Fehlerraten von 2 % bis 40 % sind zu erwarten. Heute werden viele Baugruppen nicht mehr im Europaformat von 100 mm x 160 mm mit einem oder zwei Steckern oder im Doppeleuropaformat mit zwei und mehr Steckern ausgeführt sowie die Stecker oft vertikal auf der Baugruppe platziert. Die Elektronikbaugruppen sind fast zur Hälfte vieleckig, rund oder halbrund geformt. In diesen Fällen ist es zum Test notwendig, Adapter mit gefederten Kontaktstiften zu verwenden.

Oftmals soll auch der Stecker getestet werden. Dann muss ein Teststecker mit Flachbandkabel vom Adapter zum Prüfling verwendet werden. Diese Methode ist problematisch, da die meisten Stecker nicht für mehrere Hundert Steckvorgänge konstruiert sind. Auch die Flachbandkabel haben ihre Probleme. Deshalb werden in den meisten Fällen Nadeladapter vorgezogen, welche viele Tausend Kontaktierungen ermöglichen.

Da 100 % aller Flachbaugruppen getestet werden müssen, müssen auch entsprechende Testsysteme mit der dazu- gehörigen Adaption zur Verfügung gestellt werden. Die Reinhardt GmbH in Diessen-Obermühlhausen fertigen seit 1979 Funktionstestsysteme und seit 1988 kombinierte Funktions- und Incircuittestsysteme.

Damit elektronische Bauteile und Steuerungssysteme für Fahrzeuge in allen Klimazonen der Welt zuverlässig ihre Funktion erfüllen, verlangt die Automobilindustrie bei allen sicherheitsrelevanten Komponenten eine Hundert-Prozent-Kontrolle. Hier konnten die Firmen Baumann Automation und SMT mit einem Klimatester eine besonders energieeffiziente Prüfanlage für die Qualitätssicherung realisieren.

Der Einsatz von AOI-Systemen in der Elektronikfertigung hat sich mittlerweile als Standard etabliert und ist als Hilfsmittel zur Qualitätssicherung nicht mehr wegzudenken. Dabei findet man als häufig-sten Anwendungsfall die Inspektion von bestückten und gelöteten Leiterplatten. Die Prüfungen beziehen sich hierbei insbesondere auf Anwesenheit, Lagerichtigkeit, Polung und richtige Lötung der Bauelemente. Auch wenn die zu prüfenden Baugruppentypen, bedingt durch ihre unterschiedliche Funktionalität untereinander, stark differieren und ein großes Bauteilspektrum abzudecken ist, so handelt es sich hierbei doch um Seriengeräte, die mit verschiedenen Grundfunktionen die einzelnen Variationen abdecken.

Die 3D-MID-Baugruppeninspektion bei der Harting AG mit dem AOI-System Viscom S6056 MID wird beschrieben. Dabei wird auf die besonderen Herausforderungen der 3D-MID-Inspektion und deren Lösung eingegangen. Die Harting AG setzt für ihre qualitativ anspruchsvollen Kunden aus den Branchen Automobil- und Medizintechnik immer häufiger die 3D-MID-Technologie (Molded Interconnect Device) ein. Diese dreidimensionalen Bauteile aus Kunststoff weisen Leiterbilder auf, so dass elektronische Bauteile unmittelbar darauf bestückt werden können.

Das Lackieren von elektronischen Baugruppen ist vor allem in der Automobilindustrie weit verbreitet, da an vielen Einbauorten im Kfz eine Betauung während des Betriebes nicht ausgeschlossen werden kann. Es ist in Form von Qualifizierungsprüfungen meist eine betauende Umgebung vorgegeben, so dass ohne Schutzlackierung ein Bestehen der Qualifikationsprüfungen nicht möglich ist. // 

Lacquering or conformal coating of electronic assemblies, especially in the automotive industry, is common practice, since, in many locations in a commercial vehicle, moisture ingress during operation cannot be precluded. Specification tests usually call for exposure to a humid atmosphere so that, without such a protective coating, the vehicle is unlikely to pass the specification testing.

Dürr Assembly Products hat mit x-road curve in Korea einen Prüfstand für autonome und teilautonome Fahrzeuge in Betrieb genommen. Beteiligt am Projekt war dSPACE. Das Unternehmen der Dürr Systems AG, einem renommierten Lieferanten von Fertigungstechnologie unter anderem für die Automobilindustrie, hat den innovativen Multifunktionsprüfstand für autonome und teilautonome Fahrzeuge x-road curve für den Auftraggeber Korea Transportation Safety Authority (KOTSA) entwickelt und nun erfolgreich in Betrieb genommen. KOTSA ist eine staatliche Behörde, die für die Fahrzeug- und Verkehrssicherheit verantwortlich ist. Sie hat in Korea eine ähnliche Funktion wie der TÜV in Deutschland und ist für die PTI (Periodical Technical Inspection) verantwortlich. Das Projekt x-roasd curve wurde von Dürr Assembly Products in Kooperation mit dSPACE, einem Spezialisten für die Simulation von Fahrszenarien.

Zum zweiten Mal veranstaltete die Göpel electronic GmbH ein Prüftechnologie-Forum in Weimar. ,Wenn
Fehlerwolken aufziehen‘ lautete in diesem Jahr das Motto. Denn genau so plötzlich wie Regengüsse können in der Elektronikfertigung auch Fehler auftreten. Auf der Veranstaltung wurde über neue Test- und Inspektions-lösungen informiert, mit denen die gesamte Prozesskette abgedeckt werden kann.

Die Göpel electronic GmbH, Jena, hat in Weimar das Prüftechnologie-Forum 2015 veranstaltet. Der Mix aus aktuellen Beiträgen sowohl zu optischen als auch zu elektrischen Tests in Verbindung mit der Ausstellung und den praktischen Anwendungen fand großes Interesse. Die erste Veranstaltung dieser Art war auf Anhieb ein großer Erfolg. Deshalb soll diese in Zukunft alle zwei Jahre stattfinden.

Auf elektronischen Baugruppen kommen Einpressverbindungen insbesondere als lötfreie Anschlusstechnik für hochpolige Steckverbinder zum Einsatz. Beim Einpressen der Einpressstifte in die Durchkontaktierungen der Leiterplatte erfährt diese eine mechanische Belastung, die zur Schädigung der Leiterplatte führen kann. Auch Schäden an den Einpresskontakten sind möglich. Basismaterial, Design und Metallisierung der Leiterplatte müssen daher auf den verwendeten Kontakt und seine Metallisierung abgestimmt sein. Ziel ist eine gasdichte, elektrisch stabile, kaltverschweißte Verbindung.

1 Anforderungen, Probleme
und Entwicklungen im Packaging

Pflichtenhefte für das Packaging von ASIC, Speicher und Mikrocontroller fordern einen superflachen Aufbau, einen minimalen Flächenbedarf, eine hohe Anschlußdichte und vor allem günstige Kosten. Das IC-Gehäuse muß zudem nicht nur funktional, sondern auch leicht verarbeitbar sein.

Mit der Erweiterung seiner Low-Power-Produktfamilie um leistungsstarke PSoCs (Programmable System on Chip) dringt Cypress nun auch in den High-End-Bereich vor. Der Halbleiterhersteller für Mixed- Signal-Lösungen will damit attraktiver für den Markt energiehungriger embedded-Applikationen werden wie etwa industrielle Anwendungen, Medizintechnik, Automotive-Applikationen, Kommunikationstechnik und Consumer-Equipment. Der Gesamtmarkt für PSoC-Produkte wächst damit auf mehr als 15 Mrd. US$, schätzt Norm Taffe, Executive Vice President der Consumer & Computation Division von Cypress, der die 8-, 16- und 32-Bit Applikationen genauso im Visier hat wie auch präzise Analoganwendungen.

Der arbeitende Mensch ist keine Maschine, deren Leistung konstant und von äußeren Faktoren weitgehend unabhängig ist. Wir werden mehr oder weniger von Stimmungen beherrscht, die uns unsere täglichen Aufgaben entweder freudig bis begeistert oder routinemäßig gelangweilt bis missmutig erledigen lassen. Entsprechend ist dann auch das Ergebnis. Wer „gut drauf" ist, schafft mehr als derjenige, der unmotiviert das Ende der Arbeit herbeisehnt. In Wirtschaft und Gesellschaft ist es nicht anders. Die mentale Einstimmung/Ausrichtung kann Wunder bewirken. Schon Ludwig Erhard war überzeugt, dass das psychologische Element für einen wesentlichen Teil der Wirtschaftsentwicklung verantwortlich gemacht werden muss.

Mechanische Abzugstests – so genannte Pull Tests – bieten gute Aussagen über die Qualität elektroni- scher Verbindungen. Für Wire-Bond-Verbindungen wird mit Pullhaken gearbeitet, für andere Verbindun- gen gibt es den Tweezertest. Im Beitrag werden verschiedene Mikrogreifer (Tweezertools) vorgestellt und deren Einsatzmöglichkeiten diskutiert.