Artikelarchiv

Staatliche Kontrollstellen und private Umwelt- und Verbraucherschutzorganisationen finden immer wieder umweltschädliche oder für den Verbraucher bedenkliche Chemikalien (Stoffe) in Produkten des täglichen Lebens.

Der Einsatz von Leistungselektronik bietet gerade im großen Markt für mittlere Leistungen die Chance, die Energieeffizienz deutlich zu erhöhen und damit einen erheblichen Beitrag zur Energieeinsparung zu leisten. Das vorgestellte intelligente 600 V-IGBT-Leistungsmodul MiniSKiiP® IPM vereinfacht den Einsatz durch hohe Integrationsdichte und einfache Montage auf der Leiterplatte. Der integrierte SOI-Treiber ist immun gegen Verschiebungen des Bezugspotentials durch das fortschrittliche Konzept bipolarer Pegelwandler und bietet so eine hohe Zuverlässigkeit in Anwendungen mit Antriebsleistungen bis 15 kW.

Die Entwicklung der modernen Leistungselektronik zu energieeffizienten und kostenoptimierten Systemen hin zeigt sich bei den Innovationen in der Chiptechnologie und insbesondere im Packaging von Leistungsmodulen. Dieser Beitrag beschreibt eine neuartige Packaging-Technologie für Leistungsmodule, die zu einer signifikanten Verbesserung von elektrischen, thermischen und EMV-Eigenschaften führt und zudem die Robustheit und Lebensdauer erheblich erhöht. Diese Technologie ersetzt nicht nur die herkömmlichen Al-Bonddrähte durch eine planare Verbindungstechnik, sondern bietet auch einen integralen Ansatz zur Systemintegration.

Leistungselektronik kommt in einer Vielzahl von Applikationen zur Anwendung. Soll eine Frequenz oder eine Spannung angepasst werden, so wird dies häufig unter Verwendung von Leistungsbauelementen getan. Immer höhere Verlustleistungen beziehungsweise die fortschreitende Miniaturisierung führen zu einer Steigerung der Einsatztemperatur der Bauelemente. Als zusätzliche Anforderung ist auch die höhere Lebensdauer der Verbindung zwischen dem Substrat und dem verwendeten Die zu nennen. Diese Erwartungen an die Leistungsbauelemente sind nur erfüllbar, wenn nicht zuletzt die Verbindungstechniken und -materialien entsprechend ausgewählt wurden. Der Fachartikel wird auf folgende Aspekte in Bezug auf Leistungselektronik eingehen: Wo wird Leistungselektronik eingesetzt? Welche Einteilung wird bei Leistungselektroniken vorgenommen? Welche Verbindungstechniken und Werkstoffe stehen für Leistungsbauelemente zur Verfügung?

Höhere Leistungsdichten und steigende Anforderungen hinsichtlich Zuverlässigkeit und Lebensdauer lassen dem thermischen Management bei der Auslegung elektronischer Baugruppen eine immer größere Bedeutung zukommen. Aluminiumgraphitverbundwerkstoffe können einen wesentlichen Beitrag zur optimierten Aufbau- und Verbindungstechnik leisten, da sie sich durch hohe Wärmeleitfähigkeiten, angepasste thermische Ausdehnungskoeffizienten und niedrigere Stückkosten im Vergleich zu Alternativmaterialien wie AlSiC auszeichnen. Die physikalischen Eigenschaften von Aluminiumgraphiten können innerhalb gewisser Bereiche eingestellt werden, was eine große Bandbreite an Anwendungen ermöglicht. Der Artikel behandelt den Herstellungsprozess der Verbundwerkstoffe und zeigt auf, dass die Wahl der Rohstoffe bei der Graphitherstellung einen maßgeblichen Einfluss auf die Eigenschaften der Aluminiumgraphitmaterialien hat.

Die kontinuierliche Steigerung der Leistungsdaten führen bei den Leistungshalbleitern zu einer immer höheren Temperaturbelastung. Daraus erwachsen sowohl der Bedarf nach neuen Materialien, die eine höhere thermische Stabilität besitzen, als auch nach neuen Verarbeitungstechniken. Neben neuen Substratwerkstoffen kommen hierfür vor allem neuen Materialien für den Aufbau der Verbindungen in Betracht, aber auch beständigere Vergussmassen mit Glastemperaturen von mehr als 280 °C. Zu den neuen Verarbeitungstechniken zählen Sintern oder Diffusionslöten. Darüber hinaus werden Leiterplatten mit integrierter Isolation erzeugt sowie Isolationsschichten durch Kaltgasspritzen aufgebracht, bei denen die Materialsauswahl sehr weitreichend ist die Leiterbahnen kaum mechanisch und thermisch beeinflusst werden.

Pull- und Schertests sind die üblichen Prüfmethoden für Drahtbonds. Sie werden traditionell manuell durchgefu?hrt und leiden daher unter hohen Kosten und gleichzeitig schlechter Aussagekraft. Eine Automatisierung ist daher sehr attraktiv und wird neuerdings mit einem Gerät von F&K Delvotec, Braunau, angeboten.

Am 2. März 2011 fand im Haus der Wirtschaft in Stuttgart das Deutsche IMAPS-Seminar 2011 mit dem Untertitel Manche mögen´s heiß – Neue Herausforderungen an das Power Electronic Packaging“ statt. Neben 10 Fachvorträgen zum Leistungselektronik-Packaging wurden den knapp 90 Teilnehmern eine Podiumsdiskussion und eine Ausstellung geboten. IMAPS-Vorsitzender Dr.-Ing. Martin Schneider-Ramelow bedankte sich bei der Eröffnung bei Claus Mayer, Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg, und Prof. Dr. Heinz Kück, Hahn-Schickard-Gesellschaft, Institut für Mikroaufbautechnik, dafür, dass sie dem IMAPS-Deutschland e.V. die Veranstaltung des Seminars im Haus der Wirtschaft kostenlos ermöglichten.

Simulation spielt im Produktentstehungsprozess eine zunehmend bedeutsame Rolle. Schlagworte wie Designfor- reliability und Simulation statt Testen wecken hohe Erwartungen bei den Anwendern. Der vorliegende Beitrag soll den Stand von Wissenschaft und Technik bei der Simulation von Fragestellungen aus der elektronischen Aufbau- und Verbindungstechnik an repräsentativen Beispielen aus dem Arbeitsgebiet des Verfassers aufzeigen. Die vorgestellten Beispiele umfassen die probabilistische Simulation der Lebensdauer von bleifreien Lötverbindungen an Chip-Scale-Packages, die Entstehung von Stress durch AVT in Sensoren, die Prozesssimulation polymerer Klebe- und Montageprozesse und die Prozesssimulation von Einpressverbindungen. Im Hinblick auf die Lebensdauerprognose von Löt- und Bondverbindungen werden Methoden wie Finite Elemente, Systemebenen übergreifende Multidomänensimulation und neue Simulationstechnologien vorgestellt. Darüber hinaus werden die Anforderungen an die Simulation unter Aspekten wie Infrastruktur, EDV oder Mitarbeiter dargestellt.

Für die anspruchsvollen Umweltschutz- und Zuverlässigkeitsanforderungen moderner Leiterplattenprodukte hat Henkel Hysol PC40-UMF entwickelt. Diese lösungsmittelfreie Beschichtung für bestückte Leiterplatten bietet nicht nur eine hervorragende Leistung, sondern ist gleichzeitig auch eine nachhaltige Alternative zu lösungsmittelbasierten Beschichtungen.

Das manuelle Heißluftsystem HCT-900 von OK International ist ein Reworksystem, das so viel Flexibilität bietet, dass eine große Bandbreite thermisch anspruchsvoller, insbesondere bleifreier Reparaturprozesse, in Produktion und Service durchgeführt werden können.

Am 17. Mai 1991 haben ehemalige Mitarbeiter der Abteilung Mess- und Prüftechnik des früheren Kombinats Carl Zeiss Jena die Göpel electronic GmbH gegründet. Heute gehört das Unternehmen zu den weltweit fu?hrenden Unternehmen in den Bereichen JTAG/Boundary Scan, Automatische Inspektion (AOI/AXI) und Automotive Test Solutions. Dies ist eine beispiellose Erfolgsgeschichte, die ihren Ursprung in den Visionen der Gru?nder und dem Anspruch hat, auf innovative und zukunftsträchtige Technologien zu setzen.

Am 7. und 8. April 2011 hat die Eltroplan GmbH, ein mit dem E²MS-Award 2009 ausgezeichneter EMSAnbieter, einen Technologietag veranstaltet. Die Veranstaltung zählte über 50 Teilnehmer. In insgesamt 14 Vorträgen wurden unterschiedliche Aspekte der Zuverlässigkeit beleuchtet.

Über 200 Teilnehmer besuchten die Veranstaltung am 23. und 24. März 2011, die mit dem Anwendertreffen begann, bei dem sich die Kunden in 7 Workshops über Details und Neuerungen der Viscom Systeme informieren konnten. Am Nachmittag des ersten Tages startete das Technologieforum mit den Vorträgen, bei denen die Qualität in der SMT-Bestückung im Mittelpunkt stand. Zudem wurde über aktuelle technische Entwicklungen bei Viscom informiert und am Nachmittag des zweiten Tages die Systeme vorgefu?hrt. Ein ansprechendes Abendprogramm rundete das Ganze ab.

Am 30. April und 1. Mai 2011 feierte der Elektronikdienstleister BuS Elektronik Riesa GmbH & Co. KG sein 20-jähriges Bestehen. Das nach der Wende gegründete Unternehmen ist ein Beispiel für eine gelungene Überführung eines ehemals sozialistischen Großbetriebs in die Marktwirtschaft. Begleitet von einem auffallend hohen sozialen Engagement für die Mitarbeiter und die Region zählt BuS Elektronik heute zu den Top 10 der EMS Branche in Deutschland.

Vom 17. bis 19. März 2011 trafen sich über 150 Fachleute in Porto Pedro, Mallorca, um sich über neue Technologien für die Herstellung elektronischer Produkte zu informieren. Dort wurden neben 12 Vorträgen mehrere Workshops und ein Rahmenprogramm geboten. Das Themenspektrum erstreckte sich vom Substratmaterial über die Nanotechnologie bis hin zur Zuverlässigkeit. Zudem wurde der Kommunikation zwischen den Teilnehmern genügend Zeit eingeräumt.

Wer erinnert sich noch an die alten, seligen Bleizinn-Zeiten, als man mit nur zwei Lotlegierungen auskam? Ob nun in Lotdrähten mit Flussmittelseele für das Kolbenlöten, in Lotbarren für die HAL-Verzinnung von Leiterplatten und das Wellenlöten von Baugruppen oder in Lotpasten für das Reflow-Löten, fast immer kam die Legierung Sn60Pb40 oder das eutektische Lot Sn63Pb37 zur Anwendung. Davon abweichende Legierungen waren selten eingesetzte Speziallote. In der heutigen bleifreien Zeit sind dagegen unzählige verschiedene Lotlegierungen im Einsatz, deren Kombination im Lötprozess wegen der unkontrollierten Bildung neuer Legierungsarten mit unbekannten Eigenschaften oder der Gefahr von Patentrechtsverletzungen tunlichst vermieden werden sollte. Hochwertige Lötergebnisse erfordern im Herstellprozess eine Abstimmung des Kontakt-Finish von Leiterplatte und Bauteil mit der Legierung des Verbindungslotes sowie im Rework-Prozess eine Verträglichkeit der Lötstellenlegierung mit dem Reparaturlot. Die Norm J-STD-609A-2010 leistet hierbei Hilfestellung durch die Vorgabe einer einheitlichen Kennzeichnung von Bauteilen, Leiterplatten und Baugruppen.

At a keynote presentation during the recent APEX conference, the authors mesmerized as Steve Wozniak, the co-founder of Apple Computer, Inc., provided an entertaining, rambling saga of his early attempts at developing computers (he adapted an old television to make an early prototype) and his ongoing passion for ever more inventive computers.

Auf der diesjährigen Tagung Ulmer Gespräch der Deutschen Gesellschaft für Galvano- und Oberflächentechnik kamen auch einige Themen aus der Elektronik und Elektrotechnik zur Sprache. Hier sind einerseits die Einsparung von Edelmetallen und andererseits die Erhöhung der Qualität die hauptsächlichen Zielrichtungen der Entwicklungen.

Die Korea Printed Circuit Association (KPCA) veranstaltete im Kinitex Exhibition Center in Seoul, Korea, vom 19. bis 21. April die KPCA Show. Mit 220 Ausstellern war die Veranstaltung zwar relativ klein, aber aus diesem Grunde auch nicht erdrückend. Die geringere Größe bot im Gegenteil die Möglichkeit, einem großen Teil der Stände einen Besuch abzustatten und intensive Gespräche zu führen.