Artikelarchiv

Das britische Unternehmen Jake Dyson hat auf der New York Design Week 2012 eine LED-Tischlampe präsentiert, die bei normaler Nutzung 37 Jahre lang Licht spenden soll. Die Entwickler nennen sie auf Englisch CSYS LED task light. Erreicht wird die sehr lange Lebensdauer durch ein Kühlsystem, das die Lebensdauer der Dioden und weiteren elektronischen Bestandteile enorm verlängert. Fachleute halten eine solche Laufzeit theoretisch für machbar und sehen darin einen beginnenden Umbruch im Leuchtendesign.

Die japanischen Elektronikfirmen sind für ihre hohe Neuerungsrate und für den Einbau von immer mehr Funktionen in ihre Kommunikationstechnik wie Handys und Smartphones bekannt. Nachfolgend werden dafür zwei Beispiele vorgestellt, die im Mai beziehungsweise Juni dieses Jahres von den Firmen veröffentlicht wurden.

Hochintegierte Schaltkreise mit 3D-Strukturen sind komplexe Bauelemente, in denen zwei oder mehr Lagen aktiver Bauteile sowohl horizontal als auch vertikal angeordnet sind. Ein Prinzipbeispiel in Abbildung 1 verdeutlicht dieses. Die Entwicklung und Fertigung von 3D-IC erfordern das Co-Design sowie die Analyse und Verifikation von heterogenen Chips und Halbleiterträgern.

Mit dem vorliegenden zweiten Beitrag wird die in der PLUS 5/2012 begonnene Artikelserie zum Thema Leiterplattenkonstruktion fortgesetzt. Der erste Artikel setzte sich mit dem Aspekt Ratio für Bohrungen auseinander.

Ein schnellerer Durchlauf der Bänder, noch höhere Präzision bei selektiven Beschichtungen: Mit ihrer neuen Bandbeschichtungsanlage hat die Lüdenscheider Metoba Metalloberflächenbearbeitung GmbH ihr Dienstleistungsangebot rund um die Oberflächenbeschichtung einmal mehr erweitert und optimiert. Rund drei Millionen Euro hat das Unternehmen in die eigens errichtete neue Produktionshalle auf dem Firmengelände an der Königsberger Straße in Lüdenscheid und die Anlage investiert.

Beim 40-nm-MONOS-Prozess ist Renesas zwischenzeitlich für seine Mikrocontroller angelangt. Mit dieser Embedded-Flash-Technologie greift der Japaner auf die langjährigen Erfahrungen der beiden zu Renesas Electronics fusionierten Firmen NEC Electronics und Renesas Technology zurück. Derartig kleine Strukturgrößen gab es bei Embedded-Flash-Speichern bislang überhaupt noch nicht. Das erleichtert dem Halbleiterhersteller, seine Position als Primus im weltweiten Mikrocontrollermarkt beizubehalten.

Der AMA Fachverband, Repräsentant der deutschen Sensorik und Messtechnik, befragt seine rund 470 Mitglieder regelmäßig quartalsweise zur wirtschaftlichen Entwicklung. Die Erhebung für das 1. Quartal 2012 ergab durchweg positive Ergebnisse (Abb. 1). Die Branche befindet sich auf deutlichem Wachstumskurs. Der Umsatz der Sensorik und Messtechnik erhöhte sich im ersten Quartal um rund 8 %, verglichen mit dem Ergebnis des Vorquartals.

Das Ausmaß des Auftretens von Fälschungen elektronischer Bauteile hat global beunruhigende Ausmaße angenommen. Beunruhigend auch deshalb, weil die Anzahl der bekanntgewordenen Fälle mit sehr großer Wahrscheinlichkeit nur die Spitze des Eisbergs darstellt. Die meisten Firmen, die in irgendeiner Art auf Fälschungen hereingefallen sind, schweigen nämlich darüber. Das belegen Untersuchungen in den USA. Der zweiteilige Beitrag will – trotz der Vielfalt der Problematik – einen kleinen Einblick in die Situation geben. Der erste Teil vermittelte Basisinformationen zur gegenwärtigen Lage, der zweite Teil Informationen zu internationalen, nationalen und betrieblichen Maßnahmen. Ziel des Beitrags ist es, mitzuhelfen, die Sensibilität für dieses Thema zu erhöhen. 

An Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) is a semiconducting power switching device. They are under increasing demand as electric power conversion systems for electric vehicles, power generation and phase synchronization devices for power grids. Identifying packaging defects and failure modes of IGBT modules is key not only to quality control but also to design improvement and device lifetime predictions. Scanning Acoustic Microscopy (SAM) is a proven technology for the detection of critical module packaging defects that can result in poor device efficiency, shortened product lifetime and eventual failure of the device at die level.

Im vorliegenden Artikel wird das Annealing-Verhalten von TSV-Strukturen mit einer Experimentalreihe untersucht und charakterisiert. Im Fokus stehen dabei vor allem thermo-mechanische Spannungen, welche sich bei diesem Fertigungsschritt ausbilden. Als Hinweise darauf wurden die Verwölbung sowie die Kupferprotrusion vor und nach dem Annealing ermittelt. EBSD-Messungen zeigen, dass das Verhalten maßgeblich auf die Umstrukturierung der Kupferkristallstruktur zurückzuführen ist. Mit den erlangten Erkenntnissen ist es möglich ein Ablaufmodell für die Spannungsentwicklung während des Annealing zu erstellen. Ausgehend von diesem Modell können wichtige Randbedingungen für Berechnungen erkannt und festgelegt werden. So wird abschließend ein FE-Modell zur Simulation der thermo-mechanischen Spannungen vorgestellt. Die Simulationsergebnisse werden durch µ-Raman-Spektroskopie-Messungen validiert. Somit liefert diese Arbeit nicht nur wichtige materialtechnische Erkenntnisse über den Ablauf des TSV-Annealing sondern stellt zusätzlich eine Berechnungsmethodik vor, welche als Werkzeug für die Prozessoptimierung genutzt werden kann.

Neue Konzepte der Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) fokussieren sich darauf, vertikale Chip-Stapel-Architekturen zu entwerfen. Neben der Steigerung der Leistungsdichte auf Chip-Ebene ist dabei innerhalb der Entwicklung mikroelektronischer Aufbauten ebenfalls deren Miniaturisierung vorgesehen. Mit höheren Schaltfrequenzen, geringeren Volumina und dem Wegfallen der Möglichkeit zur konvektiven Kühlung der aktiv arbeitenden Bauelemente ist mit wesentlich anspruchsvolleren Umweltbedingungen in und um den Chip-Stapel herum zu rechnen. Momentane Annahmen gehen von einem zu tolerierenden Temperaturbereich von (-40 bis 150) °C aus [1]. Dies hat zur Folge, dass die momentan etablierten Materialien über ihre mechanische und thermische Belastbarkeit hinaus beansprucht werden. Es käme infolgedessen zu Delaminationen und ähnlichen Erscheinungen und somit zur signifikanten Einschränkung der Verbindungsqualität und Zuverlässigkeit des gesamten Packages, wobei die Funktionsfähigkeit der einzelnen Mikro-Chips jedoch nicht eingeschränkt würde. Für eine Markteinführung von derart dreidimensional gestapelten Aufbauten ist damit die Entwicklung neuer Aufbau- und Verbindungstechniken von entscheidender Bedeutung.

Mit seiner bewährten und kürzlich mit dem Model SL aktualisierten Bauserie FX erreicht Nordson Yestech hohe Arbeitsgeschwindigkeit und In-line Defekt-Coverage durch das Fünf-Kamera-Prinzip: Top-down Viewing plus vier optionale Seitenkameras mit 5 Megapixel Auflösung. Die Baureihe BX bietet im Wesentlichen die- selben Daten und Funktionalitäten als Benchtop-Auslegung. Die Ausführung M1m zeichnet sich durch eine sehr kompakte Grundfläche aus. Sie kann in-line oder off-line mit Wirebondern eingesetzt werden.

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.

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.

Boundary Scan (IEEE1149.x) ist eine Technologie zum eingebetteten Zugriff auf Schaltkreis-Pins durch inte- grierte Scanzellen. Sie bilden ein Schieberegister, welches über einen TAP (Test Access Port) angesteuert wird. Das Prinzip wurde als Alternative zum In-Circuit-Test (ICT) entwickelt und vermeidet den Einsatz von Nadelkontaktierungen. Mit Cion LX wurde von Göpel ein weiterer Schaltkreis entwickelt, um den Boundary Scan weiter voran zu bringen. Dazu soll auch das im Mai gegründete Kooperationsnetzwerk ‚EMS-Programm‘ dienen.

Mit der zunehmenden Miniaturisierung von Elektronikbauteilen werden auch die Anforderungen für die Hersteller von SMD-Schablonen immer größer. Photocad, ein Spezialist in der Produktion von SMD-Schablonen, hat nun 230?000 € in die Oberflächenoptimierung investiert und das Elektropolieren neu eingeführt. Zugleich wurde die Nanoveredelung in die eigene Betriebsstätte verlagert.

Das US-amerikanische Unternehmen Hernon Manufacturing Corp. (Sanford, Florida, USA) führte mit Hernon 746 einen wärmeleitfähigen Kleber ein, der auf Acrylbasis zum Befestigen wärmeempfindlicher Komponenten auf Kühlflächen und Leiterplatten dient.

Durch den weitverbreiteten Umstieg auf bleifreie Lote haben Mikrolegierungselemente eine herausragende Bedeutung gewonnen. Aufgrund der Vorreiterrolle mit dem Nickel-dotiertem Lot SN100C kann Balver Zinn auch hier auf einen fundierten Erfahrungsschatz zurückgreifen, welcher auf zahlreichen Untersuchungen und großtechnischen Versuchsreihen beruht. Ein geringer Nickel-Gehalt bei SnCu-Loten verbessert das Fließvermögen, vermindert die Kupferablegierung, stabilisiert die Intermetallische Phase und bewirkt vieles mehr. Wie nach- folgend dargelegt wird, macht Phosphor diese vorteilhaften Effekte jedoch zunichte.

Die über neunzig Teilnehmer aus sechzehn Ländern lernten am ersten Konferenztag (PLUS berichtete in Heft 6/13 auf Seite 1216) wie sich die Technologie und die Märkte in den nächsten Jahren verändern. Die Zuhörer erhielten zudem Informationen über die Marktentwicklungen und Innovationen bei der Leiter- plattenherstellung. Über den zweiten Konferenztag berichten wir nun hier. Dieser begann mit einer Vortragsreihe über Zuverlässigkeit und wie mittels spezieller Tests die Qualität und Lebensdauer von elektronischen Baugruppen messbar gemacht wird.

Der asiatische Markt boomt – sehr zum Leidwesen der europäischen Fertigungsstandorte, welche immer öfter von Schließungen bedroht werden. Im sächsischen Mittweida hingegen konnten die Geschäftsführer der B&B Gruppe Angelika Dietze und Dr. Dieter Braun weiterhin solide Umsatzergebnisse in 2012 vermelden.