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Als die nach eigenem Bekunden größte europäische Messe für Mikroelektronik, behauptete die Semicon Europa 2022 parallel zur Münchner electronica in den Hallen C1 und C2 des Münchner Messegeländes ihre eigenständige Position.
Die europäische Semicon bildet, wie ihre Schwesterveranstaltungen Semicon West (San Francisco), Semicon Japan (Tokio), Semicon Korea (Seoul) und Semicon China (Shanghai), die weltweiten Lieferketten der Halbleiterfertigung ab – von der Entwicklung bis zum aktuellen Produktangebot. Außerdem wirft sie einen detaillierten Blick auf den Kontext aktueller und neuer Anwendungen, wie Smart Mobility und Smart Medtech. Daneben geht es um neue Lösungen für Advanced Packaging, Fab Management und Materialien. In diesem Jahr, angesichts geopolitischer Verwerfungen, gesundheitspolitischer und ökonomischer Herausforderungen, war und ist das sicherlich keine leichte Aufgabe. Es fordert zu kooperativem Handeln und neuen Forschungsansätzen heraus. Auch dazu gab es aktuelle Ansätze.

Die Entwicklungen der letzten drei Jahre haben gezeigt, dass unser globalisiertes System eng verzahnter Lieferbeziehungen erhebliche Störanfälligkeiten mit sich bringt. Diese Erfahrungen zeigen, dass Kosteneffizienz von Lieferketten kein alleiniges Kriterium mehr für unternehmerisches Handeln oder wirtschaftspolitische Strategien sein kann. Auch bei der gesetzlichen Regelung von Lieferketten stehen einige Veränderungen an: Mit dem 1. Januar 2023 trat das deutsche ‚Gesetz über die unternehmerischen Sorgfaltspflichten in Lieferketten‘ (kurz: Lieferkettengesetz) in Kraft. Auch auf EU Ebene wird ein solches Gesetz verhandelt. Die strategische Neuausrichtung sollte Nachhaltigkeit als zentralen Baustein von Resilienz betrachten.

Developments over the past three years have shown that our globalized system of closely interlinked supply relationships entails considerable vulnerabilities to disruption. These experiences show that cost efficiency of supply chains can no longer be the sole criterion for entrepreneurial action or economic policy strategies. Some changes are also in store for the legal regulation of supply chains: On January 1, 2023, the German ‚Act on Corporate Due Diligence in Supply Chains‘ (Supply Chain Act) came into force. Such a law is also being negotiated at EU level. The strategic realignment should consider sustainability as a central building block of resilience.

Die Karawane zieht weiter. China ist inzwischen fast zu teuer geworden. Vor allem aber unsicherer. Leiterplatten lässt man zunehmend auch in Ländern wie Vietnam fertigen. Wird die Wertschöpfung in Europa im Handel oder in der Produktion liegen? Die Headline haben Sie schon irgendwo gelesen? Ja! In meiner Kolumne ‚Was bringt uns das Jahr 2023?‘ im Januarheft, in dem es um Prognosen für die Leiterplatten- und Halbleiterindustrie 2023 ging. Elektronik wird immer smarter. Baugruppen, Multi-Funktionale-Boards und Sub-Module erhalten zunehmend künstliche Intelligenz (KI). All dies funktioniert nicht ohne die entsprechende Aufbau- und Verbindungstechnik. In den meisten Fällen sind entsprechende Schaltungsträger wesentlicher Bestandteil und unabdingbar. Ohne diese produkt- und zu meist auch kundenspezifischen Schaltungsträger wäre eine schnelle, kostengünstige Umsetzung kaum möglich.

In der PLUS 3/2023 begann Dr. Hayao Nakahara mit der Kolumne ‚Bericht aus Amerika‘. Er wagt eine umfassende Bestandaufnahme der Leiterplattenproduktion Nordamerikas und unternimmt eine weitgehende Recherche. In dieser Ausgabe findet der faszinierende Bericht aus Amerika seine Fortsetzung mit üppigem Datenmaterial. Vor fünf Jahren, während der IPC Exposition in San Diego, erzählte ein Vertreter von Taiyo Ink dem Autor, dass das Unternehmen etwa 350 t flüssigen fotobildfähigen Lötstopplack (PSR) pro Jahr auf den nordamerikanischen Markt liefert und diese Menge etwa 90 % des Marktes ausmacht. Vor kurzem wurde dem Autor von einem anderen Vertreter von Taiyo Ink mitgeteilt, dass die PSR-Lieferungen im Jahr 2021 etwa 350 t betragen werden. Das ist keine Veränderung gegenüber dem Zustand vor fünf Jahren.

Abgestimmt auf hohe partikuläre und filmische Reinheitsanforderungen, die bei Hightech-Bauteilen zu erfüllen sind, hat acp systems die Testkapazitäten erweitert. Konstruktion und Ausstattung eines neuen Reinraum-Technikums ermöglichen die Durchführung von Reinigungsversuchen bis Reinheitsklasse ISO 5 mit der trockenen quattroClean-Schneestrahltechnologie sowie den Nachweis der erzielten Sauberkeit.
Der Bedarf an hochreinen Bauteilen nimmt in allen Branchen zu. Dabei sind partikuläre Sauberkeitsanforderungen bis in den Submikrometer-Bereich und eine sehr hohe Reinheit hinsichtlich filmisch-organischer und anorganischer Restkontaminationen zu erfüllen. Auf diese Veränderungen hat acp systems mit reinraumgerecht ausgelegten Lösungen der quattroClean-Schneestrahltechnologie reagiert.

Ein hochfrequentes mechanisches Ermüdungsprüfverfahren für Dickdraht-Bonds wird vorgestellt. Durch kontrollierte Auslenkung mit wählbaren Frequenzen von wenigen Hz bis 10 kHz werden mechanische Scherspannungen in der Verbindungszone zwischen Draht und Chip induziert, um das Ermüdungsverhalten der Kontaktflächen zu bestimmen. Zusätzlich wurde konventionelles Power Cycling (PC) durchgeführt, um die temperaturinduzierte Scherbelastung zu ermitteln. Mit Finite Element Analysen wurde die Korrelation zwischen den thermisch und mechanisch induzierten Grenzflächenspannungen ermittelt. Diese wurden in entsprechende Temperaturdifferenzen (?Tj) so umgerechnet, dass sie den Lebensdauerkurven bei verschiedenen Testfrequenzen entsprechen. Sie korrelieren sehr gut mit den PC-Ergebnissen von 50 bis 160 K. Ein Modell zur Lebensdauervorhersage für Al-Bond-Drähte in IGTBs wird vorgeschlagen, bei dem die Lastwechselzahl bis zum Bruch als Funktion von ?Tj und der mechanischen Testfrequenz ermittelt wird. Das beschleunigte mechanische Scherermüdungs-Prüfverfahren eignet sich für die rasche Untersuchung von unterschiedlichen Verbindungsstellen. Damit können konkurrierende Fehlermechanismen entkoppelt und untersucht werden.// 

A high-frequency mechanical fatigue testing technique for thick wire bonds is introduced. By a con- trolled deflection at selected frequencies of a few Hertz up to 10 kHz a mechanical shear stress is induced in the joining area between wire and chip to determine the fatigue behavior of the contact surfaces. Additionally, a conventional power cycling (PC) was carried out to assess the temperature induced shear load. By means of a finite element analysis the correlation of thermally and mechanically induced interfacial tensions was determined. These tensions were recalculated to yield the corresponding temperature differences (?Tj), so that they match the life cycle curves at various test frequencies. The results exhibit a very good correlation with the PC results at 50 to 160 K. A model for predicting the life cycles of Al-bond wires in IGTBs is proposed, which yields the number of load changes to the breakage point as a function of ?Tj, and of the mechanical test frequency. The accelerated mechanical shear fatigue-test procedure is suited for a quick investigation of the various joint locations. This procedure allows for a decoupling and investigation of the various competing failure mechanisms.

Der erste Teil des Beitrags in PLUS 3/15 (Seite 419-425) beschäftigte sich mit den Anforderungen an die Kontaktsysteme. So wurden der Kontaktwiderstand, die Verschleißmechanismen sowie die Prüfung des Verschleißverhaltens erläutert. Nun bedürfen die Einflüsse auf die Verschleißmechanismen einer ausführlicheren Erklärung, die bereits im Teil 1 in einigen Aspekten wie Härte, Duktilität, Porosität der Schichten sowie Mikrorauheit der Oberflächen beschrieben wurden. Weitere Einflüsse werden nun hier erörtert. Das Kapitel ,Alternative Oberflächen' stellt abschließend unterschiedliche Oberflächensysteme vor, deren Leistungs- fähigkeit dort realistisch beurteilt wird.

Chemisch Nickel/Gold ist eine etablierte Ober- fläche, die sowohl zum Löten wie auch zum Bonden geeignet ist und vor allem für hochwer- tige Leiterplatten in großem Umfang eingesetzt wird. Die zweiteilige Arbeit setzt sich im ersten Teil mit dem sog. Black Pad-Effekt auseinander und zeigt die Ursachen für diese Erscheinung auf. Im zweiten Teil wird der Einfluss des Lötstopplacks auf die Abscheidung und Eigenschaften der chemisch Ni/Au-Niederschläge beschrieben. Bei Einsatz entsprechender Prozesstechniken und unter Abstimmung mit den peripheren Fertigungsbe- reichen sind chemisch Ni/Au-Schichten mit kon- stanter Qualität wirtschaftlich abscheidbar. // 

Electroless nickel with immersion gold is a well-established surface finish which lends itself both to soldering and bonding. Especially for high-end printed circuit boards, it is often the preferred choice. In this two-part paper, Part 1 considers the so-called black pad effect, exploring the causes of this. In Part 2, the effect of solder stopmasks on the deposition process and the properties of the deposit, are described. If introduced with the appropriate associated technologies, and with proper liaisons with the peripheral production processes, the electroless nickel-immersion gold process is capable of delivering consistent high-quality finishes in a cost-effective manner.

Seit den ersten Veröffentlichungen zum Cu-Ball/ Wedge(B/W)-Drahtbonden in den 1980er Jahren tauchten stetig bis ins letzte Jahrzehnt viele Veröffentlichungen zu diesem Thema auf, ohne dass sich der Einsatz von Kupfer beim B/W-Bonden industriell nennenswert durchsetzen konnten. Erst der heftige Preisanstieg für Gold und gerätetechnische Weiterentwicklungen sowie ein verbessertes Verständnis für den Kupferdrahtbondprozess verhalfen dem Cu-B/WBonden in den letzten Jahren zum Durchbruch und zwar zunächst im Wesentlichen im Consumer-Bereich. Heute wird erwartet, dass schon bald mindestens 10 % aller Ball/Wedge-gebondeten Bauteile mittels Kupfer verarbeitet werden und der Einsatz für anspruchsvollere Anwendungen steht vor der Tür. Diesen Sachverhalt vor Augen habend befasst sich der Fachaufsatz in 3 Teilen anhand einer ausführlichen Literatursichtung mit der Weiterentwicklung der Cu-B/W-Bondtechnologie bezüglich der Drahtwerkstoffe sowie der Bondgeräte und -tools, beschreibt wesentliche Vorgänge für den Bondprozess wie die Kugelanflammung, Maßnahmen zur Vermeidung von Chipbeschädigungen (Cratering) und die Verbindungsbildung auf diversen typischen Chip- und Substratmetallisierungen. Ferner werden neben der Qualitätsbeurteilung von Kupfer-Drahtbondkontakten im Ausgangszustand auch die wesentlichen Erkenntnisse zum Zuverlässigkeitsverhalten insbesondere von Kupfer- Balls auf Aluminiummetallisierungen bei Hochtemperaturbelastung und feuchter Wärme (auch unter dem Einfluss von Halogenidionen) erörtert.

Miniaturisierung ist nach wie vor der bestimmende Trend in der Mikroelektronik, was sich besonders deutlich im Bereich der so genannten Handheld Devices (z. B. Smartphones, Mobiltelefone, Digitalkameras, Camcorder) zeigt.

Seit der Einführung von Leistungsdioden in den frühen 1950er Jahren hat die Entwicklung von Thyristoren, MOSFETs und IGBTs die Entwicklung von Leistungshalbleitermodulen in einem breiten Anwendungsfeld ermöglicht, wobei in den letzten Jahren deren Bedeutung im Zuge der Energieumwandlung in der Elektromobilität, bei erneuerbaren Energien aber auch bei der Beleuchtungstechnik stark gestiegen ist. Bei Anwendungen für Stromstärken von 10 A bis zu 3600 A werden aufgrund ihrer niedrigen thermischen Ausdehnung, einem guten Überspannungsschutz sowie einer exzellenten Wärmeleitfähigkeit DCBSubstrate (Direct Copper Bonding) verwendet. Als Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT)-Materialien werden dazu immer noch überwiegend bleifreie Lote, wie SnAg3,5, sowie zur Chip-Oberseitenkontaktierung die Aluminium-Bonddrähte genutzt.

Es wurde die Auswirkung von Vibration auf die Mikrostruktur der Lotlegierung SAC305 (96,5 Gew.-% Zinn, 3 Gew.-% Silber und 0,5 Gew.-% Kupfer) untersucht. Chip-Widerstände wurden auf Leiterplatten gelötet und einer konstanten, sinusförmigen Vibration bei Raumtemperatur ausgesetzt. Die Untersuchung konzentrierte sich auf die Wechselwirkung zwischen Oberflächenmorphologie und Mikrostruktur der Lötstelle und Risswachstum. Es zeigt sich, dass Vibrationsbelastung zu mikrostrukturellen Veränderungen der gelöteten Verbindungen führt. Die Lötverbindungen bestehen im Anfangsstadium gewöhnlich aus wenigen Körnern. Unter vibrationsbedingter Alterung verändert sich die Mikrostruktur hin zu kleineren Korngrößen und auch Mikrorisse werden ausgelöst. Ist die kritische Risslänge erreicht, beschleunigt sich das Risswachstum. Dies fu?hrt zu Rissen durch die gesamte Lötverbindung und schließlich zum Versagen des Bauteils. Es wurde beobachtet, dass sich ein charakteristischer Rissverlauf bildet. Anders als bei Temperaturschockprüfungen entsteht der Riss an der Oberfläche des Lötstellenmeniskus‘ statt an seinem Abstandshalter. Außerdem ist Risswachstum aufgrund von Vibration intergranular und transgranular, während sich bei Temperaturschockprüfungen nur intergranuale Risse entwickeln.

Seit Einführung des Schicht-Systems chemisch Nickel/Sudgold – nachfolgend Electroless Nickel-Immersion Gold (ENIG) genannt – bei der Firma Hofstetter vor mehr als 20 Jahren sind die Anforderungen an die Oberfläche rasant gestiegen. Waren es früher noch Themen wie Planarität der Oberfläche bzw. Lötbarkeit der Anschlussflächen, kommen heute neue Themen wie Zuverlässigkeit der Löt- und Bondverbindung, Solder Joint Reliability (SJR) und Wire Bond Reliabiltiy (WBR) sowie verschiedenste Arten von Bond-Drähten hinzu.

1 Einleitung

Neue Chemisch-Nickel-Bäder und Schichtsysteme wie Electroless Nickel/Electroless Palladium/Immersion Gold (ENEPIG) sowie Teilreduktiv Gold (TRG) für dickere Goldschichten mussten eingeführt werden, um den gestiegenen Anforderungen gerecht zu werden.
Zudem gibt es noch Anwendungsfälle im Bereich Hochfrequenz-, Medizin- und Feinstleiter-Technik, wo auf Nickel gänzlich verzichtet werden muss. Hierzu wurden bei Hofstetter Verfahren wie Electroless Palladium/Immersion Gold (EPIG) und Immersion Silver/Immersion Gold (ISIG) eingeführt.

Als Ersatz für das alt-bewährte Wellenlöten gewinnt das Selektivlöten immer mehr Verbreitung in der modernen Elektronikfertigung. Mit Einführung der Pb-freien Löttechnik wurden zunächst für das Wellen-und Selektivlöten Legierungen mit hohem Ag-Gehalt wie etwa SnAg3,5 oder SAC305 eingesetzt. Infolge des steigenden Materialpreises für Ag wurden mittlerweile unterschiedliche Legierungen ohne oder mit stark reduziertem Ag-Gehalt auf den Markt gebracht.

Mit diesem Beitrag werden Ergebnisse einer Studie zu den Löteigenschaften zweier Legierungen mit reduziertem Ag-Gehalt in Kombination mit unterschiedlichen Flussmittelsystemen beim Selektivlöten vorgestellt. Unter Nutzung der statistischen Versuchsplanung (DoE) werden optimierte Prozessfenster (Bewertungskriterium: Vertikaler Lotdurchstieg) in Hinblick auf Flussmittelmenge, Vorheiztemperatur, Lotbadtemperatur und Kontaktzeit erarbeitet und somit ein Vergleich der Prozesseigenschaften der eingesetzten Flussmittel in Kombination mit den zwei Legierungen ermöglicht.

A variety of selective soldering processes have been used by different industries for over 30 years now. Starting with manual soldering, in the last decade an increase in the popularity of automated selective soldering processes such as mini-wave soldering can be observed. Today, the trend is even further accelerated due to several reasons such as reduced energy consumption, better process control and higher first pass yield.
With the introduction of lead-free soldering 10-15 years ago, initially solder alloys with a relatively high Ag content such as SnAg3,5 or SAC305 (SnAg3,0Cu0,5) have been used for wave and selective soldering. Due to the increasing silver price in the meantime promising alloys with low or no Ag content are now available on the market. Nevertheless, only little information about their performance in selective soldering has been published so far. In this paper, the authors want to have a closer look at the soldering performance of two lead-free alloys with reduced Ag content in combination with different no-clean liquid fluxes. Following a DoE approach, relevant factors and factor settings will be identified. Based on these results, proposals for optimum settings will be given.

1 Einführung und Motivation
Selektive Lötprozesse
Trotz des hohen Entwicklungsstandes der (quasi-) simultan arbeitenden Massenlötverfahren wie Reflow- und Wellenlöten und des steigenden Einsatzes oberflächenmontierbarer Bauteile gibt es heute und in absehbarer Zukunft in vielen elektronischen Produkten immer noch Lötstellen, die mit Massenlötverfahren nicht sinnvoll hergestellt werden können und deshalb einzeln im Sinne von selektiv gelötet werden müssen. Selektive Lötverfahren sind dadurch gekennzeichnet, dass während des Lötvorganges im Gegensatz zu Massenlötverfahren einzelne oder wenige Fügestellen auf dem Schaltungsträger auf Arbeitstemperatur gebracht werden. Damit wird die Wärmeeinbringung in Schaltungsträger und Bauelemente drastisch verringert. Als nachteilig erweist sich bei dieser Art der Prozessführung die relativ geringe Produktivität infolge der mehr oder weniger sequentiellen Arbeitsweise.

Teil 3

Die neue Leiterplattenoberfläche EP/EPAG (Electroless Palladium, Autocatalytic Gold) ist seit dem 3. Quartal 2014 für dem Leiterplattenmarkt kommerziell erhältlich. Die Erstinstallation ist bei der APL Oberflächentechnik GmbH in Lörrach erfolgt. Die EPAG-Oberfläche wird von Atotech unter dem Handelsnamen PallaBond vertrieben. PallaBond ist eine neuartige Oberfläche, welche verschiedene Vorteile für die zukünftige Elektronikentwicklung bietet. Im ersten Teil des Beitrags (Maiausgabe) wurden die Gründe für die Entwicklung von PallaBond dargelegt und erste Ergebnisse zum Thema Löten vorgestellt. Im zweiten Teil (Juliausgabe) wurde über die Eignung der PallaBond-Oberfläche für Flex-Leiterplatten, die Oberflächentopografie, die Härte, die Porosität, die Schichtdickenverteilung von Palladium und Gold, die Eigenschaften von Palladium als Diffusionsbarriere, die Dichte von Palladium gegenüber Gold und die technologischen, ökonomischen sowie ökologischen Vorteile ausführlich berichtet. Im dritten Teil wird über die Ergebnisse der Bondbarkeit mit verschiedenen Bonddrähten wie Kupfer, Gold, Kupfer-Palladium, Silber und Aluminium berichtet. Des Weiteren wird der Anwendungsbereich von PallaBond im Vergleich zu alternativen Oberflächen in Form einer Zusammenfassung dargestellt.

Das in den letzten Jahren gewachsene Marktvolumen für Leistungselektronik bringt innovative Aufbau- und Verbindungstechnologien sowie steigende Anforderungen bezüglich Produktivität und Rentabilität mit sich und erfordert damit eine kontinuierliche Verbesserung der Fertigungsprozesse. Gesucht werden neue oder ergänzende Lösungen, um eine den Qualitäts-, Zuverlässigkeits- und Wirtschaftlichkeitsforderungen der Gegenwart und Zukunft entsprechende inline-fähige Diagnostik möglich zu machen. Einen erfolgsversprechenden Ansatz bietet hier die Thermografie. Sie arbeitet berührungslos, schnell und erfasst die interessierenden thermischen Eigenschaften des Aufbaus.

The growing market volume of power electronics during the past years leads to innovative packaging technologies and enhanced requirements on productivity and efficiency and therefore continuous improvement of production processes. There is a need for new or complementary solutions to realize an inline capable diagnostic fitting the quality, reliability and economy requirements. Thermography seems to be a promising approach. It works contact-free and fast and can determine the thermal properties of the package.

Teil 2: Fehler über Fehler

BGAs sind oft teuer und wenn etwas schief gegangen ist, werden sie eben repariert. In den meisten Firmen wird eher repariert statt nach der Ursache des Fehlers gesucht. Schief gehen kann viel – vom falschen oder fehlerhaften Bauteil bis hin zur offenen Lötstelle.

Durch den Einsatz der Reverse Pulse Plating Technologie (RPP) wird die Streukraft Oberfläche - Bohrung von Kupferelektrolyten sowohl beim Pattern als auch Panel Plating beträchtlich verbessert. Höhere Stromdichten sind einsetzbar, so daß erhebliche Kapazitätsgewinne in der Galvanik erzielt werden können. Im Vergleich zur bisherigen Gleichstromabscheidung werden die Vorteile dargestellt.//
Use of Reverse Pulse Plating (RPP) results in greatly improved throwing power from a copper plating electrolyte, as between board surface and hole walls, with similar improvements in both pattern and panel plating. Higher current densities may be used thereby significantly increasing throughput in the plating stages. These advantages are set out, in comparison with conventional DC electrodeposition.

Die aus einem neuen Galvanikprozess abgeschiedene Silber-Palladium-10-Legierung eignet sich sehr gut für Steckverbinderkontakte, die in hochpoligen oder in hochtemperaturbelasteten Applikationen eingesetzt werden. Der Galvanikprozess gestattet eine stabile Prozessführung bei gleichbleibenden Schichteigenschaften. Die Schichthärte, der Kontaktwiderstand und die tribologischen Eigenschaften der Legierung sind über längere Zeiträume bis zu 200 °C stabil. Die Vibrationsfestigkeit der Kontaktschicht ist auch mit einer Kontaktierung zu Standardsilber gegeben. //
The deposited silver-palladium-10-alloy from a new electroplating process is well suited for connector contacts, which can be used in high pin count or in high temperature applications. The electroplating process ensures a stable deposition with constant plating layer properties. The hardness, the contact resistance and the tribological properties of the electro plated alloy are stable over longer periods at tem- peratures up to 200 °C. The vibration resistance of the contact layer is also given with connecting standard silver contacts.

Es gibt eine ganze Reihe von Klassifikationen für Lunker (amerikanisch: ,voids‘) und eine noch längere Liste möglicher Verursacher. Aber weder Lunker noch das amerikanische ,voids’ treffen den Kern der Sache, da beide einen Hohlraum beschreiben, während Untersuchungen gezeigt haben, dass die ‚leeren‘ Bereiche in Löststellen meist – nicht immer – mit Gasen und sogar Flüssigkeiten gefüllt sind. Die ihnen verabreichten Bezeichnungen stammen aus der Metallgießerei, sind jedoch etwas irreführend, da sich aber diese Namen für die unterschiedlichsten Phänome eingebürgert haben, gebraucht man sie eben unbedenklich weiter. Es wäre natürlich hilfreich unterschiedliche Betitelungen für die verschiedenen Vorkommnisse zu verwenden, aber dazu müssten dann in jedem Fall die Lunker sorgfältig diagnostiziert werden – und das ist aufwendig und so macht man sich mit einem Rundumschlag eben das Leben einfacher. Entsprechend der Anwendungen sind jedoch eine Reihe von Auswirkungen zu befürchten. //
Voids and void-like structures within solder joints have plagued the electronic connection industry for quite some time. Although the naming of this ‘defect’ suggests some empty inclusion, this is misleading because in the majority of cases they are bubbles filled with gas or liquids. In the past the uppermost concern was the reliability of the joints and thus a list of classifications – still being developed further – has been established and correlated to the impact on life expectancy of the joint. However with the trend towards higher frequencies, e.g. the 5G communication’s push, other considerations come into focus. Dealing with voids will be a major issue for some time, especially for area soldering connec- tions. Before considering possible solutions, causes have to be analysed and one quickly recognizes that not all voids are caused by the soldering process. In the end when soldering one may have to settle for a compromise as totally void-free joints in mass production seem to be a receding target.

Auf der Messe productronica waren für den Autor die Belange der Leiterplattenherstellung von Interesse, die sich auf Halle B3 konzentrierten. Ihm fielen dort vor allem die zahlreichen Anbieter von Direktbelichtungsanlagen (Direct Imaging Systems, DI) auf, so dass er den Hauptteil seines Messeaufenthaltes vornehmlich diesen widmete.

Der vorliegende Bericht konzentriert sich auf DI- Systeme als einem entscheidenden Ausrüstungsteil für die PCB-Produktion. Dabei sollen die wichtigsten Hersteller der Messe mit ihren Innovationen vorgestellt werden.

PCB Design Award 2018
FED vor Ort
Fehler im Elektronikdesign – Ursachen und Auswirkungen, Teil 2
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Bereits zum 8. Mal hatten die Lackwerke Peters zum zweimal jährlich stattfindenden ‘Coating Innovation Forum’ an den Unternehmenshauptsitz im niederrheinischen Kempen eingeladen. Zahlreiche Anwender aus dem Kundenkreis der Baugruppenhersteller ließen sich an zwei Tagen wertvolle Praxistipps rund um Schutzlacke, Vergussmassen und deren Aufbringung geben.

Die JPCA Show 2018 lässt erkennen, dass die Material- und Maschinenhersteller für die Leiterplattenfertigung bereits deutlich auf die neuen Herausforderungen einschwenken, die der bevorstehende Übergang auf 5G-Kommunikationsanlagen, hochelektronisierte Fahrzeuge und smarte Fabriken mit sich bringt. Die Leiterplattenbranche bereitet sich im Advanced-Bereich mit entsprechenden Investitionen technologisch auf Leiterbreiten- und abstände von 25 bis 10 μm vor, um die wachsende Komplexität der Schaltungsträger und die höheren Signalgeschwindigkeiten auch in der Großserienfertigung bewältigen zu können.

Begriffe wie Industrie 4.0, Internet of Things oder künstliche Intelligenz begegnen den Menschen heute auf Schritt und Tritt. Doch nur wenige ahnen, welchen Kraftakt die globale IT-Branche in Zusammenarbeit mit vielen anderen Technik- bzw. Wissenschaftsbereichen vollziehen muss, um diese ,neue Welt‘ Wirklichkeit werden zu lassen. An den dafür notwendigen 5G-Kommunikationsnetzen wird gegenwärtig intensiv gearbeitet. Am Horizont zeichnen sich aber bereits 6G-Netze ab mit weit höheren komplexen Anforderungen. Dieser Beitrag unternimmt den Versuch, einen Einblick in den aktuellen Arbeitsstand zu geben und die wachsende Schlüsselrolle der Elektronikindustrie zu markieren.//

Terms such as Industry 4.0, Internet of Things or Artificial Intelligence are encountered at every turn today. However, only a few people have an idea of the strength that the global IT industry must bring to bear in cooperation with many other fields of technology and science in order to make this ‚new world‘ a reality. The necessary 5G communication networks are currently being worked on intensively. On the horizon, however, 6G networks with far higher complex requirements are already emerging. This article attempts to give an insight into the current state of work and to highlight the growing key role of the electronics industry.

Der Autor hat seine ,Einführung in die Reinheitsanforderungen in der Elektronikproduktion‘ als mehrere Kapitel umfassenden Beitrag zu dem Buch ,Reinheit und Reinigung in der Elektronik‘ verfasst, welches Dr. Helmut Schweigart (Zestron) für den Leuze Verlag vorbereitet. Ahrens Beitrag hängt an einer Reihe von Industrienormen, für die noch vor Erscheinen des Buches – voraussichtlich 2020 – neue Revisionen anstehen. In Absprache mit Ahrens und Schweigart druckt die PLUS den Beitrag deshalb vorab als drei- teilige Serie in den aufeinanderfolgenden Ausgaben Juli, August und September 2019 ab, da sie eine gute und derzeit aktuelle Arbeitsgrundlage zum Thema bieten.//

The author has written his ‚Einführung in die Reinheitsanforderungen in der Elektronikproduktion‘ (Introduction to Purity Requirements in Electronics Manufacturing) as a contribution comprising several chapters to the book ‚Reinheit und Reinigung in der Elektronik‘ (Purity and Cleaning in Electronics), which Dr. Helmut Schweigart (Zestron) is preparing for Leuze Verlag. Ahrens‘ contribution depends on a number of industry standards for which new revisi- ons are due before the book is published (probably in 2020). In consultation with Ahrens and Schweigart, PLUS will therefore print the article in advance as a three-part series in the successive editions July, August and September 2019, as they offer a good and current working basis on the subject.

Bei flüchtigem Hinsehen wartete die JPCA Show 2019 im Leiterplattensektor und bei den dazugehörigen Fertigungsmaschinen als auch Materialien mit keinen nennenswerten Besonderheiten auf. Schaut man jedoch genauer hin, gibt es bei Ausrüstungen und Materialien schleichende Vorwärtsentwicklungen, bedingt durch den Übergang auf 5G-Elektronik mit ihren sehr hohen Arbeitsfrequenzen im GHz-Bereich und die zunehmende Elektronifizierung der Automobilbranche. Teil 1 des Berichtes über die JPCA Show 2019 in Plus 10/2019 befasste sich vor allem mit den dort ausstellenden PCB-Produzenten. Im vorliegenden Teil 2 geht es um die Laminathersteller und weiteren Zulieferer für die Boardfertigung. Produktionsausrüstungen werden dann kurz im Teil 3 des JPCA Show 2019-Berichtes in PLUS 12/2019 behandelt.

Nachrichten // Verschiedenes: Positionswechsel beim VDE, Innovationsnetzwerk 3D-Elektronik sucht KMU für Forschungsprojekte, Gemeinsam mit in4ma und ZVEI: SMTconnect mit exklusiven Marktdaten auf Tour, APEX 2020: iTAC zeigt MES und IIoT für Elektronik-Industrie, Zwei neue Institutsgebäude für das KIT, Dissertation über ,elektro-mechanische Energy Harvesting Systeme‘ ausgezeichnet, Im Ranking ,Am schnellsten wachsende Unternehmen Deutschlands‘, Fokus auf die Entwicklung neuer Packaging Verfahren, EMS-Dienstleister ausgezeichnet, Distributoren-Netzwerk in Südostasien ausgebaut, PhotoCad optimiert Fertigungsabläufe, TSK Schill spendet an die DKMS, Neues System aus SPI+3D AOI installiert, Nortec 2020: Steigende Relevanz für Elektronikfertigung, Seho gründet Tochtergesellschaft in Shanghai, Modems der nächsten Generation mit Nucleus RTOS, Stannol: Joint Venture in China

Ach, wäre die Welt doch so ideal, wie man sie sich insgeheim wünschte. Dann wäre vielleicht auch bei der Herstellung elektronischer Ware die Leiterplatte so ausgelegt, dass man sie tatsächlich bestücken und löten könnte, ohne dazu Kopfstände vollführen zu müssen. Aber wo findet man denn etwa eine Layouterin, die nicht nur ihren Beruf gelernt hat, sondern mit der Zeit geht? Schnelllebig, wie nun mal das elektronische Handwerk ist, kann man sich nicht auf seinen vier (oder sind es bereits mehr?) Buchstaben ausruhen.

Es liegt nicht allein an der Pandemie, die zunächst Lieferketten unterbrochen hat, sondern auch an strukturellen Veränderungen: Der Kupferbedarf steigt sprunghaft. Branchen-Insider stellen fest, dass in Asien bereits deutlich mehr für Basismaterialien der PCB-Fertigung bezahlt werden. Als ob wir nicht schon genug mit Corona zu tun hätten – jetzt kommen auch noch massive Preiserhöhungen auf uns zu. Zwar lautet der erste Satz des Einkäufers „Sie sind der Erste, der die Preise anheben will“, doch das ist sicher als Reflex seiner Position zuzuschreiben. Einkäufer-Rhetorik wird es diesmal nicht aufhalten können, denn die Gründe sind nicht von der Hand zu weisen.

Die gedruckte Elektronik (Teil 1 dieses zweiteiligen Beitrags) entwickelt sich schneller und differenzierter, als es manche Marktanalytiker voraussagen. Sie wird bei vielen Produktarten zunehmend zu einem ernsten Konkurrenten der klassischen Leiterplattentechnik. Neben der Ökonomie wird in den kommenden Jahren vor allem die wachsende Umweltproblematik die Elektronikindustrie und ihre Kunden dazu zwingen, noch effizienter und umweltfreundlicher als bisher zu produzieren. Im Ergebnis ist zu erwarten, dass sich gedruckte Elektronik (Printed Electronics) wesentlich schneller und umfangreicher als bisher auf dem globalen Markt etabliert. Markteinschätzungen und Prognosen zu Printed Electronics zeigen, dass daher kaum einer Marktforschungsfirma zu vertrauen ist.

„Die Strategie ist eine Ökonomie der Kräfte“, sagte von Clausewitz unter anderem: Seine Hinweise und Erkenntnisse rund um Krieg und Politik betreffen, obwohl von einem Soldaten kommend, mittlerweile auch die gesamte Elektronik-Industrie. Der Kampf um Vorherrschaft ist inzwischen aus den Firmen in die Politik übergetreten, denn es geht nicht nur um ein paar Chips, sondern um Dominanz auf einem der wichtigsten industriellen Gebiete der Zukunft. Insoweit ist recht einfach nachzuvollziehen, was ökonomischer Wettstreit genau mit von Clausewitz zu tun hat, denn auch hier werden Strategien wie aus dem theoretischen Standardwerk des Militärs verwendet. Schwieriger einzuordnen ist ein anderes Clausewitz-Zitat: „Der Listige lässt denjenigen, welchen er betrügen will, die Irrtümer des Verstandes selbst begehen ... “ Wenn man allerdings bedenkt, dass es ja sein kann, dass die eine Seite sich dumm gestellt hat, um einen Vorteil zu gewinnen, gibt es auch hier Parallelen zur Elektronik-Industrie.

• Luftfahrt-Industrie setzt auf Xcelerator
• Hilpert übernimmt Rehm-Vertrieb Schweiz
• Wieder Spende statt Geschenke
• NCAB Group kauft Meta Leiterplatten
• TSK Schill: Neue DES-Linie für Wink 
• Neue CI, neues Logo
• Umicore legt Business Units zusammen
• Bodo Möller Chemie baut Partnerschaft mit Henkel für Elektronikbereich aus
• Strategische Partnerschaft 
• ASM: Ralph Pötter verantwortet optimiertes CRM für EMEA
• 3D-MID ist FAM-Mitglied
• Forschungsfertigung Batteriezelle – selbstständige FhG-Einrichtung
• Wechsel in der Vertriebsleitung
• Kooperation bei Optimierung von Batterie-Testlösungen
• Klimaziel ‚Zero Emission‘ in der Mobilität
• Peters bündelt Vertrieb in Irland und UK
• Mikroelektronik – Neues Magazin für Wissens-transfer und Dialog
• Wissenschaftlerin aus Paderborn im Beirats-Vorstand der GMA

• PCIM Europe 2022 – Endlich wieder als Präsenz-Event
• Neuer CEO von Keysight Technologies
• PCB-Technologie am Standort Schramberg
• Zum 80. von Jörg Ludewig
• Aus Electronic Assembly wird Display Visions Peters
• Research wird GUS-Mitglied
• Mr. Leiterplatte geht jetzt in die Lokalpolitik
• Neuer COO / Mehr Engagement bei Leistungshalbleitern und Quantencomputing
• Dietmar Baar geht in den Ruhestand
• Kunststoffhersteller will klimaneutral werden

REACh – Vier zusätzliche SVHCs auf Kandidatenliste: Im Januar hat die ECHA (Europäische Chemikalienagentur) vier neue Stoffe auf ihre Kandidatenliste aufgenommen, so dass die Liste somit 223 besonders besorgniserregende Stoffe (SVHC) umfasst, die für eine Zulassung in Frage kommen. Bei den neu hinzugefügten Substanzen handelt es sich um:

• 6,6‘-Di-tert-butyl-2,2‘-methylendi-p-cresol – fortpflanzungsgefährdend – Anwendung u. a. in Kautschuk, Schmiermittel, Klebstoffen, Tinten und Kraftstoff
  Tris(2-methoxyethoxy)vinylsilan – fortpflanzungsgefährdend – Anwendung u. a. in Gummi, Kunststoffen und Dichtstoffen
• (±)-1,7,7-Trimethyl-3-[(4-methylphenyl)methylen]bicyclo[2.2.1]heptan-2-on, das beliebige der einzelnen Isomere und/oder Kombinationen davon abdeckt (4-MBC) – 4-MBC hat endokrinschädliche Eigenschaften, Anwendung in Kosmetika
• S-(Tricyclo(5.2.1.02,6)deca-3-en-8(oder 9)-yl-O-(isopropyl oder isobutyl oder 2-ethylhexyl)-O-(isopropyl oder isobutyl oder 2-ethylhexyl)phosphordithioat – PBT-Eigenschaften, Anwendung in Schmierstoffen und Fetten

Die Airbus-Konzerntochter Tesat-Spacecom setzt für die Beschleunigung der Entwicklung von Geräten für Kommunikationssatelliten auf Kollaborationstools von Siemens: Xpedition-Flow reduziert die Konstruktionszeit und sichert die Qualität der Konstruktion. Wie so viele andere Sektoren befindet sich auch die Raumfahrtkommunikation in einem raschen Wandel. Der Telekommunikations-Satellitensektor verlangt nach Produkten mit höherer Funktionalität und Integrationsdichte bei geringeren Kosten und schnellerer Markteinführung. Diese erforderten kürzere Entwicklungszyklen und die Einführung von handelsüblichen Teilen im Weltraum. Daher besteht eine ständige Herausforderung für das Elektrotechnikteam am Firmensitz in Backnang darin, ihre Designs mit einer minimalen Anzahl von Iterationen auf den Markt zu bringen und gleichzeitig die Designqualität zu gewährleisten.

Rückblick auf die ‚NordPac 2022 Annual Microelectroninics and Packaging Conference and Exhibition‘ an der Chalmers University of Technology in Göteborg, Schweden: Vom 12. bis 14. Juni 2022 haben sich annähernd 100 Expertinnen und Experten zur vierten ‚NordPac 2022 Annual Microelectronic and Packaging Conference and Exhibition‘ an der Chalmers University of Technology in Göteborg / Schweden nach zweijähriger pandemiebedingter Pause zusammengefunden. Das Treffen wurde als Gemeinschaftsprojekt sowohl von der IEEE EPS Nordic als auch dem iMAPS Nordic Chapter organisiert. Begleitet wurde die Konferenz von einer Fachausstellung mit insgesamt 11 internationalen Ausstellern, welche die gesamte Bandbreite der Mikrosystemtechnik abgedeckt und im Rahmen einer Exhibitor-Session präsentiert haben. Anwesend waren dabei so renommierte Unternehmen wie z. B. ASE, MST, PacTech und AEMtec (Packaging), RoodMicrotec und eurofins-MASERE (Test & Reliability) sowie inseto und ROARTIS (Components & Consumables).

• Neues Kompetenzzentrum für AIoT-Lösungen soll entstehen
• Neuer Kopf bei Yamahas SMT-Sektion
• Biobasiertes Hochtemperaturpolyamid wird eingeführt
• Exporte der Deutschen Elektro- und Digitalindustrie zweistellig gewachsen
• Partnerschaft für erweiterte Compliance-Testkompetenz in Europa
• ENAS stellt Geschäftsbereiche neu auf
• MDR fegt viele Medizinprodukte vom Markt 
• EMS-Dienstleister setzt auf neue Lötanlage
• LPI Lötstopplacke für den europäischen Markt
• Messe München: Mit Zuversicht in den Herbst
• Zollner stärkt Marktpräsenz in den USA
• Fokus auf Nachhaltigkeit und Smart Technologies
• Graphen: Aus den Labs in die Fabs
• Hersteller von Laserbearbeitungsoptiken nimmt Vertrieb in eigene Hand
• EMS-Dienstleister Avex installiert SMT-Linie von Fuji
• Chips Act – neue Forschungspolitik der USA

Wie intelligentes Design und Fertigung samt Teststrategien und Entwicklung zugehöriger Applikationen realisiert werden können, wurde auf der Tagung Elektronische Baugruppen und Leiterplatten EBL 2022 in Fellbach von den etwa 150 Teilnehmenden intensiv diskutiert. Auf der 11. Gemeinschaftsveranstaltung des DVS (Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e. V.) und der GMM (VDE/VDI-Gesellschaft Mikroelektronik, Mikrosystem- und Feinwerktechnik) wurden zum genannten Themenkomplex 2 Keynotes und 49 Fachvorträge sowie eine Tabletop-Ausstellung geboten. Zudem bot sich nicht nur beim Begrüßungsabend jede Menge Gelegenheit des nach der Pandemie erst recht wichtigen Networkings.

MID Summit & MID Workshop: 21. und 22. September 2022 in Böblingen (bei Stuttgart)
Hahn-Schickard und die Forschungsvereinigung 3-D MID e. V. kombinieren in diesem Jahr die Veranstaltungen ‚MID Summit‘ und ‚MID Workshop‘ als gemeinsamen Branchentreff am 21. und 22. September in Böblingen (Region Stuttgart). Die Veranstaltung findet jeweils von 9:00 bis 17:00 Uhr (CEST) in den Räumlichkeiten von AI xpress (Röhrer Weg 8, 71032 Böblingen) statt. Wir bieten zwei intensive Tage rund um das Thema MID mit Fachvorträgen aus Industrie und Forschung mit vielen Anwendungsbeispielen, Postersessions, Fachausstellung und viel Zeit für Austausch und Networking. In den letzten Jahren hat sich die MID-Technologie weiterentwickelt. Dies spiegelt sich auch in der Änderung des Namens MID von Molded Interconnect Devices zu Mechatronic Integrated Devices wider. Neue Materialien und Verfahren haben das Anwendungsspektrum und die Funktionalisierungsmöglichkeiten von 3D-Schaltungsträgern erweitert.

In eigener Sache: Es war irgendwann Anfang der 90iger Jahre auf einer IPC Tagung in Kalifornien. Die Herausgeberin von Circuit Tree und Printed Circuit Fabrication (PC-FAB) Frances Stewart meinte an einem Networking Abend: Hans, Du hälst immer wieder Vorträge in den USA, Japan und Europa, warum schreibst Du nicht ab und zu auch einen Artikel für uns. So landete ich als ‚Guest Editor‘ im Impressum der PC-FAB. Auch Kurt Reichert, der leider viel zu früh verstorbene Chef des Eugen G. Leuze Verlages, fragte wiederholt an. Aber als Geschäftsführer eines expandierenden Leiterplattenherstellers mit damals 100 Mio. DM Umsatz und hunderten Mitarbeitern war die Zeit äußerst knapp. Kurt Reichert zeigte Verständnis. 1999 hob Kurt Reichert dann als neue Zeitschrift die ‚PLUS – Produktion von Leiterplatten und Systemen‘ aus der Taufe, unterstützt von tatkräftigen Redakteuren wie Gustl Keller, Wolfgang Reise und Dr. Hans Hübner.

Während und nach dem Weltkrieg und in der ehemaligen DDR dachte und handelte man ähnlich wie die ältere Dame in den Bois Francs, die einst erzählte, dass sie noch immer jeden Knopf und jeden Faden sammle, denn in ihrer Jugend lebte die Familie von 5 $ über den Winter und konnte das Haus nicht verlassen, weil der Schnee zu hoch war und es weder Elektrizität noch Telefon gab. Heute hat jede gestandene Jugendliche mindestens vier oder fünf alte Handys in den verschiedenen Schubladen. Schließlich kann sie sich unter Gleichaltrigen nicht mit einem alten Modell zeigen.

Die ‚electronica‘ meldete sich eindrucksvoll zurück – mit 2144 Ausstellern, laut Messeangaben 70 000 Besuchern und einem üppigen Rahmenprogramm. Die Konferenzen, Foren und besondere Veranstaltungen wie der CEO-Roundtable zogen großes Interesse auf sich. Laut Dr. Reinhard Pfeiffer, Geschäftsführer des Messe München, hätten sich Aussteller und Besucher bei der Messebefragung so zufrieden wie noch nie geäußert. Auch die PLUS-Redaktion war vor Ort.
In der Tat: Die Stimmung war exzellent. Nach den Covid-19-Jahren, in denen sich die Elektronikmesse in ein virtuelles Schneckenhaus zurückziehen musste, waren Erleichterung und Freude zu spüren. Endlich konnte wieder von Angesicht zu Angesicht über Geschäftliches, Inhaltliches und Privates gesprochen werden, boten die 14 üppig ausgestatteten Hallen Raum für fachlichen Austausch und neu geschmiedete Kooperationen. Der Bereich Automotive war dabei ein besonderer Schwerpunkt – auf ihn richten sich viele Erwartungen, er verspricht geschäftliche Erfolge und Innovationen.

Das Expertenseminar zur Aufbau- und Verbindungstechnologie hat in zwölf Fachvorträgen und einer begleitenden Ausstellung sowie mittels intensivem Erfahrungsaustausch vermittelt, welche Technologien für die Zukunft besonders erfolgversprechend sind.
Neben den Partnerfirmen ASM, ASYS, Christian Koenen, Stannol, Rehm, Vliesstoff Kasper und ZEVAC haben sich weitere Unternehmen, darunter ADL, kolb, MTM Ruhrzinn und Zestron als Aussteller an der 16. Veranstaltung dieser Seminarreihe beteiligt. Wieder einmal ist das Expertenseminar von Thorsten Schmidthausen (2ndMax) in Kirchheim organisiert worden, und wie in den Vorjahren eröffnete und moderierte Prof. Dr. Mathias Nowottnick, IEF/IGS der Universität Rostock, die Veranstaltung.

Der weltweite Chipmarkt befindet sich seit dem dritten Quartal 2022 im Abschwung, soviel steht fest. Ende September schloss sich der eher optimistische US-Verband SIA (Semiconductor Industry Association) dieser von den Finanzanalysten aufgestellten Prognose an. Über das Wann und Wieviel können sich die berufenen Experten allerdings nicht einigen.
Manche Beobachter wie der britische Analyst Malcolm Penn (Future Horizons) sehen für 2023 sogar einen veritablen ‚Crash‘ voraus: eine handfeste Chip-Rezession mit einem Rückgang des Absatzvolumens um die 20 %. Andere, wie der Marktforscher Gartner, sehen das gelassener: Die Chipmärkte werden nach dem Anstieg von 4 % in 2022 im nächsten Jahr um lediglich 3,6 % auf das Niveau von 2021 zurückfallen – auf ein Marktvolumen von 600 Mrd. $.

Beginnen wir bei unserer Analyse mit dem Weltmarkt für Pkw und Light Vehicle. Nach den Blütejahren 2017 und 2018 schrumpfte der Weltmarkt bereits im Jahr 2019 um 5%. Zu Beginn der Coronakrise kollabierte der Markt dann um 20 %, um sich 2021 und 2022 wieder etwas zu erholen. Es bleibt aber eine Lücke von -16% versus 2018, die sich bei einem prognostizierten Wachstum 2023 von 4 % etwas reduziert. Vergleicht man die Absatz-Verläufe von China, USA und Europa* (EU 27 + UK+ EFTA) so wird deutlich, dass Europa hier kontinuierlich als Markt verliert (Abb. 2) Auch auf dem weltgrößten Markt China begann der Abstieg ab 2017, jedoch wurden die Vor-Corona Absatzmengen von 21,1 Millionen Fahrzeugen im Jahr 2019 bereits im Jahr 2021 wieder erreicht. Seitdem wächst der chinesische Markt kontinuierlich und könnte sich 2023 wieder dem All-Zeit-Hoch von 2017 annähern. Auch der US-Markt für Pkw und Light Vehicle lag im letzten Jahr mit 13,7 Mio. Fahrzeugen immer noch um -20% unter dem All-Zeit-Hoch von 2017 mit 17,2 Mio. Einheiten. Eine leichte Erholung um +4 % ist in diesem Jahr möglich.

Der Mensch zittert, wenn er Angst hat oder friert. Das ist der Versuch der Muskeln sich zu erwärmen. Im ersteren Fall, um fit für einen Angriff zu sein – oder für eine Flucht, wenn der Mensch schlau ist. Bei Kälte hingegen will der Körper lebenswichtige Organe vor einem Abfall der Temperatur bewahren. Interessanterweise gibt es eine Lötmethode, die das Zittern ebenfalls nutzt. Da wird aber schneller oszilliert als der Mensch oder die Zitterpappel es schafft. Was das Espenlaub angeht: Wie das Wort sagt, ist es nicht der Baum, der zittert, sondern seine Blätter, die an langen und recht dünnen Stielen wachsen und deshalb beim geringsten Luftzug wackeln, was Hieronymus Bosch in einigen seiner Gemälde sehr wirkungsvoll darstellte. Unter all den vielen Lötmethoden macht sich nur eine das Zittern zunutze.

Seit langem wird in der Elektronikindustrie über den wachsenden Fachkräftemangel geklagt. Gesucht wird quasi in jedem Bereich. Auszubildende sind rar und begehrt, und auch an Fachhochschulen und Universitäten – etwa im Bereich der Ingenieurwissenschaften – ist der Mangel evident. Dabei fehlt es nicht an Angeboten und Engagement bei Firmen, Schulen und Ausbildern, oder an Studien zu dem drängenden Thema. Was also ist zu tun? Zeit für eine Bestandsaufnahme. Die Klagen sind freilich nicht neu. Schon 2010 warnte der damalige VDMA-Präsident Thomas Lindern, dass der Fachkräftemangel deutsche Schlüsselindustrien wie den Maschinenbau zurückwerfen könnte. Das Angebot an Fachkräften werde für die Branche zum limitierenden Faktor werden – und gleiches gelte für Forschung und Entwicklung, warnte Lindner.

Der aktuelle Wirtschaftsausblick bleibt laut dem US-Industrieverband IPC bescheiden – auch wenn sich die finstersten Prognosen nicht zu bewahrheiten scheinen. In seinem ‚May 2023 Economic Outlook‘ prognostiziert der im Segment der Elektronikfertigung einflussreiche Industrieverband mit Hauptsitz in Bannockburn, Illinois, dass sich die Weltwirtschaft im Jahresverlauf abkühlen wird – allerdings nicht so gravierend wie anfangs erwartet. Doch das relativ schwache Wachstum in 2023 dürfte 2024 noch weiter zurückgehen. Die Arbeitsmärkte, so die IPC, sind derzeit extrem robust aufgestellt – trotz des allgemeinen Eindrucks, dass eine weltweite Rezession bevorsteht. Sowohl die USA als auch Europa verzeichnen rekordverdächtig niedrige Arbeitslosenquoten. In den USA wuchs das Angebot offener Stellen im April um 358.000 auf insgesamt 10,1 Mio.. Das Niveau der Consumerpreise lag um 4,7% höher als im Vorjahr. Dies und der substanzielle Anstieg der Lohnkosten deuten darauf hin, dass der Inflationsdruck weiterhin hoch bleibt.

Auch Basismaterialien für Leiterplatten unterliegen einem Produktlebenszyklus. Je nach Anwendung sind es Eintagsfliegen, wenn sie etwa speziell für eine Serie von Smartphones entwickelt wurden – oder sie haben das Potential, Langläufer zu werden. In den meisten Fällen weiß man erst im Rückblick, warum einer Entwicklung kein langes Leben beschieden war. Bei der Umstellung auf bleifreies Löten war der erste Lösungsansatz, Standard-Dicy-Laminate einfach durch dasselbe Harzsystem mit einem höheren Tg anzubieten. Fast jeder Basismaterialhersteller hatte ein Tg 150 °C und Tg 170 °C im Portfolio, bei Nan Ya waren es das NP-150 und NP-170. Relativ schnell wurde klar, dass nicht der Tg, sondern die thermische Beständigkeit des Harzsystems, die in keinem Zusammenhang zur höheren Glasumwandlungstemperatur steht, Ausfälle beim Löten verhindert. Das Hoch-Tg Material wies sogar eine geringere Zersetzungstemperatur als die Mid-Tg-Variante auf und wurde als erstes wieder aus dem Programm genommen.

Auf dem ‚Traditionellen Leiterplattenseminar‘ in Uitikon wurden in diesem Jahr wieder aktuelle Trends und neue Produkte aus der PCB-Branche vorgestellt. Fragte man einzelne Besucher des traditionellen Leiterplattenseminars der Schweizerischen Gesellschaft für Oberflächentechnik (SGO), warum sie gekommen waren, dann antworteten die meisten, dass sie sich inspirieren und sich über aktuelle Entwicklungen in der PCB-Branche informieren lassen wollten. Auch fürs Kontakte knüpfen und Netzwerken ist das Seminar, das in diesem Jahr wieder im Tagungszentrum Uediker-Huus im nahe Zürich gelegenen Uitikon stattfand, offenbar ein idealer Ort. Während der Begrüßung der rund 70 Teilnehmer erinnerte der Organisator der Seminars, Romeo Premerlani, daran, dass das erste Patent zu gedruckten Schaltungen 1943 beim britischen Patentamt von einem Österreicher im Londoner Exil angemeldete wurde.

Wie Achterbahnfahren verlief in diesem Jahr der Halbleiterumsatz weltweit. Nach 573 Mrd. $ in 2022 ging es im ersten Halbjahr 2023 erst einmal deutlich bergab, im zweiten Halbjahr zeigte sich aber wieder leichtes Wachstum. Die Semiconductor Industry Association (SIA) rechnet mit einem Rückgang in diesem Jahr um 10 % auf insgesamt 515 Mrd. $. Vom PC und Smartphone Markt gingen 2023 kaum Wachstumsimpulse aus. Treiber sind dagegen Künstliche Intelligenz, Elektromobilität und Hi- Performance Computing, die 2024 wieder für einen kräftigen Aufschwung sorgen werden. Langfristig soll nach einer Studie von McKinsey die Halbleiterbranche bis 2030 die eine Billion Dollar Umsatz Hürde nehmen. Folgt man den Projektionen der Semiconductor Industry Association (SIA) und ASML, dem holländischen Weltmarktführer von Belichtungsanlagen, so wird der Halbleiterbedarf jährlich im Schnitt um 9 % wachsen (CAGR 2020 -2030).

Wenn man in der heutigen Zeit etwas Beeindruckendes sucht, dann ist der Aufstieg der chinesischen Automobilindustrie ein gutes Beispiel (Abb. 1). Von bescheidenen 1,9 Mio. Kraftfahrzeugen, produziert im Jahr 2000, bis zu weltmeisterlichen 26,8 Mio. Kraftfahrzeugen, davon 23,8 Mio. Pkw, im Jahr 2022, reicht die Erfolgsspur. Dabei darf man das geschickte chinesische Geschäftsmodell ‚Marktzugang gegen Technologietransfer‘ nicht vergessen, durch die westliche Automobilhersteller ihr ‚Know-how‘ verkauften. Ein weiterer Wachstums-Hebel war die Joint Venture Politik. Mindestens 50%iger Anteil durch ein chinesiches Unternehmen war die Vorschrift für Firmengründugen von westlichen Autoherstellern in China.

Wenn es um Investitionen in die Leiterplatte geht, ist Thailand gerade der heißeste Fleck auf Erden. Mit 23 neuen Leiterplattenwerken, die sich derzeit im Bau befinden bzw. bereits die Produktion aufgenommen haben, ist das Land dazu bestimmt, Südostasiens Zentrum der Leiterplattenproduktion zu werden. Aus diesem Grund hat Dr. Hayao Nakahara einen zusammenfassenden Bericht über die neuen Investoren in Thailand geschrieben – viele davon sind Leiterplattenhersteller aus Taiwan und China.
1. Einführung: Der Autor besuchte Thailand zum ersten Mal vor etwa 40 Jahren. Er erinnert sich nur schwach an diese Reise, außer an einen kurzen Besuch bei einem lokalen Leiterplattenhersteller: KCE (Konchoron Electronics). KCE stellte als erstes Unternehmen in Thailand durchkontaktierte Leiterplatten (PTH) her, damals nur doppelseitige Leiterplatten (DSB). Im Vergleich zu Leiterplattenfabriken, die der Autor aus den USA und Japan kannte, war KCE primitiv. Der Autor bezweifelte die Zukunft von KCE.

An Schichten für Anschlussflächen auf Leiterplatten werden mehrere Forderungen wie Ebenheit, geringer Kontaktwiderstand, Klebefähigkeit oder Bondfähigkeit gestellt. Kombinationsschichten aus chemisch abgeschiedenem Nickel, Gold und Palladium können diese Anforderungen sehr gut erfüllen und sind zudem in geringer Dicke bereits voll funktionsfähig, wodurch die Kosten für die Beschichtung gering gehalten werden. Vorgestellt werden verschiedene Varianten des Beschichtungssystems mit deren besonderer Eignung. Schichtsystem aus chemisch abgeschiedenem Nickel, Sudgold und chemisch Gold sowie chemisch Nickel, Sudpalladium und Sudgold weisen zudem Cpk-Werte größer 2 auf. // 

For printed circuit board finishes designed for making electrical contact, a number of parameters must be met, such as smooth finish, low electrical contact resistance and offering good adhesion and/or bondability. Coating systems based on electroless nickel, gold and palladium provide an excellent solution to these requirements, even at relatively low thicknesses. This enables costs to be held down. Variants of this type of coating system are described, noting the benefits of the electroless nickel-immersion gold and electroless gold (known as ENIG)as well as electroless nickel, immersion palladium and immersion gold. Additionally, these types of coating offer Cpk values of more than 2.

Chemisch Nickel/Gold ist eine etablierte Ober- fläche, die sowohl zum Löten wie auch zum Bonden geeignet ist und vor allem für hochwer- tige Leiterplatten in großem Umfang eingesetzt wird. Die zweiteilige Arbeit setzt sich im ersten Teil mit dem sog. Black Pad-Effekt auseinander und zeigt die Ursachen für diese Erscheinung auf. Im zweiten Teil wird der Einfluss des Lötstopplacks auf die Abscheidung und Eigenschaften der chemisch Ni/Au-Niederschläge beschrieben. Bei Einsatz entsprechender Prozesstechniken und unter Abstimmung mit den peripheren Fertigungsbe- reichen sind chemisch Ni/Au-Schichten mit kon- stanter Qualität wirtschaftlich abscheidbar. / 

Electroless nickel with immersion gold is a well-established surface finish which lends itself both to soldering and bonding. Especially for high-end printed circuit boards, it is often the preferred choice. In this two-part paper, Part 1 considers the so-called black pad effect, exploring the causes of this. In Part 2, the effect of solder stopmasks on the deposition process and the properties of the deposit, are described. If introduced with the appropriate associated technologies, and with proper liaisons with the peripheral production processes, the electroless nickel-immersion gold process is capable of delivering consistent high-quality finishes in a cost-effective manner.

Aufgrund der zunehmenden Integration in Mechatronik und Leistungselektronik werden immer einfachere, flexiblere und kostengünstigere Lösungen der Aufbautechnik gesucht. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung neuer Substrattechnologien, die eine Alternative zu herkömmlichen Schaltungsträgern bieten und gleichzeitig auch neue Möglichkeiten in der Integration der Leistungselektronik eröffnen. Hierzu zählt besonders die Direktmontage der Chipdioden und Transistoren auf Kühlkörpern oder Strukturbauteilen. Das Kaltgasspritzen stellt eine neue Technologie dar, die zukünftig zum Herstellen metallischer Dickschichten für hohe Ströme auf Isolatoren benutzt werden kann. Die mit Kaltgas gespritzten Schichten zeigen wurden werkstofftechnisch geprüft und sie zeigen gute Materialeigenschaften. Auch die Verarbeitung zu Baugruppen mit Standardprozessen wie Löten, Kleben und Dickdrahtbonden ist möglich und es wurden Testmodule aufgebaut. Im Folgenden wird der Stand der bisherigen Forschungsarbeiten zur AVT auf kaltgasgespritzten Metallisierungen dar- gestellt. // 

With increasing integration of mechatronics and power electronics less complex and cheaper assembly processes are needed. This work is dedicated to the development of a new substrate coating technology, which establishes new options in the integration of power electronics. The options include a direct attachment of the diode and transistor chips on heat-sinks or on structural components. The cold gas technology enables the deposition of the thick metallic layers for high currents on the insulator substrates. These layers provide good material properties. Also further processing with standard fabrication steps like soldering, adhesive bonding and heavy wire bonding have been possible and test modules were assembled. This paper describes the current state of investigations with regard to assembly and packaging using cold gas sprayed metal layers.

Die HDI-Technologie mit immer höheren Packungsdichten, steigenden Anforderungen an das Wärmemanagement sowie die Fertigungskomplexität von Stacked und Staggered Vias erzwingen einen Technologiewandel in der Verbindungstechnik. Blind Micro Via Filling alleine genügt den heutigen Anforderungen nicht mehr. Deshalb beschäftigt man sich bei der Firma Hofstetter schon seit fast zwei Jahren mit dem Thema ,Through Hole Filling' (THF).

In einem Auswahlverfahren wurden im Jahr 2015 fünf Systemlieferanten evaluiert. Zur Auswahl standen drei einstufige und zwei zweistufige Verfahren. Aufgrund verschiedener Vorteile entschieden wir uns für ein zweistufiges Verfahren. In Zusammenarbeit mit dem Verfahrenslieferanten wurde in sieben Monaten eine Plating Zelle entwickelt, die das zuverlässige Füllen von Durchgangslöchern erlaubt.

Zur Stabilisierung von Chemisch Nickel-Bädern werden in der Regel Blei und organische Schwefelverbindungen eingesetzt, die teilweise mit in die Nickelschicht eingebaut werden und die Ursache für Black Pads sein können. Moderne japanische Elektrolyte für feinste Strukturen arbeiten mit niedrigerem Gehalt an anorganischen und organischen Stabilisatoren, weisen aber auch eine geringere Abscheidungsgeschwindigkeit auf. Ihr Einsatz wird durch die erforderliche Neuqualifizierung der End- oberfläche erschwert. // 

Electroless nickel baths are frequently stabilised with lead ions and organo-sulphur compounds, and both species can be incorporated into the deposi- ted coating. As such, they can be the cause of black pad formation. Modern Japanese bath formulations for high-definition structures are based on lower concentrations of organic and inorganic stabilisers but also produce a lower deposition rate. Their use is made more difficult because of modern qualifi- cation requirements for outer surfaces.

Auszüge der Ergebnisse des BMBF-Verbundprojektes LIVE

Es werden ausgewählte Ergebnisse aus dem BMBF-Verbundprojekt „Materialmodifikation für geometrisch und stofflich limitierte Verbindungskonstruktionen hochintegrierter Elektronikbaugruppen“ (Kurztitel „LIVE“) vorgestellt. Im Wesentlichen werden Beiträge eines Tutorials im Rahmen der „SMT/Hybrid & Packaging?2008“ in leicht gekürzter Form zusammengefasst dargestellt. Aufgrund der komprimierten Darstellung sind die Beiträge in vier Schwerpunkte unterteilt: Teil 1 – Zielstellung und Vorgehensweise Teil 2 – Untersuchungsergebnisse verschiedener Messmethoden Teil 3 – Metallurgische Wechselwirkungen und deren Auswirkungen Teil 4 – Ableitung von Lebensdauervorhersagen aus Experiment und Simulation Teil?4 befasst sich mit der Verknüpfung von Experiment und Simulation. Ausgehend von den experimentell ermittelten Daten aus verschiedenen Alterungen sowie auch aus feldnahen Belastungen wurden Simulationen durchgeführt, die das Ziel hatten, eine Lebensdauervorhersage unter Berücksichtigung der Feldbelastung zu treffen. Die Vorgehensweise auf diesem Weg wird hier ansatzweise beschrieben. Zusammenfassend wird ein Hinweis auf die weiteren Ergebnisse des Projektes und deren Veröffentlichung auf einem Statusseminar sowie des Abschlussberichtes in Buchform gegeben. // 

The following articles describe results of a national research project, founded by BMBF, with the official title “Modification of materials for geometrical and substantial limited joint design in high integrated electronic devices”, and short called “LIVE”. The content of the articles consist of different lectures, which were introduced in a tutorial during the international exhibition “SMT/Hybrid and Packaging 2008”, in a compendious form. Regarding to the great amount of results the article is dividing into four parts: Part 1: Topics and Approaching Part 2: Investigation Results of different Measurement Methods Part 3: Metallurgic Interaction and their Effects Part 4: Life Time Predictions from Experiment and Simulation The last part in the series “LIVE” comprehends the connection between experiment and simulation. On the base of the experimental results from different aging as well as loading near at the field stress simu- lations will be carried out. Using the simulations it should be possible to give a lifetime prediction with respect to the field loading. The procedure on the way to this prediction will be described rudimental here. In summary and as last point of this series the authors will be advised to the publication of the further project results during a final seminar as well as to the final report as book.

Die verschiedenen Verbindungstechniken im Bereich der Elektronik beinhalten teilweise sehr unterschiedliche Anforderungsprofile an die in Fra- ge kommenden Oberflächenbeschichtungen. Gerade bei den hierbei im Vordergrund stehenden Edelmetallschichten spielt neben einer sehr genauen Kenntnis und Definition der funktionellen Eigenschaften der Systeme und einer qualitätskonstanten und abgestimmten Prozesstechnik vor allem auch der Wirtschaftlichkeitsfaktor eine besondere Rolle, um den gestellten Anforderungen gerecht werden zu können. // 

The various interconnection technologies used in electronics have very different requirements in terms of the coatings involved. This is very much the case for the precious metal coatings considered here, which demand a detailed control of their functional properties, and thus very careful monitoring of these parameters and the processes used in their deposition. In this, cost-effectiveness is a key factor, while ensuring that the requirements of the coating in question are met.

Mit dem zunehmendem Bedarf nach Schutzbeschichtungen zur Verbesserung der Lötbarkeit hat sich auch die Vielfalt der Beschichtungen erhöht. Dieser Anstieg treibt die Entwicklung neuer Beschichtungen voran, die eine breite Palette von Merkmalen und Kompromissen aufweisen.

Wissbegierigen Kindern erklärt man die Löcher im Schweizer Käse mit dem Beruf des Käsbohrers. Vielleicht könnte man ähnliche Argumente für Lunker in Lötstellen finden?
Die meisten Löcher in Lötstellen sind nun mal nicht Lunker im traditionellem Sinn der Metallgießerei, sondern Blasen (Der Begriff Lunker oder Lunkerung setzt eine Kontraktion, eine Verminderung des Volumens, beim Erstarren einer Schmelze voraus). Blasen und Lunker beschäftigen die Lötindustrie schon lange (z.B.: Lasers Take the Heat out of Soldering; New Scientist, 21. August 1986 und US Patent number: 3803413; Inventors: Riccardo
Vanzetti, Riccardo Vanzetti).

Mikrolegierungen haben sich als Zusätze in Lotbädern bereits fest etabliert, aber auch für Lotpasten finden Mikrolegierungen immer häufiger Verwendung. Dabei kann deren Wirkung während der Verarbeitung im Lötprozess aber auch in der gefertigten Lötverbindung von Vorteil sein. Je nach Anwendung und beabsichtigter Wirkung sind deshalb verschiedenste Mikrolegierungen in unterschiedlichen Kombinationen im Gebrauch. Die hier vorgestellten Ergebnisse sind Teil einer vergleichenden Untersuchung mikrolegierter bleifreier Lotpasten. In dieser Untersuchung wurden sieben verschiedene Legierungsvarianten unter gleichen Verarbeitungs- und Prüfbedingungen bewertet.

Der Phosphorgehalt chemisch abgeschiedener Nickelschichten ist eine technologisch wichtige Größe, deren messtechnische Erfassung jedoch problematisch ist. Die in der Galvanotechnik weit verbreitete Röntgen- fluoreszenzanalyse (RFA) zur Schichtdickenmessung und Schichtanalyse konnte bisher nur indirekt über eine Auswertung des Signals des Grundwerkstoffs Phosphor messen. Man war damit auf Systeme mit einem Substrat aus nur einem schweren Element beschränkt. Dazu war eine Mindestschichtdicke von ungefähr 4 µm nötig. Mit den jetzt verfügbaren hochauflösenden Silizium-Driftdetektoren (SDD) lässt sich das P-K- Fluoreszenzsignal direkt messen, so dass Nickel/Phosphor-Schichten auf beliebigen Grundwerkstoffen analysiert werden können.

Mit der Möglichkeit, Elektronik bei höheren Temperaturen einsetzen zu können, steigen auch die Freiheitsgrade hinsichtlich der Integration und des Einsatzortes. Höhere Betriebstemperaturen bieten die Möglichkeit, Baugruppen in kleiner dimensionierten Räumen und bei weniger Kühlaufwand einzusetzen. Verschiedene Anwendungsfelder sind hier zu nennen: Zum einen die Leistungselektronik und die dazu gehörige Logik, zum zweiten Sensorik an Stellen, an denen wenig Kühlmöglichkeit besteht und ein weiteres Beispiel ist die Beleuchtung mit LEDs.

Seit den ersten Veröffentlichungen zum Cu-Ball/ Wedge(B/W)-Drahtbonden in den 1980er Jahren tauchten stetig bis ins letzte Jahrzehnt viele Veröffentlichungen zu diesem Thema auf, ohne dass sich der Einsatz von Kupfer beim B/W-Bonden industriell nennenswert durchsetzen konnten. Erst der heftige Preisanstieg für Gold und gerätetechnische Weiterentwicklungen sowie ein verbessertes Verständnis für den Kupferdrahtbondprozess verhalfen dem Cu-B/WBonden in den letzten Jahren zum Durchbruch und zwar zunächst im Wesentlichen im Consumer-Bereich. Heute wird erwartet, dass schon bald mindestens 10 % aller Ball/Wedge-gebondeten Bauteile mittels Kupfer verarbeitet werden und der Einsatz für anspruchsvollere Anwendungen steht vor der Tür.

Seit den ersten Veröffentlichungen zum Cu-Ball/ Wedge(B/W)-Drahtbonden in den 1980er Jahren tauchten stetig bis ins letzte Jahrzehnt viele Veröffentlichungen zu diesem Thema auf, ohne dass sich der Einsatz von Kupfer beim B/W-Bonden industriell nennenswert durchsetzen konnten. Erst der heftige Preisanstieg für Gold und gerätetechnische Weiterentwicklungen sowie ein verbessertes Verständnis für den Kupferdrahtbondprozess verhalfen dem Cu-B/WBonden in den letzten Jahren zum Durchbruch und zwar zunächst im Wesentlichen im Consumer-Bereich. Heute wird erwartet, dass schon bald mindestens 10 % aller Ball/Wedge-gebondeten Bauteile mittels Kupfer verarbeitet werden und der Einsatz für anspruchsvollere Anwendungen steht vor der Tür. Diesen Sachverhalt vor Augen habend befasst sich der Fachaufsatz in 3 Teilen anhand einer ausführlichen Literatursichtung mit der Weiterentwicklung der Cu-B/W-Bondtechnologie bezüglich der Drahtwerkstoffe sowie der Bondgeräte und -tools, beschreibt wesentliche Vorgänge für den Bondprozess wie die Kugelanflammung, Maßnahmen zur Vermeidung von Chipbeschädigungen (Cratering) und die Verbindungsbildung auf diversen typischen Chip- und Substratmetallisierungen. Ferner werden neben der Qualitätsbeurteilung von Kupfer-Drahtbondkontakten im Ausgangszustand auch die wesentlichen Erkenntnisse zum Zuverlässigkeitsverhalten insbesondere von Kupfer- Balls auf Aluminiummetallisierungen bei Hochtemperaturbelastung und feuchter Wärme (auch unter dem Einfluss von Halogenidionen) erörtert.

Der Einsatz von Palladium ist in der Leiterplattentechnik eine eingeführte und bewährte Oberfläche. Je nach Anwendung noch mit einer dünnen Goldschicht versehen, wird diese Oberfläche für Bond-, Klebe-, und Lötanwendungen eingesetzt. Die entsprechenden Schichtsysteme galvanisch abscheiden zu können ist relativ problemlos. Im Bereich von Leadframes und Stanzgittern hat sich diese Schicht aber noch nicht auf breiter Front durchsetzen können. Die Schichtkombination birgt ein großes Potenzial an Edelmetallersparnis. Bei Inovan wurde ein Nickel/Palladium/Gold-Nanoschichtsystem entwickelt und zur Serienreife gebracht. „Bondfähige Oberfläche" ist ein weitgefasster Begriff und so galt es Grenzen und Parameter des Systems detailliert zu untersuchen, um es in seinen Eigenschaften verstehen und beeinflussen zu können.

Ein Expertenworkshop gab informative Vorträge vom Einsatz von Silber und Silberlegierungen und zu Messtechniken. Die Veranstaltung des DGO Fachausschusses Edelmetalle findet alle 2 Jahre statt und möchte Fachleute aus der Elektronik und der Oberflächentechnik zusammenführen.

Stefan Dreiner, Katharina Grella, Wolfgang Heiermann, Andreas Kelberer, Holger Kappert, Holger Vogt, Uwe Paschen, Fraunhofer IMS Duisburg

Das Fraunhofer IMS entwickelt hochtemperaturtaugliche SOI-CMOS Prozesse mit minimalen Strukturgrößen von 1,0 µm bzw. 0,35 µm für den Betrieb bei 250 °C und mehr. Für die optimale Prozessentwicklung hin zu einem standardisierten Prozessablauf mit garantierter Funktionalität und Zuverlässigkeit bei hohen Temperaturen sind Simulationen von entscheidender Bedeutung.

The Fraunhofer IMS develops high-temperature compatible SOI CMOS processes with a minimum feature size of 1.0 µm or 0.35 µm for operation at 250 ° C and more. For optimal process development towards a standardized process flow with guaranteed functionality and reliability at high temperatures simulations are of crucial importance.
1 Einleitung
Dieser Artikel beschäftigt sich mit der Zuverlässigkeit der am IMS entwickelten SOI-CMOS Technologien. Ziel ist es, einen Überblick über einige der wichtigsten Zuverlässigkeitsaspekte für den Betrieb bei 250 °C und höher, mit denen wir uns in vergangen Jahren beschäftigt haben, zu geben. Die untersuchten Zuverlässigkeitsaspekte umfassen die Gate-Oxid-zuverlässigkeit (TDDB: time-dependent dielectric breakdown), Elektro- und Stressmigration der Zuleitungen und die EEPROM-Zuverlässigkeit (Datenerhalt, Datenwechselstabilität), sowie die Langzeitstabilität von Ringoszillatoren und einer Band-Gap-Referenz.

Insbesondere für den Aufbau leistungselektronischer Baugruppen sind neue Löttechnologien erforderlich, um eine hohe Qualität der Verbindungsstelle gewährleisten zu können. Hierzu kann das Überdrucklöten eine Lösung für Baugruppen mit erhöhten Anforderungen darstellen. Im Bereich des Selektivlötens muss die Anlagentechnik flexibel auf das Produkt konfigurierbar sein um bedarfsgerecht und mit niedrigem Wartungsaufwand fertigen zu können. Zur Temperaturkompensation zwischen Bauteilen unterschiedlicher thermischer Masse beim Konvektionslöten ist eine Selektivheizung in den Durchlaufprozess integrierbar.

Especially for the assembly of power electronics, new soldering technologies are necessary to ensure a high quality of the connection. High pressure soldering can be a solution for as-semblies with high demands. In the area of selective soldering, the system must be flexible configurable to produce the product according to its needs with low maintenance. For temperature compensation between components of different thermal mass in convection heating, a selective heating can be integrated in the process.

Die Elektronik gehört nach wie vor zu den Wirtschaftszweigen mit der größten Dynamik. Innovative Elektronikprodukte sind in fast allen Lebensbereichen anzutreffen. Dazu gehören u. a. die Bereiche Kommunikation, Automobil, Energie und Medizin. Im Automotive-Bereich werden zunehmend mechanische Systeme durch mechatronische Systeme ersetzt. Dies führt zu einer erheblichen Wachstumsrate im Bereich der Leistungselektronik. Zusätzlich wird Elektronik verstärkt in hochbeanspruchten Bereichen, wie z. B. Motor und Getriebe eingesetzt, was zu immer höheren Anforderungen an die Qualität und Zuverlässigkeit elektronischer Baugruppen führt.

Moderne Leistungselektronik ist der Schlüssel zur Energieeffizienz. Vor dem Hintergrund explodierender Rohstoff- und Energiepreise und der Endlichkeit unserer fossilen Energieträger, ist unsere Gesellschaft gezwungen mit den Ressourcen unseres Planeten sorgfältiger umzugehen, als dies in der Vergangenheit der Fall war. Speziell für Länder die nur über beschränkte Quellen von Rohstoffen und fossilen Energieträgern verfügen, wird der nachhaltige Umgang mit diesen kostbaren Gütern immer wichtiger. Die Entwicklung alternativer Energieerzeugung aus regenerativen Quellen, der effiziente Umgang mit elektrischer Energie, so wie die Schaffung völlig neuer Mobilitätskonzepte sind nur mit einem hohen Anteil modernster Leistungselektronik realisierbar. Genau aus diesen Gründen erfährt die Leistungselektronik seit geraumer Zeit einen unheimlichen Aufschwung. Die Möglichkeiten die sich durch neue leistungsstarke Bauteile eröffnen, erlauben heute sehr energieeffiziente Steuerungen und Systeme. Gleichzeitig sehen sich die Entwickler, aber auch das Personal in den Elektronikfertigungen, mit derartigen Baugruppen ganz speziellen Herausforderungen ausgesetzt
Modern power electronics is the key for energy efficiency. Against the background of exploding commodity and energy prices as well as finite availability of fossil energy carriers our society is forced to deal more carefully with the natural resources of our planet than in previous times. Specifically for countries that have only limited sources of raw materials and fossil energy carriers the sustainable use of these precious goods is becoming more important than ever. The development of an alternative energy generation from renewable sources, the efficient use of electrical energy as well as the development of absolutely new mobility concepts are feasible only by deploying a high content of state-of-the-art power electronics. It is exactly for these reasons that power electronics lately is experiencing an astounding upswing. The possibilities opened up by new powerful components enable control mechanisms and systems that deliver very high energy efficiency. At the same time system designers as well as the electronics manufacturing operators are confronted here with very special challenges
Auf Baugruppen der Leistungselektronik müssen hohe Ströme gehandhabt werden, die physikalisch bedingt, größere Querschnitte der Leiterbahnen benötigen als üblich. Gleiches gilt für die Anschlussquerschnitte der Pins von Leistungsbauteilen wie Halbleiter, Drosseln, Elektrolytkondensatoren, etc.
Im Bereich der Leiterplatten sind die üblicherweise genutzten Kupferdicken von 35 bis 70 µm für die Leiterbahnen nicht mehr ausreichend. Die Leiterplatten- Technologie für die Leistungselektronik stellt heute Multilayer mit bis zu 4 x 400 µm Innenlagen und z. B. 2 x 100 µm Außenlagen zur Verfügung, bei einer Gesamtstärke von bis zu 4 bis 5 mm. Reicht die Stärke der Kupferlagen für das Handling der Ströme nicht aus, kommen sehr massive Stromschienen zum Einsatz, die dann mit den LPs verlötet werden müssen.
Ein Fehler, der nun immer wieder häufig begangen wird, ist der, dass beim Design der Leiterplatten für die massereichen Lötstellen der Leistungsbauteile dieselben Grundlagen angewendet werden wie für einfache Bauteile geringer Masse.

Seit Jahren veröffentlicht Dr. Nakahara jährlich eine Rangordnung der 100 größten Leiterplattenhersteller der Welt. Ein Vergleich der neuesten Tabelle mit der der vorhergehenden Jahre zeichnet wesentliche Änderungen in der Struktur der Branche in allen drei Weltregionen nach. Der Autor kommentiert das Bild, geht auf Fusionen ein und macht Unterschiede in der Entwicklung der Regionen deutlich.

Mit dem Drucker n.jet solder mask von Notion Systems kann die Lötstoppmaske präzise und mit feinsten Strukturen aufgetragen werden. Wie der Inkjet-Druck der Lötstoppmaske abläuft und welche Vorteile damit verbunden sind, wurde bei einem Besuch des Pilotanwenders Würth Elektronik in Schopfheim erläutert.

Um elektronische Bauteile zuverlässig zu löten und zu bonden, muß eine saubere rückstandsfreie Padoberfläche vorliegen. Es wird untersucht, in- wieweit sich eine Plasmafeinreinigung aufdas Löten von Kupferoberflächen, das Bonden aluminiumbeschichteten Siliziums mit Aluminiumdick- und chemisch Nickel-Dünngold-Oberflächen mit Golddraht auswirkt. Die Oberflächen werden im Anlieferungszustand und nach Alterung untersucht. //
ln order to ensure reliable soldering and bonding of electronic components, a completely clean and resi-due-free pad surface is essential. The effect of high- grade plasma cleaning was studied, in terms of its effect on soldering ofcopper surfaces and bonding of aluminium coated silicon with thick aluminium and electroless nickel/thin gold surfaces using gold wires. The studies were conducted using both as- delivered and also aged surfaces.

Die vorliegende Liste der weltweit 100 größten Leiterplattenhersteller 1998 gibt im Vergleich mit der Aufstellung von 1995 Aufschluß über die weitgehenden strukturellen Veränderungen in der Branche. Der Autor leitet aus der Aufstellung Tendenzen für die weitere Entwicklung der Leiterplattenindustrie im internationalen Maßstab ab.//
A ranking list is provided ofthe worlds top 100 printed circuit hoard manufacturers and these are compared with a comparable listing for 1995. The comparison offers a powerful insight into the wide-ranging structural changes which have taken place in the industry over this period. From this data, the autho radduces likely future trends in the structure ofthe indu- stry as seen from an international perspective.

Teil 1: Produkt, Abnehmer und Hersteller

Der vorliegende Artikel ist der erste Beitrag einer dreiteiligen Serie, die im Zeitraum zwischen September und November in der PLUS erscheint. Da sich die Lieferketten inzwischen über mehrere Kontinente erstrecken, ist eine kurzfristige Rückkopplung sehr erschwert – wenn nicht unmöglich. Deshalb soll mit diesem Beitrag ein besseres Verständnis für die Zusammenhänge und Einflussfaktoren der Kosten in der Leiterplattenfertigung geweckt werden.

Im ersten Teil dieser Beitragsserie werden die Leiterplattentypen, die Abnehmer und deren Lieferanten besprochen. Der in der Oktober-Ausgabe erscheinende zweite Teil behandelt die Kostenblöcke der erforderlichen Laminate sowie das Design als den wichtigsten, kostenbestimmenden Faktor. Im dritten Teil, im November-Heft, werden schließlich die Leiterplattenproduktion und ihre Kosten dargestellt.

Der Autor reiste seit Oktober 2016 mehrere Monate lang zu Elektronikmessen in verschiedenen Teilen der Welt, so neben Deutschland nach Taiwan, China und Japan. Hinzu kamen Besuche bei diversen Leiterplattenherstellern in unterschiedlichen Erdregionen. So häufte sich eine Menge an Informationen an, die nach und nach zu verarbeiten war. Zwei Berichte, nämlich zur JPCA Show 2017 und zur KPCA Show 2017, sind bereits in den PLUS-Ausgaben August bzw. September erschienen. In ihnen standen die PCB-Industrien Japans bzw. Südkoreas im Mittelpunkt. Jetzt folgt ein Bericht über die Situation in den anderen südostasiatischen Ländern, so in Vietnam und Thailand.

Uns wird in manchen Erzählungen viel Wunderbares berichtet [1]. Auch beim Marketing in der elektronischen Verbindungstechnik bleibt man da nicht verschont, manches schön zu reden oder besser darzustellen, als es ist. Ob es sich einfach nur um mangelndes Wissen, kritikloses Nachgeplapper oder aber absichtliche Irreführung handelt, bleibt dahingestellt. Jedenfalls hat das schon dazu geführt, dass ‚Richtigstellungen‘ solcher ‚Mythen‘ Thema auf Kongressen wurden.

In diesem Beitrag wird das Einbetten von nicht klassischen Bauelementen zum Wärmetransport (Heat- Pipes) als eine mögliche Wärme-Management- Lösung für besonders dicht gepackte Baugruppen vorgestellt, bei denen die Abfuhr der Verlustleistung vorwiegend durch das Wärmespreizvermögen der Leiterplatte selbst bewerkstelligt werden muss. Thermische Simulationen und Messungen zeigen die Vorzüge der Einbett-Technologie. Grenzen und Lösungsvorschläge werden diskutiert. //
In this study we demonstrate the embedding of non- classical heat conducting components (heat pipes) as a possible solution for heat management in tightly packed applications where heat spreading and heat guiding of the PCB itself can be of extreme impor- tance. Measurement results and simulations describe the advantages of the presented embedding techno- logy. Further, possible bottlenecks and proposed solutions are discussed.

Einen Prozess, mit dem ein SMD-Embedding in die Leiterplatte realisiert werden kann, der auch für kleinere Stückzahlen geeignet und wirtschaftlich ist, haben die ILFA GmbH und die Kraus Hardware GmbH gemeinsam entwickelt. ILFA ist seit jeher Technologievorreiter in der Leiterplattenbranche. Allein derzeit laufen dort vier Förderprojekte, wovon sich zwei mit dem Embedding von SMT-Komponenten befassen.

Das Herz der weltweiten Leiterplattenfertigung liegt immer mehr in Südostasien. Der vorliegende Bericht demonstriert, dass das quantitativ als auch qualitativ gilt. Die Großproduktion von Trägern mit minimalen Strukturbreiten von 50 bis herunter zu 40 μm ist oft schon Alltag. In Arbeit sind bei einigen PCB-Firmen vollautomatisierte Fertigungen unter Robotereinsatz mit Strukturbreiten und -abständen von 30 bis 20 μm. Das führt zu immer kleineren, dichteren und flacheren Baugruppen, was besonders die Handyhersteller freut.

Die PCB-Industrie in Südostasien (SEA) wurde in der Vergangenheit bereits mehrmals vorgestellt. Doch die Leiterplattenszene in dieser Region ist stetig in rascher Veränderung. Das betrifft besonders Thailand und Vietnam. Die sich verändernden Bedingungen in China fördern diesen Veränderungsprozess noch. Deshalb lohnt es sich, die PCB-Industrie Südostasiens noch einmal genauer unter die Lupe zu nehmen. Der Autor besuchte von Januar bis Februar dieses Jahres erneut Singapur, Malaysia (Penang), Thailand und Vietnam. So kann er zusammen mit danach erhaltenen ergänzenden Informationen einen gewissen Einblick vermitteln, was sich dort vollzieht.

Die beiden internationalen Messen CES 2019 und ISE 2019 signalisieren, dass in wenigen Jahren der Abgesang der LCD-TV-Geräte und anderer LCD- bzw. OLED-basierter Informationssysteme beginnen könnte. Eine Reihe von Entwicklern und zukünftigen Herstellern von MicroLED-Displays im Klein- und Großformat unternimmt immense Anstrengungen, eine neue Ära der Informationstechnologie einzuleiten.

MicroLEDs, oft auch mLED oder μLED genannt, sind eine aufstrebende Technologie, die als Basis für ultraflache Bildschirme und Signalanzeigen dient. MicroLED-Displays bestehen aus Arrays mikro- skopisch kleiner LED (RGB-MicroLED), die die einzelnen Pixelelemente bilden. Sie sind weniger als Einhundertstel so groß wie Standard-LED, also kleiner als 100 Mikrometer. Die LED werden ein- zeln hergestellt und dann vereinfacht gesagt mit Hilfe von Bestückungsrobotern auf ein Substrat zu einem RGB-Submodul-Display gebondet. Letztere dienen als Ausgangsbasis für größere Displays (Abb. 1).

Die NEPCON Japan 2019 hatte zwar nichts Spekulatives zu bieten, doch konnte man dort sein Gefühl schärfen, wie stetig sich die asiatische, darunter die japanische Elektronikindustrie in Richtung Automotive, 5G, Wearables, neue IC-Substrate usw. weiterentwickelt. Vor allem in China vollzieht sich ein Boom zur Kapazitätserweiterung in der Leiterplattenfertigung. Dieser orientiert sich an den neuen Erfordernissen von 5G, Elektroautos und wachsender Eigenversorgung mit Halbleiterprodukten.

Es ist kein Geheimnis, dass China die Werkbank der Welt ist: 24 % aller produzierten Güter [2] stammen aus dem Reich der Mitte – bei Elektronik sind es 40 % [3] und bei Leiterplatten sind es sogar 54 % [4]. Unter den weltweit vorhandenen 117 Leiterplattenherstellern mit einem Umsatzvolumen von mehr als 100 Mio. $ pro Jahr kommt schon die Hälfte aus China [4].

Die Weltleitmesse für Entwicklung und Fertigung von Elektronik in München bietet neben Lösungen und Produkten von über 1500 Ausstellern, darunter etlichen Neuheiten, ein umfangreiches Rahmenprogramm mit Live- Demonstrationen sowie zahlreichen Vorträgen und Diskussionsrunden.

Die Trendthemen der dies-
jährigen productronica lauten
Smart Factory sowie Smart
Maintenance. Hierzu finden
Besucher sowohl bei Ausstellern als auch auf Sonderschauen und Forenbühnen eine große Auswahl an Best Practice-Beispielen und Präsentationen.

Die Schweizer Swissbit AG hat nach nur etwas über einem Jahr Bauzeit Ende 2019 ihren neuen Entwicklungs- und Fertigungsstandort in Berlin-Marzahn in Betrieb genommen. Auf ca. 7000 m2 Grundfläche finden sich neben hochmodernen SMT-Linien auch Reinräume mit Advanced-3D-Chip-Scale- Packaging-Technologien. Swissbit investiert rund 20 Mio. €, um hier Flash-Speicherprodukte, Sicherheitsprodukte und Produkte für IoT-Anwendungen fertigen zu können. Hochmoderne Produktionsanlagen und konzentrierte Entwicklungskompetenz stehen auch für Kooperationen zur Verfügung.

An der Entwicklung von dehnbaren und formbaren Schaltungen – auch bekannt als Stretchable und Conformable Elektronik – arbeitet die Würth Elektronik CBT seit einigen Jahren. 2016 wurde eine Technologie zur Herstellung dehnbarer elektronischer Systeme auf Grundlage konventioneller Prozesse einer Leiterplattenfertigung fertiggestellt. Seit 2018 ist diese Technologie als TWINflex-Stretch in Serie verfügbar. Statt der starren glasfaserverstärkten epoxidharzbasierten Materialien oder flexiblen Polyimidfolien werden dehnbare Substrate aus Polyurethan eingesetzt und geradlinige Leiterbahnen durch mäanderförmige Leiter ersetzt. In diesen neuartigen elektronischen Systemen werden Eigenschaften wie Flexibilität, Elastizität, Formbarkeit und Biegeschlaffheit vereint.

Nach mehrjähriger Arbeit an einem aktuellen Standard für die Einpresstechnik hat der US-amerikanische Branchenverband IPC im Juni dieses Jahres die Richtlinie IPC-9797 herausgebracht. Sie befasst sich mit den spezifischen Qualifikations- und Abnahmeanforderungen von Einpresstechnik vor allem in Einsatzbereichen mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen wie Automobilbau und Luftfahrt.

Mit einer Stellfläche von nur 0,7 m² ist die Kondensations-Vakuumlötanlage IMDES CONDENS-IT Labo Void Buster für Labor- oder Prototyping-Anwendungen sehr gefragt. Dank der standardmäßig integrierten Vakuumpumpe kann sie Voids entfernen, während sich das Lot noch im optimalen schmelzflüssigen Zustand befindet. Ergebnis sind Lötstellen mit einem Flächenanbindungsanteil von bis zu 99 %. Das Löten unter Vakuum bietet sich vor allem bei besonders anspruchsvollen Baugruppen bezüglich Wärmeableitung oder bei Baugruppen für die Leistungselektronik an. Durch das Vakuum werden die Voidanteile minimiert, womit eine bessere elektrische und thermische Anbindung erreicht wird. Dank der integrierten Vakuumpumpe sind mit einem Vakuumwert < 50 mbar Porenflächenanteile von unter 5 % realisierbar.

An der Entwicklung von dehnbaren und formbaren Schaltungen – auch bekannt als Stretchable und Conformable Elektronik – arbeitet die Würth Elektronik CBT seit einigen Jahren. 2016 wurde eine Technologie zur Herstellung dehnbarer elektronischer Systeme auf Grundlage konventioneller Prozesse einer Leiterplattenfertigung fertiggestellt. Seit 2018 ist diese Technologie als TWINflex-Stretch in Serie verfügbar. In diversen Projekten mit Kunden aus der Medizin-, Sensor- und Automobiltechnik wurden verschiedene dehnbare Leiterplatten auf Polyurethan-Basis hergestellt. Textilintegrierte Bandagen und Lichtsysteme, dehnbare FPC (Stretchable PCB), Elektrodenanordnungen für EMG sind einige Beispiele. Teil 1 dieses Fachbeitrags erschien in PLUS 6/2020.

Um Leiterplatten vereinzeln zu können, werden sie zuvor geritzt, Ausbrüche und Konturen werden gefräst. LHMT entwickelt Werkzeugmaschinen, auf denen nicht nur der eigentliche Ritz- und Fräsprozess, sondern auch die Be- und Entladung der Platinen vollautomatisch erfolgen. Für die sichere und schonende Handhabung wandte sich LHMT an die J. Schmalz GmbH, die unter anderem mit ihren NBR-ESD-Saugern eine zuverlässige Greiferlösung realisieren konnte.

Bis eine fertige Leiterplatte einbaubereit ist, geht sie durch viele verschiedene Prozessschritte – Belichten, nasschemische Verfahren wie das Kupferätzen, Bohren – bevor sie die Bearbeitungsschritte in einer LHMT-Maschinen durchläuft. Die Handlinggeräte der LHMT dienen dabei zur Be-/Entladung der einzelnen Fertigungsprozesse.

Während alle, die das Erscheinen von Neowise versäumt haben, nun 5825 Jahre warten müssen, brauchen sich christliche Kinder jeweils nur ein Jahr gedulden, bis ein geschweifter Stern wieder auftaucht – in zahllosen, meist elektrifizierten Kopien zumindest, sobald es demnächst weihnachtet. In der elektronischen Industrie hingegen geben die Neuerungen den Stab weitaus schneller weiter und die wachsende Durchdringung des Alltags durch Elektronik ist für den Durchschnittsbürger oft nicht mehr bemerkbar.
Während Bürger, Politiker(innen) und Journalisten sich noch über 5G-Technik erregen, wird Google bald 6G in 17 Staaten (Arizona, California, Colorado, Florida, Georgia, Illinois, Iowa, Kansas, Nebraska, Nevada, New York, North Carolina, Oklahoma, Oregon, Texas, Utah und Virginia.) erproben.

Leiterplattenhersteller KSG bietet in loser Folge Webinare rund um die Leiterplatte an. Im Oktober 2020 startete eine neue Serie ‚3D-Leiterplatten‘. In Teil 1 wurden drei Technologien zur Herstellung von 3D-Leiterplatten gegenübergestellt. Teil 2 folgt am 28. Januar 2021. In Teil 1 des KSG-Webinars wurden starrflexible Leiterplatten unterschiedlicher Auslegung, semiflexible Leiterplatten und HSMtec-3D-Leiterplatten ausführlich besprochen und miteinander verglichen.
1. Starrflexible Leiterplatten: Starrflexible Leiterplatten sind eine Kombination von Leiterbahnstrukturen auf flexiblen Polyimidfolien und starrem FR4-Material. Diese werden in unterschiedlichen Aufbauten angeboten:
– Mit einer Flexlage asymmetrisch
– Mit zwei Flexlagen asymmetrisch
– Mit zwei Flexlagen symmetrisch
Aufgrund der hohen Flexibilität der Polyimidfolien lassen sich mit starrflexiblen Leiterplatten enge Biegeradien von ≥ 1 mm (mit einer Flexlage) und ≥ 3 mm (mit zwei Flexlagen) auch bei komplexer Einbausituation realisieren. Mehrfachbiegungen sind möglich.

Zum Aufbau reiner Flex-Leiterplatten stellen sich zahlreiche Fragen – insbesondere beim Thema durchkontaktierte Bohrungen nach dem sogenannten ‚Button Plating‘. Was genau ist das und warum wird diese Technik benötigt? Betrachtet man zunächst die Grundlagen der Produktion einer starren Leiterplatte, so werden zu Beginn des Prozesses die Innenlagenkerne strukturiert (Belichten, Ätzen, etc.); anschließend erfolgt – nach dem Verpressen der Kerne mit Prepreg und dem Bohren – mit der Durchkontaktierung der erste Kupferaufbau, und darauf folgend ein vollflächiges Beschichten (Panel Plating) mit elektrolytisch abgeschiedenem Kupfer (ED-Kupfer, Electro Deposited).

Das ‚Gold‘ der E-Industrie: Gehen die Kupfer-Preise weiter durch die Decke? Vor der Covid-19-Pandemie war die Knappheit von Gütern in der entwickelten westlichen Welt eher ein seltenes Phänomen. Doch plötzlich stand die globale Marktwirtschaft Kopf und Mangelverwaltung wurde zum neuen Normalzustand. Nach fehlenden Mi-crochips u. a. für die Automobilindustrie sind wir mittlerweile bei wichtigen Rohstoffen angelangt – zum Beispiel Kupfer. Jeder möchte ein Stück vom Kupferkuchen abhaben, aber die Fördermengen sind derzeit auf 20 Mio. t begrenzt (Abb. 1, 2). Die weltweit größten Kupfervorkommen befinden sich in Chile (Fördermenge von derzeit 5,7 Mio. t). Peru, China und der Kongo folgen auf Platz 2, 3 und 4, und fördern zusammen weniger als das Land am Westrand des südamerikanischen Kontinents.

Seit mehr als einem Jahr sind vor allem in Deutschland viele größere Firmen in einer Wartehaltung. Zu der allgemeinen wirtschaftlichen unausgeglichenen Lage in den angestammten Märkten der Elektronik und des Maschinenbaus kam ein weiteres Globalisierungs-Problem hinzu: Abschottung der eigenen Märkte und eine weitere Verschiebung der Wertschöpfung nach Asien und Nordamerika. Für die Einen war es ein Weckruf und die Bestätigung für eine neue Denkweise, ein neues proaktives Handeln. Für die Anderen war es ein Grund, den Rückwärtsgang einzulegen. Dabei meine ich nicht einmal die so stark gebeutelte Automobilindustrie. Auch in ganz anderen Branchen wurde brav nach den erlernten betriebswirtschaftlichen Eckpunkten auf Notfallmodus umgeschaltet. Hätte die aktuelle Pandemie nicht so unverhofft all die bereits bestehenden wirtschaftlichen Unzulänglichkeiten überlagert (etwa die Aussetzung der Insolvenzantragspflicht und verlängerte Kurzarbeitregelungen), wären Stellenstreichungen und Streichungen von Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten wahrscheinlich unmittelbarer und direkter ausgefallen.

Alterungserscheinungen sind in der Elektronik-Industrie wohlbekannt: Sowohl Komponenten wie auch die Bauteilgehäusung sind hiervon betroffen. Solche Alterungserscheinungen haben auch Einfluss auf die dielektrischen Eigenschaften der Materialien im HF-Einsatz – mit Konsequenzen bis hin zum Funktionsausfall. Um dem vorzubeugen, müssen die im HF-Umfeld eingesetzten Materialien – gleichfalls wie mechanische und elektrische Kontaktierungen – für die Einsatzbedingungen verifiziert werden, um den Einfluss der Alterung auf die funktionsbestimmenden Parameter abzuklären. Bis dato ist diese wichtige Fragestellung jedoch nur unzureichend berücksichtigt, obschon Erkenntnisse diesbezüglich bereits in den ersten Designkonzepten eingebunden werden müssten.

Ein Silizium-Dehnungsmessstreifen (Si-DMS) kommt in der Kraftsensor-Plattform von Turck duotec erstmals zum Einsatz. Der miniaturisierte Sensor zur Gewichts- und Kraftmessung ist für raue Einsatzbedingungen prädestiniert. Der Si-DMS unterscheidet sich grundlegend von einem Folien-DMS: Aufgrund der geringen Größe erfolgt die Kraftermittlung punktspezifisch. Der Sensor nutzt die Piezoresistivität, woraus seine hohe Empfindlichkeit resultiert. Diese Eigenschaften prädestinieren die neue Plattform in Kombination mit der hoch automatisierten und hochqualitativen Fertigung des Herstellers für neuartige Anwendungen etwa in der Endoskopie oder der nicht-invasiven Druckmessung.