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Dienstag, 19 Oktober 2021 09:31

Fachwissen und Networking

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Geschätzte Lesezeit: 4 - 8 Minuten
Knapp 80 Teilnehmer hatte das SGO-Leiterplattenseminar 2021 Knapp 80 Teilnehmer hatte das SGO-Leiterplattenseminar 2021

Die Branche wusste sich zwar mit Online-Formaten zu helfen, hat aber dennoch gewohnte Präsenzveranstaltungen schmerzlich vermisst. So auch das traditionelle SGO-Leiterplattenseminar, das 2020 ausfiel und 2021 nicht zum gewohnten Frühsommer-Termin stattfinden konnte. Es fand im September statt – mit spürbarer Freude über das echte Wiedersehen.

Knapp 80 Teilnehmer aus der Schweiz, Österreich und Süddeutschland begrüßte Peter Weber, Vorstand/Sprecher der Fachgruppe Leiterplatten der Schweizerischen Gesellschaft für Oberflächentechnik (SGO SST), am 22. September im Tagungssaal des Uediker-Huus in Uitikon bei Zürich.

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 Eingehendere Betrachtung der PCB-Hersteller Österreich/Schweiz nach Technologie und Anwendungsschwerpunkten

Bevor es mit den Fachvorträgen losging, gab Remo Fischer (Hofstetter PCB AG, Küssnacht) eine kurze Marktanalyse Europa mit speziellem Augenmerk auf die DACH-Region. Er stützte sich dabei vor allem auf die Data4PCB-Studie des auch als PLUS-Autor bekannten Analysten Michael Gasch, die die Situation der Branche in Europa und Deutschland, Österreich und Schweiz bis einschließlich 2020 beschreibt. Der langfristige rückläufige Trend bezüglich Zahl der Marktanbieter ist ebenso bekannt, wie die Delle die 2019 und (pandemie-verstärkt) 2020 auf ein gutes 2018 folgte.

 Dr. Jakob Heier, EMPADr. Jakob Heier, EMPA

 Dr. Rodica Ababei, GS Swiss PCB AGDr. Rodica Ababei, GS Swiss PCB AG

 Jürgen Haungs, Schmid GroupJürgen Haungs, Schmid Group

Fischer beschäftigte sich eingehend mit der Situation in der Schweiz und in Österreich, bevor er abschließend auch noch die Forecast-Zahlen für 2021 zeigte: Europa dürfte mit knapp 2,27 Mrd. $ den PCB-Umsatz von 2018 beinahe erreichen (2019 waren es 2,09 Mrd. und 2020 1,95 Mrd.). Für die in Nordamerika ansässige PCB-Hersteller werden für 2021 3,4 Mrd. $ Umsatz erwartet. In den Vorjahren waren es 3,16 Mrd. in 2018 und – was in Europa als Delle spürbar war, hatte jenseits des Atlantiks nur den Charakter eines Plateaus – 3,22 Mrd. in 2019 und 3,20 Mrd. in 2020.

Schaut man nach Asien, so zeigen sich ganz andere Zahlen: In Japan, Korea und Taiwan war die 2019/2020-Delle spürbar – bei einem Umsatzniveau jedes einzelnen genannten Landes von mindestens den doppelten Werten gegenüber den Regionen Europa und Nordamerika. Thailand und Vietnam bewegen sich jeweils über gesamteuropäischem Niveau, ersteres verzeichnet allerdings 2021 die Fortsetzung der Delle, während zweiteres nach Einbrüchen 2019 und 2020 nun in Richtung nordamerikanischem Niveau strebt.

 Dr. Sebastian Schweiger, DyconexDr. Sebastian Schweiger, Dyconex

 Markus Knausenberger, FelaMarkus Knausenberger, Fela

Jenseits all dieser einigermaßen vergleichbaren Dimensionen bewegt sich die chinesische PCB-Branche: Sie machte 2018 40,4 Mrd. $ Umsatz, steigerte sich in den andernorts als Delle oder Plateau vermerkten Folgejahren auf 42,3 Mrd. und 49,3 Mrd., und wird 2021 auf einen Jahresumsatz von 57,1 Mrd. $ geschätzt. Der gesamte asiatische Leiterplattenmarkt erreichte damit – vor allem durch China gestützt – 69 Mrd. $ in 2018 und in den beiden Folgejahren 70,4 und 76,4 Mrd. $ Umsatz. Für 2021 werden 85,3 Mrd. erwartet. Damit ist einmal mehr verdeutlicht, dass Europa nur die Nische des technologisch extrem Anspruchsvollen bleibt, um in diesem Markt Bedeutung zu behalten.

Gedruckte Elektronik: Die Mühen der Ebene

plus 2021 10 0037Diese Erkenntnis bot die perfekte Überleitung zu den insgesamt 5 Fachvorträgen der Veranstaltung. Sie werden teils als ausführliche Einzel-Fachbeiträge in kommenden Ausgaben der PLUS erscheinen. Hier jeweils kurze Zusammenfassungen:

Dr. Jakob Heier, am EMPA (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt) in Dübendorf Group leader Laboratory for functional Polymers, beschäftigte sich als Keynote Speaker mit der gedruckten Elektronik und deren aktuellem Entwicklungsstand samt den größten Herausforderungen. Eine davon ist, dass die vor Printed Electronics ausschließlich grafisch orientierte Druckindustrie 60µ-Strukturen gewohnt war und diese sicher beherrschte. Mit diesen Verfahren hergestellte Elektronik wird aber erst ab 20µ und kleiner interessant. Das EMPA druckt aktuell 9µ-Strukturen im Labor.

In der Anwendung sind gedruckte RFID-Antennen großes Thema – sie stehen in der Leistung nur etwa 10 bis 20 % hinter der von geätzten Antennen. Ganz anders sieht es aus, wenn man aktuell Transistoren drucken möchte. Das geht, aber ihre Leistungsfähigkeit liegt noch in einem Bereich, den silizium-basierte Transistoren Ende der 1960er Jahre hatten. Biosensoren zeichnen sich als kommende Massenanwendung für die gedruckte Elektronik ab. Denn biosensitive Partikel können der Druckpaste zugefügt werden und dann lassen sich mit den Druckverfahren Sensoren für Umwelt-/Biologie- oder Medizinanwendungen leicht, schnell und kostengünstig in großen Mengen herstellen.

Preistreiber und restriktives Glied in der Kette sind die leitfähigen Druckpasten: Kupferpartikel in den Pasten sind nicht so leicht vor Korrosion zu schützen, wie Kupferleiter herkömmlicher PCB- und Silizium-/Keramik-basierter Elektronik. Das EMPA hat für seine Druckanwendungen auf 2D-materialien eigene Tinten entwickelt.

Gedruckte Elektronik löste zunächst große Euphorie und Aufbruch aus. Nun zeige es sich aber, dass es länger dauern werde, als man im ersten Hype angenommen habe, bis Printed Electronics wirklich das Massenphänomen mit ähnlichen Umsatzdimensionen wie klassische Elektronik sein werde. Dass es aber so kommen werde – sowohl im Bereich der 2D-Anwendungen als auch im Bereich der 3D-MID-Technologie, stehe außer Frage.

Die Pause zwischen den Vorträgen und den für die Schweiz typischen Ausklang mit Apéro und Nachtessen nahmen die Tagungsteilnehmer als erste größere Möglichkeit der Begegnung und des Networking dankend anDie Pause zwischen den Vorträgen und den für die Schweiz typischen Ausklang mit Apéro und Nachtessen nahmen die Tagungsteilnehmer als erste größere Möglichkeit der Begegnung und des Networking dankend an

Im 2. Vortrag stellte Dr. Rodica Ababei den Semi-Additiv-Process (SAP) vor, den die GS Swiss PCB AG in den vergagnenen drei Jahren weiterentwickelt hat und als Möglichkeit sieht, den Anforderungen der Miniaturisierung besser begegnen zu können. Ababei ist beim renommierten Leiterplattenhersteller aus Küssnacht, wo Peter Weber Head of Technology ist, als Process Engineering Manager tätig. Das Unternehmen hat bislang 10 Mio. Franken in diese Technologie investiert. Mit den additiven Verfahren werden feinere Strukturen deutlich müheloser und präziser erreicht, als es mit Ätz- oder anderen subtraktiven Verfahren möglich ist. Allerdings stellt die Verfahrenstechnik deutlich höhere Anforderungen an die Produktions- und Lagerflächen – vor allem in punkto Sauberkeit. Kern der Technologie ist ein Sputtering-Prozess. „Ohne diesen wäre das Verfahren nicht möglich.“

Realisiert werden bei starren Leiterplatten Strukturen zwischen 15 µ und 10 µ, bei Flex-Leiterplaten 18µ oder im 2-lagigen Aufbau 25µ. Ababei erläuterte insbesondere die notwendigen Testverfahren – gerade die Haftung sei sehr wichtig, weil die mit dem Verfahren hergestellten Produkte in die Medizintechnik gehen.

Jürgen Haungs, Vice President Technology der Freudenstädter Schmid Group, stellte die neue InfinityLine C+ vor, eine Maschine für ein neues nasschemisches Verfahren, dass mit seinen Single-Panel-Bearbeitungskammern insbesondere auf das Handling dünner Materialien ausgelegt ist und eine Verklemmung der Panels verhindert. Verschiedene Konfigurationen stehen zur Verfügung – von der Möglichkeit, mehrere Prozesse in der gleichen Kammer zu haben bis zum Linienaufbau mit mehreren Kammern. Dabei ist die Möglichkeit beachtenswert, die mit der Maschine erreichte höhere Reinraumklasse (ISO6 oder ISO5) auch im Wartungsfall einzelner Kammern in den übrigen Kammern der Linie aufrecht zu erhalten und so dort weiterproduzieren zu können. Bei der Entwicklung der Maschine wurde auf die Einsparung von Betriebsmitteln wert gelegt – gegenüber einer Standardmaschine sind hier bis zu 70 % weniger Betriebsmittel möglich.

Faltung flexibler Leiterplatten

plus 2021 10 0036„Durch Faltung flexibler Leiterplatten ist es möglich, das zur Verfügung stehende Volumen optimal auszunutzen und so der fortschreitenden Miniaturisierung besser zu begegnen: Das gilt vor allem für medizinaltechnische Anwendungen“, so Dr. Sebastian Schweiger, Qualitätsmanager bei der Dyconex AG in Bassersdorf. Die Integration von Komponenten und Funktionalitäten ermöglichen weitere Platzeinsparungen. Dyconex wendet das Verfahren der Fräsung zur Vorbereitung von Faltkanten inzwischen auch bei ultradünnen Leiterplatten an: „Dünne Materialien und ein feines Leiterbild bieten vielfältige Möglichkeiten zur weiteren Verkleinerung der Systeme, stellen aber zugleich große Anforderungen an die Zuverläsigkeit der Leiterplatte.“

Markus Knausenberger stellte mit s.mask das neue additive Verfahren zur Erzeugung von Lötstoppmasken vor, das die Fela GmbH aus Villingen-Schwenningen zur Serienreife gebracht hat und seit 2019 einsetzt. Knausenberger: „Mittlerweile werden bei fast der Hälfte der von Fela ausgelieferten Leiterplatten die Lötstoppmasken mit dieser innovativen Technik erzeugt.“

Im Inkjet-Verfahren werden UV-härtende Schichten erzeugt. Der Prozess wird dadurch erheblich beschleunigt, denn die zeitintensive Trocknung vor Auftrag weiterer Schichten entfällt. Auch werden erheblich Wasser und Energie eingespart. Zudem lassen sich gezielt Bereiche aussparen. Nur der Nutzen, der nachher auch zum Kunden geht, wurde mit Lötstopplack versehen. „Was abgetrennt wird und bei uns verbleibt, verbraucht auch keinen Lack.“

Der bei Fela für Technologie und Verfahren verantwortliche Manager bezeichnete diese Technologie als Revolution, denn Inkjet-Verfahren wie s.mask hätten mit der klassischen Lötstoppmaske nichts mehr zu tun. Bisherige subtraktive Verfahren würden komplett abgelöst. „Es wird allerdings noch einige Jahre dauern, bis Druckköpfe, Sinterverfahren und weitere Bestandteile der Technologie ausreichend entwickelt sind, um wirklich alle Anforderungen der Branche erfüllen zu können.“ Fela forscht derzeit an alternativen Tinten und unterschiedlichen Applikationstechniken, um bald die gesamte Produktion auf s.mask umstellen zu können Kanusenberger: „Das Kundenfeedback ist durchweg positiv, und die Einsparungen sowohl ökologischer als auch ökonomischer Natur sind bereits spürbar.“

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