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Dienstag, 10 Mai 2022 14:00

iMaps Mitteilungen 05/2022

von Redaktion
Geschätzte Lesezeit: 6 - 11 Minuten

    Call for Abstracts: Deutsche IMAPS Konferenz in München

20./21.Oktober 22: IMAPS Deutschland lädt zur Jahreskonferenz nach München ein

Die Herbstkonferenz der IMAPS wird von allen Teilnehmern als eine wichtige Plattform für fachliche Diskussionen zwischen Industrie und Hochschule sowie Produktion und Forschung verstanden, um den Wirtschaftsstandort Deutschland weiter zu stärken und voranzubringen. Nach vielen virtuellen Konferenzen und Meetings wird es wieder Zeit für persönliche Kontakte. Wir – die IMAPS Deutschland – möchten Sie dabei unterstützen und planen unsere diesjährige Herbstkonferenz 2022 zum jetzigen Zeitpunkt als Präsenzveranstaltung.

 

Themen und Schwerpunkte der IMAPS Konferenz

Entwurf, Modellierung, Simulation

Materialien und Prozesse

  • Elektrisches und elektromagnetisches Design
  • Thermisches und thermomechanisches Design
  • Fertigungs- und testgerechtes Design

IMAPS-Jahreskonferenz 2021 Beispiel: „Optimierung eines Flüssigkeitskühlers“

(Bennet Lorbeer, FH Kiel)

plus 2022 05 0025

 

  • Substratmaterialien und Oberflächenschichtsysteme
  • Herstellung von Verdrahtungsträgern
  • Verbindungstechnologien (Flip Chip, CoB, SMT, Embedding, ...)
  • Schutz-, Verguss- und Verkapselungs- prozesse und -material

IMAPS-Jahreskonferenz 2021 Beispiel: „Fotostrukturierbare Pasten“

(Kathrin Reinhardt – Preisträgerin „Best Presentation“, Fh IKTS)

plus 2022 05 0026

 

Technologien der Systemintegration

Qualität und Zuverlässigkeit

  • Wafer Level Packaging (CSP, SiP, ...)
  • Substrate Level Packaging (System on Board, Embedding, ...)
  • MEMS / Sensor-Packaging
  • Optoelektronisches Packaging

IMAPS-Jahreskonferenz 2021 Beispiel: „Hochintegriertes SiC-Leistungsmodul“
(Jan Stolley, FH Kiel)

plus 2022 05 0027

 

  • Prozessüberwachung / Teststrategien
  • Prüfsysteme
  • Thermomechanische Zuverlässigkeit
  • Zuverlässigkeit bei kombinierten Beanspruchungen

 

IMAPS-Jahreskonferenz 2021 Beispiel: „Zuverlässigkeit großer MLCC-Bauformen“
(Simon Schambeck, BMW Group)

plus 2022 05 0028

 

Wir laden Sie deshalb in diesem Jahr wieder herzlich ein, Ihre Ergebnisse zu den oben genannten Themen auf dem Gebiet des mikroelektronischen Packaging auf unserer Tagung vor Vertretern aus Industrie und Wissenschaft zu präsentieren und gemeinsam zu diskutieren (Vortragsdauer 15-20 min, keine Paper nur Präsentation).

Mit einem halben Jahr Vorausschau gehen wir derzeit davon aus, den bewährten Mix aus fachlichem Austausch, persönlichem Gegenüber, Ausstellung, Vortragsreihen und Festigung von Netzwerken wieder in gemeinsamer und vertretbarer Weise fortführen zu können. Sollte die Konferenz nicht als Präsenzveranstaltung stattfinden können, werden wir die Veranstaltung virtuell abhalten, was Ihnen die Möglichkeit gibt, auch auf diesem Wege Ihre Ergebnisse zu präsentieren.

Bitte senden Sie Ihren Abstract bis zum 15. Juli zur Bewertung ein (ca. 200 Wörter). Nutzen Sie für die Einreichung bitte folgenden Link: https://www.conftool.net/imaps-herbsttagung-2022 (Freischaltung ab Mai 2022).

Wir vergeben auch dieses Jahr einen Best Presentation Award!

Dies gilt nur für die Präsenzveranstaltung!!

    Expertentreff zeigt neuste Elektronik-Entwicklungen in Forschung und Praxis

Beim 3. Symposium Elektronik und Systemintegration trafen sich an der Hochschule Landshut virtuell rund 130 Experten/innen aus Wissenschaft und Industrie, um neueste technologische Entwicklungen in diesem gerade für die zukunftsrelevanten Themenfelder der Digitalisierung so wichtigen Bereich auszutauschen und zu diskutieren.

Veranstaltungsinitiator Prof. Dr. Artem Ivanov (Sprecher Forschungsschwerpunkt Elektronik und Systemintegration, Hochschule Landshut) betonte in seiner Begrüßung die breite Bandbreite der Themen. Anmeldungen aus acht Bundesländern sowie Teilnehmer/innen aus Österreich und der Schweiz belegten das große Interesse an der Veranstaltung. Hochschulpräsident Prof. Dr. Fritz Pörnbacher wies in seiner Begrüßungsrede daraufhin, dass gerade der Austausch zwischen Wissenschaftlern und Experten/innen der Wirtschaft von großer Bedeutung sei und wertvolle Impulse für künftige technologische Entwicklungen setzen könne. Organisiert wird das Symposium ESI vom Cluster Mikrosystemtechnik zusammen mit dem Forschungsschwerpunkt Elektronik und Systemintegration der Hochschule Landshut.

Elektronik in e-Textilien mit hohem Potenzial

Elektronik mit Textilien zu verbinden, finde in immer mehr Feldern Anwendung, wie Dr. Bernhard Brunner (Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC) in seinem Plenumsvortrag zum Thema „Elektronik in e-Textilien“ erläuterte. Den e-Textilien wird großes Wachstumspotenzial zugesprochen, lag das globale Marktvolumen im Jahr 2020 bei ca. 2,1 Mrd. US Dollar, liegt die geschätzte Steigerungsrate bei 18,5 % bis 2027. Nicht nur die Sensorik biete viele Anwendungsbereiche, von der Haltungs-, Bewegungs- oder EKG-Sensorik, über die Schweißanalyse oder Druckmessfelder in Schuhen oder Sitzflächen, es könne auch wie bei der Elektro-Muskel-Stimulation (EMS) Strom in den Körper eingebracht werden. Dabei stellen sich hohe Anforderungen für elektrische Leiter in Textilien: sie müssen, thermisch und chemisch beständig, dabei eine gute Leitfähigkeit aufweisen, waschbar, abriebfest, flexibel/dehnbar, hautverträglich und recyclingfähig sein. Das Fraunhofer ISC beschäftigt sich mit Silikonen als Sensor- und Aktormaterial. Es können elastische, isolierende und leitfähige Schichten per Siebdruck auch auf stark gekrümmten Bauteilen aufgebracht werden. Für die Aufbau- und Verbindungstechnik habe man bei Fraunhofer neue Lösungen entwickelt, unter anderem das NCA-Bonding (Nonconductive Adhesive Bonding) ein Klebeverfahren, bei dem mit Druck und höheren Temperaturen das Verschmelzen und damit die elektrische und mechanische Verbindung in einem Prozess erfolgt.

In seinem Plenumsvortrag betonte Dr. Bernhard Brunner (Fraunhofer ISC) das Potenzial von Elektronik in E-TextilienIn seinem Plenumsvortrag betonte Dr. Bernhard Brunner (Fraunhofer ISC) das Potenzial von Elektronik in E-Textilien

Gedruckte und flexible Elektronik lautete auch das Thema einer eigenen Session. Darin stellte Johannes Jehn (Hochschule München) einen Inkjet-gedruckten resisitiven Feuchtesensor auf Basis von Wolframoxid vor. Anette Wimmer (Hochschule Hof) referierte über die Erzeugung von dreidimensionalen Baugruppen durch Hochdruckumformen und Hinterspritzen, Nesrine Naziri (TU Ilmenau) berichtete über flexible thermoelektrische Generatoren. Einen Vergleich von Methoden und Materialien, um elektrische Verbindungen von gedruckter Elektronik auf oft temperatursensiblen Substraten zu optimieren, bot der Vortrag von Prof. Dr. Artem Ivanov (Hochschule Landshut).

Praxisanwendung in der Leistungselektronik

Die hybride Umsetzung einer Stromversorgung mit digital konfigurierbarer Regelung für Embedded-Systeme zeigte Markus Böhmisch (Elec-Con technology GmbH) im zweiten Plenumsvortrag. Dabei wird der Controller für den Wandler mit einem Mikrocontroller mit analogen Komponenten realisiert. Die Messdatenerfassung erfolgt direkt über Wandler, die vom übergeordneten digitalen System überwacht werden. Die hohe Sicherheit einer analogen Regelung, kombiniert mit einer digitalen Überwachung und Steuerung, biete viele Anwendungsfelder von der Industrie 4.0 über die Predictive Maintenance oder auch für Steigerung der Lebensdauer verschiedener Akkus. Den Einsatz eines hybriden Systems zeigte er am Beispiel eines Abwärtswandlers bzw. Tiefsetzstellers. Für die richtige Dimensionierung ist eine Abschätzung von Unter- oder Überschwingungen bei Lastsprüngen ebenso von Bedeutung wie die Frage, wie schnell das System reagiert (Durchtrittsfrequenz). Das aufwändige Frequenzkennlinienverfahren ermöglicht es, eine Regelung genau einstellen und Lastsprünge ausregeln zu können.

Mit dem Leiterplatten-Embedding von Leistungselektronik befasste sich Prof. Dr. Till Huesgen (Hochschule Kempten) in seinem VortragMit dem Leiterplatten-Embedding von Leistungselektronik befasste sich Prof. Dr. Till Huesgen (Hochschule Kempten) in seinem Vortrag

In der Session Leistungselektronik gab es wertvolle weitere Impulse. So gab beispielweise Prof. Dr. Till Huesgen (Hochschule Kempten) einen Überblick zum Stand der Technik und über aktuelle Herausforderungen beim Leiterplatten-Embedding von Leistungshalbleiter-Bauelementen. Dies biete Vorteile wie kürzere Strompfade und verbesserte Entwärmung, aber auch Herausforderungen wie Isolationsfestigkeit, feuchteinduzierte Kupfer-Korrosion oder Brüche, da die eingesetzten Komponenten an den Materialausdehnungskoeffizienten von Kupfer angepasst sein müssten. Ein Galliumnitrid (GaN)-Leistungsmodul auf Basis einer 3-Level-Flying-Capacitor Topologie, um die Bordnetzspannung zu stabilisieren und das gewünschte Spannungsniveau bei Hybrid- und Brennstoffzellenfahrzeugen einzustellen, zeigte Janusz Wituski (Hochschule Landshut).

Entwicklungen rund um vernetzte Systeme, Aufbau- und Verbindungstechnik und Sensorik

Einen Schwerpunkt mit großer Themenvielfalt boten zwei weitere Sessions zu vernetzten Systemen. So zeigte Ralf Eckhardt (Texas Instruments Deutschland GmbH) das Potenzial von Zweidraht-Ethernet-Anwendungen für den Automobil- und Industrie-Sektor. Wie Antennen und HF-Schaltungen effizient für industrielle Anwendungen auf Leiterplatten designet werden können, erläuterte Dirk Linnenbrügger (FlowCAD EDA-Software Vertriebs GmbH). Eine Plattform für den Peer-to-Peer-Energiehandel über Blockchain stellte Alexander Krutwig (Mixed Mode GmbH) vor. Neue Anwendungsgebiete und eine verbesserte Integrationsfähigkeit der LTCC-Keramik verspricht das reaktive Löten mit selektivem Wärmeeintrag im Bondinterface mit einer zündfähigen Schicht als interne Wärmequelle. Diese für temperaturempfindliche Bauelemente geeignete Löt-Methode beleuchtete Thomas Herbst (VIA Electronic GmbH). Zuverlässigkeit von SAC+ Loten unter thermomechanischem Stress wurde von Maximilian Schmid (TH Ingolstadt) diskutiert, Nihesh Mohan (TH Ingolstadt) stellte einige Varianten der kupferbasierten Sinterpasten für die Anwendung in Leistungs- und gedruckter Elektronik vor.

Reaktives Löten für LTCC-Keramik präsentierte Thomas Herbst (VIA Electronic GmbH)Reaktives Löten für LTCC-Keramik präsentierte Thomas Herbst (VIA Electronic GmbH)

Mit der Sicherstellung der Funktionsfähigkeit von Sensoren und der Speicherung von Daten bei der Umfelderkennung im Bereich des autonomen Fahrens beschäftigte sich ein Vortrag von Prof. Dr. Gordon Elger (Fraunhofer Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme – IVI). Vorträge im Themenfeld Sensorik befassten sich u. a. mit der Bestimmung der thermischen Parameter Wärmeleitfähigkeit und -kapazität einer Lithium-Ionen Pouchzelle (Felix Gackstätter, Hochschule Landshut) und dem nano-3D-Druck zur Sensorentwicklung (Prof. Dr. Matthias E. Rebhan, Hochschule München).

Weitere Informationen zum Symposium bietet der Tagungsband mit 15 wissenschaftlich ausgearbeiteten Beiträgen. Einzelne Beiträge können per E-Mail (Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!) angefordert werden, der gesamte Tagungsband wird im Oktober per Open Access OPUS-Datenbank über die Deutsche Nationalbibliothek veröffentlicht.

Weitere Informationen zum Symposium – und auch das Inhaltsverzeichnis des Tagungsbandes bietet die Veranstaltungshomepage unter www.symosium-esi.de.

    Miniaturisierte, intelligente, optische Drehwinkelsensoren

Die Miniaturisierung von Sensoren macht auch bei optischen Drehwinkelsensoren nicht Halt. Darüber hinaus sollen immer mehr Messgrößen gleichzeitig und auf engstem Raum erfasst und zusätzliche Funktionalitäten und Analysen in Sensoren integriert werden.

In der Gruppe Sensoren+Aktoren bei Hahn-Schickard am Standort Stuttgart wurde im IGF-Vorhaben X-MIND (17898 N) ein Konzept für einen miniaturisierten, absolut kodierten, optischen Drehwinkelsensor mit einer Auflösung von 10 Bit, das entspricht 1024 einzelnen Winkelpositionen, entwickelt und zusammen mit dem IMS CHIPS erfolgreich umgesetzt.

Miniaturisierter, intelligenter, optischer DrehwinkelsensorMiniaturisierter, intelligenter, optischer DrehwinkelsensorEine Winkelscheibe aus Kunststoff ist an einer rotierenden Welle befestigt. Der einfallende Strahl einer Laserdiode wird von einer Linse aus Kunststoff fokussiert. Beide Elemente befinden sich, dank hybrider Aufbau- und Verbindungstechnik, direkt auf einem Opto-ASIC. Der fokussierte Lichtstrahl wird an einer speziell ausgestalteten Beugungsstruktur in der Winkelscheibe, einem Blazegitter, reflektiert, so dass auf dem Opto-ASIC zwei um die Laserdiode kreisende Lichtpunkte von unterschiedlicher Intensität entstehen. Auf dem Opto-ASIC befinden sich Fotodioden, sodass die Position der rotierenden Lichtpunkte detektiert werden kann.

Der Opto-ASIC selbst ist direkt auf einer Leiterplatte montiert. Die Winkelscheibe ist im Spritzguss kostengünstig und in großen Stückzahlen herstellbar. Die Kunststofflinse wurde zunächst aus Kunststoff mittels Ultrapräzisionsbearbeitung aus Kunststoff gedreht. Für das Opto-ASIC wurden zwei Konzepte verfolgt, eines mit 1024 einzelnen Fotodioden, die im Kreis angeordnet sind sowie eine differentielle Graycode-Variante. Beide Varianten konnten erfolgreich erprobt werden.

Im IGF-Vorhaben InoSens (20944 N) wurde dieses grundlegende Funktionsprinzip wieder aufgegriffen und erweitert. Hierfür wurde die 10 bit Graycode-Variante weiterverfolgt und um zusätzliche inkrementelle Spuren erweitert, sodass neben der absoluten Kodierung von 10 bit zusätzlich noch eine Interpolation mit 5 bit zur Verfügung steht. Damit sind Positionsauflösungen von bis zu 15 bit realisierbar. Der Opto-ASIC hat Abmessungen von 4,8 mm x 4,8 mm und wird bei der XFab gefertigt. Die Linse ist nun ebenfalls im Spritzguss kostengünstig und somit in skalierbaren Stückzahlen hergestellt. Die Linse wird mit Hilfe von Active Alignment während des Aufbaus hochgenau auf den Chip montiert.

Als weitere Besonderheit verfügt der neue Drehwinkelsensor über zusätzliche Sensorik und intelligente Funktionen. So befinden sich auf der Rückseite der Leiterplatte ein leistungsfähiger Mikrocontroller und ein Beschleunigungssensor mit 6 Freiheitsgraden. Mit an Bord ist auch ein Temperatursensor. Gleichzeitig wird der Strom durch die Laserdiode geregelt und überwacht. Der Mikrocontroller kann vom Anwender frei programmiert werden und erlaubt zahlreiche Analysen, das Bereitstellen von Zusatzinformationen wie Drehzahlen oder eine Beschleunigungsüberwachung sowie eine Langzeitspeicherung von Alterungsdaten. Damit ist erstmals auch ein Condition Monitoring mit diesem nur 1 cm³ großen Sensor möglich. Die Kommunikation mit dem Sensor erfolgt via SPI.

Um den möglichen Einsatzbereich des Drehwinkelsensors zu erweitern, wurde bei der Auswahl der Komponenten speziell auf deren Temperaturbeständigkeit geachtet. Das Konzept bietet außerdem den Vorteil einer äußerst einfachen Montagetechnik. So ist der Drehwinkelsensor beispielsweise unempfindlich gegenüber einer Exzentrizität der Sensorwelle. In Verbindung mit den intelligenten Funktionen, dem erhöhten Temperaturbereich und dem Aufbau aus wenigen, kostengünstigen optischen Komponenten bietet er als Low-Cost Drehwinkelsensor mit Drehzahlen bis 12 000 U/min das Potenzial, völlig neue Anwendungen z. B. in der Medizintechnik oder auch im Konsumerbereich zu erschließen.

Autor: Dipl.-Ing. André Bülau

Kontakt: Dr.-Ing. Jonathan Seybold, Hahn-Schickard, Stuttgart und Alexander Frank, IMS Chips

Veranstaltungskalender

Dieser Kalender gilt unter Vorbehalt. Bitte beachten Sie die Informationen und Hinweise der Veranstalter auf den entsprechenden Webseiten!

Ort

Zeitraum

Name

Veranstalter

Göteborg, S

12.-14. Jun. 2022

NordPac 2022

IMAPS Nordic

Fellbach, D

14./15. Jun. 2022

EBL 2022

IMAPS D

California, USA

21.-23. Jun. 2022

SiP 2022

IMAPS USA

Wien, AT

13.-15. Jul. 2022

CICMT 2022

IMAPS

Oxford, UK

18.-20. Jul. 2022

HITEN 2022

IMAPS UK, IMAPS USA

Sibiu, RO

13.-16. Sep. 2022

ESTC 2022

IEEE-CPMT, IMAPS Europe

Berlin, D

26.-29. Sep. 2022

ESREF 2022

IZM / TU

Boston, USA

3.- 6. Okt. 2022

Internationales Symposium

IMAPS USA

München

20./21. Okt. 2022

Herbstkonferenz

IMAPS D

München

Nov. 2022

SEMICON EUROPA

IMAPS Europa

    IMAPS Deutschland – Ihre Vereinigung für Aufbau- und Verbindungstechnik

IMAPS Deutschland, Teil der „International Microelectronics and Packaging Society“ (IMAPS), stellt seit 1973 in Deutschland das Forum für alle dar, die sich mit Mikroelektronik und Aufbau- und Verbindungstechnik beschäftigen. Mit fast 300 Mitgliedern verfolgen wir im Wesentlichen drei wichtige Ziele:

  • wir verbinden Wissenschaft und Praxis
  • wir sorgen für den Informationsaustausch unter unseren Mitgliedern und
  • wir vertreten den Standpunkt unserer Mitglieder in internationalen Gremien
  • Impressum

IMAPS Deutschland e. V.
Kleingrötzing 1
D-84494 Neumarkt-St. Veit

1. Vorsitzender:
Prof. Dr.-Ing. Martin Schneider-Ramelow,

Stellv. Institutsleiter Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM),

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Schatzmeister (bei Fragen zu Mitgliedschaft und Beitrag): Ernst G. M. Eggelaar, Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein! 

Ausführliche Kontaktinformationen zu den Vorstandsmitgliedern finden Sie unter www.imaps.de 

(Vorstand)

 

 

Weitere Informationen

  • Ausgabe: 5
  • Jahr: 2022
  • Autoren: Redaktion
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