iMaps Mitteilungen 01/2023

Das Veranstaltungsjahr 2022

Den Auftakt des Veranstaltungsjahrs 2022 bildete die 11. DVS/GMM-Fachtagung auf der EBL 2022 in Fellbach (14.-15.06.2022), bei der sich alles um „Intelligentes Design, Intelligente Fertigung, Prüfung und Applikation“ drehte und IMAPS Deutschland wie gewohnt als Partner auftrat. Wenige Wochen später folgte mit der International Conference and Exhibition on Ceramic Interconnect and Ceramic Microsystems Technologies (CICMT 2022) unser erstes großes Highlight. Die erstmals in Wien ausgetragene Konferenz wurde von IMAPS Deutschland in Zusammenarbeit mit IMAPS USA und ACerS sowie der Technischen Universität Wien organisiert und vom 13. bis 15. Juli 2022 in den Räumlichkeiten der Wirtschaftskammer Österreich in Wien abgehalten. Die 80 Teilnehmerinnen und Teilnehmer aus 12 Ländern erwartete ein abwechslungsreiches Programm mit 40 Vorträgen, die von neuen Materialen und Anwendungen über Prozesstechnologien bis zum Additive Manufacturing alle Bereiche der Keramik in der Elektronik abdeckten. Darüber hinaus hatten sieben Aussteller – Lithoz, Wachstumskern HIPS, Micro-Hybrid Electronic, Keko Equipment, Microtronic, Budatec und F&S BONDTEC – die Veranstaltung unterstützt und auf der begleitenden Fachausstellung ihre Produkte und Dienstleistungen präsentiert.

Neben der CICMT veranstaltete IMAPS Deutschland im Jahr 2022 mit der traditionellen Herbstkonferenz an der Hochschule München noch eine weitere große Tagung. Zur großen Freude aller Beteiligten konnte die Veranstaltung vom 20. bis 21. Oktober 2022 ganz ohne Einschränkungen stattfinden. Mit knapp 90 Teilnehmenden, 21 Vortragenden und 12 Ausstellern war die Konferenz ein voller Erfolg und wurde damit ihrem Ruf als wichtigste Austauschplattform der deutschen IMAPS Community gerecht. Das Vortragsprogramm deckte wie immer ein breites Themenspektrum der Aufbau- und Verbindungstechnik ab: vom Löten und Sintern, der Sensorik und Aktuatorik über Hochfrequenztechnologien sowie Zuverlässigkeit und Simulation bis hin zu Emerging Technologies. Die Pausen wurden gerne zum Netzwerken und zum Besuch der Ausstellung genutzt.

Der ‚Best Presentation Award' für herausragende wissenschaftliche Abhandlungen ging dieses Mal an Lars Stagun von der Technischen Universität Berlin für seine Ausführungen zu „Adhesive Bonding – Eine zuverlässige Integration von Elektronikmodulen in Textilien“. An dieser Stelle nochmals herzlichen Glückwunsch zu der wohlverdienten Auszeichnung! Mit AEMtec, Budatec, EKRA, Hesse, Indium und Via Electronic unterstützten gleich sechs namhafte Sponsoren die Konferenz. Selbstverständlich durfte auch der gemeinsame bayerische Abend im Wirtshaus Augustiner nicht fehlen, den die Teilnehmenden zum regen Austausch nutzten.

Neben den genannten Veranstaltungen war IMAPS Deutschland auch noch als Unterstützer der ESTC 2022 in Sibiu (13.–16.09.2022), des 55th International Symposium on Microelectronics in Boston (03.–06.10.2022) und der Advanced Packaging Konferenz auf der SEMICON EUROPA in München (15.–18.11.2022) aktiv. Weitere Informationen zu unseren Aktivitäten und Veranstaltungen finden Sie auf unserer Website www.imaps.de.

Was erwartet uns im neuen Jahr?

Nachdem wir in den vergangenen Jahren pandemiebedingt auf das Frühjahrsseminar verzichten mussten, wird es am 23. März 2023 an der Technischen Universität Ilmenau endlich sein Revival feiern. Das Frühjahrsseminar wird sich mit dem Thema „Nachhaltigkeit in der aktuellen Elektronikfertigung“ befassen. Für die Veranstaltung haben wir renommierte Firmen wie BMW, VW, Infineon, Siemens, Heraeus, Hella und ERSA angefragt, um Ihnen ein hochkarätiges Tagungsprogramm präsentieren zu können. Zusagen liegen uns bereits von der TU Ilmenau, der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland, dem Fraunhofer IZM, Turck duotec und der TU Darmstadt vor. Das vollständige Programm finden Sie auf unserer Website und in der nächsten PLUS-Ausgabe. Also merken Sie sich den Termin unbedingt vor!

Außerdem dürfen wir uns vom 11. bis 14. September 2023 auf die von IMAPS UK organisierte 24. European Microelectronics and Packaging Conference & Exhibition in Hinxton (nahe Cambridge) freuen. Der Call for Papers hat bereits im Herbst 2022 begonnen und ich würde mich freuen, viele von Ihnen/Euch als Vortragende oder Aussteller dort zu treffen. Ich bin mir sicher, dass die EMPC 2023 sich nahtlos in die Liste erfolgreicher EMPC-Konferenzen der letzten Jahre einreihen wird!

Selbstverständlich können Sie wie üblich darauf zählen, dass im Oktober die IMAPS Herbstkonferenz in München stattfinden wird. Der genaue Termin sowie nähere Details zur Veranstaltung werden demnächst auf unserer Homepage bekanntgegeben. Weitere Veranstaltungshighlights im neuen Jahr sind die CICMT 2023 in Albuquerque (18.-20.04.2023), das 56th International Symposium on Microelectronics in San Diego (02.-05.10.2023) und die Advanced Packaging Konferenz auf der SEMICON EUROPA in München (14.-17.11.2023).

Die letzten Jahre waren nicht einfach und dass wir es den widrigen Umständen zum Trotz geschafft haben, die Mitgliederzahlen stabil zu halten und spannende Veranstaltungen auf die Beine zu stellen, verdanken wir vor allem der engagierten Mitarbeit unserer IMAPS Community. Für ihre Unterstützung in Form von Fachvorträgen, Ausstellungsbeteiligungen und Sponsoring möchte ich mich sehr herzlich bedanken.

Der gesamte erweiterte Vorstand wünscht Ihnen und Ihren Familien ein frohes neues Jahr mit Gesundheit, Glück und Erfolg für Sie und Ihre Liebsten! Bleiben Sie uns gewogen und passen Sie gut auf sich auf!

Herzlichst,
Ihr
Martin Schneider-Ramelow

Ankündigung IMAPS-Seminar am 23. März 2023 in Ilmenau an der Technischen Universität

„Ist Elektronik für die Nachhaltigkeit auch wirklich nachhaltig (Produktionsaspekte, Materialien, Design, Anwendung)?“ IMAPS Deutschland knüpft nach dreijähriger Pause wieder an die Tradition an, ein Frühjahrseminar zu einem aktuellen Thema der Mikrosystemtechnik anzubieten. In diesem Jahr möchten wir durch verschiedene Vorträge eine Diskussionsbasis zu einem drängenden Thema der Gegenwart mit Bezug zur Nachhaltigkeit in der Elektronikfertigung schaffen. Wie können wir es schaffen, die Produktion oder einzelne Fertigungsabschnitte nachhaltig zu gestalten und welche Aspekte müssen dabei zwingend berücksichtigt werden. Auf der anderen Seite können mikroelektronische Bauelemente in der Steuer- und Regeltechnik eingesetzt werden, sodass nur im Bedarfsfall Ressourcen verbraucht werden oder optimal und langfristig genutzt oder wiederverwendet werden können.

Anfahrtsskizze zum Curiebau der Technischen Universität Ilmenau

Zu diesem Thema konnten wir Vortragende aus den unterschiedlichsten Bereichen der Industrie und der Forschung gewinnen.

Einen allgemeinen Überblick, welche Aspekte vor dem Hintergrund einer nachhaltigen Wirtschaft berücksichtigt werden müssen und welche Maßnahmen man in der Fertigung ergreifen kann, werden z. B. die folgenden Vorträge geben:

• Fraunhofer IZM, Karsten Schischke „Auf dem Weg zur Klimaneutralität: Wo sind die Hotspots in der Lieferkette der Elektronikbranche und welche Handlungsmöglichkeiten bestehen?“
• Duotec GmbH, Artur Rönisch „Maßnahmen zur Reduktion von Energiekosten in der Fertigung“.

Die aktuelle Situation und vor welchen Herausforderungen wir dadurch stehen, wird uns beschrieben in folgendem Vortrag:

• Solderpunks e. V., Marco Dörr „Vom Erz bis zum Schrott – ein Blick hinter die Kulissen der Elektronikindustrie“.

Detailliert und mit konkreten Beispielen, wie eine Fertigungslinie oder einzelne Produktionsabschnitte klimaneutral(er) gestaltet werden können, werden folgende Beiträge näher beschreiben und benennen:

• Aisler B. V., Felix Plitzko und Patrick Franken „Klimaneutrale und ausbeuteoptimierte Leiterplatten für Prototypen und Kleinserien“
• Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland, Stephan Guttowski „Kompetenzzentrum für eine ressourcenbewusste Informations- und Kommunikationstechnik – Green ICT @ FMD“
• TU Ilmenau, Martin Ziegler „Bio-Inspired Information Pathways“

Des Weiteren konnten wir z. B. Stefan Merlau von der Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG für einen Vortrag gewinnen genauso wie Klaus Hofmann von der Technischen Universität Darmstadt.

Das detaillierte Programm mit dem konkreten Tagesablauf wird in Kürze auf unserer Homepage verfügbar sein, wo Sie sich bereits jetzt anmelden können entweder über https://imaps.de/events/ (und dem weiteren Link zur Registrierung folgen) oder direkt unter https://www.conftool.net/imaps-seminar-2023/index.php?page=login .

Das Seminar findet in diesem Jahr am 23. März an der Technischen Universität Ilmenau statt. Wir möchten in den Curiebau (ehemals „Technikum“) auf dem Stadtcampus einladen (Weimarer Straße 25).

Falls der Anfahrtsweg etwas weiter ist, kann das Mara Hotel, das nicht einmal fünf Minuten Fußweg vom Curiebau entfernt liegt, als Übernachtungsmöglichkeit genutzt werden. Das kleinere Hotel am Kirchplatz ist ebenfalls nicht weit entfernt.

Adhesive Bonding – Eine zuverlässige Integration von Modulen in Textilien

Für viele E-Textiles-Anwendungen (hybride textile Produkte, die durch integrierte Elektronik mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet sind) wie z. B. Heizflächen, Vitaldatenerfassung, Ergonomiemonitoring, Beleuchtung oder für innovative Bedienkonzepte sind textilintegrierte Sensoren und elektronische Bauteile essentiell. Die entstehenden Anforderungen an das E-Textile hinsichtlich Tragekomfort, Waschbarkeit, Designfreiheit, Signalstabilität und kostengünstiger Herstellprozesse sind dabei sehr hoch.

Die Integration von elektronischen Komponenten und Baugruppen in textile Schaltungsträger ist nach wie vor eine der größten Hürden bei der industriellen Herstellung zuverlässiger E-Textile Produkte. Die dabei involvierten Prozesse und Komponenten aus den Bereichen Textil und Elektronik könnten nicht verschiedener sein. Herstellungs-, Prozess-, und Materialanforderungen unterscheiden sich stark, was die Vereinigung beider Seiten zu einer großen Herausforderung macht. Hohe Prozesstemperaturen beim Löten, welche das Textil bereits degenerieren lassen oder Maschinen, welche die biegeschlaffen Eigenschaften von Textilien nicht handhaben können sind nur einige Beispiele. Konventionelle Integrationstechnologien aus der Elektrotechnik wie Löten und Crimpen bieten zwar einen geringen Kontaktwiderstand, passen sich aber der textilen Beschaffenheit nicht ausreichend an und bieten damit keine zuverlässig mechanisch beanspruchbare Kontaktierung. Auch textile Methoden wie das Annähen von elektronischen Modulen mit leitfähigen Garnen oder das Verbinden mit Druckknöpfen bieten keine dauerhaft stabile elektrische und mechanische Verbindung. Um diese gegensätzlichen Industrien zu vereinen und zuverlässige Kontaktierungen zu realisieren bedarf es einer speziellen Lösung. Eine Möglichkeit bietet eine den physikalischen Eigenschaften von Textilien angepasste Verbindungstechnologie, bei der elektronische Module mittels einer nicht leitfähigen Klebeschicht (non-conductive adhesive, NCA) auf textile Substrate aufgebracht werden [1].

Abb. 1: Beschreibung des NCA-Bond Prozesses für E-Textiles; a) Die Module werden mit einer NCA-Folie dazwischen zum textilen Substrat positioniert; b) Durch aufgebrachten Druck und Hitze erweicht der Klebstoff und die Kontaktpartner berühren sich. Bei dem anschließenden Abkühlen verfestigt sich der NCA wieder; c) Final realisiertes, mechanisch und elektrisch kontaktiertes Modul

Abb. 2: CT-Aufnahme eines Bondkontaktes – Interposer auf textilem LeiterDie an der TU Berlin (am Forschungsschwerpunkt Technologien der Mikroperipherik) und dem Fraunhofer Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM entwickelte Klebetechnologie bietet große Vorteile für die speziellen Anforderungen textilintegrierter elektronischer Systeme. Während des NCA-Bondprozesses erweichen der nichtleitende Klebstoff und die optionale thermoplastische Leiterisolierung und werden im Bereich der Kontaktstellen verdrängt. Nach dem Abkühlen härtet der Klebstoff aus und die Module werden so in einem einzigen Prozessschritt mechanisch und elektrisch verbunden (Abb. 1). Hierbei werden die hochtemperaturempfindlichen Textilien nur lokal thermisch belastet. Da sich die Kontaktpads auf der Unterseite der Module befinden, sind die Kontaktstellen vor äußeren Einflüssen besser geschützt und die mechanische Belastung an der Verbindungsstelle von weichem Textil zu starrer Elektronik wird reduziert.

Abbildung 2 zeigt eine Computertomographie(CT)- Aufnahme einer solchen Bond-Verbindung: ein FR4 Interposer mit nach unten ausgeführten Kontaktpads wurde auf einen textilintegrierten Leiter gebondet.

Die gebondeten Kontakte zeigen eine sehr gute Zuverlässigkeit bei zyklischer Temperatur- und Feuchtigkeitsbelastung sowie gute Waschbarkeit [2].

Weitere Vorteile des Kontaktverfahrens sind der Verzicht auf zusätzliche Additive, wie zum Beispiel Flussmittel oder leitfähige Partikel sowie eine durch Wiederaufschmelzen des Klebstoffs mögliche Reparier- und Recyclingfähigkeit. Die NCA-Bonding Technologie eignet sich für metallisierte Garne und Flächenwaren sowie für Litzen, die in das Textilsubstrat gestickt, gestrickt oder gewebt sein können. Zusätzlich wurde validiert, dass die Kontaktierungstechnologie auch mit thermoplastisch isolierten Leitern funktioniert. Im Gegensatz zum Flip-Chip-Lötverfahren ist das Hinzufügen eines Underfillers nicht notwendig, da die bereits am Prozess beteiligten Klebstoffe auch diese stabilisierende Funktion übernehmen. Bis heute gibt es keine Maschinen, um E-Textiles in größerem Umfang herzustellen. Im Zuge der Prozessentwicklung wurde der E-Textile Bonder konzipiert und aufgebaut (Abb. 3) [3]. Dieser wurde entwickelt, um die Klebetechnologie bis zum Industriestandard und zu typischen Textilgrößen zu bringen.

Abb. 4: TheraTex Modulares E-Textile zur Hemiparese-Therapie; ZiM-Projekt mit futureTEX

Abb. 3: Überblick der relevanten Teile des E-Textile BondersAußerdem ist er für einen breiteren Anwendungsfall angepasst und ermöglicht alternative Prozessparameter, neue Materialien und andere Kontaktierungstechnologien wie Sintern auf einer Großanlage zu untersuchen. Der E-Textile Bonder ermöglicht das Verbinden von Multi I/O Modulen von bis zu 50 mm x 50 mm Kantenlänge auf textilen Trägersubstraten von bis zu 1 m x 1 m.

Das textile Bonden konnte bereits erfolgreich in diversen Projekten angewendet werden. Mit Bonden als zuverlässiger Kontaktierungstechnologie für hochleitfähige Litzen in textilen Bändern zusammen mit Aktuatoren und Sensoren lassen sich verschiedene körpernahe Sensoranwendungen mit Feedbackfunktion realisieren. Zum Beispiel das Tracking von Bewegungen über den gesamten Körper mittels Inertialsensorik zur Auswertung von therapeutischen Bewegungstherapien von Hemiparese-Patienten und Patientinnen [4, 5].

Einen anderen therapeutischen Ansatz verfolgt das Projekt Ghost-Feel-it [6]. Hier wird ein direktes haptisches Feedback an die E-Textile tragende Person zurückgegeben. Durch Integration von Modulen mit Vibrationsmotoren können irreparable Nervenschädigungen und der damit einhergehende Gefühlsverlust von z. B. Händen an andere Körperregionen übertragen werden. Über einem speziellen Handschuh wird die Greifbewegung und das Kraftprofil der sich schließenden Hände mittels eines speziellen Vibrationsmusters an den Rücken weitergeleitet und ermöglicht den Nutzenden somit ein neu erlerntes Feedback über Bewegungen. Auch in weiteren Bereichen wie Sport- und Schutzbekleidung, Mode (Abb. 5), textile Innenausstattung, Fahrzeuginnenraum, Beleuchtung, textile Fassaden oder Hochleistungssegel kann die Bonding Technologie erfolgreich eingesetzt werden.

Abb. 5: EU-Projekt: Re-Fream ‚Second Skin‘ Malou Beemer; www.maloubeemer.com/project/second-skins-re-fream/

Referenzen

[1] Linz, T.; von Krshiwoblozki, M.; Walter, H.; Foerster, P.: Contacting electronics to fabric circuits with nonconductive adhesive bonding, J. Text. Inst. 2012, 103:10, 1139–1150, DOI: 10.1080/00405000.2012.664867
[2] Von Krshiwoblozki, M.; Linz, T.; Neudeck, A.; Kallmayer, C.: Electronics in Textiles – Adhesive Bonding Technology for Reliably Embedding Electronic Modules into Textile Circuits. Adv. Sci. Technol. 2013, 85, 1–10, DOI:10.4028/www.scientific.net/AST.85
[3] Garbacz, K.; Stagun, L.; Rotzler, S.; Semenec, M.; von Krshiwoblozki, M.: Modular E-Textile Toolkit for Prototyping and Manufacturing, Proceedings 2021, 68, 5, https://doi.org/10.3390/proceedings2021068005
[4] Brunner, B.; Dils, C.; Garbacz, K.; Stagun, L.: Elektronik in e-textiles: wie verbindet man Elektronik und Textilien, Im Tagungsband 3. Symposium Elektronik und Systemintegration (ESI), Landshut, Deutschland, 06. April 2022, pp. 10–21
[5] Betz, G.; Danckwerth, J.; Brunner, B.; Dils, C.; Garbacz, K.; Leher, I.; Sesselmann, S.: Knitted e-textiles for Innovative Prevention and Therapy Systems, Im Tagungsband Aachen Dresden Denkendorf International Textil Conference (ADDITC), Aachen, Deutschland, 2. Dezember 2022
[6] Buecheler, L.; Hillmer, I.; Reimer, V.; Jiang, Y.; Angelmahr, M.; Schade, W.; von Krshiwoblozki, M.; Pawlikowski, J.; Garbacz, K.; Stagun, L.; Fischer, M.; Guttowski, S.: Nicht-invasives Rehabilitationssystem für irreparable Nervenschädigungen im Handgelenksbereich, Im Tagungsband MikroSystemTechnik Kongress (MST), Berlin, Deutschland, 28.-30. Oktober 2019

Veranstaltungskalender

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

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.

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1. Vorsitzender: Prof. Dr.-Ing. Martin Schneider-Ramelow, Institutsleiter Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM),
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(bei Fragen zu Mitgliedschaft und Beitrag):
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