Die Leiterplatte der Zukunft

Die Elektronik verlangt nach immer kleineren und komplexeren Systemlösungen mit höherer Integrationsdichte. So gilt es, neben dem Equipment und den Prozessen, in gleichem Maße das Material anzupassen, ohne eine stete Optimierung der Elektronikproduktion aus dem Auge zu lassen. Zentrale Bedeutung dafür liegt in der Entwicklung effizienter Prozessabläufe sowie in dem Verständnis für die Wechselwirkungen innerhalb der gesamten Fertigungsprozesskette. Im Rahmen der Veranstaltung wurden mögliche Ansätze diskutiert und Lösungsvorschläge mit Anwendungsbeispielen aus der Praxis vorgestellt.

Georg Kleemann, Geschäftsführer von Laserjob, gab während seiner Begrüßungsrede bekannt, dass er künftig in die „zweite Reihe“ treten wird, um seinem Sohn Stefan, der bereits seit 6 Jahren im Unternehmen ist, zu übergeben. Zusammen mit Robert Englmaier nimmt damit Stefan Kleemann die Geschicke des Unternehmens für lasergeschnittene Schablonen in die Hand.

Carmina Läntzsch gab Informationen zum Event und stellte die an der Tabletop-Ausstellung teilnehmenden Unternehmen vor: Koh Young Europe GmbH, Fraunhofer IZM Berlin und Weßling, Keyence Deutschland GmbH, ifm datalink GmbH und Endress+Hauser GmbH & Co. KG, ATECare Serive GmbH, Finetech GmbH & Co.KG sowie Faps Erlangen mit Laserjob GmbH. Und schon startete der Moderator Frank Ansorge vom IZM den Vortragsteil.

Mit der ersten Präsentation zeigte Andreas Ostmann vom Fraunhofer IZM (Berlin) seinen Zuhörern neue Systemansätze durch Einbettung in die Leiterplatte auf. Nach dem „Heute“ im Elektronik-Packaging, wo die Themen Chip Packaging sowie Embedding hießen, ging es im „Morgen“ um Panel Level Packaging (Erhöhung des Produktionsformats wie z.B. größere Wafer) sowie Power Embedding. Im „Übermorgen“ sieht der Redner die modulare Elektronik, also einfach zusammensteckbare Module, individuell und je nach Anwendung. Während Embedded Komponenten eine Reparatur unmöglich machen, könnte hier dafür der Ansatz sein.

Aktuelle Trends in der Leiterplatte – von HDI bis Embedding – präsentierte Ralph Fiedler von KSG Leiterplatte. Herausforderungen der Leiterplattentechnologie sind Funktionalität, Bauelemente, Zuverlässigkeit/Lebensdauer, Umwelt sowie Kosten, hauptsächlich getrieben durch die hohen Anforderungen der Kfz-Elektronik. Nach Vorstellung verschiedener HDI-Technologien zeigte der Sprecher Integrationsfelder, Technologien und Anwendungsbeispiele zur Integration von Funktionalitäten auf. In punkto der Leiterplatten-Technologien für die HF(Hochfrequenz)-Technik stellte er fest, dass Leiterplatten als Trägersubstrate für Frequenzen bis 80GHz realisierbar und geeignet sind, jedoch noch Handlungsbedarf besteht. Beim Thema Leistungselektronik präsentierte Ralph Fiedler die KSG-patentierte „Iceberg“-Technologie, eine Kombination von Dickkupferstrukturen bis 400µm mit Leiterbild-Strukturen von 70µm auf der Außenlage bei planaren Oberflächentopographien (Pad, Lötstopplack).

Mit seinem Vortrag „Wie erhalte ich ein optimales Schablonendruckergebnis“ veranschaulichte Greg Wade von Indium die neuesten Technologien zur Abdeckung eines stabilen Druckprozesses. Im Hinblick auf die 01005 Bauteilen oder gar den 008004 Bauteilen von Murata, hat das Unternehmen bereits Zwischenschritte in der Körnung seiner Lotpaste entwickelt.

Welch Herausforderungen im Schablonendruckprozess bei der Verarbeitung von Bauteilen der Größe 01005 entstehen, widmete sich Stefan Härter, FAPS Erlangen. Solch Komponenten auf mischbestückten Baugruppen erfordern einen Kompromiss der einzusetzenden Druckschablone. Als Haupteffekt der Untersuchungen wurde die verwendete Lotpaste identifiziert. 03015-Bauteile stellen beim Druckprozess hohe Anforderungen an Komponenten und Material. Die Betrachtung der gesamten Prozesskette der AVT bietet das Potenzial, den Einfluss geringfügiger Prozessschwankungen auf komplexe Fertigungsfehler bewerten zu können.

Die Fertigungstechnik und Fertigungstechnologie bei der Schablonenherstellung beeinflussen die Qualität der Baugruppe maßgeblich. Wie eine Schablonendruckoptimierung in der Praxis aussehen könnte, zeigte Christoph Hippin von Endress+Hauser auf. Er stellte fest, dass hochwertige Oberflächenbearbeitung, Beschichtung und Laserbearbeitung das Auslöseverhalten einer Druckschablone verbessern. Hochwertige Druckschablonen vergrößern das Prozessfenster für den Anwender. Eine Steigerung der Prozesssicherheit und Qualität im Prozess wird durch eine gezielte Vorbereitung der Lotpaste mittels Konditionierung erreicht.

Norbert Heilmann von ASM Assembly Systems referierte über sicheres Bestücken von kleinsten Bauteilen der Größe 0201, 01005 oder 03015. Hier konnte das Demoboard wichtige Dienste leisten und wertvolle Erkenntnisse über alle Fertigungsprozesse hinweg liefern. Der Redner betonte letztendlich, dass eine problemlose Fertigung nur dank der engen Zusammenarbeit aller beteiligten Unternehmen – vom Bauteilhersteller bis zu allen Maschinenherstellern – möglich war. Der abschließende Rat: Bei komplexen Baugruppen alle Beteiligten an einen Tisch bringen, um schnell die beste Lösung finden.

Small Packaging Lösungen für die nächste Generation von mobilen Systemen, Automotive Anwendungen, Highspeed- und drahtloser Kommunikation, brachte Norbert Bauer von der Murata Elektronik seinen Zuhörern näher. Lösungsansätze sieht er in der Verkleinerung von Bauformen am Beispiel MLCC, Zusammenfassen zu kleinsten Modulen, der intelligenten Leiterplatte sowie das Einbetten sowohl in die Leiterplatte als auch in das Package. Dazu präsentierte er jeweils Lösungsbeispiele des Unternehmens wie beispielsweise das kleinste Bauteil mit einer Abmessung von 0,25mmx0,125mm.

Andreas Schmidt von Finetech präsentierte einen Vortrag über das prozesssichere Reworkverfahren für kleinste Bauteilgeometrien und Kontaktabstände, wie 01005, QFN, BGA. Die Herausforderung bei der Reparatur von Kleinstbauteilen liegt deutlich bei der Erkennbarkeit, der Handhabung sowie der Hilfsstoffe, wozu der Redner seinen Zuhörern innovative Tipps und Lösungen vorstellte. Während der Pausen wurde die Tabletop-Ausstellung besucht, mit den Referenten diskutiert, Gedanken ausgetauscht und Kontakte geknüpft. (dj)