Trends in der AVT

Bereits 1965 in der Anfangsphase der Mikroelektronik formulierte Gordon Moore den Sachverhalt der permanenten Fertigungskostenreduktion in dem nach ihm benannten Gesetz zur Miniaturisierung. So soll sich die Komplexität integrierter Schaltkreise mit minimalen Komponentenkosten regelmäßig verdoppeln, je nach Quelle werden 18 oder 24 Monate als Zeitraum genannt. Umso wichtiger erscheint, dass nur regelmäßige Weiterbildung das Know-how zu neuesten Technologien in Entwicklung, Design und Produktion sichert, und als Grundlage für erfolgreiche Produkte sowie eine Maxime an Rentabilität gilt.

Vorträge sowie Tabletop-Ausstellung fanden an beiden Seminartagen im Ballsaal des Park Plaza Hotels in Dresden statt, die Moderation übernahm in diesem Jahr Dr. Hans Bell von Rehm Thermal Systems. Eine gemeinsame Dampfschifffahrt am Abend des ersten Seminartages bot zudem genug Raum und Zeit für Networking und rundete das Programm perfekt ab.

Thomas Lehmann von Christian Koenen stellte die Möglichkeiten der Oberflächenveredelung bei Schablonen zur Leistungssteigerung vor. Das Unternehmen beschäftigt sich seit einigen Monaten mit der Weiterentwicklung des Elektropolierens, Enhanced CK Elektropolieren, zur Optimierung der Oberflächenkante, nebst der oberflächenaktivierten Rakelseite zur Verfeinerung der Füllung von Schablonenöffnungen. Beide Verfahren befinden sich noch in der Evaluierungsphase. Auch im Bereich der Plasmabeschichtung hat sich was getan, konnte das Auslöseverhalten von 0,66 auf bis zu Faktor 0,42 verbessert werden. Als wesentliches Merkmal der Plasmaschablone wäre zu erwähnen, dass die Schicht nicht unbegrenzt resistent bei allen Reinigungsmedien ist und hier die Zeit beobachtet werden sollte. Die Stufenerstellung mittels Eingriff in die Oberfläche, stellt zum einen das optimale Lotpastenvolumen durch angepasste Schablonenstärke bereit, zum anderen ermöglichen die 3D-Stufen das Drucken von Leiterplatten mit Kavitäten. Diese Art der Schablonen ist laut Angaben des Herstellers stark im Gebrauch, beruhend auf eine Mischbestückung.

Effizienzsteigerung durch Closed-Loop-Regelung im Druckprozess lautete der Beitrag von Ekra durch Torsten Vegelahn. Nach der Definition zum Regelkreis wurde aufgezeigt, dass mit Closed Loop das Prozessfenster besser ausgenutzt wird, und der Bediener weniger eingreifen muss. Eine Effizienzsteigerung durch Closed-Loop Regelung mittels Drucker und Lotpasteninspektion ist möglich und macht auch bei kleinen Losgrößen bereits Sinn. Ausschuss und Materialeinsatz sinken, womit die Wettbewerbsfähigkeit steigt.

Marc-Philipp Kehm von HarmanBecker Automotive Systems berichtete aus der Praxis zur Schablonenevaluation im Automotive-Bereich unter Berücksichtigung der vorhandenen Pasten. Unter Beachtung der gegebenen Parameter der Paste sowie der Anforderungsliste ging es zum Schablonentest. Hier war nach mehreren Versuchen mit unterschiedlichen Reinigungsmedien und -zyklen klar, dass es keine nennenswerten Unterschiede dabei gibt. Im Vergleich zu Standardschablonen zeigten die Plasma- sowie Nano-beschichteten Schablonen erhöhte Langzeitstabilität sowie besseres Lotpastenvolumen. Ein Unterschied zwischen Plasma und Nanobeschichtung ergibt sich in deren Sichtbarkeit: die Plasmaschicht ist zu sehen und somit messbar ganz im Ge- gensatz zur unsichtbaren Nanobeschichtung.

Wie Zuverlässigkeit elektronischer Baugruppen auch bei höheren Betriebstemperaturen funktionieren kann demonstrierte Jörg Trodler von Heraeus in seinem Vortrag. So erweist sich Silberleitkleber bei angepassten Kombinationen als vorteilhaft, auch SAC 305 steht im Vergleich zu SAC405 an der vorderen Front. Signifikante Unterschiede bei den zwei verschiedenen Leiterplattendicken waren nicht erkennbar, es zeigten sich lediglich Tendenzen. Bei höheren Temperaturen zeigte die Fünfstofflegierung (HT) Vorteile. Die fachgerechte Auswertung der Daten war ein Gemeinschaftswerk des Unternehmens mit der TU Dresden, Dr. Heinz Wohlrabe.

Pro und Contra beim Reflowlöten unter Stickstoff war Thema des Dr. Hans Bell von Rehm Thermal Systems. Denn zwar entstehen mehr Tombstones beim Löten unter Stickstoff denn unter Luft, im Gegenzug dafür gibt es eine bessere Benetzung. Bei der Stickstoffregelung wie beispielsweise bei der VisionXP wird mit Hilfe einer stetigen Messung des Restsauerstoffwertes der gewünschte ppm-Level konstant gehalten. Das erfolgt durch eine gezielte Stickstoffeinspeisung in die Prozesskammer. Der sich daraus ergebende unterschiedliche Stickstoffverbrauch ermöglicht zugleich die Einsparung von Stickstoff.

Prozessfenster und Zuverlässigkeit von manuell reparierten Lötstellen bleifreier elektronischer Baugruppen war der Fokus von Helge Schimanski des Fraunhofer ISIT Itzehoe. Es wurden mit einem Referenzbauelement 0603 Untersuchungen zum Ableiten von Lötparametern durchgeführt, die für einen manuellen Reparaturlötprozess empfohlen werden. Richtig ausgeführte manuelle Reworkprozesse auf FR4-Leiterplatten beeinflussen die Zuverlässigkeit von elektronischen Baugruppen hinsichtlich Temperaturwechselbeständigkeit nicht negativ. Allerdings ist Voraussetzung dafür die Einhaltung der in diesem Prozess empfohlenen Lötparameter für den manuellen Reparaturlötprozess sowie die Sicherstellung der Temperaturbeständigkeit der Komponenten.

Welch Herausforderung in der modernen Luftfahrtelektronik die AVT-Konzepte zur Zuverlässigkeitssteigerung bedeuten, darüber sprach Dipl.-Ing. Thomas Lauer von Cassidian, einem Unternehmen der EADS. Sein Augenmerk lag dabei auf den Lötstellen, den Sonderlötprozessen sowie der Motivation zum Reflow basierten Entgolden.

Andreas Kraus von Kraus Hardware erläuterte anhand komplizierter und immer populärer werdenden Bauelemente wie QFN (Quad Flat No Leads Package), dass der Reworkprozess mehr als nur heiße Luft bedeutet und was wirklich in ihm steckt. Eine fachgerechte und prozessüberwachte Baugruppenreparatur erfolgt im Unternehmen durch die Onyx29 mit Nutzenbearbeitung von Zevac für einen teilautomatisierten und reproduzierbaren Reworkprozess.

Dipl.-Ing. Michael Kasper von Vliesstoff Kasper zeigte mit beeindruckenden Beispielen in seinem Bericht über die Reinigungstücher rund um den Fertigungsprozess, dass optimale Reinigung lediglich eine Frage des richtigen Tuches ist. Hierbei kam die Sontara Technologie zur Sprache, die ein wesentlicher Bestandteil zur optimalen Reinigung darstellt.

Nachdem Rüstzeiten einen wachsenden Hebel auf die Betriebskosten haben, kümmerte sich Alexander Nitzsche von ASM Assembly Systems um das richtige Rüstkonzept für jede Fertigungsanforderung. Nur durch genaue Analyse der eigenen Fertigung und der Auswahl des richtigen Rüstkonzepts lassen sich Einsparungen an Zeit und Kosten erzielen.

Zur Niedrigtemperaturmontage mittels neuartiger Materialien wusste Andrej Novikov von der Universität Rostock zu berichten. Durch die Herstellung von extrem kleinen Verbindungselementen sind Niedrigtemperaturmontage und hohe Zuverlässigkeit erforderlich. Dazu werden neuartige, sogenannte smarte Materialien eingesetzt. So kann die Schmelzpunkterniedrigung metallischer Werkstoffe durch die Skalierung in den Nanometerbereich zur Entwicklung neuartiger Lotwerkstoffe für eine Niedrigtemperaturmontage genutzt werden.

Einen Erfahrensbericht gab es zu Produktdesigns mit thermischen Massen im SMT Prozess durch Stefan Egerer von Continental. Anhand dem Beispiel ESC-Steuergerät im Automobil erläuterte er detailliert den Prozessablauf mit mechanischem Verhalten im Verarbeitungsprozess. Trotz der besonderen Herausforderungen an vielen Stellen im Fertigungsprozess sind Leiterplatten mit großen thermischen Massen in Automotive Qualität herstellbar, so sein Fazit.

Roland Mair von der Mair Elektronik stellte die aktuelle Produktionstechnologie in der EMS vor. Denn nicht nur die Strukturen werden immer kleiner, sondern auch Umwelteinflüsse erschweren den Prozess. Insofern ist durch die engeren Grenzbereiche ein hoher Aufwand an Prozesskontrollen erforderlich und eine EDV-unterstützte Fertigung tritt mehr und mehr in den Vordergrund. (dj)