Gemeinsam in die Zukunft

Sebastian Bechmann, Christian Koenen

Intelligent Drucken

Die Weiterentwicklung neuer Drucktechnologien erfordert neue Lösungen, so dass im Hause Koenen im Zuge des Zusammenschluss das Application Center dementsprechend ausgestattet wurde. Das Inline-Konzept umfasst zwei moderne Sieb- und Schablonendrucksysteme – Ekra X5 Professional und Ersa S1, ein SPI-System KY 8030–2 von Koh Young sowie intelligente Boardhandling-Systeme von Asys. Ergänzend dazu stellte der Leiter des Application Center die Inselkonzepte für Siebdruck, Trocknung, Balling und Vermessung zum Erhalt der Flexibilität vor. Letztendlich ist der intelligente Druck eine Kombination aus den bestmöglichen Variablen für einen definierten Prozess.

Keynote: Johann Weber, Zollner Elektronik

Kunde der ersten Stunde

In 22 Jahren Partnerschaft haben die beiden Unternehmen viele gemeinsame Projekte erfolgreich bewältigt und so die Technologie weitergetrieben. Christian Koenen beteiligte sich bei Versuchen und/oder Forschungsprojekten stets mit kostenlosen Testschablonen. Viele Meilensteine und Highlights konnten gemeinsam begangen werden und heute ist Koenen längst zum Schablonen Vorzugslieferant in der Zollner Unternehmensgruppe weltweit (Deutschland, Rumänien, Ungarn, USA, Costa Rica, China, Schweiz) geworden. Als ein wertvoller Partner, wie Johann Weber betont, ist Koenen der Beweis für nachhaltigen Unternehmens- und Markterfolg inklusive Unternehmenswertsteigerung. Der Markt gibt den Takt vor und die Zeichen der Zeit müssen erkannt werden. Denn ein billiger Preis wird schnell vergessen, schlechte Qualität nie!

Herbert Miller, Rohde & Schwarz Messgerätebau

Einstieg in die Bauform 01005

Nachdem die Frequenzen auf der Leiterplatte höher werden, müssen sich die Baugrößen der passiven Bauteile entsprechend entwickeln. Eine im Unternehmen durchgeführte Machbarkeitsstudie 01005 sollte die Grenzen des Handlings von Bauteilen dieser Größe im Fertigungsprozess zeigen. Grundsätzlich hat sich die Bestückung solcher Bauteile als möglich erwiesen und Bauformen vom Typ non soldermask defined sowie soldermask defined sind verwendbar. Der Einsatz der Bauteile erfordert dimensionsstabile Basismaterialien, eine Verringerung der Toleranzen bei Lötstopplack, speziell bei Höhe und Positionierung, sowie eine hohe Ätzgenauigkeit insbesondere bei HF-Aufbauten. Leiterplatten bis zur maximalen Größe von 200  mm x 350 mm sind geeignet und die Bauteile lassen sich mit modernen Fertigungseinrichtungen verarbeiten, SPI ist ein Muss. Die Reparatur ist möglich, erfordert aber ebenfalls neueste Einrichtungen und viel Erfahrung der speziell geschulten Mitarbeiter. Bei Rohde & Schwarz wurden mittlerweile drei Serienbaugruppen als Pilotprojekt erfolgreich durchgeführt, Projekt Serieneinführung wird angestartet.

Christoph Hippin, Endress + Hauser

Wirtschaftlicher Einsatz von Pin in Paste in der Elektronikproduktion

Das Unternehmen verarbeitet bei über 3 Mio. bestückte und geprüfte Leiterplatten pro Jahr 260 Mio. elektronische Bauteile, von denen 10 Mio. konventionelle Bauteile (THT) sind. Anhand von Anwendungsbeispielen mit einem Raster von 1,27 mm wurden die Anforderungen an den Pastendruck sowie die Änderungen gegenüber dem SMD Standard Pastendruck aufgezeigt. Pin in Paste mit und ohne Back-Side-Reflow wurde erprobt sowie Pump-Print für Lotpaste in Kombination mit BSR gemeinsam mit Christian Koenen und dem Fraunhofer ISIT entwickelt. Es zeigte sich, dass High Stencils neue Prozesse und Anwendungsmöglichkeiten bei Pin in Paste und Pump-Print ermöglichen. Diese Prozesse unterstützen bei der Qualitätssteigerung sowie der Kostenreduzierung durch die geringere Anzahl an Prozessschritten sowie durch einen geringeren Einsatz von Betriebsmitteln.

Benjamin Zorn, TUfast München

Elektronikfertigung für den Formelrennwagen

Das TUfast Racing Team, 2002 gegründet, hat 80 Teammitglieder und nimmt jährlich mit zwei neuen Rennwägen an internationalen Wettbewerben teil. Die Studenten, aus unterschiedlichsten Teilbereichen der TU München, entwerfen die Rennwägen erfolgreich selbst. So hat Modell eb015 bei einem Gewicht von 185 kg eine Höchstgeschwindigkeit von 120 km/h und beschleunigt von 0 auf 100 in weniger als 2,5 Sekunden. Der Motorcontroller ist ein komplett selbstentwickeltes System, dessen enges Packages nur aufgrund der high quality Stencils von Koenen möglich war. Der eb016 weist vier elektrische Maschinen in den Radträgern, Planetengetriebe, ein neues Kühlkonzept sowie CFK-Felgen auf. Der Fokus wurde vermehrt auf die Aerodynamik gelegt, ein optimiertes Monocoque sowie ein leichteres Hinterachsenlenkungskonzept bei insgesamt 170 kg Gewicht machen den Rennwagen zu einer Revolution

Keynote: Klaus Kubitz, Solarworld Industries Thüringen

Kunde der ersten Stunde

SolarWorld ist als internationales Solarstromtechnologiekonzern Hersteller über die gesamte Wertschöpfungskette und sowohl Modulanbieter als auch Systemlösungsanbieter. Der starke Preisverfall von mehr als 80 % seit 2006 gilt als Treiber für die Entwicklung zu neuen Lösungen mit Einsparpotenzial. So machen die Pasten allein 78,6 % der Materialkosten aus. Als Innovationstreiber gelten die Anlagenhersteller genauso wie die Sieb- und Pastenhersteller, während die Anwender nach neuen Technologien verlangen. So konnte bei der Solarzelle die Fingerbreite zwischen den Busbars verringert werden. Das Ergebnis einer guten Zusammenarbeit der Innovationstreiber brachte eine Erhöhung der Zellleistung von 14,8 % in 2006 auf 21,4 % in 2015 in Verbindung mit der Reduzierung des Pastenvolumens und der Verschattung durch Layoutanpassung. Mit Teamarbeit zum Erfolg!

Dr. Editha Kathe + Sebastian Krieg, paragon

Sieb- und Schablonendruck in der Elektronikfertigung aus Anwendersicht

Produktionsstandort Suhl handelt eine hohe Produktvielfalt mit Bauelementen von Hochstromanwendungen über Finepitch-Bauteile bis hin zu 0201 Bauformen auf derselben Leiterplatte. Um dem Konfliktpotenzial im Schablonendesign, mal eine dicke, dann wieder eine dünne Schablone, zu entgehen, wurde die Stufenschablone eingeführt. Zur Korrektur von nicht optimalen Leiterplatten wird die 3D-Stufenschablone verwendet. In der Sensorfertigung sollten Material- und Herstellkosten bei der Entwicklung neuer Produkte gesenkt werden, was eine Miniaturisierung der Produkte bei mindestens unveränderter Funktionalität bedeutete. Hierzu mussten die technologischen Prozesse vom Siebdruck bis zum Endprodukt angepasst werden. Das Ausgangsprodukt wies Strukturbreiten von 300 µm auf und lief viele Jahre prozesssicher in Großserie. Der Druck sollte nun auf Keramiksubstraten mit Einsatz unterschiedlicher Pasten mit verschiedenen Viskositäten statt finden. Es sollte ein Druck verschiedener Strukturen und mehrerer Schichten mit teilweiser Überlappung sein. Das Endergebnis nach Optimierung der Sieb-, Druck- und Pastenparameter realisiert eine Strukturbreite von 100 µm bei Reduzierung auf ein Drittel, analog dazu die Größe des Endproduktes.

Ralf Weber, Koenen

Siebtechnologie 4.0

Zur Vereinigung von Sieben und Industrie 4.0 erfasst das Koenen PEP (Production Efficiency Program) alle wichtigen Daten der Siebherstellung, vom Wareneingang bis hin zum Versand an den Kunden. Der Herstellungsprozess der Präzisionssiebe wird durch kundenspezifische Parameter gesteuert. Unterstützt werden der universell lesbare und im Unternehmen gebräuchliche Barcode sowie der Data Matrix Code. Zudem beteiligt man sich bei diversen Forschungs- und Entwicklungsprojekte. Zum Beispiel das ZIM-Projekt Single Printer mit dem Ziel, beim Einsatz des Siebdrucks für die Produktion von Membran-Elektroden-Einheiten funktionaler PEM-Brennstoffzellen die Druckanzahl sowie den Gesamt-Pastenauftrag zu reduzieren und einen zeit- und kosteneffektive Herstellungsmethode zu realisieren. Oder das Projekt Solarzelle zur Verringerung der Linienbreite und des Linienwiderstandes. Zum Schluss wurden noch innovative Produkte wie die Plasma-Beschichtung, das Stufensieb oder die M-TeCK-Technologie vorgestellt.

Dr.-Ing. Thomas Studnitzky, Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik (IFAM)

3D-Druck, Zusammenarbeit mit Koenen, Ausblicke

Das Ziel beim 3D Siebdruck lag in der Verknüpfung der beiden Massenverfahren 2D Siebdruck und klassischer Pulvermetallurgie zu einem neuen Massenverfahren. Die Zusammenarbeit von Koenen mit dem IFAM begann in 2008, um die damals geringen Kenntnisse im Siebdruck zu kompensieren. Durch die gute Beratung und Unterstützung seitens Koenen arbeitet man seitdem erfolgreich in gemeinsamen Projekten, sowohl öffentlich gefördert als auch in direkter Kundenbeauftragung rund um den Siebdruck zusammen. Beim Schablonendruck besteht eine gemeinsame Zusammenarbeit seit 2015 zur Erschließung des 3D Schablonendrucks.

Dr. Stefan Dauwe, H.A.L.M.

Neue Messtechnik für busbarlose Solarzellen

Die Effizienz von Solarzellen hat sich kontinuierlich gesteigert, der Gesamtwirkungsgrad ist jedoch von vielen einzelnen Produktionsschritten abhängig. Ein wesentlicher Leistungsfaktor ist die Qualität der im Siebdruckverfahren aufgebrachten Kontaktstreifen, der Grid-Finger und Bus-Bar. Für die Solarzellenproduktion und -entwicklung werden Hochleistungsmessgeräte vorgestellt, die mehr 4.000 Zellen in der Stunde messen und charakterisieren, die Elektrolumineszenz- und Infrarotmessung oder hoch flexible Systeme für die Entwicklung. Die neue Messtechnik von busbarlosen Solarzellen verspricht neben der Massenfertigung einen geringen Verbrauch von Verschleißteilen und problemlose Wartung in Verbindung mit einer einfachen Kalibrierung. Bei 4 Mio. getesteten Kontaktzyklen konnte kein Einbruch im Wirkungsgrad festgestellt werden. Die voll integrierte Charakterisierungslösung ermöglicht eine innovative Qualitäts- und Prozesskontrolle.

Jürgen Zacherl, Continental

Approach for Shop floor cleanliness

Restschmutz aus der Fertigung – und mag es noch so klein sein – kann hohe Qualitätskosten in Form von Ausschuss, Nacharbeit bis hin zu Feldausfällen und Kundenreklamationen zur Folge haben. Und die Sauberkeitsanforderungen steigen ständig, nicht nur allein im Hinblick auf die Miniaturisierung. Daher muss einer bestimmten, definierten technischen Sauberkeit von Bauteilen in der Produktion Rechnung getragen werden. Insofern spielt auch die technische Sauberkeit in der Montage nach VDA-Band 19.2 eine wichtige Rolle. Ziel der Publikation ist es, Anwendern Hilfestellung zu bieten, brisante Verunreinigungen durch kritische Partikelgrößen zu verhindern. Der Anspruch bezieht sich auch darauf, Partikel auszusondern und die Produktionsteile vor neuen Partikeleinwirkungen zu schützen. Ein entscheidender Punkt besteht auch darin, Anwender zu einer Unterscheidung zu befähigen und kritische Partikelumgebungen von äußeren Einwirkungen, die als normal zu betrachten sind, zu trennen und das Personal dahingehend zu schulen.

Sebastian Barth, Merck

Siebdruck in der Photovoltaikindustrie – Materialien jenseits Metallpasten

Performance Materials umfasst Merck’s gesamtes Geschäftsfeld für Spezialchemikalien. So erfüllt die Solarpur-Elektrolytkomponente für DSSC (Farbstoffsensibilisierte Solarzellen) -Anwendungen die höchsten Reinheitsstandards hinsichtlich Wasser. Die hohe Qualität der Solarpur-Chemikalien bildet die Grundlage der livion-Elektrolyte, die in anwenderspezifischen und standardisierten Varianten erhältlich sind. Für die organische Photovoltaik und die organische Elektronik bietet sich mit lisicon druckfertige Formulierungen von hochentwickelten organischen Halbleitermaterialien. Da diese Polymermaterialen als flüssige Lösungen verarbeitet werden können, eignen sich zahlreiche Drucktechniken für die Herstellung von kosteneffektiven organischen Solarzellen: Rotationsbeschichtung, Tintenstrahldruck und Rolle-zu-Rolle-Verfahren (R2R) wie Tiefdruck und Flexodruck. Die Entwicklung des Selective Emitter (MSE) mit der isishape SmartEtch Ätzpaste zur Strukturierung von mono- und multikristallinen Silizium-Wafern in einem einstufigen Dotierungsprozess erlaubt eine Effizienzsteigerung von 0,5 % (absolut).

Frederik Roth, Heraeus

Heraeus Kupferpasten für den Dickdruck

In der Dick-Film-Technologie wird die Kupferschicht Lage für Lage durch drucken, trocknen und brennen aufgebaut. Kosten können durch co-sintern von mehreren getrockneten Schichten eingespart werden. Mit Standardsieben von 25 µm bis 50 µm werden die gebrannten Schichtdicken mit einem Druckschritt prozessiert. Dickdruckbare Kupferpasten finden ihre Anwendung als Substrate in high brightness LEDs und Leistungselektronik mit den wesentlichen Vorteilen einer exzellenten Zuverlässigkeit bei der Thermoschock-Zyklierung, einer guten Linienauflösung und der Wettbewerbsfähigkeit zu den Kosten bei Dicken unter 150 µm sowie auf AlN. Die Design-Flexibilität ermöglicht unterschiedliche Dicken auf einem Substrat, schnell geändert durch andere Siebe. Auch sind keine neuen Technologien für die Assemblierung erforderlich. Ein Partner für die Substrat-Fertigung mit Erfahrung in der Volumen-Produktion ist verfügbar und bereits für Automotive LEDs im Einsatz.

Stefan Flick, Heraeus

Bleifreie Leitpasten für den Fineline-Druck

Das Unternehmen verbindet mit dem Veranstalter eine lange Zusammenarbeit in Richtung der M TeCK-Schablonen. Der Vortrag zeigte die Vorteile von Fineline Pasten auf, die sich in einer besseren Linienauflösung sowie einer verbesserten Integrationsdichte zeigen. Ein Vergleich der Eigenschaften von AgPd 3:1, AgPt 99:1 sowie Au verdeutlichte, dass diese zu empfehlen wären. (dj)

www.ck.de; www.koenen.de