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In Touch with Tomorrow

Rehm Technologie Tage 2015 in Blaubeuren
In Touch with Tomorrow

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Das Firmenjubiläum gewährte ein Rückblick auf die Entwicklungen der letzten 25 Jahre in der Elektronikindustrie und zeigte alles Wissenswerte über die Trends der Zukunft auf. Ein abwechslungsreiches Vortragsprogramm sowie Workshops zu Trends wie dem Vakuumprozess beim Reflowlöten, der Beschichtung hochsensibler Elektronik und zu aktuellen Realisierungen aus dem Bereich der Prozessüberwachung, vervollständigten die Veranstaltung.

Dr. Hans Bell, Rehm Thermal Systems

„25 Jahre in der Elektronikindustrie“
Die Reise startete am 1. April 1990, der Tag an dem alles mit der Idee begann, günstige Lötanlagen mit leicht zugänglicher Prozesskammer und aktivem Kühlsystem zu konstruieren, um den Bereich der Reflow-Löttechnik zu erobern. Nahezu gleichzeitig ging der erste Webserver ans Netz und mit Einführung des Smartphones in 2007 fiel quasi der Startschuss für die mobile Revolution. Eine rasante Entwicklung, bei der es galt, mit neuen Technologien wie das Löten unter einer Stickstoffatmosphäre, mitzuhalten. Und hier erwies sich der Veranstalter als Vorreiter. Die erste Stickstoffanlage zum Öffnen überzeugte mit stabilen Lötprozessen durch eine gasdichte Prozesskammer und schnelle Regelzeiten bei flexibler Temperaturprofilierung. Bessere Benetzungseigenschaften unter Stickstoff trugen zur Reduzierung der Fehlerraten bei und erhöhten den First-Pass-Yield. Von der ersten Stickstoffanlage bis zum heutigen Best-in-Class-System VisionXP+ ist viel passiert. Die Entwicklungen orientieren sich klar an neuesten Trends der Elektronikindustrie, um weiterhin auch Wearables und Cyber-Technologies mit 3D-integrierten kleinsten Bauelementen effizient löten zu können und allen Anforderungen an Nachhaltigkeit gerecht zu werden.
Bernhard Erras, Siemens Amberg
„High Volume Production mit der VisionXP Quad Lane“
Das EWA, als Teil von Siemens Amberg, bedient mit 17 SMT-Linien (Renner- und Variantenlinien) seine Kunden. Seit 1993 besteht die strategische Partnerschaft zu Rehm. Gezeichnet durch eine intensive Zusammenarbeit zur permanenten praxisorientierten Optimierung entstand die Idee zum Vierspurkonzept der Lötanlage. Denn Komplexität und Produktionsmenge steigen bei gleichem Produktionsflächenanteil. Die Lösung findet sich in der Steigerung der Produktivität durch effiziente Nutzung der vorhandenen Fläche und es sollte eine SMT-Linie werden, die auf höchstem Durchsatz getrimmt ist. Mit einem Holzmodell wurde die Zugänglichkeit zur Wartung und Reinigung geprüft. Heute, nach drei Jahren Volumenfertigung mit der VXP-Quadlane, hat es sich als belastbares Konzept für Volumenfertigung auf engstem Raum erwiesen und eine weitere Quadlane-Anlage ist im Dreischichtbetrieb im Einsatz. Die große Öffnungshöhe gewährt gute Zugangsmöglichkeit für Wartung, Reinigung oder Reparatur, das doppelte Kondensatmanagement sorgt für eine effektive Kondensatabscheidung und die N2-Regelung funktioniert trotz großer Öffnungen gut. Im EXA ist man sich einig, SMT-Linie 19 war aufgrund der Fläche nur mit der Quadlane zu realisieren, und der Fokus steht auf langfristigen und dauerhaften Erfolg.
Reinhold Egger und Thomas Mückl, Zollner Elektronik
„Reduzierung des Tombstone-Effekts – Six Sigma im SMT Prozess“
Unter Berücksichtigung der Six Sigma Roadmap – Define, Measure, Analyse, Improve, Control, kurz DMAIC, startete das Projekt Tombstone 0402 unter dem Projekttitel „Grabsteinbildung (Bauform 0402) bei der Leiterplattenoberfläche chemisch Silber und dem Lötverfahren bleifrei“. Das Ziel hieß, den ermittelten ppm Durchschnittswert (aus der Grabsteinthematik 0402) bei der Musterbaugruppe 1 (16 Layer, 1,6 mm Dicke mit 941 Bauteile auf der Bauteilseite, davon 568 Einbauorte der Bauform 0402, die Lötseite mit 700 Bauteilen, davon 480 Einbauorte der Bauform 0402) von derzeit 2.408 ppm (14 Aufträge) auf kleiner 150 ppm zu reduzieren. Zusammenfassend war zu hören, dass die Fehlerursachen in der modernen Fertigung, speziell bei dem reduzierten Prozessfenster im bleifreien Prozess, immer schwieriger zu finden sind. Nur der Einsatz einer methodischen, strukturierten Vorgehensweise führt zum Erfolg bei der Ursachenermittlung. Mit dem Werkzeugkasten Six Sigma werden dem Anwender eine Menge Tools in die Hand gegeben, die effektive und effiziente Vorgehensweise ermöglichen. Durch eine Kontrolle der Messgrößen wird der nachhaltige Erfolg sichergestellt und steht für beherrschte, optimierte Prozesse.
Karl-Friedrich Becker, Fraunhofer IZM
„Paste Dispensing für Advanced Microelectronics Packaging – Material Rheology and Processes“
Um Platz zu sparen oder niedrige Montagekosten zu erhalten, werden individuelle Chips zu einem System-in-Package zusammengebaut, Halbleiterschaltungen, die verschiedene Chips zu einem kompletten elektronischen System sowie alle Funktionen in einem einzelnen Chip zu vereinen. Der Vorteil dabei liegt in der Flexibilität ohne die steigenden Herausforderungen außer Acht zu lassen. Im Vortrag gab es einen Überblick über Materialien und Prozesse für das Dispensen von Polymeren und Lotpasten speziell für Anwendungen in der Mikroelektronik. Zusätzlich wurden Methoden zur rheologischen Charakterisierung der Materialien und damit verbundenen Struktur-Eigenschaftskorrelation zum besseren Prozessverständnis vorgestellt. Anschauliche Beispiele aus Forschung und Entwicklung spannten den Bogen zur Praxis. Das Fazit: Jetprozesse gelten als kontaktloses Verfahren für durchaus interessant. Jedoch sollte in Zukunft die Funktionsweise der Materialien besser verstanden werden, denn im Bereich der Beschichtungstechnologie bestimmen die Anforderungen an die Schutzlackierung die Auswahl des Materials.
Keynote Speaker: Marc Elsberg
„Blackout – Ist Fortschritt ein Rückschritt?“
In seinem Techno-Thriller „Blackout – Morgen ist es zu spät“ erzählt Marc Elsberg von einem fundamentalem Wandel, der in den vergangenen zwanzig Jahren in unserer Gesellschaft statt gefunden hat, jedoch von den meisten Menschen weitgehend unbemerkt. Der Schauplatz spielt hauptsächlich in Europa der näheren Zukunft und beschreibt die katastrophalen Auswirkungen eines großflächigen Stromausfalls. Die Idee dazu kam dem Autor, als er von der Produktion elektronischer Zahnbürsten erfahren hatte, deren komplette Einzelteile just-in-time angeliefert wurden. Dabei erkannte er, wie vernetzt die Welt doch ist. Eine Festtafel für kriminelle Hacker, Terroristen oder feindlich gesinnte Nationen. Und wie sehen die Folgen von solch Ausfall der Lieferkette für die bedarfsorientierte Gesellschaft aus? Denken wir nur an die Industrieproduktion, an ein Krankenhaus oder die industrielle Landwirtschaft. Anhand von Beispielen aus den verschiedensten Lebensbereichen, von der Nahrungsmittel- und Wasserversorgung über das Gesundheitswesen bis zum Finanzsystem, wurde die lange unterschätzte Verletzlichkeit moderner vernetzter Gesellschaften demonstriert. Wie koordiniert sich eine Gesellschaft, deren technische Kommunikationssysteme binnen weniger Stunden komplett zusammenbrechen? Entwicklungen wie das Internet der Dinge werden diese gegenseitige Abhängigkeiten und die Komplexität noch um ein Vielfaches steigern. Dennoch lebten nie zuvor so viele Menschen so komfortabel, gesund und sicher, ein Lebensstil mit hohem Preis, blickt man auf die Abhängigkeit einer reibungsloser Funktion hoch entwickelter und präzise koordinierter Technologien und Strukturen. Der Countdown läuft…. an einem kalten Februartag brechen in Europa alle Stromnetze zusammen – und der totale Blackout wird zur Wirklichkeit!
Paul Wild: „Vakuumtechnologien – Ziele und Anlagentechnik“
Der Begriff des Vakuums ist jedem bekannt, denn es gibt viele Anwendungen dafür im täglichen Leben. In der Elektronikfertigung wird das Vakuum hauptsächlich zum Trocknen, Tempern und Entgasen eingesetzt, ein weiterer Vorteil ist der Schutz vor Oxidation. Die Entwicklung von Rehm ist mit der Anwendung der Vakuumtechnologie fest verbunden und basiert auf den gängigsten konventionellen Lötverfahren. In den Condenso Vakuumanlagen wird die Kondensations-Löttechnologie mit geeigneter Vakuumtechnik kombiniert. Die Weiterentwicklung CondensoX-Line ist für den Inlineprozess und ermöglicht ein oxidfreies Löten diverser Baugruppen. Der Wunsch nach einem höheren Durchsatz und besserer Inlineintegration brachte die Kombination von einer Konvektions-Reflowlötanlage der Baureihe VisionXP+ und einer Vakuumkammer hervor. Für höhere Temperaturbereiche findet die Kombination Konvektionsheiztechnologie und Vakuumtechnik ihren Einsatz. Die VAC 400 Vakuumanlagen sind für Temperaturen bis 400 °C ausgelegt und können wahlweise mit Luft, Stickstoff oder Formiergas betreiben werden. Nicht zuletzt spielen fertigungs-, baugruppen- und kundenspezifische Aspekte stets die entscheidende Rolle bei der Auswahl der optimalen Kombination aus Löt- und Vakuumtechnologie. Das Unternehmen bietet eine hohe Verfügbarkeit an Lötanlagen mit Kombination aus Kontakt-, Kondensations-, Konvektionslötprozessen und Vakuum.
Marcel Kneer: „Nachhaltige thermische Systeme“
Nachhaltigkeit ist ein Handlungsprinzip zur Ressourcen-Nutzung, bei dem die Bewahrung der wesentlichen Eigenschaften, der Stabilität und der natürlichen Regenerationsfähigkeit des jeweiligen Systems im Vordergrund steht. Die nationale Nachhaltigkeitsstrategie wurde 2002 beschlossen und bestimmt seitdem den Kurs für eine anhaltende Entwicklung in unserem Land. Sie trägt den Titel „Perspektiven für Deutschland“ und enthält konkrete Aufgaben und Ziele. Bei Rehm werden bereits seit 25 Jahren innovative thermische Systeme nach dieser Strategie entwickelt und optimiert. Angefangen bei ganzheitlichen Ansätzen zur Wärmerückgewinnung aus dem Kühlwasser über platzsparende Fertigungstechnologien durch Vierfach-Spuranlagen bis hin zu Energieeinsparungen in den Reflowlötanlagen. Durch die Anwendung neuer Wärmedämmkonzepte, Gasmanagement und intelligenter Stickstoffregelung wurde die VisionXP-Serie noch umweltfreundlicher. Neueste Innovation ist eine kühlwasserfreie Reflowlötanlage mit verbesserter Energieeffizienz.
Caroline Clement: „Innovative Technik für die Photovoltaik-industrie“
Im Bereich der Photovoltaik werden in Forschungsprojekten und industriellen Kooperationen neueste Entwicklungen bei der Anlagentechnik des Veranstalters realisiert. So das vom BMBF geförderte Forschungsprojekt MWT-plus zur Entwicklung eines neuen Metallisierungskonzept für hocheffiziente Heterokontaktzellen in Zuge dessen ein neuartiges Solarzellenkonzept erforscht und entwickelt werden sollte. Das Konzept basiert auf der Kombination eines a-Si/c-Si-Heteroübergangs mit einer lokalen Verbindung der Vorderseitenmetallisierung zur Rückseite (MWT / metal wrap through). Damit werden eine deutliche Reduktion der Abschattungsverluste und eine Effizienzsteigerung der bereits sehr leistungsstarken Heterokontakt-Solarzelle angestrebt. In diesem Rahmen entwickelte Rehm einen inerten Niedertemperaturofen mit einem Restsauerstoffgehalt kleiner 30 ppm, um in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern eine optimierte Trocknung der Silber- sowie Kupfer-Metallisierungspasten zu erreichen.
Matthias Kley: „Durchblick in der Fertigung mit Software-Monitoring Tools“
Die zulässigen Prozessfenster werden durch zunehmende Komplexität und hohe Qualitätsanforderungen immer kleiner, so dass der Anspruch an die automatische Maschinenüberwachung während der Produktion größer wird. Die Anlagensteuerungen bieten einige Optionen, welche optimale und permanente Prozesskontrolle realisieren. Neu im Portfolio ist das Softwaretool ProCap, das mithilfe statistischer Auswertungen den Fertigungsprozess in Konvektions-Reflow-Lötanlagen analysiert und sowohl kurzfristige Ausreißer als auch schleichende Veränderungen erkennt. Ebenfalls neu ist das draht- und energielose WPS 2.4-Temperaturüberwachungssystem, das derzeit in der CondensoX-Baureihe eingesetzt werden kann und für eine permanente Prozessüberwachung, ohne den Prozess zu stören, sorgt.
Manuel Schwarzenbolz: „Das Jetting-Verfahren: Anwendungsmöglichkeiten und Parametereinflüsse“
Um den steigenden Anforderungen nach Schutzlackbeschichtung gerecht zu werden, hat Rehm nach einer ausgiebigen Marktrecherche eine Anlage entwickelt, die höchst flexibel an die teilweise sehr komplexen Anforderungen der verschiedenen Kundensegmente angepasst werden kann. Der Vortrag besprach die Materialversorgung und die damit verbundene Flexibilität des Systems. So ist mit dem Jetting-Verfahren selektive Lackierung der Bauteile möglich, welche sehr nah am Sperrbezirk des Lackierplans liegen. Mithilfe des Kapillareffektes lassen sich so Abstände von 1 mm realisieren. Weitere Vorteile des Jetting-Verfahrens liegen in der individuell anpassbaren Düsengeometrie. Mit dem Vario Coat kann gesprüht, gejettet und dispenst werden, das selektive Beschichtungsverfahren ermöglicht höchste Präzision und Underfill-Prozesse mit einer 99,9 % spritzerfreien Applikation und einer Punktgröße zwischen 350 µm und 12 mm.
Technology Center – Highlights zum Anfassen
Vakuumlöten mit der VisionXP+ Vac: Im Vordergrund des Systems steht die Reduktion von Voids in Kombination mit einem hohen Durchsatz. Im Rahmen des Workshops wurde der Aufbau und die Funktionalität der Konvektionslötanlage mit Vakuumkammer demonstriert.
Beschichtung von anspruchsvoller Elektronik: Unter dem Motto „Lackieren leicht gemacht“ präsentierte man an der Beschichtungsanlage Protecto, wie einfach und dennoch flexibel es möglich ist, verschiedene Lackapplikationen wie Jetten, Sprühen oder auch Dispensen in einem Arbeitsgang zu applizieren.
Inline Vakuumlöten mit der CondensoXLine: Der Inline-Lötprozess erfolgt über den gesamten Prozess unter Stickstoffatmosphäre, so dass die Bildung einer Oxidationsschicht auf der Baugruppe zuverlässig vermieden wird. Somit wird das Kupfer für nachfolgende Bondprozesse geschützt. Die Live-Präsentation zeigte den Inline-Kondensationslötprozess unter Vakuum und analysierte die daraus resultierenden voidfreien Lötstellen mittels Röntgeninspektion.
Smart Data im Fertigungsalltag: Lückenlose und möglichst umfassende Aufzeichnung von Fertigungsdaten wird immer wichtiger. Doch welches Tool wird benötigt? Um hier Klarheit zu schaffen, wurden zwei zunächst sehr ähnlich erscheinende Tools für Konvektions-Reflowlötanlagen näher betrachtet. Verglichen werden das unternehmenseigene ProCap sowie das integrierte Fremdprodukt KIC RPI. Es wurden die jeweiligen Funktionsweisen erläutert, Unterschiede aufgedeckt und die Vor- und Nachteile diskutiert.
Flüssigstickstoff in der Elektronikfertigung: Gemeinsam mit Air Liquide hat sich der Veranstalter zum Ziel gesetzt, den Energiekonsum des Kühlwassers der Reflowlötanlage drastisch zu verringern, indem die Energie des tiefkalten flüssigen Stickstoffs im Tank direkt genutzt wird. Durch Einsatz einer vakuumisolierten Leitung lässt sich das tiefkalte Medium nahezu verlustfrei an die Reflowlötanlagen führen. Der Stickstoff gibt seine Kälte im Innern der Kühlstrecke ab, verdampft und wird danach für die Inertisierung verwendet. Mithilfe der Flüssigstickstoff-Kühlung AlixCoolFlow kann auf das Medium Kühlwasser an den Konvektions-Reflowlötanlagen des Unternehmens verzichtet werden.
WPS 2.4 – Drahtlose Temperaturübertragung: Zur Erfassung der Temperaturen in der hermetisch abgeschlossenen Prozesskammer. Das System arbeitet mit akustischen Oberflächenwellen und kann kabellos und ohne eigene Energieversorgung zur Reflow-Profilierung eingesetzt werden. Mittels der integrierten Auswerteeinheit kann das Temperaturprofil direkt in der Bediensoftware ständig und unkompliziert überwacht und für Qualitätsnachweise dokumentiert werden.
ViCon: Die bestehende Anlagensoftware wurde neu aufgesetzt und entspricht nun dem modernsten Standard. Kernpunkt der Entwicklung war neben dem Einsatz von Touch-Bedienelementen und Gesten auch die Neustrukturierung der Menüpunkte und Bedienfelder. Eine individuell konfigurierbare Rollenverwaltung ermöglicht es, dass Zugriffsrechte, Ansichten und Favoriten auf jeden Anwender exakt zugeschnitten werden können. (dj)
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