Wettbewerbsfähigkeit bedeutet nicht nur Automatisierung und Digitalisierung in einer Branche, sondern auch stets auf dem neuesten Stand der Entwicklungen zu sein. Das 23. EE-Kolleg bot sich perfekt an, um von Know-how in einem angenehmen Ambiente zu profitieren und sich die Pole-Position im täglichen SMT-Technologie-Rennen zu sichern.
Moderator Dr. Hans Bell zeigte mit seiner Einführung, wie wichtig der Bereich Elektronik für Wirtschaft, Industrie sowie Gesellschaft ist und führte durch die Geschichte der Surface Mount Technology. So gab es eine Reihe von Erfindungen, die zusammen genommen zur heutigen Leiterplatte beigetragen haben. Albert Hansson meldete das Patent 1903 zu einem Holzlaminat mit beidseitig verschraubten Messingstäben sowie paraffiniertem Papier mit innen eingeklebten Kupferstreifen inklusive einer doppelseitigen Version an. Charles Ducas erfand 1925 die galvanische Beschichtung von Kupfer als erster; Paul Eisler machte eine Patentanmeldung für fotografisches Drucken und Ätzen von Kupferfolie, eine Methode, um Leiterplatten in Massenproduktion zu wirtschaftlich vertretbaren Kosten herzustellen. Vom gestern ging es zum morgen und damit der Miniaturisierung inklusive neuester Technologien von z. B. Apple. Das starke Wachstum der Elektromärkte weltweit zeigte nochmals die Bedeutung dieses Bereichs klar auf.
Wettbewerbsfähige Fertigung von Elektronik
Mit dem Vortrag „Simultaneous Engineering – Wie ein EMS-Unternehmen erfolgreich Produkte entwickelt“ zeigte Hubert Kraus von Zollner auf, wie ein EMS-Unternehmen mit diesem Ansatz erfolgreich Produkte entwickelt. Er beleuchtete Aspekte, die es während dieser Zeit zu beachten gilt und stellte Lösungsansätze sowie Erfolgsfaktoren vor. Bei einer Produktentwicklung stehen nicht nur die funktionalen Anforderungen im Mittelpunkt, sondern in gleicher Weise auch die entsprechenden Rahmenbedingungen wie bspw. die Muster- oder Serienproduktion. Abgerundet wurde der Vortrag durch das Aufzeigen wesentlicher Erfolgsfaktoren sowie umgesetzter Referenzprojekte.
Der Einsatz eines Digitalen Zwillings schafft grundsätzlich neue Wege der Optimierung und Effizienzsteigerung in einer Elektronikfertigung und wird als Treiber der Digitalisierung gesehen. Ulf Oestermann vom Fraunhofer IZM zeigte in seinem Vortrag zum digitalen Zwilling in der Elektronikfertigung auf, dass gerade in den Bereichen Entwicklung, Test und Optimierung der Digital Twin durch eine lückenlose Kommunikation zwischen virtueller und realer Welt unterstützt.
Auch beim Vortrag „Box-Build – Mehrwert durch Prozessvielfalt: Vergießen, Silikonieren, Beschichten, Montieren, etc. werden zum Standard in der professionellen Elektronikfertigung“ von Dr. Richard Scheicher der BMK Group war der digitale Zwilling Thema. Hierbei ging es um das Projekt ModProFT oder auch modellbasierte autonome Prozessplanung für Funktionstests in der Elektronikfertigung, welches gemeinsam mit der Hochschule Augsburg initiiert wurde. Das Verbundforschungsprojekt hat zum Ziel, Fertigungsprozesse und -abläufe so vorzubereiten, dass u.a. durch KI Anwendungsfelder wie Predictive Maintenance und Quality evaluiert werden können, um die Wettbewerbskraft zu stärken.
Stefan Wespel von Diehl AKO gab den Zuhörern seine Erfahrungswerte zum Einsatz von Robotertechnik in der Elektronikindustrie bei Diehl Controls weiter. Die Hauptgründe hierfür lagen neben hoher Prozessstabilität sowie Automatisierung auch in der Flexibilität und den Kosten. In Wangen konzentriert sich die Fertigung auf Leistungselektronik für Wärmepumpen durch aktuell vier SMD-Linien mit jeweils 80 Metern Länge, vier Bestückrobotern sowie zwei zusätzlichen Robotern, um dem zunehmenden Wettbewerbsdruck weiter entgegenzustehen.
Nachdem insbesondere auf leistungselektronischen Baugruppen SMT/THT Mischbestückung (60–70 %) eingesetzt wird, widmete sich Reinhardt Seidel von der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg der Entwicklung optimaler SMT- und THT-Prozesse mit Hilfe von Simulation. Hierbei wird ein aus Lötexperimenten erzeugter numerischer Datensatz als Grundlage für das Training eines KI-Modells herangezogen, um den Lotdurchstieg vorherzusagen. So sollten kritische Lötstellen frühzeitig im Designprozess erkannt, und stabile Prozess erzeugt werden.
Induktionslöten ist ein weit verbreitetes Verfahren zum Fügen von elektronischen Bauteilen und ermöglicht einen selektiven Erwärmungsprozess, so dass es nicht notwendig ist, die komplette Baugruppe in den Ofen legen zu müssen. Die sich daraus ergebenden Vorteile stellte Dr. Dirk Seehase von der Universität Rostock mit den neuen Möglichkeiten der Zuverlässigkeitsprüfung mittels beheizter Leiterplatten vor. Unter anderem können neben reduziertem Energieverbrauch auch thermische Belastungen minimiert werden, was die Zuverlässigkeit des Elektronikmoduls verbessert.
Durch innovative Prozesse zukunftsfähig bleiben
Dan Mutschler von MTM Ruhrzinn setzte seinen Fokus durch den Vortrag „Mit Sekundärrohstoffen zu einer CO2-neutralen Fertigung“ auf Nachhaltigkeit. Bereits im Produktdesign gilt es zu berücksichtigen, dass Rohstoffe wiederverwertet werden können und der Zugang auch dazu besteht. So setzt Apple in seinen Produkten verstärkt auf recycelte Materialien und treibt neue Demontagetechnologie als Teil des Ziels eines geschlossenen Kreislaufs voran. Mit umweltschonenden Rezyklaten, also nur wenn Abfallströme von Produktionsabfällen optimiert produziert werden, kann die Pole Position erreicht werden.
Marktsituation, Technologietrends und neue Anwendungen bei Leiterplatten besprach Dr. Christoph Lehnberger der Andus Electronic indem er im Vorfeld die Megatrends wie Systemintegration, Smartphone, Wearable, 3D bzw. additive Fertigung oder Embedded Bauteile vorstellte. Die kontinuierliche Entwicklung von Geräten der Unterhaltungselektronik, smarten Geräten oder die Einführung von PCBs in vernetzten Fahrzeugen gehören zu den Ursachen, dass der Leiterplattenmarkt ein schnelles Wachstum verzeichnen konnte. Hinzu kommen Power PCBs mit neuen Anwendungen von Elektromobilität über Heizfolien bis zu elektrisch induzierten Zellkulturen.
Dr Frank Steinhäußer, Infineon Technologies AG, konzentrierte sich auf die Anforderungen und Trends moderner Package Footprints und stellte in Zuge dessen die Wachstumsmärkte Energie, Mobilität, Sicherheit, IoT sowie Big Data in der Leistungselektronik vor.
ESD-Risikoevaluierungen an Bestückungsautomaten durch direkte Messungen werden aufgrund hoher Prozessgeschwindigkeiten sowie erschwerter Zugänglichkeit an den kritischen Messstellen zunehmend schwieriger. Eine Testplatine zur Probebestückung ermöglicht direkte Messung von Auf- und Entladeverläufen, womit es zu neuen Denkansätzen im ESD-Schutz kam, wie Prof. Dipl.-Ing. Peter Jacob, Empa Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, in seinem Vortrag über ESD-Risiken in Bestückungsanlagen – neuartige Messverfahren und ESD-Abhilfemaßnahmen, verlauten ließ. Zielgerichtete Maßnahmen in modernen Hochgeschwindigkeits-Bestückautomaten mit Mehrfachbestückung in mehreren Kanälen und zahlreichen Nozzles erlauben einen wirksamen ESD-Schutz. In Summe ist absehbar, dass sich der ESD-Schutz künftig mehr und mehr vom Bauteil weg hin zu den Verarbeitungsprozessen verlagern wird. (Doris Jetter)
