14. Seminar für aktuelle Trends in der Aufbau- und Verbindungstechnologie

Wir gehen in die Tiefe 2019

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Die Optimierung von Produktionsabläufen und die Sicherung der Produktqualität setzen genaue Prozesse und Equipment voraus. Daneben sind auch in der Forschung und Entwicklung exakte und reproduzierbare Analysenergebnisse erforderlich. Innovative Technik und Anwendungs-Know-how in der Aufbau- und Verbindungstechnologie helfen die Produktqualität zu sichern, optimieren Prozesse und gewährleisten gleichbleibende und kostengünstige Ergebnisse. In den zwölf Fachvorträgen der Produkt- und Anwendungsspezialisten erhielten die ca. 130 Teilnehmer einen umfangreichen Überblick, welche Technologien in Zukunft die größten Erfolgsaussichten bieten.

Das Seminar, unter Organisation der 2ndMax GmbH, Thorsten Schmidthausen, bot während der Pausen einen direkten Erfahrungsaustausch und Networking mit hochkarätigen Experten und Kollegen. Moderator war wie in den letzten Jahren Prof. Mathias Nowottnick von der Universität Roststock.

Dr. Heinz Wohlrabe, TU Dresden

Untersuchungen zum Verbiegeverhalten von SMD-Komponenten und Leiterplatten während des Lötens

In diesem Vortrag wurde die Notwendigkeit von Analysen anhand typischer Qualitätsprobleme wie z. B. Head in Pillow, offene Lötstellen, Brücken oder Padabrisse erörtert und das Biegeverhalten während des Lötens beschrieben. Anhand von Beispielen wurde auf die Qualität eingegangen und Vorschläge für Grenzwerte unterbreitet. Zusammenfassend war zu hören, dass Messungen ein Abbild des Verhaltens von Objekten während einer thermischen Belastung, insbesondere beim Löten, geben. Insofern können sie dabei unterstützen, bestimmt unerwartete Effekte zu erklären. Verwindungen und Verwölbungen haben besonders für komplexe Baugruppen einen teilweise großen Einfluss auf die Endqualität. Analysen sollten bereits vom Entwickler vorgenommen werden, um rechtzeitig korrigierend eingreifen zu können.

Jörg Trodler, Heraeus Deutschland GmbH

Zuverlässigkeit von elektronischen Komponenten

Zur Einführung wurden Fehlerphänomene an Bauelementen aufgezeigt mit Fokus auf die hohen Anforderungen der Automobilindustrie. Denn aufgrund von mechanisch sensiblen Bauelementen wie Mehrschicht-Keramikkondensatoren, sind nur geringe Biegebeanspruchungen zulässig, damit es nicht zu einem Biegebruch kommt. Basierend auf der Untersuchungsmethodik zum Biegeverhalten von SMD-Komponenten und Leiterplatten wurden dabei mögliche Auswirkungen auf die Langzeitzuverlässigkeit unter thermo-mechanischer Last diskutiert. Hierbei wurden bekannte Feldausfälle mit einer möglichen Eigenspannung durch das Warpage von Bauelementen und Leiterplatten berücksichtigt und mögliche Kompensationen durch entsprechende Lotlegierungen beschrieben. Fehler entstehen nie aufgrund einer Ursache sondern im Zusammenspiel bzw. Mix mehrerer Ursachen.

Stefan Strobel, Cirosec GmbH

Typische Sicherheitsprobleme im Umfeld IoT und Industrie 4.0

Dieser Vortrag gab einen Überblick über Sicherheitsprobleme, die spezifisch sind für Anwendungen und Produkte im Internet der Dinge sowie bei Industrie 4.0. Zahlreiche Beispiele verdeutlichten die Problematik sowie die Vorgehensweise der Angreifer und damit verbunden, wie schwierig heutzutage Sicherheit sein kann. Beantwortet wurden Fragen wie „Was wird immer wieder falsch gemacht?“, „Welche Ursachen hat das?“ oder auch „Wie könnte man es besser machen?“ Zur Schließung möglicher Sicherheitslücken sollte dies bereits in der Designphase berücksichtigt, relevante Bedrohungen identifiziert, Risiken bewertet und behandelt werden. Hierzu sollten gerade Entwickler sensibilisiert und Richtlinien entwickelt werden. Grundsätzlich unter Berücksichtigung einiger Faktoren müssen IoT und Industrie 4.0 nicht unsicher sein, jedoch kostet Sicherheit neben Geld auch Zeit. Dazu gibt es Empfehlungen vom Bundesamt für Sicherheit.

Josef Steuer, Neways Electronics

Wer lötet, ist Schuld…oder immer wieder die Fertigung?

Kunden wünschen sich kostengünstige, zuverlässige, sichere und langlebige Produkte, die sämtliche Anforderungen erfüllen. Doch ist bei der Herstellung von elektronischen Flachbaugruppen die Fertigung der „Schmelztiegel“ für alle vorgelagerten Prozesse. Trotz zertifizierter Lieferanten und wohldurchdachten Qualitätsmanagement-Systemen kommt es in der Praxis dennoch immer mal wieder zu Problemen. Die Komplexität – speziell der Weichlötprozesse – entsteht durch die Vielzahl der möglichen Einflussgrößen. Einige Beispiele aus der Praxis zeigten, mit was so alles zu rechnen ist und bildeten die Diskussionsgrundlage für den Vortrag. Mithilfe einer guten Vorausplanung (Advanced Product Quality Planning) könnten sich auf dem Weg zur Nullfehler-Produktion einige Probleme verhindern lassen.

Michael Kasper, Vliesstoff Kasper GmbH

Reinigungsrollen im Wandel – zukunftsorientierte Entwicklungen von Theorie bis Praxis

Die Einsatzmöglichkeiten elektronischer Bauteile, die sich durch die zunehmende Miniaturisierung in der Elektronikfertigung ergeben, werden stetig vielfältiger und der Bedarf wächst. Diese Entwicklung zu miniaturisierten Bauteilen bringt jedoch auch neue Herausforderungen für die Fertigung mit sich. So können schon feinste Partikel während des SMD-Drucks die Funktionalität einer Baugruppe gefährden, sodass die Rahmenbedingungen für die Produktion ständig steriler werden müssen. Sogar die Reinigungsmedien selbst sind davon betroffen. Wie reinigt man jedoch eine Reinigungsrolle? Und wie rein ist rein? Denn nicht ein Putztuch hat sich geändert, wohl aber die Umgebung drumherum. Diskutiert wurden Lösungsansätze für Reinigungsrollen in Reinraumqualität und der Frage nachgegangen, ob RFID für Reinigungsrollen noch Zukunftsvision oder bereits Realität geworden ist.

Helge Schimanski, Fraunhofer ISIT

Qualifizierte Reworkprozesse – Von der Anforderung zum sicheren und dokumentierten Prozess

Nacharbeit, Modifikation oder Reparatur sind Prozesse, die jeder zwar benötigt, doch keiner unbedingt gern macht. Im Falle der doch notwendigen und erlaubten Nacharbeit ist ein qualifizierter, Baugruppen-schonender und dokumentierter Prozess unerlässlich, um zuverlässige Elektronik herzustellen und eine Wertschöpfung zu retten. Fortschrittliche Fehleranalyse bildet die Grundlage für Innovation, Geschwindigkeit, Qualität, Zuverlässigkeit und die Garantie der Funktion von Elektronik über Lebensdauer. Durch einen auf die Anforderungen der Baugruppe angepassten Reworkprozess wird die Voraussetzung für eine in Ausführung und Produktbeschaffenheit dem Linienprozess adäquaten Fertigungsqualität geschaffen. Vorgestellt wurde das aktuelle IGF-Vorhaben 20115 N zur Untersuchung der Auswirkung ionischer Verunreinigungen in dünnen Spalten an realitätsnahen Aufbauten mit neuen miniaturisierten Bauelementen.

Dr. Kay Reuter, Fraunhofer IFAM

3D-Siebdruck und mögliche Anwendung für LTCC

3D-Siebdruck ist ein flexibel einsetzbares Herstellungsverfahren für verschiedene Werkstoffe wie Metalle oder Keramiken. Besonders interessant dabei ist die Möglichkeit, mit 3DSiebdruck im industriellen Maßstab Werkstoffkombinationen aus Metall und Keramik zu realisieren. Der Vortrag gab zunächst eine Einführung in die Technologie und Vorteile des 3D-Siebdruckes und zeigte anschließend Zielsetzung sowie Ergebnisse des BMBFProjektes „MultiMat3D“ auf, welches sich speziell mit der Entwicklung des industriellen Mehrlagen Multimaterial des 3D-Siebdrucks zur Herstellung mikroelektronischer Bauelemente befasst. Am Beispiel der Fertigung keramikgefüllter Spulen wurden die Möglichkeiten des 3D-Siebdruckes illustriert und die Forschungsergebnisse dargelegt. Um optimale Druckergebnisse zu erhalten, sollte u. a. das rheologische Verhalten der Pasten unter Scherbeanspruchung genau bekannt sein.

Tom Bednarz, Critical Manufacturing Deutschland GmbH

Welche Rolle spielt ein modernes MES in der Smart Factory

Begriffe wie „Industrie 4.0“ und „Smart Factory“ prägen die Diskussion, wie wir zukünftig industriell fertigen werden. Neue technologische Möglichkeiten und Paradigmen wie virtuelle Realität, Big Data sowie der digitale Zwilling sind in aller Munde, und Manufacturing Execution Systeme (MES) stellen das Relikt einer sterbenden Epoche dar. Critical Manufacturing stellt dem die Antithese entgegen, denn ein modernes MES/MOM ist ein zentrales Element von Industrie 4.0. Es bietet einen zuverlässigen Zugriff auf detaillierte und zeitnahe Informationen für schnelle und sichere Entscheidungen, verbunden mit gewinnbringendem Handeln. Dabei ist es unerheblich, ob die Unternehmen noch traditionelle Technologien in ihrer Fertigung verwenden, die MES-Lösung unterstützt den Fortschritt, so dass Anwender in der Lage sind, Workflows problemlos zu konfigurieren und zu nutzen.

Dr.-Ing. Karl-Peter Fritz, Hahn Schickard

Produktion individualisierter Mikrosysteme

Die Herstellung von smarten und individualisierten Mikrosystemen in Einzelstückzahlen stellt große Herausforderungen an die Prozesstechnik und -organisation. Denn zwar lassen sich Sensoren sehr gut miniaturisieren, jedoch die zur Funktion notwendigen Aktoren nicht. Hahn-Schickard entwickelt digitale Prozessketten für eine designgesteuerte Fertigung, um Vorteile wie niedrige Werkzeugkosten, eine kurze Time-to-Market, die Adaptierbarkeit für individuelle Produkte und somit die Rentabilität ab Losgröße 1 zu erschließen. Neben den Handlungsfeldern für die AVT zur Produktion individualisierter Mikrosysteme wurde auch das BMBF-Projekt „Mikrokomo“ mit künftigen geplanten Schritten angesprochen. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von ineinandergreifenden neuen Software-Werkzeugen für die Entwicklung, Auslegung sowie den späteren Betrieb von Mikromontageanlagen.

Dan Mutschler, MTM Ruhrzinn GmbH

Smartes Recycling durch RFID?

Funkchips für die Radiofrequenzidentifikation erleichtern Logistikmanagern die Arbeit und haben ein hohes Effizienzsteigerungspotenzial. Auch in der Entsorgungswirtschaft bieten RFID, sofern richtig eingesetzt, neue Möglichkeiten. Und doch sind die ökologischen und ökonomischen Auswirkungen nicht immer positiv. Abfall mit fest eingebauter Elektronik wie u. a. blinkende Turnschuhe oder Mobiliar mit fest eingebauter LED-Beleuchtung sind gemäß ElektroG Elektronikschrotte und daher kein Haus- oder Sondermüll. Nachweislich werden nur 40 % des Elektronikschrotts ordnungsgemäß entsorgt, der Rest von 60 % geht in den Hausmüll, der verbrannt wird. Eine Monofraktion nach Zerlegung von Elektronik wäre insofern mit dem Grundgedanken hilfreich, dass eine Zerlegung des Elektronikproduktes so stattfindet, wie es auch gebaut wurde: Smartes Recycling mittels Optimierung durch RFID.

Andreas Kraus, Kraus Hardware GmbH

AOI: Ich sehe was Du nicht siehst

In einem praxisnahen Vortrag wurde der Auswahlprozess eines geeigneten AOI-Systems für den Fertigungsprozess des Unternehmens mit 35 % eigener Produkte und 65 % Dienstleistung erläutert. Neben der Berücksichtigung typischer Losgrößen sowie der internen Prüfstrategie wurden relevante Kriterien wie z. B. Inspektionstechnologie und kundenspezifische Anpassungen beleuchtet. Zusammenfassend war zu hören, dass sowohl Einführung als auch effiziente Nutzung eines AOI-Systems Zeit benötigt. Das System findet nicht alle Fehler, daher ist eine Kombination von verschiedenen Testverfahren notwendig. Auch sind 2D- und 3D-Verfahren von Bedeutung, um eine möglichst hohe Prüfabdeckung für optische Prüfverfahren zu erhalten. Der Zugriff auf die AOI-Daten ist für Dokumentation, Rückverfolgbarkeit und Prozessoptimierung wichtig, ebenso ein schneller Zugriff zum Support für neue Anwendungen abseits vom Standard.

Prof. Mathias Nowottnick, Universität Rostock, IEF/IGS

Leiterplatten-Sensoren zur Vermeidung von Korrosionsschäden an elektronischen Baugruppen

Der Korrosionsschutz spielt gerade für technische Anlagen in feuchter Umgebung eine große Rolle, damit einerseits die Sicherheit gewährleistet ist, andererseits aber auch die Zyklen der Wartung und Erneuerung verlängert werden. Anhand einiger Beispiele wie die elektrischen Anlagen in der Wasserwirtschaft und einem Brand nach Korrosionsschaden in einem Schaltschrank in der zentralen Kläranlage Rostock, wurde die Problematik und Folgen solch Korrosionsschäden verdeutlicht. Durch spezielle Teststrukturen auf Leiterplatten, die als Korrosionssensoren dienen, können jedoch drohende Schäden frühzeitig erkannt, und Instandsetzungsmaßnahmen vor dem Ausfall ganzer Systeme geplant und durchgeführt werden. Näher eingegangen wurde dabei auf den sogenannten Clay-Test für Kriechkorrosion. (dj)

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