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04 / 2016

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Editorial

EDITORIAL

Industrie 4.0 beflügelt durch die digitalisierte Gesellschaft

Lernen hält fit, sagt man allge-meinhin. Der Wandel unserer Gesellschaft durch Technik ist

zugleich mit vielen direkten Verände-rungen für uns Menschen verbunden. Gerade neue Techniken und Geräte erfordern dabei kontinuierliche Lern-prozesse. An meine ersten Schritte an einem Ungetüm von PC, weg von mei-ner heißgeliebten elektrischen Schreib-maschine, möchte ich mich genauso wenig erinnern, wie an meine große Begeisterung bei jedem aufploppenden „bing“, als sich sporadisch eine E-Mail in mein Account verirrte.

Für viele von uns ist die Digitalisierung des Privatlebens schon weit vorange-schritten, häufig ohne dass wir es uns so recht bewusstmachen. Gerade unsere Smartphones senden nicht nur ständig Ortungs- und Zustandsdaten oder kön-nen unsere Schrittanzahl und bezwun-gene Höhenmeter präzise tracken und drahtlos an Freunde oder an den eigenen Laptop weiterleiten. Vielmehr sind wir mit unseren mobilen Geräten auch jeder-zeit und überall erreichbar. Durch die Digitalisierung verschwimmen zuneh-mend die Grenzen zwischen Arbeit und Freizeit. Und die damit einhergehende Erwartungshaltung, ständig erreichbar zu sein, führt bei vielen zu Stress.

Der digitale Wandel macht uns zweifels-ohne „transparenter“ und fordert von uns hohe Flexibilität und damit letztlich auch eine konstante Lernbereitschaft ab.

von ChefredakteurinMarisa Robles Consée

Marisa Robles Consé[email protected]

Das, was wir aber immer mehr als Ein-dringen in die Privatsphäre werten, ist aber genau das, worüber sich unsere künftige Arbeitswelt definieren wird: Die Frage, wie wir in Deutschland künftig wirtschaften, leben und arbeiten werden, wird ganz maßgeblich vom Prozess der Digitalisierung geprägt sein. So gilt es beim Thema Industrie 4.0 an unsere vor-handenen Stärken anzuknüpfen.

Wie wird demnach die Fertigung der Zukunft aussehen? Mit Industrie 4.0 zeichnet sich eine große Chance für die Elektronikfertigungsindustrie ab, ist man auf doch dem besten Wege zur vollauto-matisierten Fabrik, bei der Maschinen und Rohmaterial perfekt aufeinander abgestimmt sind. Die Messe SMT Hybrid Packaging 2016 ist dabei ein guter Indi-kator: Große, revolutionäre Saltos wer-den sicherlich nicht zu sehen sein. Dafür wird der Fachbesucher auf eine positiv gestimmte Branche stoßen, die kontinu-ierlich mit großer Wissbegierde die industrielle Revolution vorantreibt.

Überzeugen Sie sich selbst mit unserer ausführlichen Messe-Ausgabe, die Sie gerade in Händen halten!

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Inhalt April 2016

4 productronic 04/2016 www.productronic.de

märkte + technologien

07 Asys ist Mitglied von „SEF Smart Electronic Factory“ Industrie 4.0-fähige Lösungen

08 ZVEI-Arbeitskreis Design Chain unter die Lupe genommen

Baugruppenfertigung

12 Spot on, LED Lights! Erfolgreiche LED-Produktion mit ausgeklügeltem Produktions-Equipment

16 Intelligent drucken Nicht nur präziser Schablonendruck, sondern nun auch Siebdrucktechnik 4.0

22 Herausforderung Fine-Pitch-Druck Permanentbeschichtete Schablonen verbessern Druckqualität

26 Figurbetonte Hochpräzisionsschab-lone Braucht wenig Platz und ermöglicht kurze Rüstzeiten

30 Immer die richtige Pastenmenge Lotpastenschablonen für Drucker und

Tischsysteme

33 Neues Mitglied3D-Druck und MID für Kleinserien

34 Saturn bringt Elektronik zum Leuchten Reflow-Lötsystem im Praxiseinsatz

38 Systematisierte Produktion Einführung einer getakteten Fließferti-gung

41 Passend für sämtliche SMT-Schablo-nen Langlebiges Schnellspannsystem ermöglicht flexiblen Einsatz

42 Mit Weitblick nach vorne Seit 40 Jahren innovative Lotmaterialien für weltweite Kunden

45 Die smarte Fabrik der Zukunft Industrie 4.0: Fertigungslinie autonom beladen, mobil überwachen

46 Es muss nicht immer Kupfer sein Aluminiumlöten

49 Intelligente Produktion Bestückungslösungen: Maschinen und

Linien in Echtzeit überwachen

50 alles im gleichgewicht Lotbadmanagement als fortlaufender Prozess

53 Voidminimierende Lotpaste Die technologische Lösung für Avoid the Void

54 Bedarfsgerechte Unterstützung Erweitertes Etiketten-Portfolio und clevere Bestück- und Löthilfen

56 Reine Luft am Arbeitsplatz Laserrauch bei Femtosekunden-Laser-prozessen

59 Für saubere Boards Baugruppenreiniger mit langen Badstandzeiten

59 Komplettlösungen nach Maß Reinigungsanlagen individuell zusam-menstellen

60 ECM als Ursache von Feldausfällen Entstehung und Folgen von Elektroche-mischer Migration

64 Aller Anfang ist grün Lösungen für individuelle Anwendungen

67 Feindosierte Strukturen Automatisches Dosieren leichtgemacht

67 Zur zuverlässigen Fehlerdetektion Flexibles BGA-Inspektionssystem

68 Validierung von Prozessen 19. Europäisches Elektroniktechnologie-Kolleg

74 Die transparente Fertigung Grundelemente der Informationstrans-parenz

Messeschau82 26. bis 28. april 2016

Die SMT Hybrid Packaging – heuer im Zeichen von Industrie 4.0 – wird auch dieses Jahr wieder einiges zu bieten haben. Ab Seite 82 präsentieren wir interessante Produkte und Lösungen.

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77 Große Auswahl an Testlösungen Optische und elektrische Prüftechnologien

78 Industrie 4.0 in der Elektronik Open Manufacturing Language für das Industrial Internet of Things

81 Flexibler In-Circuit-Tester Teil der Fertigungslinie „Future Pa-ckaging“

schwerpunkt sMt-Messe

82 Große Erwartung an Industrie 4.0 Digitale Vernetzung von Wertschöp-fungsketten

86 „Leben im Netz“ Future-Packaging-Linie mit Schwer-punktthema „Digitalisierte Gesellschaft“

88 Hohe Platziergenauigkeit Modularer Sub-Micron-Bonder für Produktentwicklung und Produktion

89 Neue Produkte

test + Qualität

98 Mehr sehen heißt mehr wissen Röntgeninspektion - Aufbau- und Verbindungstechnik wird durchleuchtet

102 Mit 3D-Analyse und ausgereifter Software zum Erfolg 3D-AOI in der Praxis eines EMS-Dienst-leisters

rubriken

03 Editorial 105 Bezugsquellenverzeichnis 106 Verzeichnisse

Special16 lotpasten clever auftragen

Unzählige Parameter wirken sich bereits beim Schablonendruck auf die Fertigungsqualität und die Leistung der Produktionslinie aus. Wir zeigen Trends und Entwicklun-gen nicht nur bei den Druckschablo-nen, sondern auch bei den Siebdrucken.

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Märkte + Technologien Meldungen


Fast-Ritterschlag für Design EngineeringKennzeichnungslösung nominiertFürs Siegertreppchen hat es nicht ganz gereicht, die Nominierung ist Design Engineering aber gewiss: Im Rahmen des Wettbewerbs Inno-vationspreis-IT 2016 der Initiative Mittelstand wurde der Hersteller für seine Kennzeichnungslösung Easyflag für das Prädikat „Best Of 2016“ in der Kategorie „Industrie & Logistik“ nominiert. Das System eignet sich für das teilautomatische Kennzeichnen von runden und ähnlichen Querschnitten über ein bedrucktes Etikett als Fahne. Die

Idee einer automatisierten Lösung ergab sich aus Anfragen zu einem System, das es ermöglicht, die schwierige und teils langwierige manuelle Tätigkeit zu automatisie-ren und damit die Kabel-Kenn-zeichnung reproduzierbar, qualita-tiv hochwertig und schnell zu ge-stalten. Der Innovationspreis-IT wurde zum 13. Mal ausgesprochen. Eine Fachjury wertete dabei über 2000 Einreichungen aus.

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Pactech ist ISO14001-zertifiziertMit Umweltschutz punktenPactech – Packaging Technolgies hat sich nun auch nach der Um-weltprüfnorm ISO 14001 zertifizie-ren lassen. Umweltschutz und Nachhaltigkeit hat für das Unter-nehmen einen sehr hohen Stellen-wert und so rundet diese weitere Zertifizierung die bereits vorhan-denen und in der Organisation ge-lebten Managementsysteme nach der ISO 9001 und ISO TS 16949 ab. So wurde beispielsweise in einen Stickstoffgenerator, der das Gas N2 (Stickstoff) direkt aus der Umge-bungsluft gewinnt, investiert.

Pactech kann dadurch den für die Waferprozessierung zwingend er-forderlichen Stickstoff nun selbst umweltfreundlich, unabhängig und kostengünstig produzieren. Das Unternehmen geht davon aus, dass sich die Anschaffungskosten für den Generator in fünf Jahren amortisiert haben. Parallel dazu plant das Unternehmen, in eine Wärmerückgewinnungsanlage zu investieren.

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Werner Wirth verstärkt Applikations-Center Technik & Entwick-lung ausgebaut

Asys ist Mitglied von „SEF Smart Electronic Factory“Industrie-4.0-fähige Lösungen

gegründet. In dieser realen Pro-duktionsumgebung entwickeln, testen und validieren die Experten Best-Practice-Szenarien. Aktuell sind elf Mitglieder an der Mittel-standsoffensive beteiligt. Asys hat bereits einige Industrie-4.0-fähige Produkte im Portfolio, allem voran die Softwarelösung Pulse. Diese wurde mit dem „productronica In-novation Award“ als beste zu-kunftsorientierte Produktinnovati-on in der Kategorie „Future Mar-kets Cluster“ ausgezeichnet. Mit Pulse kann eine gesamte Ferti-gungslinie via Tablet und Smart-watch überwacht und alle Hand-lingmodule können gesteuert wer-den. Das neueste Modul in der Pul-se-Familie ist der autonome Trans-portroboter Pulse Unit R. Der Ro-boter bewegt sich völlig selbst-ständig in Fertigungshallen und wechselt eigenständig und vollau-tomatisch Magazine.


DIe Asys Group hat sich der Indust-rie 4.0-Initiative „SEF Smart Elect-ronic Factory“ angeschlossen. Der Verein entwickelt und testet unter realen Produktionsbedingungen Industrie-4.0-fähige Lösungen für den Mittelstand. Erwin Beck, Seni-or Vice President Product Manage-ment & Marketing von Asys, ist da-von überzeugt, dass eine erfolgrei-che Umsetzung von zukunftsfähi-gen Lösungen nur in enger inter-disziplinärer Zusammenarbeit möglich ist: „Die Entwicklung von marktfähigen Produkten für die in-telligente und flexible Fabrik von morgen erfordert einen aktiven firmenübergreifenden Wissens-transfer und Informationsaus-tausch zwischen innovativen Un-ternehmen.“ Der Verein wurde von mittelständischen Unternehmen und universitären Einrichtungen gegründet. Um praxistaugliche Lö-sungen entwickeln zu können, wurde im Jahr 2014 die „Smart Electronic Factory“ in der Elektro-nikfabrik von Limtronik (Limburg)

Martin mit neuer GeschäftsführungFrau an der Spitze

Carlotta Baumann ist mit sofortiger Wirkung die neue Geschäftsführe-rin von Martin. Die 28-jährige tritt die Nachfolge von Felix Frischkorn an, der das Unternehmen seit der Übernahme durch Finetech im Jahr 2010 geleitet hat. Damit steht zum ersten Mal eine Frau an der Spitze des Rework- und Dispense-Spezia-listen. Besondere Chancen sieht sie im Bereich der Dosiertechnik, die sie künftig vorantreiben will.


Mit Carlotta Baumann ist bei Mar-tin erstmals eine Frau in der Chef-etage.

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ith Gerold Schmidt ist Leiter des Teams Technik & Entwick-lung von Werner Wirth.

Mit Gerold Schmidt als Leiter des Teams Technik & Entwicklung will das Unternehmen Werner Wirth sein Applikations-Center weiter ausbauen. Der Diplom-Chemiker verfügt über umfangreiche Exper-tise in elektrischen Problemstellun-gen und langjährige Erfahrungen im Umgang mit Werkstoffen wie Polyester, Polyurethanen, Silikonen sowie auch mit Sonderprodukten, etwa Katalysatoren und Beschleu-nigern. Schmidts Spektrum reicht vom Laboransatz bis hin zur groß-technischen Produktion. Mit Schmidt an der Technik-Spitze soll der Support künftig noch schneller agieren können.


Lean ProductionDurchlaufzeiten runter

In Zusammenarbeit mit Staufen hat Limtronik das erste Projekt im Sinne der ganzheitlichen Lean Pro-duction auf den Weg gebracht. Der EMS-Anbieter plant mit dem syste-matischen Ansatz die Transforma-tion zur durchgängig schlanken Produktion. Ziel ist eine übergrei-fende Produktivitäts- und Quali-tätssteigerung sowie erhöhte Lie-fertreue. Hierzu hat der Elektronik-fertigungs-Dienstleister nun Lean-Experten ausgebildet – diese ha-ben bereits ein System zur Wert-stromoptimierung einer manuel-len Montagezelle entwickelt. Ziel des Projektes ist eine effiziente Verkettung der einzelnen Prozesse zu Gunsten verringerter Durchlauf-zeiten und Umlaufbeständen. Des Weiteren wurden eine zyklische Materialversorgung zur Minimie-rung der logistischen Aufwände und ein kompaktes Lean-Linien-design zur Reduzierung des Flä-chenbedarfs eingeführt.


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Kundenunterstützung bei der SerienüberführungReady for Manufacturing

Der EMS-Anbieter Vierling bietet ab sofort RfM-Dienstleistungen (Ready for Manufacturing) an. Ziel ist es, Kunden ab der Designphase, über

Mit den RfM-Dienstleistungen will Vierling seine Kunden bei der Serienüberführung unterstüt-zen.

Eigentümerwechsel bei F&S BondtecAuf Erfolg getrimmt21 Jahre ist der österreichische Hersteller von Drahtbond- und Testequipment mittlerweile alt: Bis zum Jahr 2014 unter dem Namen F&K Delvo-tec Austria und seit 2015 unter dem eigenen Na-men F&S Bondtec Semiconductor erfolgreich am Markt tätig. Die Namensänderung folgte der Herauslösung aus der F&K-Delvotec-Gruppe , als der Gründer und Haupteigentümer Dr. Farassat seine Nachfolge regelte und sich aus der Firma zurückzog. Nunmehr ist der zweite Schritt voll-zogen und alle Gesellschaftsanteile sind in die Hände des Geschäftsführers Siegfried Seidl, MAS, übergegangen. Er übernimmt ein Haus,

das er fast 20 Jahre lang selbst bestellt hat, und mit großem Erfolg: von ursprünglich vier Mitar-beitern bei der Gründung im Jahr 1994 sind es inzwischen schon über 35, einschließlich einer separaten Zweigfirma in Linz, die sich nur mit sehr fortschrittlicher Software für die Maschinen beschäftigt. Weltweit sind inzwischen fast 1000 vollautomatische Drahtbonder und Bondtester installiert worden: in 36 Ländern von Australien bis Zypern.

infoDIREKT 114pr0416➤ Halle 6, Stand 434 und Halle 7A, Stand 312

Würth Elektronik: Platinenwerk in Rekordzeit wieder aufgebautPhoenix aus der Asche

Nur ein Jahr nach der Zerstörung des Werks in Niedernhall hat der Leiterplattenhersteller Würth Elektronik die Fertigung wieder aufge-baut. Dabei stand mehr als ein bloßer Ersatz im Fokus: Alle sich bietenden Möglichkeiten der Modernisierung wurden ausgeschöpft. Entstan-den ist dabei eines der modernsten Leiterplat-tenwerke Europas. In der Produktion werden bereits doppelseitige und Multilayer Boards ge-fertigt. Im nächsten Schritt folgen dann die komplexeren Platinen wie beispielsweise HDI und Starrflex. Der hohe Automatisierungs- und Standardisierungsgrad ermöglicht – auch am Standort Deutschland – eine ökonomische Pro-duktion mit hoher Flexibilität und kurzen Durchlaufzeiten, ist Würth zuversichtlich. Er-reicht wird dies beispielsweise durch Reinraum-technik (ISO-Klassen 4 und 5) und Laserdirekt-belichtung in den Prozessen „Fotodruck“ und „Lötstopplack“. Ebenfalls konsequent berück-sichtigt wurde der sich stetig beschleunigende Trend der Miniaturisierung, dem bei den Investi-tionen in neue Maschinen und Anlagen für die Fertigung hohes Augenmerk gezollt wurde –

Beim Wiederaufbau wurde die Fertigung auch um Reinräume (ISO-Klassen 4 und 5) erweitert.

beispielsweise durch Integration des Spraycoa-ting-Verfahrens. Ein verheerender Brand zer-störte Ende Dezember 2014 große Teile der Lei-terplattenfertigung von Würth Elektronik in Niedernhall.


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den kompletten Lebenszyklus ihrer elektroni-schen Produkte hinweg mit Entwicklungs-dienstleistungen und entwicklungsnahem Fer-tigungs-Know-how zur Seite zu stehen. Mitar-beiter aus Entwicklung und Fertigung von Vier-ling unterstützen Kunden dabei, ihre Produkte schnell in die Serienfertigung zu überführen, zu geringen Anlauf- und Stückkosten zu produzie-ren sowie Qualität und Zukunftsfähigkeit der Produkte zu verbessern. Das RfM-Angebot um-fasst Review-Dienstleistungen unter anderem zu Design for Manufacturing (DfM) und EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) sowie Lay-out-Dienstleistungen, einen Expressmuster-Ser-vice, Inbetriebnahme-Dienstleistungen und die Entwicklung von Prüfkonzepten.


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Spectro und Balver Zinn bieten gemeinsame Applikation zur LotanalyseSpektrometer speziell für die Elektronikfertigung

CMS Electronics und Vexos vereint auf internationalem ParkettStrategische EMS-Partnerschaft

ZVEI-ArbeitskreisDesign Chain unter die Lupe genommen

Erweiterte VertriebsstrukturVertriebsmann für Süd-deutschland

Balver Zinn und Spectro Analytical Instruments haben eine umfassende Kooperation im Bereich der Elementanalyse innerhalb der Elektronikfer-tigung vereinbart. Hohe Qualitätsanforderungen, Rechts- und Lieferbedingungen erfordern in jeder Elektro-nikfertigung eine regelmäßige Kontrolle der eingesetzten Lotlegierungen. Besonders wenn in einer Fertigung bleifreie und bleihaltige Le-gierungssysteme parallel eingesetzt werden, können kleine Fehler schnell dramatische – und kostspielige – Auswirkungen haben. Daher ist es üblich, seinem Lotlieferanten regelmäßig Proben zur Analyse zuzusenden. Dieser analy-siert die Probe und informiert seinen Kunden anschließend über das Ergebnis. Probennahme, Verpackung und Transport bis zum Lieferanten sowie die benötigte Zeit für die Analyse bedeu-ten aber oft, dass erst Tage später eine Aussage über den laufenden Prozess gemacht werden kann. Dieses Vorgehen ist entsprechend riskant und kann enorme Kosten verursachen. Entspre-chend wird dies sehr häufig bei Qualitätsaudits hinterfragt. Um dieser Herausforderung zu begegnen, ha-ben Spectro Analytical Instruments und Balver Zinn eine speziell für die besonderen Anforde-rungen und Umgebungen einer Elektronikferti-gung konzipierte Applikation entwickelt, die mit dem preisgünstigen, stationären Metallana-lysator Spectrocheck realisiert wird. Das hoch-wertige und gleichzeitig kompakte Gerät mit CCD-Technik eignet sich für die Routine-Analyse von Metallen. „Durch die speziell für Elektronik-lote entwickelte Probenkokille entfallen auf-wändige Probenvorbereitungen wie Plandre-hen oder Fräsen. Die Analyseergebnisse lassen sich schnell interpretieren und speichern“, er-

Zum viel diskutierten und komplexen Thema „Design Chain“ hat der ZVEI bereits im Jahr 2012 eine Initiative gestartet. Nach einer intensiv be-triebenen Stoffsammlung haben die beteiligten Unternehmen wie etwa Laserjob unter der Fe-derführung der ZVEI-Fachverbände Electronic Components and Systems und PCB and Electro-nic Systems (ZVEI-Ansprechpartner: Peter Trunz, [email protected]) nun acht Themenbereiche und mehr als 170 Einzelthemen herausgearbeitet. Die Ergebnisse sollen in eine Datenbank einge-bracht werden und so möglichst vielen Beteilig-ten der Design Chain zur Verfügung stehen. Die Entwickler haben dann die Möglichkeit, sich schnell mit aktuellem Wissen zu versorgen, aber auch die Querverlinkungen beziehungsweise Beziehungen zwischen den Einzelthemen zu er-fassen, sodass eine technische und wirtschaftli-che Realisierbarkeit aller Prozesse bezogen auf das Qualitätsziel und den Preis vereinfacht wird. Gleichzeitig werden mögliche Risiken frühzeitig

Gemeinsame Applikationsentwicklung: Das ei-gens für die Anforderungen der Elektronikferti-gung konzipierte Spectrocheck ermöglicht eine schnelle Routine-Analyse von Metallen.

Der ZVEI-Arbeitskreis „Design Chain“ hat zwi-schenzeitlich acht Themenbereiche und mehr als 170 Einzelthemen erarbeitet, die nun auf der SMT-Messe am zweiten Messetag vorgestellt werden.

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klärt Ingo Lomp, Laborleiter von Balver Zinn. Das Spectrocheck lässt sich bereits nach einer kurzen Einweisung einsetzen und sozusagen „out of the box“ verwenden. Eine Linienintegra-tion ist ebenso möglich wie die Datenübergabe an eine unternehmensinterne Management-Software. „Das für die Elektronikfertigung kon-figurierte Spectrocheck gewährleistet den Be-trieben eine sichere Prozesskontrolle und Doku-mentation. Auf diese Weise lassen sich mit ge-ringem Aufwand hohe Qualitätsanforderungen und strengste Spezifikationen erfüllen“, betont Michael Privik, Divisional Vice President Global Sales & Marketing von Spectro Analytical Instru-ments. Während der SMT Hybrid Packaging in Nürnberg wird Balver Zinn gemeinsam mit dem Anbieter von Analysegeräten für die optische Emissions- und Röntgenfluoreszenz-Spektro-metrie das Spectrocheck vorstellen.


aufgedeckt. Die aktuellen Ergebnisse stellt der Arbeitskreis jetzt auf der Messe SMT Hybrid Pa-ckaging am Mittwoch, den 27.04.2016 auf dem EMS/PCB-Forum in Halle 6 (Stand 230) von 12.30 bis 13.30 Uhr vor.

infoDIREKT 115pr0416➤ Laserjob: Halle 7, Stand 413➤ ZVEI: Halle 7A, Stand 130

Michael Fullbrecht ist bei Emil Otto künftig für Süd-deutschland zuständig.

Die beiden Full-Service-Anbieter für Elektronik-Fertigungs- und Materialdienstleistungen CMS Electronics und Vexos sind eine strategische Partnerschaft eingegangen. CMS Electronics mit Produktionsschwerpunkt in Europa und Ve-xos mit Produktionsschwerpunkten in USA und Asien werden sich ab sofort im gegenseitigen Markt unterstützen. „Mit Vexos haben wir einen kompetenten Partner für unsere Follow-the-customer-Strategie gefunden“, zeigt sich Micha-el Velmeden zuversichtlich. Der Geschäftsführer von CMS Electronics sieht in dieser Vereinba-rung einen Meilenstein, da sie die weltweite Reichweite beider EMS-Unternehmen stärken und ihren Kunden die Möglichkeit bieten wird, mit ihren etablierten Partnern nun auch global agieren zu können. Den Kunden beider Unter-nehmen erweitert diese Zusammenarbeit das Serviceangebot für Prototypenherstellung, Seri-enfertigung und der Endgerätemontage nun mit Produktionsstandorten in Nordamerika, Eu-ropa und Asien, weshalb David Buckley, Präsi-dent und CEO von Vexos anmerkt: „Entspre-chend dem Fokus lokaler Service, globale Fähig-keiten ist durch diese Partnerschaft Vexos nun für unsere Kunden weltweit vertreten.“


Für den süddeut-schen Raum konnte der Hersteller Emil Otto den Experten für Lote und Lotpas-ten sowie für Fluss-mittel, Michael Full-brecht, als angestell-ten Vertriebsmitar-beiter gewinnen. Fullbrecht wird für das Postleitzahlenge-biet 7, 8, 9 bis 97 ver-antwortlich sein. In diesem Vertriebsge-biet wird er sowohl den Vertriebspartnern als auch den Endkunden mit Rat und Tat zur Seite stehen. Parallel dazu ist Emil Otto mit dem Her-steller von Zinnlegierungen MS-Zinn Großhan-del eine Vertriebspartnerschaft ebenfalls für Süddeutschland eingegangen. Kundenspezifi-sche Legierungen stellt MS-Zinn auf Nachfrage ebenfalls her.

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Vor gut 100 Jahren starb Richard Küch. Heute gilt er als der erste Chefentwickler von Heraeus. Er beein-flusste mit vielen Erfindungen maßgeblich die Ent-wicklung des Unternehmens und machte die For-schung & Entwicklung zum festen Bestandteil der Fir-menphilosophie von Heraeus. Auf sein Konto gingen zahlreiche bahnbrechende Erfindungen, denn kaum ein anderer Entwickler bei Heraeus fand und erfand so viele verschiedene Verfahren für industrielle und medizinische Anwendungen.

Die Industrialisierung war gerade in vollem Gange, als die Brüder Heinrich und Wilhelm Heraeus ihren ehemaligen Schul-freund Richard Küch 1890 als wissenschaftlichen Mitarbeiter ins vom Vater übernommene Unternehmen holten. Unter Idealbe-dingungen konnte er mit seinen Mitarbeitern in viele Richtungen forschen, entwickeln und Kontakte zwischen Heraeus und der wissenschaftlichen Welt knüpfen. Die erfolgreiche Entwicklung der ehemaligen „Erste Deutsche Platinschmelze W.C. Heraeus “ zu einem vielseitig aufgestellten Technologieunternehmen konn-te Küch vermutlich nur erahnen, aber es würde ihn wohl mit Stolz erfüllen. Auf dem Werksgelände von Heraeus in Hanau erinnert heute das nach ihm benannte Konferenz- und Besucherzentrum.

Mit Richard Küch kam die BlütezeitWie Heraeus entscheidend für Küch war, waren auch dessen Erfindungen entscheidend für den Erfolg und das Wachstum des Unternehmens. Das erste Patent erhielt Heraeus im Jahr 1891 auf die von ihm entwickelte Vergoldung von Platinblech. Ab 1896 optimierte Heraeus edelmetallhaltige keramische Farben wie Glanzgold, Glanzplatin oder Poliergold. Im Jahr 1899 gelang es Küch, blasenfreies Quarzglas von höchster Reinheit herzustellen. Das von ihm entwickelte Verfahren, Bergkristall im Knallgasge-bläse zu schmelzen, führte zur Gründung der Heraeus Quarz-schmelze. Im Jahr 1904 war die Quecksilberdampf-Quarzglas-lampe fertig, die unter dem Namen „Künstliche Höhensonne – Original Hanau“ zur Marktführerschaft kam.

Seine Entwicklungen finden noch heute Einsatz, etwa Platin-legierungen für die chemische Industrie oder Katalysatornetze aus Platin zur Herstellung von Düngemitteln. Hochreines Quarz-glas in Form von Lichtleitfasern ermöglicht heute das Internet sowie als Prozessmaterial die Herstellung immer kleinerer Mik-rochips. Von Richard Küch stammt auch das normierte Platin-Widerstandsthermometer (1906). Mit seinem Verfahren werden heute Temperaturmessungen durchgeführt, beispielsweise im Motor oder im Abgasstrang von PKWs sowie im Backofen.

In der Zeit nach Richard Küch haben die Entwickler bei Herae-us weiter an neuen Zukunftstechnologien gearbeitet. Genannt seien stellvertretend die Physiker Wilhelm Rohn (Entwicklung der Vacuumschmelztechnik) und Konrad Ruthardt (Leiter Phy-

DR. RICHARD KÜCH LEGT FORSCHUNGSGRUNDSTEIN FÜR HERAEUS

Erfindergenie mit Pioniergeist

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sikalisches Laboratorium und Entwick-lung von Edelmetalllegierungen für elektrische Kontakte). Auch heute forscht, entwickelt und patentiert Herae-us mehr denn je an den Grenzbereichen der Materialwissenschaft.

Die heutige Entwicklergeneration muss eine hohe Bereitschaft zu Flexibilität und Mobilität zeigen, denn die Entwicklung findet nicht mehr nur in Hanau statt, sondern je nach Thema auch an Standorten in Asien und in den USA. Entwickler müssen inter-disziplinär in Teams für eine begrenzte Zeitdauer zusammenar-beiten, um dann in neuen Teams an anderen Orten ein neues Projekt oder Themenfeld zu beginnen.

Heute ist der Technologiekonzern Heraeus weltweit tätig und beschäftigt sich mit Themen wie Umwelt, Energie, Gesundheit, Mobilität und industrielle Anwendungen. Das Portfolio reicht von Komponenten bis zu abgestimmten Materialsystemen. (mou) ■

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Baugruppenfertigung Coverstory

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LED-Produkte im Automotive-Sektor sind meist kompakt und als oberflächenmontier-bare Bauteile ausgeführt, anders als allgemei-

ne Beleuchtung. Dort werden auch Leuchtmittel in herkömmlicher Glühbirnenform gefertigt – aber auch zunehmend Leuchtmittel, die mittlere bis große Leuchtstoffröhren ersetzen. Ebenso kommen vor allem bedrahtete LEDs auf Videowänden und Wer-betafeln zum Einsatz. Die in den Beleuchtungen ein-gesetzten Hochleistungs-LEDs sind fast immer SMT-Bauteile. Die Substrate, auf die die LEDs gelötet wer-den, sind abhängig von der Leistung des Leuchtmit-

tels. Bei Automobil-Rücklichtern sind dies flexible Leiterplatten oder kostengünstige, starre Substrate auf CEM-Basis. Bei höheren Leistungen der LEDs kommen IMS-Platinen (Insulated Metal Substrate) auf Aluminiumbasis zum Einsatz. Diese eignen sich besonders zur Kühlung der LEDs, haben allerdings eine hohe Wärmekapazität und erfordern leistungs-fähige Reflow-Lötsysteme, die stabil, reproduzierbar und flexibel arbeiten.

Verarbeiten und Bestücken von SMT-LEDsWas ist bei der Verarbeitung von LEDs zu beachten? LEDs sind vom internen Aufbau her gesehen kom-plexe Bauteile. Der lichtemittierende Chip ist in Kunst-stoff eingebettet, der hohe optische Transmission benötigt. Zugleich ist dieser Kunststoff in der näheren Chipumgebung thermisch hoch belastet, darf aber die optischen Eigenschaften über die gesamte Lebens-dauer der LED nicht verändern. Nur wenige Kunst-stoffe erfüllen diese Forderungen, oft ist die Auswahl ein Kompromiss. In der Praxis finden Vergussmate-rialien auf Basis von Silikonen und Epoxidharzen Verwendung. Noch komplexer wird es bei weißen LEDs: Da keine direkt Weißlicht-emittierenden Chips

Spot on, LED Lights!Erfolgreiche LED-Produktion mit ausgeklügeltem Produktions-Equipment

Die LED-Technologie legt enorm zu, LED-Beleuchtungen dringen in immer mehr Bereiche des tägli-chen Lebens vor – der Siegeszug der modernen Beleuchtungssysteme ist kaum aufzuhalten, zumal sie eine schier unendliche Designfreiheit erlauben. Treiber dieser Entwicklung sind vielfältige Einsatzmög-lichkeiten und enorme Energieeinsparpotenziale für den Anwender. Autor: Jürgen Friedrich

Es werde Licht!

Die Konstruktion bei Ersa ist seit Jahren auf Wirtschaftlichkeit, hohe Maschinenver-fügbarkeit sowie geringe Energie- und Betriebsstoffverbräuche der Anlagen und Systeme ausgelegt. Vor allem geht es darum, die thermische Belastung von Bautei-len und LEDs zu minimieren, weshalb bei Ersa ein besonderes Augenmerk auf eine leistungsfähige Vorheizung der Wellen- beziehungsweise Selektivlötanlage gelegt wird. Denn schließlich gehört Licht zum Leben wie die Luft, die wir atmen und das Wasser, das wir trinken. Das richtige Licht hilft nicht nur Sehen, es steigert unsere Wahrnehmung der Welt.

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verfügbar sind, muss das Weißlicht durch einen Trick erzeugt werden: Ein Blaulicht-emittierender Chip wird mit einer Phosphorschicht abgedeckt, die im weißen Spektrum emittiert, sobald sie durch das blaue Licht des Chips angeregt wird. Je nach Zusammen-setzung des Phosphors reicht das abgestrahlte Spek-trum von kaltem Weißlicht mit hohem Blauanteil bis hin zu warmen Weißlichttönen.

Die Schwierigkeiten der SMT-Bauteile beginnen beim Bestücken. Die Oberflächen der Bauteilgehäuse sind dafür nicht optimal. In der Regel greift die Vaku-um-Pipette die LEDs im Bereich der optischen Fläche/Linse. Vor allem bei Silikon-Verguss-Materialien ist die Haftfähigkeit vom Aushärtegrad des Silikons abhängig, der sich chargenweise ändern kann. Ist die Silikonschicht zu weich, besteht die Gefahr des Anhaftens an der Vakuumdüse und die LED wird nicht am gewünschten Ort auf der Leiterplatte abge-setzt. LED-Gehäuse in Form einer optischen Linse haben keine ebenen Flächen, sondern weisen gekrümmte, glatte Oberflächen auf, deren optische Eigenschaften beim Bestücken nicht beeinflusst wer-den dürfen, etwa durch Kratzer.

Anforderungen an das ReflowlötenDas Reflowlöten der LEDs ist einfach: Der hohe Me tallanteil der Leiterplatten führt zur gleichmäßigen Temperaturverteilung auf den Baugruppen und damit zu kleinen Delta-Ts. Allerdings sind die Verarbei-tungshinweise der LED-Hersteller akribisch zu beach-ten! Viele LEDs sind sehr empfindlich gegenüber hohen Temperaturen, hohen Gradienten und langen Zeiten über Liquidus. Deshalb sollte man den Reflow-lötprozess stets im unteren Bereich des Prozessfens-ters ansiedeln. Lineare Temperaturprofile sind güns-tiger als Sattelprofile, da die Gradienten in Bereichen von 1 K/s bis 3 K/s bleiben. Ebenso zu vermeiden sind Gradientensprünge beim Übergang der Baugruppe aus der Vorheiz- in die Peakzone beziehungsweise von der Peak- in die Kühlzone. Mit der Reflow-Löt-anlage Hotflow 4 von Ersa lässt sich das Temperatur-profil elegant anpassen und die Temperatur in der letzten Peakzone reduzieren, was den Übergang in die Kühlzone auf Grund des niedrigeren Gradienten erheblich entschärft. Mit diesem „sanften“ Peak wer-den die LEDs thermisch geringstmöglich belastet.Beachtet man diese Hinweise nicht, kann es durch die Kombination unterschiedlicher Werkstoffe im Inneren der LED-Gehäuse zu internen Delaminati-onen oder Brüchen kommen, die das thermische und optische Verhalten des aktiven Chips im Gehäuse verändern. Die LED funktioniert zwar noch, bei Höchstleistung fällt sie allerdings schnell auf Grund thermischer Überlastung aus. Ähnliche Fehler kön-

nen auch nach dem Lötprozess in der Kühlzone des Reflowofens durch zu hoch eingestellte Kühlgradi-enten auftreten. Es kann zu thermomechanischen Spannungen im Bauteil kommen, die sich nachteilig auf die Zuverlässigkeit auswirken. Viele LED-Her-steller empfehlen deshalb Kühlgradienten von weni-ger als 3 K/s. Bei der Reflow-Lötanlage Hotflow 4 gibt es dafür einen im Lötprogramm einstellbaren, gere-gelten Kühlgradienten. Die LED-Eigenschaften zei-gen, dass bezüglich Präzision und Reproduzierbarkeit der Temperaturprofile hohe Anforderungen an den Lötprozess gestellt werden. Die Ersa-Reflowlötsyste-me sind dafür ausgelegt, da sie auch im 24/7-Betrieb zuverlässig, stabil und wirtschaftlich arbeiten.

Effektiv Voids reduzieren beim ReflowlötenDie Entwärmung der LEDs ist ein weiteres spannen-des Thema, das über die stoffschlüssige Anbindung der LED-Gehäuse an die Leiterplatte realisiert ist. Dabei spielt der wärmeableitende Querschnitt zwi-schen Gehäuse und Leiterplatte eine wesentliche Rol-le. Beim Umschmelzen der Lotpaste können in den Lötstellen Voids entstehen. Diese Voids reduzieren den wärmeableitenden Querschnitt und führen zur Erhöhung des thermischen Widerstandes. Dieser erlaubt zwar eine gewisse maximale Voidrate, die aber mit steigender Leistung der LEDs sinkt, da der Anteil der abzuführenden Wärme steigt. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Entstehung von Voids in Löt-verbindungen komplex ist – abhängig von den Metal-lisierungen der Lötpartner, der Chemie der Lotpaste und der Prozessführung. Eine vermeintlich gute Kon-stellation dieser Parameter kann sich bei der nächsten Platinen-Charge durchaus ins Gegenteil verkehren.

Diese Erkenntnis hat zur Entwicklung zusätzlicher Optionen geführt, die die Voids zum Beispiel elekt-romechanisch aus den Lötstellen entfernen. Das von Ersa entwickelte Voidless-Prinzip in den Hotflow-Reflowsystemen basiert auf der Einkopplung nieder-frequenter Schwingungen in die Leiterplatte in dem Moment, in dem die Lotpaste schmelzflüssig ist. Die Bewegung der Leiterplattenoberfläche im Nanometer-Bereich veranlasst die Voids dazu, nach außen zu wandern und so die Lötstellen zu verlassen. Voidraten von weniger als 3 Prozent lassen sich damit in kür-zester Prozesszeit realisieren. ➤

Bild 1: Erfolgreiches Duo: Der Lotpasten-drucker Versaprint und die Reflow-Löt-anlage Hotflow er-möglichen zuverlässi-ge LED-Verarbei-tungsprozesse.

Bild 2: Hochleistungs-LED auf IMS-Substrat: Die Platinen ermögli-chen ein sehr gutes Wärmemanagement, benötigen aber leis-tungsfähige Reflow-Lötsysteme, die sta-bil, reproduzierbar und flexibel arbeiten.

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Verarbeitung bedrahteter LEDsWie ändern sich die Anforderungen an die Verarbei-tung, wenn bedrahtete LEDs zu verbauen sind? Bedrahtete LEDs kommen in Videowänden oder Wer-betafeln zum Einsatz, die bei Tageslicht im Freien betrieben werden. Die Bauformen der hier eingesetz-ten LEDs sind zwei-, drei- oder vierpolig. Hersteller empfehlen, die LEDs mit einem Stand-off von 2 mm bis 3 mm auf den Leiterplatten zu montieren. Bei den vierpoligen Super-Flux-LEDs ist dies problemlos mög-lich, nicht jedoch bei den zwei- und dreipoligen Gehäuseformen.

Auch wenn die LED-Anschlussbeinchen so geformt sind, dass der geforderte Stand-off eingehalten wird, kippen diese LEDs nach dem Bestücken in den Lei-terplattenbohrungen und bleiben in der Regel nicht senkrecht stehen. Ist die senkrechte Position der LED essenziell, müssen die Bauteile vor dem Löten mittels Vorrichtungen ausgerichtet werden – ein erheblicher Mehraufwand, der die Kosten der Baugruppe erhöht. Daher bestücken viele Hersteller die LEDs ohne emp-fohlenen Stand-off direkt auf die Platinenoberfläche, was beim anschließenden Wellen- oder Selektivlöt-prozess zu erhöhter Wärmebelastung der LEDs führt.

Um diese thermische Belastung zu minimieren, ist eine leistungsfähige Vorheizung der Wellen- bezie-hungsweise Selektivlötanlage von Vorteil, um die erforderliche Lottemperatur um einige Grad abzu-senken. Alle Powerflow-Wellenlötanlagen einerseits und alle Selektivlötanlagen andererseits – von Smart-flow über Ecoselect bis hin zu Versaflow – verfügen über leistungsstarke Vorheizungen, die optional mit Oberheizungen ausstattbar sind. Dadurch lassen sich auch massereiche Leiterplatten schonend auf die benötigten Vorheiztemperaturen erwärmen.

In diesem Zusammenhang ist auch das Layout der Leiterplatte wichtig. Wird die Wärmekapazität der einzelnen Lötverbindungen konstruktiv gering gehal-ten, kann die Baugruppe im Wellen-/Selektivlötpro-zess schneller verarbeitet und der Wärmeeintrag in die empfindlichen LEDs reduziert werden. Vorteilhaft ist die Implementierung von Wärmefallen in das Lei-terplattenlayout, die den wärmeableitenden Quer-schnitt in die Kupferlagen reduziert. Dadurch steht

in der Lötverbindung mehr Wärmeenergie zur Ver-fügung. Wie die Praxis zeigt, kann auch die Farbe der LEDs bei der Verarbeitung durchaus eine Rolle spie-len: Obwohl unterschiedlich farbige LEDs eines Her-stellers per Datenblatt gleiche Spezifikationen haben, zeigte sich beim Wellenlöten, dass blaue und weiße LEDs empfindlicher auf Lötwärme reagieren als rote und grüne LEDs der gleichen Baureihe. Blaue wie weiße LEDs, alle ohne Stand-off auf der Platine mon-tiert, fielen im Feld nach kurzer Zeit aus – die roten und grünen LEDs nicht.

Systemlieferant Ersa als Partner der LED-BrancheDas Marktpotenzial für LED-Beleuchtungen ist gewaltig, namhafte Firmen investieren massiv in Pro-duktionskapazitäten. Allein zwei Big Player haben im Jahr 2015 insgesamt 25 Linien in Südeuropa in Betrieb genommen, auf denen ausschließlich LED-Beleuch-tungskomponenten plus Netzteile produziert werden. In diesen Linien kommen Ersas Lötsysteme und Ersas Versaprint-Lotpastendrucker erfolgreich zum Einsatz.

Das installierte Fertigungsequipment reicht von SMT-Reflow-Lötanlagen der Hotflow-Serie über Ver-saflow-Selektivlötsysteme bis hin zu den Power flow-Stickstoff-Wellenlötanlagen. Die Entscheidung der Kunden für Ersa hat mehrere Gründe: leistungsfähige Lötanlagen sowie robuste, stabile und reproduzierba-re Prozesse auf flexibler Basis. Mit diesen innovativen Maschinenkonzepten sind Kunden aus der LED-Bran-che weltweit für kommende Herausforderungen in der Elektronikfertigung gerüstet und können künfti-gen Anforderungen gelassen entgegensehen. LEDs round the world – let it shine! (mrc) ■

AutorJürgen FriedrichLeiter Anwendungstechnik, Ersa


Bild 3: Super-Flux-LED mit Stand-offs an den Pins: LED-Hersteller empfehlen, diese be-drahteten LEDs mit einem Stand-off von 2 mm bis 3 mm auf den Leiterplatten zu montieren.

Bild 4: Dubai-Mall mit LED-Beleuchtung: Die LEDs sorgen für hohe Energieeffizienz und stellen gleichzeitig si-cher, dass die Be-leuchtung das Kaufer-lebnis bereichert. Mit über 1.000 Geschäf-ten und Restaurants ist die Dubai Mall ei-nes der größten Ein-kaufszentren im Mitt-leren Osten.

Bild 5: Beispiel für ei-ne LED-Matrix auf ei-ner FR4-Platine mit hohem Kupferanteil: Viele LEDs sind sehr empfindlich gegen-über hohen Tempera-turen, hohen Gradi-enten und langen Zei-ten über Liquidus.

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Baugruppenfertigung Technologietage

Die Technologietage „Gemeinsam in die Zukunft“, die am 17. und 18. Februar 2016 in Ottobrunn

stattfanden, standen unter einem ganz besonderen Licht: Erstmals wurden beide Drucktechnologien, die seit über einem Jahr unter einem Dach vereint sind, vor-gestellt: der Schablonendruck am ersten Tag und der Siebdruck am zweiten Tag. Denn seit Januar 2016 gehören die Chris-tian Koenen GmbH und die Koenen GmbH zusammen. Damit sind die Stär-ken, Kompetenzen und das Know-how

Inhaber des gleichnamigen Unterneh-mens zum Auftakt der Technologietage. Und mit Blick in die Zukunft fügt er hin-zu: „Um auch weiterhin die hohen Anfor-derungen unserer Kunden erfüllen zu können, investieren wir auch weiterhin in die Zukunft.“

Mit dem etwas über einjährigen Umbau verfügt Christian Koenen nach eigenem Bekunden nun über die „größte und modernste Fertigung für Metallschablo-nen und Präzisionssiebe in Europa. Etwa 150 Mitarbeiter sorgen auf 7.500 m², an drei Standorten, in der vollklimatisierten Fertigung, im Reinraum, im Application Center, im Logistikzentrum und in der Kundenbetreuung für den reibungslosen Ablauf der Bestellungen.“ Dabei lautet die eigene Maxime höchste Qualität, die sich auch im Equipment widerspiegelt. Davon konnten sich die mehr als 140 Teilnehmer

Intelligent druckenNicht nur präziser Schablonendruck, sondern nun auch Siebdrucktechnik 4.0

Rolle rückwärts mit Salto vorwärts: Mit der Implementierung der Siebdrucktechnik kehrt Christian Koe-nen einerseits zu den eigenen Wurzeln zurück, andererseits stehen dem Unternehmen künftig noch mehr Möglichkeiten zur Verfügung, um sich auf dem internationalen Parkett zu positionieren. Nach fast einem Jahr grundlegenden Umbaus präsentiert sich das Unternehmen mit frischem Elan und neu-er Strategie. Autorin: Marisa Robles Consée

Gemeinsam in die Zukunft

Die Technologietagung machte deutlich, dass die einzelnen Prozessschritte entlang der elektro-nischen Baugruppenfertigung eng mit einer tiefgehenden Partnerschaft verzahnt sind. Deshalb ist es notwendig, im engen Schulterschluss zusammenzuarbeiten, um zügig Lösungen zu erar-beiten und damit gleichzeitig Entwicklungen voranzutreiben.

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beider Firmen gebündelt. Mit einem gewaltigen Umbau am Hauptstandort von Christian Koenen in Ottobrunn nahe München wurde die Zusammenführung besiegelt. „Für uns ist es heute ein ganz besonderer Tag, da wir wirklich den kom-pletten Standort – und wir sprechen hier von mehr als 2500 m², zuzüglich einer kompletten Logistikhalle – aufgebaut, erstellt, umgebaut haben. Heute ist der erste Tag, an dem wir die neuen Räum-lichkeiten vorstellen können“, freut sich Christian Koenen, Geschäftsführer und

Unter einem Dach vereint: Ab so-fort sind auch Präzisionssiebe der vormalig von Isabella Koenen ge-führten Koenen nun im weitgefä-cherten Produktportfolio von Christian Koenen integriert.

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beim Firmenrundgang überzeugen. Sie erhielten einen Einblick in alle Bereiche der Schablonen- und Siebfertigung. Die Experten der Firmenführung gingen dabei auf die besonderen Aspekte in der CAD-Bearbeitung, Datensicherung und Laser-fertigung ein. Die Führung zog sich durch das gesamte Firmengebäude in alle drei Stockwerke, vom Reinraum bis hin zum neuen und erheblich vergrößerten Appli-cation Center.

GMS , Koh Young , Ersa , Kolb Cleaning Technology , Semtech , Wagenbrett und Zevac . Ziel des Application Center ist es, den Kunden eine fundierte Prozessbera-tung mittels Fachexperten zu offerieren. Drei erfahrene Prozesstechnologen opti-mieren mit diesen Anlagen bestehende Schablonentechnologien. Sie betreiben Grundlagenforschung für den technischen Druck und definieren damit die Druck-technologie der Zukunft. ➤

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Seit mehr als 20 Jahren in enger Partnerschaft vereint: Johann Weber (li.) von Zollner Elektro-nik und Christian Koenen. Weber hielt die Key-note am ersten Tag.

Mit dem Umbau ist der Application Center in den dritten Stock umgezogen und bietet genügend Platz für die gesamte Nachbildung des SMT-Prozesses.

Prozessunterstützung im Application CenterDas nun im dritten Stock untergebrachte Application Center ist mit seiner großen Fensterfront lichtdurchflutet und gibt den unverbauten Blick über die Ortschaft Otto-brunn frei. Christian Koenen bezeichnet es nicht ohne Stolz als sein „hauseigenes Labor für Forschung und Entwicklung“. Es ist ausgerüstet mit Anlagen und Syste-men der Technologiepartner Asys , Ekra ,

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„Hausherr“ des Application Centers ist seit 1. Januar 2016 Sebastian Bechmann, der bereits seit 2011 bei Christian Koenen beschäftigt ist. Der Leiter Applikation von Christian Koenen tritt die Nachfolge von Harald Grumm an, der als Projektmanger Schablonendruck zu Ersa wechselte. „Mit dem Applicaton Center steht den Kunden und Partnern des Unternehmens eine Plattform für Schulungen, Druckversuche und Forschungsaufgaben zur Verfügung“, erläutert er, dem die Optimierung der Kundenprozesse am Herzen liegt: „Diese werden mit den reellen Produktionspara-metern und -materialien durchgeführt. Die technische Einrichtung ermöglicht den Kunden die Auslagerung der For-schungs- und Entwicklungsarbeiten zur Verbesserung ihres Druckprozesses. Dies verschafft ihnen wertvolle Produktions-zeit, da die Leistung der Fertigungslinie nicht beeinträchtigt wird.“ Unzählige Parameter wirken sich bereits beim Scha-

ablen für einen definierten Prozess. „Es gibt gewisse Aktoren, die sich triggern lassen“, erläutert er und meint damit: „Das sind die Schablonen, der Lotpastendrucker sowie ein Kontrollsystem wie AOI und SPI, es ließe sich zudem die Lotpaste modifizieren, das Rakel und Anlagenpa-rameter entsprechend einstellen. Sind die-se Faktoren aufeinander abgestimmt, dann ist man schon auf der Zielgeraden.“ Doch letztendlich geht es um die Technologie-entwicklung, weshalb er die Frage in den Raum wirft: „Wie lässt sich durch Tech-nologieentwicklung mein Gewinn verbes-sern?“ Zweifelsohne führt der Weg nur über einen intelligenten Prozess. Dazu stünden gewisse Tools zur Verfügung wie ein präzises Druckwerkzeug und ein höhe-rer Automatisierungsgrad genauso wie eine höhere Qualifikation der Mitarbeiter. Zudem sei es erforderlich die Prozesse wei-terzuentwickeln und auch die nachgela-gerten Prozesse entsprechend sorgfältig zu beachten. Damit schlägt er elegant die Brücke zum Application Center mit dem modernen Maschinenpark. Traditionell findet auch eine Liveübertragung aus dem Application Center statt, indem die Exper-ten die Möglichkeit erhalten, sich und ihre Systeme vorzustellen.


blonendruck auf die Fertigungsqualität und die Leistung der Produktionslinie aus. Angefangen bei der Auswahl des Schab-lonendruckers über die Charge der Lot-paste, die Höhe des Lotstopplacks auf der Leiterplatte und die Motivation der Anla-genbediener lässt sich die Liste der Ein-flussgrößen endlos verlängern, die die Fertigungsqualität der Baugruppe allein im Schablonendrucker beeinflussen. Bei der Herstellung elektronischer Baugrup-pen kann allein der Druckprozess bis zu 65 Prozent der möglichen Fehler verursa-chen. Ein angepasstes Layout in Kombi-nation mit einem optimalen Auslösever-halten ist entscheidend für den Produkti-onsverlauf, denn nur eine stabil laufende Fertigungslinie ist wirtschaftlich.

Qualität als oberste MesslatteDer Druckschablonenhersteller sieht sich indes als Bindeglied zwischen dem Lot-pastenauftrag und der anschließenden Bauteilebestückung in der SMT-Linie. Daher lag es nahe, den Auftakt zur Tech-nologietagung durch Sebastian Bechmann zu bestreiten, der sich „Intelligent Dru-cken“ zum Thema machte. Nach seiner Definition ist intelligentes Drucken eine Kombination aus den bestmöglichen Vari-

Christian Koenen ist auch Sponsor des e-Racer-teams. Studenten der TU München agieren als „TUfast Racing Team“ und treten mit selbstkons-truierten, rein elektrisch angetriebenen Renn-wagen auf dem alljährlich stattfindenden For-mula Student Racing an. Kevin Pluch (l.) ist für die elektrische Steuereinheit und Dominik Maier für die elektrische Hinterachslenkung des eb015-Rennboliden verantwortlich.

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Abendveranstaltung mit Highlight

Für Christian Koenen ging ein besonderer Wunsch in Erfüllung: Zur Abendveranstaltung konnte er Django Asül, den (ehemaligen) türkischen Kabarettisten aus Niederbayern, ge-winnen. Er behandelt vor allem das politische Geschehen in Bayern und Deutschland, aber auch Themen wie die Situation von Türken in Deutschland. Bei seinen Bühnenauf-tritten spricht er überwiegend in niederbayerischem Dialekt. Auch bei Christian Koenen schoss er mit seinem Programm „Paradigma“ scharf aus der Hüfte, frisch und frech, locker und spontan; dabei schaffte er es immer wieder, aktuelles Geschehen mit den Erfolgen und auch mit der Persona Christian Koenen zu verschmelzen.

Der Kabarettist Django Asül (l.) bestritt den Abend mit zu-weilen scharfen Pointen und schaffte es, die Brücke zu Chri-stian Koenen zu schlagen (r.).Bil

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Partnerschaft und WissenstransferWie ein roter Faden zieht sich denn auch das intelligente Drucken als Thema durch die beiden Technologietage. Auch in den beiden Keynotes „Kunden der ersten Stunde“ zeigt es sich, wie eine Technologiepartnerschaft über Jahre halten kann – nur durch Qualität, wie Johann Weber, Vorstandsvorsitzender und gleichzeitig verant-wortlich für das strategische Geschäftsfeld Elek-tronik von Zollner Elektronik , in seinem kurz-weiligen Vortrag nicht müde wird zu berichten. „Seit dem Jahr 1994 verbindet uns mit Koenen eine enge Partnerschaft“, erläutert er die auf Augenhöhe bestehende Kundenbeziehung, die ein enges Miteinander bedingt. „Hinter jedem Partner steckt ein riesiges Netzwerk und damit viel Wissen und Know-how, das durch die Part-nerschaft ebenfalls miteinander verbunden wird.“ Diese begann im Jahr 1994 mit der Bestel-lung von fünf Sieben. Damals war für den Lot-pastendruck überwiegend die Siebtechnik im Einsatz. Ab 1996 erfolgte die Umstellung auf Schablonendruck auf Grund der technologi-schen Herausforderungen durch die stetig stei-gende Baugruppenkomplexität. Auf dem Weg, die SMT-Prozesse kontinuierlich zu optimieren, haben beide Unternehmen über die Jahre in Projekten wie die der Plasma/Nano-Beschich-tung 2007 “Benchmark von 13 verschiedenen Oberflächenfinishs“ eng zusammengearbeitet. Heute hat Zollner sämtliche Schablonentech-nologien wie etwa die Stufenschablone im Ein-satz. Wie eng die Partnerschaft ist, zeigte sich beispielsweise im Mai 2014, als Zollner eine Ehrenurkunde für den 250.000 Schablonenauf-trag erhielt, die Johann Weber entgegennahm.

Auch Rohde & Schwarz zählt zu den Kunden der ersten Stunde: Der enge Schulterschluss existiert ebenfalls seit dem Jahr 1994 mit der Bestellung der ersten Druckschablone für den

Messgerätebau in Memmingen. Seit 1941 besteht der Standort, der heute etwa 1.252 Mitarbeiter beschäftigt und eine Produktionsfläche von ca. 57.000 m² aufweist. Der Umsatzwert der in Memmingen produzierten Geräte beläuft sich derzeit auf 784,3 Mio. Euro. Durchschnittlich 1.863 verschiedene Baugruppentypen laufen dort jährlich vom Band. Dabei werden monatlich etwa 32.232 Baugruppen mit rund 802 Bauteilen und Komponenten gefertigt. Insgesamt 267 Mio. Bauteile werden jährlich bestückt. Da heißt es, mit der fortschreitenden Miniaturisierung Schritt zu halten, weshalb Herbert Miller, Team-leiter SMD-Bestückung von Rohde & Schwarz, eine Machbarkeitsstudie zur Bestückung von 01005-Bauteilen vorstellte. Für Moderator Tho-mas Lehmann, Leiter CAD/CAM von Christian Koenen, ermöglicht die enge Partnerschaft einen großen Wissenstransfer: „Wir konnten schon viel voneinander lernen“, erläutert er bei der Vortragsankündigung mit Blick auf die 01005-Bestückung, die hierzulande offensicht-lich noch nicht ganz angekommen ist: „Wir haben aktuell nur vier Firmen, die diese Baugrö-ße auch in Serie verarbeiten.“

Der Schritt hin zu 01005 war aus Sicht von Herbert Miller unausweichlich: „Die Frequenzen auf der Leiterplatte werden höher und entspre-chend müssen sich die Baugrößen der passiven Bauteile entwickeln.“ In der Machbarkeitsstudie wurden nicht nur die Prozesse entlang der SMT-Linie unter die Lupe genommen, sondern auch die Machbarkeit des Reparaturprozesses unter-sucht. Die Resultate waren motivierend: Die 01005-Bestückung ist machbar. Jedoch gibt es einiges zu beachten. Geeignet sind etwa Bau-formen vom Typ non soldermask defined und soldermask defined. Zudem erfordern 01005- Bauteile dimensionsstabile Basismaterialien,

Die mehr als 140 Teilnehmer konnten sich an beiden Ta-gen bei einem Firmenrundgang die Produktion von Druckschablonen und Präzisionssieben ansehen.

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eine Verringerung der Toleranzen bei Löt-stopplack (vor allem in der Höhe und Posi-tionierung) und eine hohe Ätzgenauigkeit insbesondere bei Hochfrequenz-Aufbau-ten. Bei den Testläufen habe sich zudem gezeigt, dass sich auch die Leiterplatten-größe auf die Resultate auswirkten, berich-tet Miller. So seien Leiterplatten mit einer maximalen Größe von 200 mm x 350 mm am besten geeignet. Undabdingbar ist auch eine engmaschige Kontrolle, weshalb SPI ein Muss ist. Die Reparatur der 01005- Bauteile ist möglich, erfordert aber neues-te Einrichtungen und sehr viel Erfahrung der speziell geschulten Mitarbeiter. „Mitt-lerweile gibt es drei Serienbaugruppen als Piloten und demnächst wird die Serie-neinführung gestartet“, blickt Miller opti-mistisch in die Zukunft.

Den Wissenstransfer rund um die Druckschablone beendete Endress + Hau-ser. Die engen Bande mit Christian Koenen bestehen seit dem Jahr 2006, als man gera-de die Pump-Pin-Technologie entwickel-te, leitet Thomas Lehmann den Vortrag von Christoph Hippin, TPP (Prozesstech-nology) von Endress + Hauser, ein. Er berichtet über den wirtschaftlichen Einsatz von Pin-in-Paste in der Elektronikproduk-tion. Am Standort Maulburg werden Füll-standsmesser entwickelt und produziert. Auf drei SMT-Linien werden jährlich 3 Mio. Leiterplatten bestückt und geprüft. Dabei werden 260 Mio. Bauteile und Kom-ponenten verbaut, wobei 10 Mio. THT-Bauteile bestreiten. Das mag auch die Antriebsfeder sein, um nicht nur Pin-in-Paste in der Elektronikfertigung zu etab-

über 114 636 m² Gebäudefläche, davon 73 700 m² für die Zell- und Modulproduk-tion sowie 6200 m² moderne Anlagen für Forschung und Entwicklung. Für die Wei-terentwicklung der kristallinen Photovol-taik entstand 2011 ein neues hochmoder-nes Forschungs- und Entwicklungszent-rum in unmittelbarer Nähe der Produkti-on. In Freiberg werden bereits seit 2002 mono- und multikristalline Solarzellen hergestellt. Vor allem der eklatante Preis-verfall hat die Photovoltaik-Branche ins Wanken gebracht. Dennoch zeichnet sich Licht am Horizont ab: Derzeit habe man 700 MW Zellkapazität, erläutert Kubitz, der auch weiterhin die Forschung und Ent-wicklung vorantreiben will.

Ein Augenmerk ist dabei die Reduzie-rung des Lotpastenauftrags, erklärt Kubitz: „Pasten machen 78,6 Prozent der Materi-alkosten aus. Davon sind 56 Prozent Sil-berleitpasten für die Vorderseite.“ Hinzu kommen noch gut 9 Prozent an Silberleit-pasten für die Rückseite einer Zelle und schließlich bestreiten die Aluminium-Rückseitenpasten den Rest der Material-kosten. Diesen Kosten will man mit Ein-sparungspotenzialen im Lotpastenauftrag begegnen. Konkret geht es um die Sen-kung der Fingerbreite, von 112 µm (2009) auf heute 65 µm. Dafür ist unter anderem eine hohe Siebqualität erforderlich.

Aus der Praxis für die PraxisFlankiert wurde die Keynote durch Erfah-rungsberichte. So berichteten Dr. Editha Kathe und Sebastian Krieg von Paragon über ihre Erfahrungen beim Sieb- und

Klaus Kubitz von Solarworld Industries hielt die Keynote am zweiten Konferenztag.

lieren, sondern auch das Pump-Print-Ver-fahren in Zusammenarbeit mit dem Fraun-hofer ISIT und Christian Koenen zu ent-wickeln und voranzutreiben. Dabei geht es darum, den Lotpastenauftrag für THT- und SMD-Bauteile in einem Arbeitsschritt zu ermöglichen. Dass man sich bei Endress + Hauser für Tüftler hält, lässt sich auch

an der Anzahl eingereichter Patente und Patentanmeldungen ablesen, die Hippin mit 6600 beziffert.

Siebdruck 4.0Der zweite Technologietag widmete sich dem Siebdruck. Den Auftakt bildete die Keynote von Klaus Kubitz, Geschäftsfüh-rer von Solarworld Industries. Für insge-samt 530 Mio. Euro entstand in Arnstadt zwischen 2009 und 2011 eines der modernsten Produktionswerke für Solar-zellen und Module in Europa. Neben der Zell- und Modulfertigung gehören eine Innofab, ein modernes Technikum, das Verwaltungsgebäude sowie ein Ausbil-dungszentrum zum 382 000 m² großen Areal. Im Arnstädter Werk können täglich bis zu 450 000 Zellen und 1800 Module produziert werden. Das Werk verfügt


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Die Experten rund um das Thema Präzisionssiebe waren die Referenten des zweiten Tages und kamen aus der Photovoltaikindustrie, aber auch aus der elektronischen Baugruppenfertigung.

„Mit dem Applica-tion Center gibt es eine Plattform für Druckaufgaben“

Sebastian Bechmann, Christian Koenen


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AutorinMarisa Robles ConséeChefredakteurin Productronic

Schablonendruck in der Elek-tronikfertigung. Im Werk Suhl werden jährlich 12,6 Mio. Pro-dukte in 460 unterschiedlichen Geräten auf vier SMT-Linien verbaut. Dabei reicht das Bau-teilspektrum von Hochstrom-anwendung über Fine-Pitch-Bauteile bin hin zu 0201-Bau-formen – allesamt sehr oft auf einer Platine. Da führt kein Weg vorbei an einer Stufen-schablone. Worauf zu achten ist, erläuterte Sebastian Krieg, während Dr. Editha Kathe sich auf den Siebdruck konzentrier-te, mit dem sich Strukturbrei-ten von bis zu 300 µm in Groß-serie realisieren lassen. Aller-dings lassen sich mit dedizier-ten Sieben von Koenen auch Strukturbreiten von 75 µm bis hin zu 100 µm bewerkstelligen.

Sebastian Barth von Merck gab Einblicke über den Sieb-druck in der Photovoltaikin-dustrie und stellte Materialien jenseits von Metallpasten vor. Passend dazu stellte Frederik Roth von Heraeus die jüngsten dickdruckbaren Kupferpasten-systeme vor, während sich Ste-fan Flick, ebenfalls von Herae-us, dem weiten Feld der blei-freien Leitpasten für den Fine-line-Druck annahm. Den Aus-flug in die Photovoltaik been-dete Moritz Meixner von H.A.L.M mit einem Erfah-rungsbericht und der Vorstel-lung einer neuen Messtechnik für busbarlose Solarzellen. Zuletzt sprach Jürgen Zacherl von Continental über die Wichtigkeit der Shopfloor-Rei-nigung. Dass sich Präzisions-siebe auch für den 3D-Druck verwenden lassen, darüber informierte Dr. Thomas Stud-nitzky vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik .

Was es mit der Siebdruck-technik 4.0 auf sich hat, darü-ber berichtete Ralf Weber von Koenen. Angelehnt an Indus-trie 4.0 spielt auch bei den Sieb-

drucken die Rückverfolgbar-keit eine große Rolle. Waren früher RFID-Chips noch eine Alternative, ist man zwischen-zeitlich aus Kostengründen davon abgerückt und hat statt-dessen ein eigenes System konzipiert, das Koenen PEP-System. Das Akronym steht für Production Efficiency Pro-gram. Damit kann Koenen jederzeit rückverfolgbar alle wichtigen Daten der Siebher-stellung erfassen – vom Waren-eingang bis hin zum Versand an den Kunden. Das beginnt bereits bei den eingesetzten Produktionsmaterialien wie Kleber, Gewebe, Emulsionen und Filme über die Registrie-rung der Bediener bis hin zu den durchlaufenen Arbeitssta-tionen inklusive der jeweiligen Produktionsparameter. Das System dokumentiert zudem die Diaprüfung und damit den Abgleich des Layouts mit den Siebparametern. Auch lassen sich QS-Daten wie Siebspan-nung, EOM, Linienbreiten und Scandaten hinterlegen. Im Ver-sand erfolgt schließlich die Überprüfung auf Vollständig-keit vor Auslieferung. Auch kundenspezifische Parameter lassen sich über PEP im Her-stellungsprozess steuern. „Das Scannen des Auftrags und des Siebes an jeder Station ermög-licht die ständige Überprüfung der Ist- mit den Sollwerten“, erläutert Ralf Weber von Koe-nen, der schließlich auch eini-ge Forschungs- und Entwick-lungsprojekte vorstellte. ■

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Baugruppenfertigung Druckschablonenbeschichtung

Die fortschreitende Miniaturisierung von Bauteilen und Baugruppen macht den Schablonendruck zur Heraus-forderung. Aperturen und Lotdepots werden immer

kleiner, die Abstände zu den Bauteilen verringern sich. Infolge-dessen verschlechtert sich das für die Lotpasten-Transfereffizi-enz entscheidende Verhältnis von Fläche zu Wandstärke der Aperturen (Bild 1), die Druckqualität in Fine-Pitch-Anwendun-gen sinkt und der Druckprozess wird instabiler.

Ist ein Board ausschließlich mit Fine-Pitch- oder Ultra-Fine-Pitch-Bauelementen bestückt, verschiebt der Einsatz dünnerer Schablonen das Flächen-Wand-Verhältnis wieder in die günsti-gere Richtung. Doch oftmals liegt ein Mix unterschiedlicher Bauelementegrößen vor und viele davon erfordern dickere Scha-blonen. Stufenschablonen können hier das Problem lösen, sie sind allerdings teuer, nicht für alle Layouts geeignet und mit zusätzlichen Herausforderungen beim Drucken verbunden. In Zusammenarbeit mit Partnern hat ASM Assembly Systems des-

Was bringen Nano-Ultra-Schablonen?

• deutlichbessereLotpasten-TransfereffizienzinFine-Pitch-undUlt-ra-Fine-Pitch-Anwendungen

• keineaufwändigenÄnderungenamSchablonendesign(Stufen-schablonenetc.)

• längereReinigungszyklen• hochwertigereLotdepots(schärfereKanten,wenigerBrückenbil-

dungen,keineDog-ears)• stabilererDruckprozess,höhereAusbeuteundEffizienzder

SMT-Linie• auchnachmehrals70.000DruckzyklenkaumVolumenverlust

Eck-DatEN

Bild:

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Herausforderung Fine-Pitch-DruckPermanentbeschichtete Schablonen verbessern Druckqualität

DEK-Schablonen mit Nano-Ultra-Beschichtung von ASM Assembly Systems machen in vielen Anwen-dungen teure und prozesskritische Sonderlayouts wie Stufenschablonen überflüssig. Interne Labor-tests sowie teilweise mehrmonatige Praxistests in Elektronikfertigungen zeigen deutlich die positiven Effekte auf Druckqualität und Druckeffizienz. Autor: Jim Wong

halb eine Schablonenbeschichtung entwickelt, mit der sich die Transfereffizienz im Schablonendruck von Ultra-Fine-Pitch-Anwendungen deutlich verbessert.

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Beschichtung statt StufenschablonenDie Nano-Ultra-Beschichtung wird in einem chemisch-thermi-schen Verfahren aufgetragen und bildet eine dauerhafte, zwischen 2 und 4 μm dicke Beschichtung auf der Unterseite der DEK-Schablone und an den Wänden der Aperturen. Die Beschichtung ist nicht ionisch, nicht leitend, chemisch inert und konform mit Echa Reach, RoHS und RoHS 2. Durch die Beschichtung verbes-sert sich die Lotpasten-Transfereffizienz in vielen Fine-Pitch-Anwendungen, sodass keine teuren Stufenschablonen erforder-lich sind. Aufwändige interne Testreihen haben ergeben, dass sich die Transfereffizienz der Lotpaste bei feinen Aperturen mit Area Ratios von über 0,60 mit den beschichteten Schablonen um bis zu 40 Prozent verbesserte. Das wirkt sich positiv auf Druck-qualität und Ausbeute aus und senkt den Bedarf an Lotpaste, Reinigungsprozessen und Verbrauchsmaterialien.

Abgrenzung zu anderen TechnologienDa die Beschichtung ab Werk aufgetragen wird, lassen sich die Schablonen direkt bestellen, lediglich der Veredelungsprozess führt zu einer etwas längeren Lieferzeit. Der Vorteil gegenüber manuell aufgetragenen Beschichtungen liegt in der deutlich höheren Qualität und Gleichmäßigkeit. So gibt die Permanent-beschichtung gerade für den Ultra-Fine-Pitch-Bereich länger-fristige Prozesssicherheit.

Mit 2 µm bis 4 μm ist die Beschichtung ungewöhnlich dick. Wie sich das auf die Aperturen auswirkt, hat ASM Assembly Systems ausführlich untersucht. Spezielle Anpassungen des Layouts sind demnach nicht erforderlich. Die Beschichtung erhöht zwar die Stärke der Schablone und verkleinert die Aperturen,

Bild 1: Das Verhältnis von Fläche zu Wandstärke der Aperturen bestimmt die Lotpasten-Transfereffizienz.

Bild 2: Die 2 µm bis 4 μm dicke Beschichtung der DEK-Nano-Ultra-Schablo-nen steigert die Transfereffizienz des Pastenvolu-mens erheblich.

Unbeschichtete Aperturen Beschichtete Aperturen

Area Ratio, AR

Transfer Efficiency, TE

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AR = Area of paste contact on the padArea of paste contact on the aperture walls

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wodurch das Volumen der Fine-Pitch-Aperturen um durch-schnittlich 5 Prozent sinkt und damit auch die aufnehmbare Menge an Lot in einer Apertur. Doch diesen Effekt kompensiert die deutlich bessere Transfereffizienz, denn es bleibt weniger Lot in der Schablone zurück. So ist etwa bei einer Apertur mit einer Area Ratio unter 0,55 eine Transfereffizienz von 90 Prozent mög-lich – mit unbeschichteten Schablonen lassen sich hier durch-schnittlich nur etwa 70 Prozent erreichen. Inzwischen gibt es erste Erkenntnisse aus der Fertigungspraxis. Folgende Beispiele bestätigen die Ergebnisse der internen Testreihen und fügen ein paar praktische Erkenntnisse hinzu.

Praxistest 1: Performanz und LebensdauerEin Hersteller von Produkten für die Automobilindustrie hatte Probleme mit unzureichenden Lotdepots unter BGA-Kompo-nenten aufgrund mangelnder Leiterplattenqualität: Lötstopplack und Maskenhöhe waren uneben und variierten stark. Dement-sprechend schwankte die Ausbeute am Ende der SMT-Linie, die Ausschussrate war inakzep-tabel hoch. Zudem verbot der zertifizierte Pro-zess Reparaturen und Nacharbeiten an den Lei-terplatten und ein anderer Lieferant für die Pla-tinen kam ebenfalls nicht in Frage.

So konzentrierten sich die Bemühungen auf den Druckprozess und die Schablonen. Die bes-ten Ergebnisse lieferten zunächst beschichtete Schablonen eines Anbieters A, mit denen sich die Ausbeute von 60 bis 70 Prozent auf 96 Pro-zent verbesserte. Nano-Ultra-Schablonen waren zu wettbewerbsfähigen Preisen erhältlich, stellte sich nur die Frage, inwieweit auch Leistung und Haltbarkeit den anderen Schablonentechniken das Wasser reichen konnten.

Gute Ergebnisse trotz AbnutzungBei der ersten Untersuchung nach 30.000 Druckzyklen hatten beide Schablonentypen ihre hydrophobe Eigenschaft eingebüßt und die Beschichtung auf der Unterseite war deutlich abgetragen. Starke Abnutzung trat an Stellen auf, an denen der Lötstopplack besonders hoch stand. Trotzdem lagen die Druckergebnisse wei-terhin innerhalb der Herstellerspezifikationen und die Perfor-manz war nur marginal schlechter als bei neuen Schablonen. Die entscheidende Beschichtung der Aperturwände schien also weit-gehend unbeschädigt. Lag der Ausschuss bisher bei bis zu 100 Boards pro Schicht, waren mit den beschichteten Schablonen

nur acht Boards unbrauchbar. Nach 70.000 Zyklen war die Beschichtung bei beiden Testschablonen komplett verschwunden. Der Ausschuss lag nun bei 10 bis 16 schlechten Boards.

Beschichtung in den Ecken hältZur weiteren Analyse kam anschließend die Beschichtung der Aperturwände unters Elektronenrastermikroskop. Zwölf Regi-onen zeigten teilweise Beschädigungen und Fragmentierungen. Die meisten Verluste gab es jeweils auf den Außenseiten und in der Mitte. In den übrigen Bereichen und besonders in den Aper-turecken war die Beschichtung weitestgehend intakt geblieben, was auch die nach wie vor gute Performanz erklärt: Die unver-sehrte Beschichtung in den Ecken sorgt für ein gutes Ablösever-halten und verhindert Dog-ears.

Obwohl die Schablone von Anbieter A 5 µm dünner war, zeig-te die Nano-Ultra-Schablone eine vergleichbare Performanz und Lebensdauer. Interessanterweise sind die Druckergebnisse auch

im Fine-Pitch-Bereich immer noch akzeptabel, solange die Beschichtung in den Ecken der Aperturen hält.

Praxistest 2: Fine-Pitch- und Pro-Flow-PastendruckEin Elektronikhersteller identifizierte an einer Linie für die Low-Volume-/High-Mix-Ferti-gung den Druckbereich als leistungsmindern-den Flaschenhals. Ein besonders anspruchs-volles Board mit 0,4-mm-Pitches wies bereits bei jedem zweiten Druck deutliche Brückenbil-

dungen auf. Die Schablone musste daher nach jedem Druck gereinigt werden. Der Druck dauerte 38 s, die Reinigung 30 s. Damit lag die Zykluszeit des Druckprozesses über dem 60-Sekun-den-Takt der Linie und bremste die Fertigung aus.

Art und Frequenz der Reinigung zu verändern war zu riskant, da neben den im SPI erkannten Brückenbildungen zusätzliche Brückenbildungen im Reflow auftraten. Weil es sich außerdem um ein ungewöhnlich teures PCB handelte, waren Ausschuss oder eine Nachbearbeitung unbedingt zu vermeiden. Die Lei-terplatte trägt auf der Oberseite mehrere μBGA, 0,4- und 0,5-ICs sowie 0402-Chip-Komponenten, auf der Unterseite sind zahl-reiche passive 0402-Bauelemente und 0,4-mm-Pitch-ICs (Bild 3.1 und 3.2). Nano-Ultra-Schablonen sollten das Problem lösen.

Im Test verschmutzten die beschichteten Schablonen deutlich weniger. Überraschenderweise stellte das SPI aber weiterhin

Bild 3.1: Ein Board, das viele unterschiedlich große μBGA und 0,4-0,5-ICs sowie 0402-Chip-Komponenten auf der Oberfläche enthält.

Bild 3.2: Auf der Unterseite des Boards befinden sich zahlreiche passive Bauteile und jede Menge ICs mit 0,4-mm-Pitch.

50 Platinen

beträgt die Standzeit der Druckschablonen mit einer Ultra-Nano-Beschichtung

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AutorJim WongEngineered & Distributed Products Manager, ASM Assembly Systems.


Unbeschichtete SchabloneUnbeschichtete Schablone

DEK-Nano-Ultra-SchabloneNano Ultra beschichtete Schablone

0.3 QFP → W=160 µm, Th: 100 µm

Bild 4: Die beschichtete Pad-Wandung verbessert die Ausformung des Pas-tendepots und verhindert so genannte Dog-ears.

Bild 5: Nano-Ultra-Schablonen verzeichnen kaum Volumenverlust im Lang-zeittest und führen zu größeren Reinigungszyklen.

Brückenbildungen bei den 0,4-mm-Pitches fest. Das Depotvolu-men hatte um bis zu 16 Prozent zugenommen, obwohl die Druck-parameter unverändert waren.

Lotpaste fließt leichterDer Hersteller nutzt an der Linie das geschlossene Pro-Flow-Druckverfahren. Die Beschichtung der Aperturwände hat nun eine doppelte Wirkung: Zum einen löst sich die Lotpaste einfa-cher von den Aperturen, zum anderen fließt sie aber auch leich-ter in die Apertur. Dieser Effekt verstärkt sich, weil der geschlos-sene Pro-Flow-Druckkopf die Lotpaste unter 2 bar Druck auf-bringt. Die ASM-Prozessexperten reduzierten den Druck zunächst auf 1,2 bar und dann auf 0,8 bar, wodurch sich die Brückenbildung stark reduzierte.

Reinigungsrate heraufgesetztDie Reinigungsrate ließ sich auf fünf Druckzyklen heraufsetzen, ohne dass es zu Brückenbildungen kam. Um eine optimale Druck-kontinuität und eine zum Linientakt passende Geschwindigkeit zu erreichen, hat der Elektronikfertiger die Reinigung nach jedem dritten Board festgelegt.

Darüber hinaus hilft die bessere Füllung der Aperturen mit einem Pro-Flow-System, Brückenbildungen bei 0,4-ICs zu ver-meiden. Da die Nano-Ultra-Beschichtung das Dog-ear-Phäno-men ebenfalls minimiert, kann die Standardform weiter zum Einsatz kommen, lediglich die Dimensionierungen sind leicht anzupassen (Bild 4).

Praxistest 3: Ablöseverhalten im LangzeittestUm das Langzeitverhalten gezielt zu evakuieren, druckte ein Hersteller über einen Zeitraum von mehreren Monaten insgesamt 74.580 Leiterplatten mit der Schablone. Die Unterseitenreini-gungsrate lag bei 50 Leiterplatten. Ab 66.060 bedruckten Leiter-platten verzeichneten die SPI-Messergebnisse einen leichten Volumenverlust.

Dieser Volumenverlust ist allerdings nur als absoluter Wert feststellbar – eingestellte Grenz- und Schwellwerte werden nicht verletzt, die Kontrolle am Ende der Linie ist weiterhin unauffäl-lig und die Konturen der Lotdepots entsprechen den Vorgaben. Im äußeren Bereich der Schablone ist die Beschichtung abgetra-gen, im aktiven Druckbereich aber noch vorhanden.

Der Langzeittest zeigt die Dauerhaftigkeit der Nano-Ultra-Beschichtung auf der Druckschablone und untermauert zugleich die positive Wirkung der Beschichtung auf das Ablöseverhalten der Lotpaste und damit letztlich auf die Stabilität und Qualität des Druckprozesses (Bild 5). (mou) ■

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Baugruppenfertigung Schablonendruck

Ein wichtiger Schritt bei der Herstellung von Leuchten-Modulen ist das Verlöten der LEDs und Elektronikkomponenten auf die Leiter-

platte als SMD-Komponenten. Dazu werden exakte konturenscharfe Pastendepots an definierten Stellen benötigt. Diese Lotpastendepots verschmelzen im anschließenden Lötprozess mit den oberflächen-montierbaren Bauteilen und stellen neben der mecha-nischen auch die elektrische Verbindung sicher. Erreicht wird dies, indem sich die Leiterkarte ohne

Absprung an die Schablone legt und im darauffol-genden Schritt ein Bedrucken der Landeflächen erfolgt. Anschließend wird die Paste mit einem Rakel durch die Öffnungen gedrückt. Für ein einwandfrei-es Funktionieren des LED-Moduls muss die jeweils eingesetzte Lotpaste mit höchster Präzision und feh-lerfrei aufgetragen werden. Ein wesentliches Quali-tätskriterium ist dabei das exakte und gleichzeitige Auslösen der Paste aus der Schablone. Hier trennt sich die Spreu vom Weizen.

Figurbetonte HochpräzisionsschabloneBraucht wenig Platz und ermöglicht kurze Rüstzeiten

Optimale Lotpastendepots spielen am Anfang der Prozesskette in der LED-Modulfertigung eine wichtige Rolle. Die Hochpräzisionsschablone BEC Directultra von Becktronic ermög-licht auch bei kleinen Bauformen einen konturenscharfen Lotpastendruck. Sie ist jetzt auch im Rechteckformat mit Maßen von 736 x 584 mm2 verfügbar und ermöglicht zudem kurze Rüstzeiten. Autorin: Dr. Barbara Stumpp

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Durch die Muster- und Kleinserienferti-gung hat Vossloh ein recht großes Schablo-nenarchiv. Etwa zwei Drittel des Archivplat-zes lässt sich durch die sehr geringe Pro-filhöhe der Hochprä-zisionsschablone ein-sparen.

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Konturenscharfe Abrisskanten„Unsere neue BEC Directultra-Schablone ist mit einer Zugkraft von mehr als 50 N/cm2 gespannt und bietet daher ein besseres Auslöseverhalten der Paste als Schablonen mit geringerer Oberflächenspannung“, erläutert Thomas Schulte-Brinker, Geschäftsführer von Becktronic. Das heißt, die Lotpaste bleibt dort wo sie hingehört, selbst bei sehr feinen Strukturen. Ziel ist das Drucken ohne Absprung, und nur eine perfekt gespannte Schablone erzielt konturenscharfe Abriss-kanten. Durch das exakte Niveau der Schablone wird dies sichergestellt.

Der neue Schablonentyp ist momentan eine der dünnsten und stabilsten direktverklebten Hochprä-zisionsschablonen im Markt, verspricht Becktronic. Die Schablone ist nahtlos mit einem Flachprofilrah-men aus Edelstahl verbunden und vereint so die Vor-teile von Schnellspann- und Rahmenschablonen in einer Lösung. Die Direktverklebung hält beispiels-weise bei einer Blechdicke von 100 µm eine Belastung von etwa 100 kg aus. Ein konventionelles Gewebe würde sich hier überdehnen. Damit ist eine Positi-onsgenauigkeit der zu druckenden Aperturen von ± 5 µm über den gesamten Druckbereich gegeben.

Von den vorteilhaften Eigenschaften profitiert auch Vossloh-Schwabe Lighting Solutions . „Da wir in

Saubere Aperturen

Soll ein LED-Modul einwandfrei funktionieren, muss die Lotpaste beim Löten von LEDs und Elektronikkomponenten auf die Leiterplatte mit hoher Präzision und feh-lerfrei aufgetragen werden. Wesentliches Qualitätskriterium ist dabei das exakte und gleichzeitige Auslösen der Lotpaste aus der Druckschablone. Dank hoher Ober-flächenspannung gelingt dies mit der Hochpräzisionsschablone BEC Directultra besser als mit herkömmlichen Druckschablonen, die eine geringere Oberflächen-spannung aufweisen.

Eck-DATEN

Der aktuelle Schablo-nentyp BEC Directultra ist momentan eine der dünnsten und stabils-ten direktverklebten Hochpräzisionsschab-lonen im Markt, ver-spricht Becktronic.

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AutorinDr. Barbara StumppFreie Fachjournalistin


Kamp-Lintfort nur Muster und Kleinserien im SMT-Bereich fertigen, haben wir notgedrungen ein ziem-lich großes Schablonenarchiv“, erklärt Karsten Lin-denkohl, stellvertretender Produktionsleiter von Vossloh-Schwabe Lighting Solutions. „Dank der geringeren Profilhöhe des neuen Schablonentyps von 10 mm gegenüber konventionellen 30 mm bis 40 mm, können wir so etwa zwei Drittel des Platzes sparen, den wir sonst zum Archivieren benötigen.“

Speziell bei geringen Blechstärken unter 100 μm ist die Hochpräzisionsschablone das Mittel der Wahl, denn das Ausreißen von Lochperforationen gehört mit diesen Schablonen der Vergangenheit an. Des

Weiteren ist die neue Lösung im Gegen-satz zu Schnell-Spannschablonen knick-unempfindlich und hat keine scharfen Kanten. Mit nur etwa 2 kg Gewicht wiegt die neue Schablone weit weniger als die Hälfte eines konventionellen Schnell-spannrahmens und hat bei einem Schab-lonenformat von 584 mm x 584 mm

(23“ x 23“) einen außergewöhnlich großen Rakelbe-reich von 524 mm x 524 mm. Die hohe Zugkraft bleibt über die gesamte Lebensdauer der Schablone stabil, denn es gibt lediglich eine Klebeverbindung, ohne weitere Komponenten wie Gewebe mit Siebfüller.

Kurze Rüstzeiten für schnellen Schablonenwechsel„Auf Grund unserer kleinen Losgrößen müssen wir häufig mehrmals pro Schicht die Schablonen wech-seln, mit dem neuen Schablonentyp ist das schnell erledigt“, freut sich Lindenkohl. „Außerdem gibt es

Bei kleinen Losgrö-ßen sind die kurzen Rüstzeiten ein beson-derer Vorteil: Thomas Schulte-Brinker, Ge-schäftsführer von Becktronic (r.) und Karsten Lindenkohl, stellvertretender Pro-duktionsleiter von Vossloh-Schwabe Lighting Solutions (l.)

keine scharfen Kanten, an denen sich die Bediener verletzen können.“ So gestaltet sich die Handhabung und Lagerung der Schablonen einfach und sicher. Ein Spannrahmen ist nicht erforderlich und eine Wartung daher überflüssig.

Die Verklebung der Bleche geschieht mit einem Zweikomponenten-Epoxikleber und ist nach der Aus-härtung resistent gegen alle getesteten Reiniger, sogar gegen Ultraschall und damit sehr stabil. Ist eine Rei-nigung vor dem Lötprozess erforderlich, sorgt die direkte Verklebung mit dem Rahmen dafür, dass dies schnell und einfach möglich ist. Bei einem Gitternetz hängt die Lotpaste häufig im Netz und es gestaltet sich schwierig, sie daraus zu entfernen. Bei der neuen Druckschablone genügt es, ein- oder zweimal mit einem Lappen drüber zu wischen und die Druckscha-blone ist wieder sauber.

„Die Kosten der neuen Schablone sind vergleichbar mit denen von konventionellen Schablonen“, freut sich Lindenkohl. „Dabei hält sie wesentlich mehr aus, handhabungsbedingte Defekte wie Dellen und Kni-cke können so gut wie ausgeschlossen werden.“ Der Lichttechnikspezialist ist so in der Lage, deutlich kos-tengünstiger und effizienter als mit der klassischen Lösung zu produzieren. Zusätzlich profitiert er von kurzen Rüstzeiten, die sich bei häufigem Schablonen-wechsel bezahlt machen. (cm/mrc) n

10 mm

Profilhöhe weisen die Druckschablonen BEC

Directultra auf.

Energieeffiziente Lichtquellen

Das Phänomen Licht zeigt sich spektakulär in Effekten wie Sonnenuntergängen, Regenbögen, Nordlichtern oder Schatten. Um die Wahrnehmung für das Selbstver-ständlichste der Welt zu schüren, begingen die Vereinten Nationen im Jahr 2015 das „Internationale Jahr des Lichts“. Ziel war es, auf die Bedeutung von Licht als ele-mentare Lebensvoraussetzung für Menschen, Tiere und Pflanzen hinzuweisen und damit an den zentralen Be-standteil von Wissenschaft und Kultur zu erinnern. Wis-senschaftliche Erkenntnisse über Licht erlauben ein bes-seres Verständnis des Kosmos, führen zu besseren Be-handlungsmöglichkeiten in der Medizin und zu neuen Kommunikationsmitteln. In diesem Zusammenhang soll-te auch die Entwicklung von günstigen, energieeffizien-ten Lichtquellen angeregt werden, auch mit Blick auf den Einsatz in Entwicklungsländern. Hier bietet sich die LED an, schließlich lässt sich damit den Stromverbrauch um 80 Prozent senken, bei einer Lebensdauer von mehreren 10 000 Stunden.

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Baugruppenfertigung Laserbearbeitung

Immer die richtige PastenmengeLotpastenschablonen für Drucker und Tischsysteme

Die Marktübersicht in der Productronic 03/2016 vergleicht Systeme für den Lotpastendruck – aber wie sieht eigentlich die Herstellung der Schablonen dafür aus? Meist kommt dafür ein Laserverfahren zum Einsatz, das beim Schneiden der Lochkonturen eine hohe geometrische Genauigkeit zeigt. Autor: Malte Borges

Wenn viele elektronische Bauteile dauerhaft und sicher mit der Platine zu verbinden sind, wird manuelles Löten zunehmend

unattraktiver. Und wenn dann noch kleine SMT-Bau-teile zum Einsatz kommen, haben Druckverfahren unbestritten große Vorteile. Mit einem Schablonen-druckverfahren werden Lotpastendepots auf die Pads der Leiterplatte aufgebracht. Mit gleicher Technik las-sen sich auch andere Pasten aufbringen, zum Beispiel für die Wärmeleitung oder Klebstoffe. Im industriel-len Bereich sind überwiegend lasergeschnittene

Schablonen zu finden, auch das Elektro-Forming hat einige Bedeutung, also der galvanische Aufbau auf einer fotolithografisch hergestellten Form.

E-CAD-Programm liefert LayoutdatenBeim Laserverfahren werden Bleche aus Edelstahl oder anderen Metallen lose in einem Rahmen eingespannt oder auf ein Gitternetz in einem starren Siebrahmen aufgeklebt. Die erforderlichen Schneiddaten lassen sich aus den Layoutdaten des E-CAD-Programms übernehmen. Die CAM-Software des Lasersystems

Akkurate Geometrien, glatte vertikale Seiten-wände und Stege von nur 50 µm zeichnen die Arbeit des Stencil Laser G 6080 aus.

Der LPKF Stencil Laser G 6080 wählt für jeden Lochtyp die optimalen Schneidparameter und prüft das Schneidergebnis direkt im Prozess oh-ne zusätzliche Maschinenzeit.

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übernimmt diese Daten und erlaubt die automatische oder manuelle Bearbeitung der Schneidlöcher. Ent-sprechende Funktionen vorausgesetzt, lassen sich auch unregelmäßige Aperturen erzeugen, die ein spezifi-sches Auslöseverhalten der Lotpastendepots beim Abheben der Schablone von der Platine bewirken.

Die Herstellung der Aperturen erfolgt durch ein Laser-Schmelzschneiden. Der feine Laserstrahl sticht in der Mitte einer Apertur ein, schmilzt das Material bis zum Durchbruch und treibt die Schmelze mit einem Schneidgas aus der Schneidzone aus. Das Schneiden der Lochkonturen erfolgt erheblich schnel-ler als beim Verdampfen des Materials und mit einer geringen thermischen Einflusszone. Dabei ist die geo-metrische Genauigkeit beeindruckend: Das System bearbeitet bis zu 1 mm dicke Bleche und erreicht dabei eine Präzision von ± 2 µm.

Ungewöhnliche AperturenDie Qualität lasergeschnittener Lotpastenstencils lässt sich durch geschickte Prozessparameter exakt einstel-

Hier erfahren Sie mehr.

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Lasergeschnittene Schablonen

Mit steigender Anzahl elektronischer Bauelemente erweist sich manu-elles Löten als unpraktisch, deshalb nutzt der industrielle Bereich Schablonendruckverfahren, um Lotpastendepots auf die Pads der Lei-terplatte aufzubringen. Am häufigsten anzutreffen sind lasergeschnit-tene Schablonen, wie sie sich etwa mit dem Stencil Laser G 6080 von LPKF herstellen lassen. Dieses System bietet bei jeder Apertur die Wahl zwischen einfacher und hochwertiger Bearbeitung sowie zwei Schneidgasen.

Eck-DATEN

Es muss nicht immer Edelstahl sein: Für Prototypen mit einer begrenzten Auflage leisten auch Polyimidstencils gute Dienste.

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Baugruppenfertigung Laserbearbeitung

AutorMalte BorgesPressereferent Produktkommunikation, LPKF Laser & Elektronik, Garbsen


len. Hier spielt natürlich das bearbeitete Material eine große Rolle, aber auch Parameter wie Laserenergie, Pulsdauer, Fokuslage und verwendetes Schneidgas. Das System Stencil Laser G 6080 von LPKF kann für jede Apertur problemlos zwischen einfacher und hoch-wertiger Bearbeitung und zwei eingesetzten Schneid-gasen umschalten.

Anspruchslose Schnitte wie bei Randperforationen erfolgen dann sehr schnell, während Aperturen zum Beispiel für µBGA-Bauteile langsamer, aber dafür hochpräzise hergestellt werden. Dank einer In-Pro-cess-Kontrolle lässt sich darüber hinaus der erfolgrei-che Schnitt für jedes einzelne Loch dokumentieren. Mit einer Erweiterungsoption ist dieses Lasersystem für die Herstellung von Stencils mit einer Maximal-

größe von 160 cm x 60 cm geeignet. Die maximale Rahmengröße beträgt dann 74 cm x 180 cm.

Stufen im StencilStufenschablonen variieren das Lotpas-tenvolumen lokal und liefern genau die richtige Menge für unterschiedliche Bau-teile bei der Leiterplattenbestückung. Im

SMD-Lotpastenstencil werden dazu lokale Vertiefun-gen (Step-down) eingebracht oder Verstärkungen (Step-up) hergestellt. Dies ermöglicht das Bestücken mit SMD-Bauteilen mit geringem Pitch wie fpBGAs oder mit robusten Anschlusskomponenten wie Ste-ckern in einem Arbeitsgang.

Der optimierte Produktionsprozess ist sehr gut geeignet, um definierte Materialmengen abzutragen oder Verstärkungen aufzuschweißen. Das belegt auch eine von LPKF durchgeführte Studie zu den Effekten, die bei der gezielten Modifizierung der Materialstärke auftreten.

Mit feinem Laser-strahl sehr präzise Aperturen erzeugen – egal wie hoch die Pa-ckungsdichte ist.

Kostenlose Tech-PaperDie im LPKF Tech-Paper „Herstellung von Step-Down-Stufenschablonen“ diskutierten Versuchs- reihen betrachten ein komplexes Konglomerat von Einflussfaktoren wie Maschinenparameter, Aufbe-reitung der CAM-Daten, Einfluss der Prozessgas-parameter (Sauerstoff, Stickstoff, Druckluft), Pulsab-stand und mittlere Streckenleistung. Um ein sicheres Bearbeitungsfenster zu identifizieren, lag dabei beson-deres Augenmerk auf nichtlinearen Effekten der Puls-weite.

Mit dem Stencil Laser G 6080 lassen sich auch Step-up-Stencils durch ein gezieltes Aufschweißen von Verstärkungsfolien im Druckbereich herstellen. Ange-passte Prozessparameter stellen ein festes Verbinden von Materialien verschiedener Stärken sicher. Das verwendete Punktschweißverfahren ist schnell und liefert eine gute Haftung, ohne nennenswerte ther-mische Einflüsse auf die Basisfolie. Auch für diese Anwendung stellt LPKF ein kostenloses Tech-Paper bereit.

Stencils für das PCB-PrototypingWenn es etwas kleiner werden darf – zum Beispiel für das Prototyping – müssen Anwender auf professio-nelle Lotpastenstencils nicht verzichten. Gerade im PCB-Prototyping leisten Stencils aus Polyimid gute Dienste. Sie sind für eine begrenzte Druckanzahl mechanisch stabil und unempfindlich gegen Lösungs-mittel und Temperatureinflüsse.

Wird die Leiterplatte in einem chemiefreien Verfah-ren per Fräsbohrplotter oder Laser strukturiert, lassen sich mit diesen Geräten auch Stencils herstellen. Bei den gefrästen Polyimid-Stencils sind Strukturgrößen um die 200 µm bei einer Positioniergenauigkeit von rund 20 µm erreichbar, während ein lasergeschnitte-ner Polyimid-Stencil Strukturgeometrien im Bereich des Laserfokus-Durchmessers (~ 20 µm) aufweisen kann. (mou) n

Mit LPKF Stencil La-sern lassen sich so-wohl Step-down- als auch Step-up-Stencils herstellen. Rechts im Schliffbild: Step-up-Komponenten (gelb) und eine Stufe (rot).

± 2 µmPräzision bearbeitet der Stencil Laser bis zu 1 mm dicke Bleche, um exakte

Aperturen zu generieren.

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Die knickt nicht ein!

Die Forschungsvereinigung für Räumliche Elektronische Bau-gruppen 3D-MID hat im März 2016 Beta Layout als neues Mit-glied aufgenommen. Gernot Seeger, Geschäftsführer von Beta Layout , hat Grund zur Freude: „Der Beitritt zur 3D-MID-Grup-pe ist eine wertvolle Bereicherung für unser Unternehmen und wir freuen uns, gemeinsam mit der Forschungsgruppe diese Technologie weiter entwickeln zu können.“ Im Rahmen seiner Produktneuentwicklung bietet der Leiterplattenspezialist und Elektronikfertigungsdienstleister Beta Layout seit dem 1. Quar-tal 2016 die Herstellung von 3D-MID-Prototypen an. Hierbei werden gesinterte 3D-Drucke mittels Laserdirektstrukturierung zu dreidimensionalen Schaltungsträgern, so genannten Mecha-tronic Interconnected Devices, gefertigt. Dabei verwendet der

Beta Layout ist jüngstes Mitglied der Forschungsvereinigung 3D-MID: Der Leiterplattenhersteller vermag geschickt 3D-Druck mit MID zu kombinie-ren und bestückt die so realisierten Platinen auf Wunsch entsprechend auch mit Bauteilen und Komponenten.

Spezialist für Leiterplattenservice und Elektronikdienstleistun-gen entsprechend Kunststoffteile, die sich im 3D-Druck herstel-len und anschließend mit einem speziellen Lack beschichten lassen. Durch das so genannte Laser-Direktstrukturieren (LDS) werden Strukturen wie Leiterbahnen durch Aktivierung des Lacks erzeugt und anschließend metallisiert. Im Gegensatz zur Spritzgießmethode erlaubt diese Technologie eine günstigere und schnellere Herstellung von Prototypen und Kleinserien. Beta Layout kann 3D-MIDs in einer maximalen Größe von 300 mm x 200 mm x 25 mm inklusive Bauteile fertigen. Das minimale Rastermaß beträgt 0,65 mm; Leiterbahnen müssen mindestens 0,3 mm breit sein und 0,3 mm Abstand zueinander aufweisen. Andere Spezifikationen sind auf Anfrage ebenso möglich, wie die 3D-MID-Baugruppe in der hauseigenen Bestückungsabtei-lung mit Bauteilen zu versehen und fertigzustellen. (mrc) ■

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Baugruppenfertigung Reflow-Löttechnik

Die ZKW Elektronik gehört zur ZKW-Gruppe, die moderne Lichtsysteme für internationa-le Automobilhersteller entwickelt und pro-

duziert. Dazu gehören Premium-Lichtsysteme wie hochmoderne Voll-LED-Scheinwerfer sowie Laser-Lichtsysteme, mit denen sich die Fernlicht-Reichwei-te verdoppeln und die Lichtausbeute um rund 70 Pro-zent verbessern können.

In den Anfängen der Automobilgeschichte waren Autos mit nicht viel mehr Leuchtkraft als einer Kerze ausgestattet. Erst später wurden elektrisch betriebene Lampen eingesetzt und nach und nach weiterentwi-ckelt. Heute muss ein Scheinwerfer verschiedenartige Funktionen aufweisen und dabei möglichst leistungs-stark, effizient und zudem steuerbar sein. Die Palette reicht vom Hauptscheinwerfer, Nebelscheinwerfer,

Tagfahrlicht, Kurvenlicht bis hin zum revolutionären Laser-Fernlicht, das unter anderem auch im neuen BMW i8 zum Einsatz kommt.

Sicherheit im FokusEin höheres Verkehrsaufkommen sowie die immer mehr in Vordergrund rückende Sicherheit beim Fahren haben die Entwicklung so weit vorangetrieben, dass moderne Fahrzeuge heute mit dem besten verfügba-ren Licht ausgestattet sind. Halogenleuchten, Xenon-lampen mit Gasentladung und elektrisch gesteuerte LEDs erreichen derzeit eine beachtliche Leuchtkraft von rund 1000 lm.

Es kommt indes nicht nur auf die Stärke des Lichts an. Bei intelligenten Scheinwerfern wie dem ZKW Matrix-Scheinwerfer erhöht ein automatisch arbeiten-

Saturn bringt Elektronik zum Leuchten

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Eine Kerze liefert ca. 12 lm – viel mehr Leuchtkraft hatten auch die ersten Automobile nicht zu bieten.

Am neuen Standort in Wiener Neustadt fertigt ZKW Elektronik mit einem modernen Maschinenpark die elektronischen Komponen-ten und Module der hochwertigen Scheinwerfer.

Im Lichtlabor beweisen die Schweinwerfer ihre Praxistauglichkeit, damit später im Verkehr die Sicherheit aller Teil-nehmer gewährleistet ist.

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Reflow-Lötsystem im Praxiseinsatz für Voll-LED-Scheinwerfer und Laserlichtsysteme

Bei der Herstellung von Elektroniksystemem für die automotive Beleuchtung setzt ZKW Elektronik auf Equip-ment von Rehm Thermal Systems: Das Reflow-Lötsystem Vision XP+ hält nicht nur mit den kurzen Taktzeiten der ZKW-Fertigung mit, sondern beschleunigt die Produktwechsel erheblich. Autorin: Anna-Katharina Peuker

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der Fernlichtassistent den Fernlichtanteil deutlich. Mittels eines blendfreien Systems lässt sich der Fern-licht-Betrieb auf 90 Prozent der Fahrtzeit ausdehnen – das sorgt für mehr Verkehrssicherheit. Die ZKW-Gruppe entwickelt und produziert seit Jahren blend-freie Fernlichtsysteme, sowohl auf Basis hochkomple-xer mechatronischer Systeme als auch bereits solche der nächsten Generation.

So nutzt das Matrix-lite von ZKW die speziellen Eigenschaften der LED als Lichtquelle: Durch geziel-tes Ansteuern einzelner Leuchtdioden lässt sich ein blendfreies Fernlicht direkt über aktives elektronisches Ein- oder Ausschalten einzelner LED-Segmente erzeu-gen. In der Praxis sind das Scheinwerfer, die sich auto-matisch dem Gegenverkehr anpassen und auf wech-selnde Lichtverhältnisse reagieren. Oder aber sie erkennen, wenn das Auto in die Stadt fährt und schal-ten selbstständig auf Stadtlicht um – also innovative intelligente Systeme, die auf die Sicherheit im Stra-ßenverkehr ausgelegt sind.

Qualität durch hohe FertigungstiefeWenn die Sicherheit von Menschenleben im Vorder-grund steht, muss auch die Qualität der eingesetzten Produkte besonders hoch sein. Um diesem Anspruch gerecht zu werden, fertigt die ZKW-Gruppe mit einem

Auf dem neuesten Stand der Technik

Bei der Fertigung moderner Fahrzeuge steht die Sicherheit immer mehr im Vordergrund – selbst die Scheinwerfer denken mit und reagieren selbstständig auf wechselnde Lichtverhältnisse. Als Hersteller hochwertiger Lichtquellen für die Außen- und Innenbeleuchtung von Automobilen, Lastkraftwagen und Motorrädern investierte ZKW in neues Fertigungsequipment und entschied sich für die Anschaffung des Reflow-Lötsystems Vision XP+ von Rehm Thermal Systems. Das fle-xible System arbeitet stabil auch bei häufigen Produktwechseln und liefert zuverlässige, jeder-zeit reproduzierbare Lötergebnisse.

Eck-DATEN

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Anlagen- / Prozesskontrolle

Profiloptimierung

Profilvorhersage

Baugruppen-Simulation

Realtime Data / Bluetooth

Kundenspez. Lösungen

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Elektronik

Messboard Wave

Messboard Reflow

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Bild 1, 2, 3: Voll-LED-Hauptschein-werfer wie die Matrix-Produkte von ZKW liefern bis zu 2000 lm, er-zeugen blendfreies Fernlicht und passen sich automatisch den Licht-verhältnissen an.

Bild 4, 5: Scheinwerfer mit Xenon-Technologie verbessern die Aus-leuchtung der Straße, erzeugen ei-ne dem Tageslicht-ä hnliche Licht-farbe und leben deutlich länger als Halogen-Lampen.

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Ausgestattet mit einem wartungs-armen Residue-Managementsys-tem und Traceability-Funktionen bietet das Reflow-Lötsystem Vision XP+ einen echten Mehrwert für die SMT-Fertigung.

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Baugruppenfertigung Reflow-Löttechnik

AutorinAnna-Katharina PeukerMarketing & Public Relations, Rehm Thermal Systems


hochwertigen Maschinenpark weitgehend alle Kom-ponenten des Scheinwerfers selbst. Dazu gehören sicherheitsrelevante Teile wie Blenden, Leuchtringe, Reflektoren oder Streuscheiben sowie das Veredeln der hochwertigen Materialien. Die elektronischen Komponenten und Module werden im Werk in Wiener Neustadt entwickelt und dort unter anderem auch gefertigt.

So revolutionär die Spitzentechnologie ist, so solide und zuverlässig muss auch das Equipment für die Her-stellung der Elektronik sein. „Bei ZKW erfolgt dies auf einer modernen SMD-Fertigungslinie, benannt nach dem Planeten Saturn“, verrät SMD-Produktionsleiter Peter Wurm. Jeder Fertigungsbereich trägt den Namen eines Planeten und spiegelt so die visionäre Haltung des Unternehmens wider.

Schneller ProduktwechselAls die Entscheidung für neues Fertigungsequipment anstand, wurde daher besonderer Wert auf ein flexi-bles Lötsystem mit einer hohen Prozessstabilität auch bei häufigem Produktwechsel gelegt. Die Wahl fiel dabei auf das Reflow-Lötsystem Vision XP+ von Rehm Thermal Systems. Damit ist ZKW über die in tegrierte Produktverwaltung stets in der Lage, schnell auf ein neues Produkt von einem Leitsystem gesteuert umzu-schalten, da alle relevanten Prozessparameter für das zu fertigende Produkt in der Datenbank hinterlegt sind und die Anlage sich automatisch entsprechend der vorgegebenen Werte einstellt.

Durch die optimale Zoneneinteilung und gute Pro-filierbarkeit erzielt Vision XP+ für alle ZKW-Produk-te zuverlässige und jederzeit reproduzierbare Löter-gebnisse. Die hohe Energiebilanz des Systems sowie die gute Isolierung und das nachhaltige Gesamtkon-zept haben überzeugt. Ein wartungsarmes Residue-Managementsystem mit integrierter Pyrolyse, Moni-toring Tools wie Stickstoff- und Stromverbrauchsmes-sung und nicht zuletzt die Anbindung an das hausei-gene MES sowie Traceability-Funktionen stellen einen Mehrwert für die Fertigung dar.

Traceability und Industrie 4.0„Für uns war besonders wichtig, Aluminiumkernlei-terplatten bei einer sehr schnellen Taktzeit verarbeiten zu können. Deshalb haben wir das Reflowlötsystem mit der so genannten Power Cooling Unit von Rehm konfiguriert. Mit dieser Zusatzoption können wir unsere hohen Taktzeit-Anforderungen erfüllen.“ berichtet Wurm. Die Platinen kühlen nach dem Löt-vorgang schneller auf eine Temperatur von 22 °C ab und lassen sich so direkt im Anschluss weiterverar-beiten. Wichtig war auch, dass die Funktion der Schnellabsaugung Temperatur-Profilwechsel deutlich beschleunigt. „Bei ca. 800 Produktwechseln im Jahr haben wir eine Zeiteinsparung von 30 Prozent pro Wechsel“, freut sich Wurm. Außerdem zeichne sich das Gerät durch kurze Wartungszeiten und schnellen Service aus.

In der Automobilindustrie ist innovative und siche-re Elektronik gefragt und bei der Fertigung muss ZKW daher bestimmte Standards einhalten. „Traceability ist für uns also ein sehr wichtiger Punkt. Rehm bietet hier glücklicherweise innovative Softwarelösungen. Wir überprüfen das Temperaturprofil zusätzlich mit einem eigenständigen System, jedes Profil wird der Baugruppe zugeordnet und das Ergebnis in einer Tra-ceabilitydatenbank barcodebezogen hinterlegt.“, erläu-tert Peter Wurm. Im Hinblick auf Industrie 4.0 besteht zudem die Möglichkeit, Baugruppen bei fehlerhafter Temperaturführung zu sperren und in der Datenbank als fehlerhaft zu markieren.

Residues effektiv entfernenWie bei allen industriellen Verfahren entstehen auch in der SMT-Fertigung Stoffe, die aus dem Prozess-kreislauf entfernt werden müssen, da sie die Anlagen-technik verschmutzen. Substanzen (Residues) wie Lötdämpfe, Lötrauch oder andere organische Verbin-dungen treten aus der Lotpaste, der Leiterplatte oder den Bauteilen aus.

Das Residue Management der Vision XP+ kombiniert zwei verschiedene Wirkmechanismen: die Pyrolyse in der Heizzone und die Kaltkondensation in den Fil-tereinheiten der Kühlstrecke. Mit dieser Kombination lassen sich flüssige und kristalline Residues effektiv entfernen. Das sorgt für hohe Qualität in den Löter-gebnissen, minimale Stillstandszeiten und ein langes Maschinenleben. (mou) n

Karl Spitzer (l.), Sales CEE von Rehm Ther-mal Systems, und SMD-Produktionslei-ter Peter Wurm (r.) von ZKW vor der neu-en Vision XP+.

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Baugruppenfertigung Lean Production

Die Zeichen der Zeit hat Christian Ulzhöfer schnell erkannt. Der Geschäf tsführer von SMT

Maschinen und Vertrieb leitet seit einigen Jahren in zweiter Generation die Geschi-cke des Unternehmens. Er weiß, dass bei seinen Kunden die Betriebskosten ein großes Thema sind. Also gilt es, die Löt-, Aushärte-, Temperier- und Sonderanla-gen stetig mit weiteren Leistungsmerk-malen auszustatten, bei möglichst gerin-gen Kostensteigerungen. Das bedingt zwangsläufig die eigene Produktion zu überdenken und weitere Optimierungs-potenziale eben auch umzusetzen. Das Zauberwort dabei lautet Lean Production, was nichts anderes als eine systematisier-te Produktion bedeutet.

Was sich so einfach anhört, ist allerdings alles andere als trivial, denn Lean Produc-tion erfordert den Mut des Weglassens. Und zwar aller überflüssigen Arbeitsgän-ge in der Produktion. Die ursprünglich von japanischen Automobilherstellern

Systematisierte ProduktionEinführung einer getakteten Fließfertigung

Wie lässt sich am Standort Deutschland noch wettbewerbsfähig fertigen? Die Herausforderungen sind hoch, einerseits „Made in Germany“ hochzuhalten und andererseits kontinuierlich im inter-nationalen Wettbewerb zu bestehen. SMT Maschinen und Vertrieb hat nun weiter an der Opti-mierungsschraube gedreht und seine Produktion am Hauptstandort Wertheim umgestellt – von einer Standplatzmontage zu einer getakteten Fließfertigung nach dem Prinzip des Lean Manufac-turing in Verbindung zu Industrie 4.0. Autorin: Marisa Robles Consée

entwickelte systematisierte Produktions-organisation geht dabei rigoros vor. Sie zeichnet sich besonders durch die Konse-quenz in der Durchführung der Ver-schwendungsminimierung aus. Ver-schwendung ist alles, was nicht unmittel-

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Verschlankte Produk-tion: Um Anlagen eff-zienter herstellen zu können, wurde bei SMT-Wertheim die Produktion umge-krempelt. Das Bild zeigt die Fließferti-gung im Rohbau.Bil

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bar zur Wertschöpfung beiträgt. Darunter fallen alle Aufwendungen, für die der Kunde nicht bereit wäre zu zahlen. Das bedingt gleichzeitig eine intelligente Organisation, die auf innovativen Verän-derungen der Wertschöpfungskette beruht. Dabei sind nicht nur begleitende Akteure wie Kunden und Lieferanten gemeint, sondern auch die führenden und ausführenden Akteure, sprich ein erfolg-reiches Mitarbeiter-Management.

Verschlankte ProduktionUm dies umsetzen zu können, muss Lean Production zur Unternehmensphilosophie werden. Das ist bei SMT-Wertheim gelun-gen: Die Fließfertigung ermöglicht die Montage aller Anlagen und Systeme mit größtmöglicher Effizienz in einer Produk-tionshalle an einer Linie. Für Christian Ulzhöfer war es oberste Priorität, die Pro-duktivität um mindestens 50 Prozent zu erhöhen und die Termintreue zu sichern. Parallel dazu wurden die Bestände redu-ziert und die Durchlaufzeit massiv gekürzt, um Kosten zu senken und mehr Flexibili-tät zu schaffen. „Bei der Konzeption der neuen Fertigung lag der Lean-Gedanke im Vordergrund“, erklärt er und merkt wei-ter an: „Die Grundidee war die strikte räumliche Trennung von Produktionspro-zessen und Materialfluss in der Ferti-

gungshalle, um so die Konzentration auf die wertschöpfenden Prozesse zu erleich-tern.“ Großes Augenmerk wurde dabei auf das Schnittstellenmanagement gelegt: Durch die Einführung einer Kanban-Pro-duktionsprozesssteuerung lasse sich nun-mehr die Produktion kostengünstiger und viel übersichtlicher gestalten, ist Ulzhöfer überzeugt.

Hohe Flexibilität und Fertigung mit Los-größe 1 sind die Hauptziele zum Thema Industrie 4.0, in dem das Unternehmen ressourceneffizient und ergonomisch pro-duziert und Kunden sowie Geschäftspart-ner dynamisch in die Wertschöpfungspro-zesse integriert. Dies geschieht dadurch, dass vollständig neue Arbeitsplätze direkt an der Fertigungslinie geschaffen wurden, erläutert Ulzhöfer. Jeder Arbeitsplatz hat einen nach dem Lean-Ansatz exakt beschriebenen Arbeitsprozess, welcher jederzeit reproduzierbar ist. Christian Ulz-höfer beschreibt die nachhaltigen Vortei-le des Systems so: „Das umgesetzte Pro-duktionsprinzip richtet sich nach den Lean-Vorgaben Fluss, Takt, Ziehen. Die Anzahl der Arbeitspapiere wurde um über 75 Prozent reduziert. Durch den Fluss der Maschinen über das Schienensystem konnten wir die Logistikwege um etwa 75 Prozent abbauen. Die Termine sind über den Takt vorgegeben. Alle Prozesse sind

Cleveres Lean-Konzept

Trotz kontinuierlicher Entwicklung vom Anbieter kom-pakter Reflowöfen hin zum Komplettlösungsanbieter für thermische Prozesse spielt die Reflowlöt-Technologie für SMT Maschinen und Vertrieb immer noch die dominie-rende Rolle. Im engen Schulterschluss mit dem Kunden gelingt es, die Entwicklungen voranzutreiben. Aber auch die Produktion ist einem steten Wandel unterlegen: Das jüngst umgesetzte Produktionsprinzip richtet sich nach den Lean-Vorgaben Fluss, Takt, Ziehen. Die Folge ist eine verschlankte Produktion, die es ermöglicht, Prozesszeit-schwankungen jederzeit abzufangen.

Eck-DATEN

Bild 1: Arbeiten an der Linie: Die Fließfertigung ermöglicht die Montage aller Anlagen mit größt-möglicher Effizienz in einer Pro-duktionshalle an einer Linie.

Bild 2: Linie im Betrieb: Oberste Priorität hatte die strikte räumli-che Trennung von Produktions-prozessen und Materialfluss in der Fertigungshalle, um so die Konzentration auf die wertschöp-fenden Prozesse zu erleichtern.

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Baugruppenfertigung Lean Production



auf Ziehen ausgelegt, um Prozesszeit-schwankungen abzufangen.“

Maschinen für thermische ProzesseDie getaktete Fließfertigung wurde im November 2015 in Betrieb genommen. Sie markiert einen weiteren Meilenstein in der bald 30-jährigen Unternehmensgeschich-te des Maschinenbauers. Ende der 1980er gründete Hans-Günter Ulzhöfer das Unternehmen, das heute umgangssprach-lich gerne SMT-Wertheim genannt wird. Zunächst bezog man angemietete Räume mit 145 m² in Wertheim und befasste sich mit zwei Mitarbeitern ausschließlich mit Konstruktion, Entwicklung, Vertrieb und Service von auf IR-Technologie basieren-den Reflow-Lötanlagen, einer Technolo-gie, die damals noch in den Kinderschu-hen steckte. Mit dem erfolgreichen Verkauf der ersten Anlagentype SMT 300 konnte bereits im Jahr 1992 das eigene Firmenge-bäude mit 1.200 m² Fertigungsfläche und 600 m² Büro- und Demoräumen bezogen werden. Im Jahr 1993 verabschiedete man sich von der damals etablierten IR-Tech-nologie und setzte konsequent auf die Vollkonvektion, also das Reflowlöten nur mit heißer Luft. 1995 erfolgte die Erwei-terung der Produktionsfläche um 1100 m² mit Werk II, 2008 der Bau von Werk III und Eröffnung des Technologiecenters und Werk IV sowie 2010 der Anbau Werk V und die Verdoppelung der Produktions-fläche im Hauptwerk.

Während dieser Zeit wurden aber auch viele technische Errungenschaften, Paten-te und Auszeichnungen erlangt, wie etwa 1995 die Patentierung des Schlitzdüsen-systems oder 1997 die Patentierung des Quattro-Peak-Verfahrens (1. Peak heißer als 2. Peak) und 2003 die Pyrolyse-Pro-zessgasreinigung (ABS) und die intelli-gente Stickstoffregelung. Seit 2006 begann sich das Image des Unternehmens weg vom reinen Reflowlötanlagenhersteller hin zum Komplettlösungsanbieter für thermische Prozesse zu wandeln. Heute hat sich SMT-Wertheim neben seinen Reflow- und Vakuum-Lötsystemen auch mit UV-Aushärteanlagen, Temperieran-lagen für Funktionstests, Aushärteanla-gen, Abkühlstrecken sowie Sonderanlagen und Transportkonzepten auf dem inter-nationalen Parkett der Elektronikfertigung

Interviewmit Christian Ulzhöfer, Geschäftsleitung von SMT Maschinen und Vertrieb

Verschlankte Prozesse und bewusst gelebter Umweltschutz für einen höheren Kunden-nutzen. Wie das geht, erläutert Christian Ulzhöfer.

Herr Ulzhöfer, Sie haben eine getaktete Inline-Fertigung in den letzten Monaten einge-führt. Welche Hürden galt es dabei zu überwinden?Die Taktung aller firmeninternen und externen Prozesse musste komplett neu gestaltet wer-den. Nicht nur die Produktion arbeitet im Linientakt, sondern auch der Vertrieb, die Technik und unsere Lieferanten. Dazu mussten wir in allen Bereichen – also einschließlich unserer Liefe-ranten – eine eigene Infrastruktur und Planung aufbauen, die genau auf den Liefertermin einer Anlage abgestimmt ist. Die Taktung läuft unabhängig von der Größe einer Anlage, die sich um den Faktor 10 im Arbeitsinhalt unterscheiden können.Immer mehr Firmen verlagern ihre Produktion ins Ausland. Sie werben mit der Aussage „Made in Germany“. Welche Werte stehen dahinter?Reproduzierbarkeit und Qualität. Unsere Mitarbeiter in der Produktion sehen sich wie das Ma-nagement, sodass sich alle für ein hohes qualitatives Ergebnis engagieren. Wenn ein Zulieferteil oder ein konstruktiver Ansatz nicht passen sollte, können wir uns darauf verlassen, dass unsere Mitarbeiter zügig auf eine Lösung hinarbeiten. Dasselbe gilt für Ideen und Vorschläge. Alle den-ken und handeln gemeinsam.Als weltweit agierendes Unternehmen tragen Sie der Umwelt gegenüber eine gewisse Verantwortung. Wie umweltfreundlich produziert SMT?Durch Austauschbehälter von uns und den Lieferanten konnten wir Müll und Entsorgung redu-zieren. Dieser Punkt wird und muss in Zukunft weiter vorangebracht werden. Wir sind in unse-rer Produktion auf die Montage spezialisiert und daher sehr energieeffizient. Die Materialaus-wahl fokussiert sich neben Energie und Kosten auch auf Verträglichkeit für den Anwender. Wir legen Wert darauf, nur unbedenkliche Stoffe einzusetzen. Es gibt Ausnahmen, die dann aber wirklich auch seltene Ausnahmen bleiben.Schmälert Umweltschutz die internationale Wettbewerbsfähigkeit?Umweltschutz und Industrie versuchen sich entweder gegenseitig in bestimmte Ecken zu stel-len, oder jeder für sich versucht sich mit irrealen Argumenten hervorzuheben. Umweltschutz bringt mittel- bis langfristig immer Vorteile. Es kommt allerdings auf die Umsetzung an. Nicht alles was als Umweltschutz verkauft wird, bringt auch Vorteile für die Umwelt. Wir erkennen ak-tuell, dass die Themen Energie- und Stickstoffverbrauch bei unseren Kunden immer stärker in den Vordergrund rücken und unsere Entwicklungen der letzten Jahre immer stärker Anerken-nung finden. Mit diesen Themen können wir punkten. Die Kosten-Nutzen-Frage wird immer vom Kunden beantwortet, auch in Bezug auf die eigene Fertigung. Solange man Kosten mit Vorteilen oder langfristigen Einsparungen belegen kann, zieht man den Kunden auf seine Seite.Worauf konzentrieren Sie sich bei künftigen Weiterentwicklungen?Wir arbeiten aktuell an einer Next-Reflow-Generation, die sich gerade an den Themen Energie- und Stickstoffverbrauch orientiert und weltweit als der Benchmark gelten wird. Die Fragen stellte Marisa Robles Consée

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etabliert. Als jüngste Entwicklung präsen-tierte der Maschinenbauer auf der Messe productronica 2015 eine neuartige Kühl-zone bei den Lötanlagen, die längere War-tungszyklen bei geringerem Wartungs-aufwand erlaubt. Durch die geringeren Maschinenstandzeiten lassen sich die Betriebskosten beim Kunden signifikant reduzieren, was dem Lean-Gedanken ent-gegenkommt. n


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Um SMD-Schablonen gleichmäßig zu spannen und präzise zu fixieren, bedarf es eines hochwertigen Rahmensystems. Oft sind jedoch die Schablonen eines Her-stellers nur mit dessen Fassungen kompa-tibel. Günstigere oder besser geeignete Produkte lassen sich nicht kombinieren. Mehr Freiheit bei der Auswahl bietet nun der zum Patent angemeldete Apshen-Uni-versal-Adapter des amerikanischen Her-stellers QTS Engineering , der in Deutsch-land exklusiv von Photocad vertrieben wird. Das alternative Spannsystem ist mit Schablonen diverser Anbieter kompatibel und punktet außerdem mit einer erhöhten Stabilität und langen Lebensdauer.

Das zweiteilige Spannsystem besteht aus einer widerstandsfähigen Alumini-umfassung und einer Basis aus Spritzguss-elementen. Die Innenkante der Fassung ist abgeschrägt, so dass es zu keiner Über-lagerung mit angrenzenden Schablonen kommt. „Die Bauteile rasten dauerhaft und stabil zu einem Rahmen am Schablonen-rand ein“, erklärt Axel Meyer, Vertriebs- und Marketingleiter von Photocad. Somit wird die Stabilität des Produkts gesichert und der Anwender vor Verletzungen, etwa durch Schnitte an den Kanten, geschützt.

Das von QTS Engineering entwickelte System wurde eigens auf die Kompatibi-lität mit unterschiedlichen Anbietern von SMT-Schablonen ausgerichtet. Dank der

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Flexibilität des Produkts sind nun Kunden nicht mehr an einen Hersteller gebunden, sondern können frei wählen, woher sie ihre Schablonen beziehen. „So lässt sich ein Rahmen für verschiedene Produktli-nien verwenden“, erläutert Meyer, was die Arbeitsabläufe vereinfacht und Kosten spart. Das Schnellspannsystem ist einfach zu handhaben, erfordert keine Wartung und lässt sich – zumal es aus einem Guss ist – problemlos reinigen, verspricht Pho-tocad. Die Haltbarkeit ist auf die volle Lebensdauer einer Schablone ausgelegt, so dass inmitten der Produktion keine Rahmenwechsel erforderlich sind und der Fertigungsprozess nicht aufgehalten wird. Außerdem spart der Adapter Platz: Vier bis sechs Schablonen können auf dem Raum gelagert werden, den ein Standard-rahmen einnimmt. Da sich die einzelnen Komponenten voneinander trennen lassen und die Profile wieder verwendbar sind, lässt sich das Produkt zudem vollständig recyceln. „Durch seine Flexibilität und lange Lebensdauer liegt der Preisvorteil bei der Anschaffung des Adapters gegen-über anderen Spannsystemen bei etwa 20 Prozent,“ meint Meyer. (mrc) ■

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Das zweiteilige System besteht aus einer wider-standsfähigen Aluminiumfassung und einer Ba-sis aus Spritzgusselementen.

In Deutschland nur über Photocad: Der Apshen-Universal-Adapter ist mit Schablonen diverser Anbieter kompatibel.


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Baugruppenfertigung Lotmaterialien

Es war ein riesiger Vertrauensvorschuss, den Vater Josef Jost seinen beiden Söhnen Josef und Gregor gab, als er sich dauerhaft aus seinem

Unternehmen verabschiedete und dessen Weiter-führung in andere Hände legte: „Dass er zuver-

sichtlich war, dass wir es schaffen, sein Unter-nehmen, das er aufgebaut hat, in seinem

Sinne, seinen Grundsätzen und Philoso-phien weiterzuführen, zeigt deutlich

welch großen Wert er darauf legte, dass Menschen unter seiner Ägi-

de eigenverantwortlich arbei-ten“, erinnert sich der heu-

t ige kaufmännische Geschäftsführer Josef

Jost an die Stabs-übergabe. Dass

man sich vier

Jahrzehnte später als „Global Player“ auf dem Welt-markt positionieren würde, hatten er und sein Bruder 1976 bei der Eintragung ins Handelsregister und damit Grundsteinlegung von Balver Zinn im sauer-ländischen Hönnetal nicht wirklich fest eingeplant – aber genau so ist es gekommen: Balver Zinn gehört zu den mittelständischen Unternehmen, die sich dank innovativer Produkte und motivierter Mitarbei-ter bei ihren Kunden weltweit einen Namen gemacht haben. „Unser Vater hat den Mitarbeitern mit der Arbeit auch die Verantwortung delegiert“, resümiert Jost das Erfolgsgeheimnis, das auch er selbst weiter-verfolgt: „Diese Einstellung ist Teil unserer Unterneh-mensphilosophie und auch Teil meines persönlichen Führungsstils. Ich bin davon überzeugt, dass jeder Mitarbeiter in seinem Beruf seine Exzellenz suchen und verantwortungsvoll damit umgehen kann.“

Schritt für Schritt in die ZukunftAls „Josef Jost Zinn- und Metallgroßhandel“ ging Balver Zinn im Jahr 1976 inklusive Produktionshalle und Bürogebäude als Einzelunternehmen an den Start. Indes mussten die gleichnamigen Gründer keineswegs bei null anfangen: Die Brüder konnten auf ein fun-diertes Know-how aufbauen, war die Familie Jost bereits Ende des 19. Jahrhunderts in der Metallver-

arbeitung tätig. Das Gespür und die Liebe zu Metall waren Triebfeder für die rasante Expansion. So

vollzog sich in den Jahren 1977 und 1984 der erste Produktionsausbau und in den Jahren

1986/87 der Bau der Zinkgießerei sowie der Verwaltung im Gewerbegebiet des Ortsteils Balve-Garbeck. Der Erfolg ließ die Brüder schöpferisch tätig wer-den, weshalb bereits im Jahr 1983 die Umfirmierung auf „Balver Zinn KG Josef Jost“ erfolgte und die Rechts-

form im Jahr 1999 in die bis heute aktuelle „Balver Zinn Josef Jost GmbH

& Co. KG“ umgeändert wurde.Das Unternehmen, das sich zunächst

mit speziellen Produkten aus Zinn einen

Mit Weitblick nach vorneSeit 40 Jahren innovative Lotmaterialien für weltweite Kunden

Wie wird man innerhalb von vier Jahrzehnten ein Global Player? Ein fundiertes Know-how und kauf-männisches Geschick mit ausgewogenem Weitblick sind unentbehrlich. Basis des Erfolgs sind aller-dings motivierte Mitarbeiter, die mit Ideenreichtum die Produktentwicklungen maßgeblich vorantrei-ben und so für einen kontinuierlichen Marktausbau über den gesamten Erdenball sorgen. Balver Zinn ist die Wandlung vom mittelständischen Unternehmen zum Global Player gelungen. Autorin: Marisa Robles Consée

Mittelständischer Global Player

In den vergangenen 40 Jahren stieg Balver Zinn sukzessi-ve zu einem der weltweit größten Produzenten von Spe-zialprodukten der Elektrotechnik auf: Bleifreies Lot, Lot-pasten und hochwertige Verchromungsanoden sowie Draht und Flussmittel sind die stabilen, zukunftsorien-tierten Standbeine, die das Unternehmen heute tragen. Das Familienunternehmen, das heute in dritter Generati-on von Josef und Gregor Jost geleitet wird, engagiert sich bei verschiedenen sozialen und kulturellen Projekten in der Region. Mit über 42 Mio. Euro Umsatz und gut 100 Mitarbeitern ist das Unternehmen für die kommenden Jahre gut gerüstet.

Eck-DatEn

Das nickel-dotierte Originallot SN100C gehört zum meistverwende-ten Wellenlot Europas und wurde in der neuesten Ausgabe der DIN EN ISO 9453:2014 als Alloy 403 (Sn99,25Cu0,7Ni0,05) zum internationalen Standard erhoben.

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Namen in der Branche gemacht hatte, entwickelte sich stetig weiter. Als sich das Unternehmen Anfang der 1980er Jahre im Bereich der Oberflächenveredelung auf die Verzinkung fokussierte, gewann man weltweit operierende Unternehmen aus verschiedenen Bran-chen für sich: Das waren allen voran Kunden aus der Automobil-Zulieferindustrie, der Hausgerätebranche und der Medizintechnik. Der einseitig oder beidseitig aufgebrachte Zinküberzug schützt das Stahlblech der Gehäuse einerseits dauerhaft gegen Korrosion und bildet andererseits einen sehr guten Haftgrund für die anschließende Lackbeschichtung. Auch beim Bau von Stahlseilbrücken und vielen weiteren Anwendungs-gebieten mit hohen Oberflächenanforderungen kommt das Zink von Balver Zinn zum Einsatz. Es wird in Abhängigkeit vom Bedarf des Kunden in Form von Platten, Knüppeln oder als Schüttgut geliefert.

Der ursprünglich für den Hersteller namensgeben-de Werkstoff Zinn, der für Konservendosen und in der Elektrotechnik benötigt wird, wurde durch die Zink-Anoden inzwischen auf Platz zwei verdrängt. Heute stellt Balver Zinn am Standort Balve-Garbeck sowohl Zink- als auch Zinn-Legierungsprodukte her, wobei als Verfahren der Kokillen- und der Strangguss, das Walzen und das Ziehen von Draht sowie das Pressen und Konfektionieren von Anoden zum Einsatz kom-men. Im zweiten Werk werden chemische Produkte wie Pasten und Flussmittel hergestellt, aber auch Zinn-Legierungen sowohl gegossen als auch recycelt. Hier sind das Labor sowie die Abteilung Forschung und Entwicklung ansässig. Gleiches gilt auch für den Pro-duktionsstandort im niederländischen Breda.

Eintauchen in die LöttechnikWas zeichnet also einen Global Player aus? Nicht nur die Fähigkeit, sich als Mittelständler erfolgreich am

internationalen Wettbewerb zu beteiligen. Vielmehr gilt es, den Takt in Form von Technik, Qualität und Innovation anzugeben und dadurch eine Vormacht-stellung einzunehmen. Den Abstand zum Wettbewerb auszubauen, gelang den Brüdern mit der Lotdrahtfer-tigung Ba-Ti-Loy ab 1990/91, an die sich die erste Qua-litätsmanagement-Zertifizierung nach DIN 9000/9002 anschloss. „Verantwortung zu delegieren schafft die notwendigen Freiräume, um das Unternehmen für die Zukunft auszurichten“, kommentiert Josef Jost den Meilenstein in der noch jungen Firmengeschichte. Im Jahr darauf erfolgte der Bau der Zinkdrahtfertigung und ab 1994 wurde in eine Lagerhalle investiert.

Das Gespür für die künftigen Kundenanforderun-gen bewog Josef Jost auch, sich frühzeitig kompeten-te Technologiepartner zu suchen. So kam es, dass bereits zwei Jahre nachdem die erste Umweltmanage-ment-Zertifizierung nach DIN 14001 erfolgte, Balver Zinn im Jahr 2002 mit dem japanischen Lotmateria-lienhersteller Nihon Superior kooperierte. Damit hat-te Jost klar einen Trumpf in der Hand, denn die Elek-

Den Mitarbeitern mit der Arbeit auch die Verantwortung zu de-legieren war das Cre-do von Vater Josef Jost (m.) und ist heute Teil der Unterneh-mensphilosophie und Erfolgsrezept: Balver Zinn wird heute in dritter Generation von Josef (l.) und Gre-gor Jost (r.) geleitet.

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überzeugt mit einer leistungsfähigen und zuverlässigen Technik, die bei der Trennungvon Leiterplatten schnell und stressarm arbeitet und dabei höchste Produktqualität gewährleistet. Auftraggeber, z. B. aus der Automobil-, Elektronik- oder Telekommunika-tionsindustrie, vertrauen seit vielen Jahren auf Automationslösungen und Testsysteme aus dem Hause Baumann. Das umfangreiche Maschinenportfolio, speziell auch für die Produktion elektronischer Baugruppen, wird nun durch die neu entwickelte rout|box perfekt ergänzt – ein halb- oder vollautomatisiertes Trennsystem für Platinen, das mit einem Fräser auf frei programmierbaren Achsen arbeitet. Sauber, schnell, sicher, modu-lar und besonders wirtschaftlich.

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AutorinMarisa Robles Consée, Chefredakteurin Productronic (nach Unterlagen des Herstellers)


tronikfertiger mussten sich der bleifreien EU-Richtli-nie beugen, die im Jahr 2006 in geltendes Gesetz umgewandelt wurde: Nihon Superior gilt als der Erfin-der des Lotes SN100C und Balver Zinn war mit dem Coup einer der ersten Lizenznehmer dieser bleifreien Legierung. Der enge Schulterschluss mit dem japani-schen Hersteller trieb die Pionierarbeit von Balver Zinn auf diesem Gebiet voran. Mit der Folge, dass sich das Unternehmen nunmehr in der Lage sah, den „Markt für bleifreie Lotmaterialien im großem Maßstab in unserem Sinne zu steuern, um die eigene Position weiter ausbauen und konsolidieren zu können“, betont Jost und merkt weiter an: „Inzwischen ist es nicht nur gelungen, den ehemaligen Exoten zu etablieren – heu-te ist das nickeldotierte Originallot SN100C das meist-verwendete Wellenlot in Europa.“

Aus Standardlot wird internationale NormDas Standardlot wurde inzwischen als Alloy 403 (Sn99,25Cu0,7Ni0,05) in die neueste Ausgabe der DIN EN ISO 9453 aufgenommen. In dieser Norm wurde der maximal zulässige Bleigehalt für Lote auf maximal 0,07 Prozent (statt 0,1 Prozent) gesenkt. In diesem Zusammenhang warnt Balver Zinn ausdrücklich vor Imitaten, die diesen Grenzwert überschreiten. Neben der patentgeschützten bleifreien Lotlegierung SN100C bietet das Portfolio weitere Lote und Lotpasten, Mas-sivdrähte und Reinzinn-Anoden sowie viele verschie-dene Produkte für die elektronische und galvanische Industrie. Innerhalb der Sparte Oberflächenveredelung bildet auch die Produktion von Chrombad-Anoden einen wichtigen Teilbereich. Diese Bleilegierungs-Anoden kommen in der Galvanik zur Verchromung zum Einsatz. Sie finden aber auch bei vielen anderen Aufgabenstellungen ihre Anwendung, bewirken sie auf Grund hochqualitativer Fertigungsprozesse eine sehr hohe Reinheit und Gleichmäßigkeit der Materi-alien. Als weitere Ausgangsmaterialien im Bereich Oberflächenveredelung sind die Sputter-Targets zu nennen. Diese Werkstoffe werden – je nach Kunden-anforderung – in Form von Planar-Targets hergestellt.

Im November 2013 entschloss sich der Hauptlizenz-nehmer Balver Zinn mit Erlaubnis der Nihon Superi-or, Sublizenzen für das Originallot SN100C an aus-gewählte Lothersteller zu vergeben. Das Unternehmen ging auf zwei Marktteilnehmer zu, die einen gleich-bleibenden und sauberen Prozess garantieren konnten. Diese beiden Unternehmen produzieren seither SN100C nach dem noch einige Jahre gültigen Patent und vertreiben die Legierung weltweit, mit Ausnahme von Großbritannien und Irland.

Einstieg in die Flussmittelindustrie„Um ein Unternehmen fit für die Zukunft zu machen, muss man es kontinuierlich weiterentwickeln“, bekräf-tigt Josef Jost mit Blick auf einen weiteren Meilenstein in der Unternehmensgeschichte. Im September 2007 erfolgte der Zukauf von Cobar Europe mit Sitz im nie-derländischen Breda samt deren US-Division Cobar Solder Products.

Während der überwiegende Anteil des Auslands-geschäftes von Balver Zinn über Distributoren erfolgt, dienen die Cobar-Standorte Breda in der niederlän-dischen Provinz Nordbrabant und Little River im US-Bundesstaat South Carolina als firmen eigene Vertriebsstandorte, die die Kunden im Benelux und im US-Markt mittels eines Vertreternetzwerks bedie-nen. Das Kernabsatzgebiet Deutschland wird zu 80 Prozent im Direktvertrieb vom Stammsitz Balve aus bearbeitet. Balver Zinn und Cobar werden zwar wei-terhin als eigenständige Unternehmen geführt – der Auftritt der beiden Marken lässt jedoch klar erkennen, dass sie zusammengehören. n

Bild 1: Mit der rasan-ten Expansion wurde auch ein größerer Produktionsstandort notwendig. Im Jahr 1990/91 startete das Unternehmen mit der Lotdrahtfertigung Ba-Ti-Loy, wodurch ein Jahr später der Bau der Zinkdrahtferti-gung mit Lagerhalle erforderlich wurde.

Bild 2: Die Anfänge von Balver Zinn neh-men sich noch be-scheiden aus: 1976 war die Stabsüberga-be, von da ging es stetig bergauf.

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INDUSTRIE 4.0: FERT IGUNGSL INIE AUTONOM BELADEN, MOBIL ÜBERWACHEN

Die smarte Fabrik der Zukunft

hallen. Dabei erkennt der Roboter früh-zeitig Hindernisse, stoppt situationsbezo-gen, weicht aus oder passt die Geschwin-digkeit automatisch an. Er transportiert verschiedene Materialien wie Magazine, Schablonen, Trays oder Bauteilrollen.

Ergänzt wird die Fertigungslinie durch die skalierbare Ekra -Druckerfamilie: Ob Kompaktmodell, Back-to-Back Drucker oder High-End-System, das Ekra-Portfolio steht für Vielfalt und Skalierbarkeit. Selbst innerhalb einer Modellreihe lässt sich das Drucksystem mit zahlreichen Optionen erweitern. Das neue Tray-Logistiksystem Pario 1000 Flex arbeitet in Kombination mit einem High-Speed-Nutzentrenner. Es puffert diverse Trays und gibt diese bei Bedarf aus. Das System ermöglicht ein unabhängiges Be- und Entladen von Trays während des Fertigungsprozesses.

Darüber hinaus wurde für ein gutes Trennergebnis eigens ein Kalibrierverfah-ren für die Divisio High-Speed Nutzen-

Roboter navigieren autonom durch die Fertigung, Bediener wissen bereits im Vo raus, welche Aufgaben als nächstes anstehen und Fertigungslinien stellen sich automatisch auf ein Produkt um. Diese smarte Produktion braucht leistungsfähi-ge Assistenzsysteme wie die Softwarefa-milie Pulse von Asys .

Wie lässt sich die Fabrik der Zukunft so effizient wie möglich gestalten? Welche Assistenzsysteme unterstützen den Men-schen bei seiner Arbeit? Mit diesen Fragen setzt sich Asys seit geraumer Zeit ausei-nander und hat deshalb sein Portfolio auf die künftigen Anforderungen abgestimmt. Gezeigt wird eine Fertigungslinie mit autonomer Beladung und mobiler Über-wachung der gesamten Linie, inklusive Partneranlagen.

Mit der Softwarefamilie Pulse lässt sich die tägliche Arbeit in der Produktion opti-mieren. So informiert eine Smartwatch via Vibrationsalarm über Warnungen und Maschinenstopps an der Linie und orga-nisiert Aufgaben und deren verbleibende Zeit in einer To-Do-Liste. Auf einem Tab-let wird die gesamte Linie grafisch abge-bildet. Mit einem Fingertipp sind Informa-tionen zu den Maschinen abrufbar und Handlingmodule können mobil bedient werden. Das neueste Modul in der Soft-warefamilie ist der autonome Transport-roboter Pulse Unit R. Er wechselt vollau-tomatisch Magazine sowie Trays und bewegt sich selbstständig in Fertigungs-


trennsysteme entwickelt. Mit dem Simplex User Interface kann der Bediener die Kali-brierung selbstständig durchführen. Mit-hilfe einer Kalibrierplatte, auf der ein spe-zielles Bohrmuster aufgebracht ist, wird ein so genanntes Mappingverfahren durchgeführt. Der gesamte Kalibrierpro-zess ist in weniger als 10 min abgeschlos-sen. So entstehen keine unnötigen Still-standzeiten und die Maschine ist sofort wieder einsatzbereit. Überdies weist das High-Speed-Lasermarkiersystem Insig-num 2000 ein modernes Maschinendesign und eine kompakte Bauweise auf. Zusätz-lich ist eine hochauflösende Kamera mit 10 MPixel zur besseren Code- und Fidu-cialerkennung integriert. Optional kann auch eine RGB-Beleuchtung eingebaut werden. (cm/mrc) ■

Der autonome Trans-portroboter Pulse Unit R wechselt eigen-ständig und vollauto-matisch Magazine.

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Baugruppenfertigung Aluminiumweichlöten

Besonders im Hinblick auf das Leichtbaupoten-zial stellt Aluminium als Leiterwerkstoff mit seiner niedrigen Dichte von 2,7 g/cm³ und der

guten elektrischen Leitfähigkeit von 37,7·106 A/Vm eine potenziell attraktive Alternative zu Kupfer dar. Kupfer hat eine Dichte von 8,92 g/cm³ und eine Leit-fähigkeit von 58,1·106 A/Vm. Davon profitieren kön-nen Anwendungen in der Hochfrequenz technik, im Mobilfunk sowie in weiteren Antennen systemen, aber auch Transformatoren, Kühlstrukturen und der Automotivesektor. Hinzu kommen die im Vergleich zu Kupfer geringeren Kosten (1350 Euro/t Alumini-um; 5070 Euro/t Kupfer; Stand Februar 2016) sowie geringere Preisschwankungen.

Nachteile zeigt Aluminium in der Verarbeitbarkeit in Fügeprozessen. Die deutlich stabileren Oxidschich-ten sprechen gegen das Weichlöten als Fügetechno-logie unter Verwendung konventioneller Lotmateri-alien respektive in entsprechenden Lötprozessen.

Zur Beseitigung dieser stabilen Oxidschichten benötigt man daher in der Regel hoch aktive Fluss-mittel. Bislang verfügbare Flussmittel für das Alumi-niumweichlöten sind in der Regel den Klassen INH1 oder ORH1 zuzuordnen. Beide Klassen bergen ein hohes Korrosionsrisiko. Die höchste Aktivität beim Löten von Aluminium weisen im Allgemeinen INH1-Flussmittel auf, sie erfordern jedoch häufig hohe Löt-temperaturen von über 400 °C. Außerdem sind diese hochaktiven Flussmittel nicht in den sonst üblichen Flussmittelapplikationsformen wie Pasten oder Röh-renlote erhältlich. Harzbasierte (ROH1 oder REH1) Flussmittel haben durch die schutzschichtbildende Wirkung der Harze grundsätzlich einen besseren Korrosionsschutz, sind beziehungsweise waren bis jetzt aber nicht kommerziell verfügbar.

Alternativ nutzbare Lösungen, wie ultraschallun-terstützte Lötprozesse, ermöglichen zwar ein fluss-mittelfreies Löten und vermeiden damit das Korro-sionsrisiko, erfordern aber eine spezielle Anlagen-

Es muss nicht immer Kupfer seinLotmaterialien mit hohen Korrosionsschutz zum Aluminiumlöten

Als Leiterwerkstoff ist Aluminium mit niedriger Dichte, guter elektrischer Leitfähigkeit, geringem Gewicht und einem attraktiven Preis durchaus eine Alternative zu Kupfer. Bisher bereitete die Verarbeitung mit konventionellen Lotmaterialien in Fügeprozessen jedoch Probleme. Grund sind die stabileren Oxidschichten. Elsold hat jetzt neue Flussmittel entwi-ckelt, die ein ähnliches Löt- und Benetzungsverhalten bewirken, wie sie von konventionellen Kupferlötungen bekannt sind. Autor: Nils Kopp

Weichlöten für Aluminium

Aluminium hat einige Vorteile im Vergleich zu Kupfer: geringes Gewicht, geringe Dichte, attraktiver Preis und gute elektrische Leitfähigkeit. Nachteilig sind die stabi-leren Oxidschichten, die hohe Herausforderungen an die Lotmaterialien stellen. Mit innovativen Flussmitteln lässt sich ein Löt- und Benetzungsverhalten erzielen, das dem von konventionellen Kupferlötungen ähnlich ist.

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Al-S bleifreie Röhrenlote ermöglichen jetzt ein direktes Weichlöten von Aluminiumlegierungen und weiteren schwer benetzbaren Werkstoffen – ohne spezielle Vorbehandlungen oder Anlagentechnik.

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technik und spezielle Lotlegierungen. Sie sind daher in der Industrie nur gering verbreitet.

Neue Flussmittel mit verbessertem KorrosionsschutzUm das hohe Risiko der Korrosion zu verringern, haben die Experten von Esold ein neues Röhrenlot-flussmittel auf Harzbasis (ROH1) entwickelt, das die Bezeichnung Al-S trägt. Die Herausforderung bestand darin, spezielle Rezepturen und Herstellprozesse zu finden, welche die verschiedenen, hochreaktiven Komponenten sicher und dauerhaft kombiniert. Nur so lassen sich eine wirtschaftliche Fertigung, eine dauerhafte Lagerfähigkeit und ein zuverlässiger Ein-satz sicherstellen.

In einer zweiten Produktlinie wurde mit Al-P eine Flussmittelrezeptur mit gesteigerter Aktivität entwi-ckelt, die in Pastenform verfügbar ist und sich selbst

für schwierigste Lötaufgaben eignet. Das sind bei-spielsweise magnesiumhaltige Aluminiumlegierun-gen mit einer noch stabileren Oxidschicht. Hier kom-men lotbildende Zinnsalze (INH1) zum Einsatz, die es ermöglichen die Oxidschichten zu entfernen und eine direkte Benetzung mit einer Zinnschicht zu rea-lisieren. Grundlage bilden bekannte Rezepturen aus der langjährigen Forschung mit Aluminiumflussmit-teln. Durch die Kombination verschiedener Salze konnten die bisher sehr hohen Mindestlöttempera-turen von etwa 400 °C auf rund 235 °C reduziert wer-den. Dies vereinfacht die Gestaltung der Lötprozesse und vermindert gleichzeitig die dabei auftretenden thermischen Belastungen.

Gutes Löt- und BenetzungsverhaltenUm das Löt- oder Benetzungsverhalten zu charakte-risieren und ins Verhältnis zum Kupferlöten zu setzen,

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Stark verbessertes Korrosionsverhalten von mit Al-S gelöte-tem Aluminium: SAC305 in Kombinati-on mit 10 % Al-P (l.) und 3,5 % Al-S (r.) auf Al99.5 (o.) und 6061 (u.) nach Korrosions-prüfung im ungewa-schenen Zustand für 7 Tage bei 40 °C und 93%r. F.;Foto im gewaschenen Zustand nach dem Korrosionstest.

Benetzungsproben im gewaschenen Zustand: Gute Benetzung von SAC305 in Kombination mit 10 % Al-P (l.) und 3,5 % Al-S (r.) auf Al99.5 (o.) und teilweise auch auf schwer lötbarem Aluminium 6061 (u.).

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AutorNils Koppstellvertretender Leiter Forschung und Entwicklung, Elsold


erfolgten Benetzungsversuche bei 252 °C mit der bekannten Lotlegierung SAC305 und den Flussmit-teln Al-S und Al-P. Als Grundwerkstoffe wählte man Reinaluminium Al99.5 – prädestiniert als Leiterwerk-stoff –, sowie die magnesiumhaltige Aluminiumle-gierung 6061 als schwer lötbare Variante.

Auf Reinaluminium bieten sowohl die Flussmittel-paste Al-P als auch das Röhrenlot mit Flussmittel Al-S eine gute Benetzung (Benetzungswinkel < 30 Grad). Die Benetzungsflächen ähneln denen von niedrig aktivierten Flussmitteln auf Kupfer, wie sie überwie-gend bei Röhrenloten in der Industrie etabliert sind. Somit ist davon auszugehen, dass das Benetzungs-verhalten grundsätzlich auch die Anforderungen einer typischen industriellen Fertigung erfüllt. Außerdem bestätigen die Messergebnisse, dass zur Benetzung der magnesiumhaltigen Legierung 6061 auf Grund der stabileren Oxidschicht eine besonders hohe Akti-vität notwendig ist. Hier führt die hochaktive Fluss-mittelpaste Al-P zu einer noch als gut zu bewertenden Benetzung. Das legt nahe, dass auch Bauteile aus einer solchen Legierung grundsätzlich mithilfe der Fluss-mittelpaste Al-P industriell gefügt werden können.

Bedeutung des Korrosionsverhaltens beim AluminiumlötenAuf Grund der Aktivität der Flussmittel beim Weich-löten von Aluminium ist besonderes Augenmerk auf das Korrosionsverhalten zu legen. Um dieses zu beur-teilen, wurden sowohl gewaschene als auch ungewa-schene Proben für sieben Tage ausgelagert, in Anleh-nung an IPC-TM-650-2.6.15 beziehungsweise DIN EN ISO 9455-15 bei 40 °C und 93%r. F.. Bei bei-den Flussmitteln wiesen die gewaschenen Proben keine oder nur minimale Korrosion auf. Die mit Fluss-mittelpaste Al-P gelöteten, nicht gewaschenen Proben zeigten eine starke Korrosion des Aluminiums, wie bei einem INH1-Flussmittel zu erwarten. Das Lot

blieb weitgehend unbeschädigt – ein ähnliches Ver-halten, wie es bei den übrigen, bislang verfügbaren Aluminiumweichlötflussmitteln der Klassen INH1 und ORH1 auftritt. Dies unterstreicht die Bedeutung der Themen Korrosion und Reinigung beim Alumi-niumweichlöten. Bei den mit Röhrenlot mit Flussmit-tel Al-S gelöteten, nicht gewaschenen Proben schützt der beim Löten an den Flussmittelrückständen ent-stehende Harzfilm die Proben wirksam vor Korrosi-on. Sie ist bei der magnesiumhaltigen Legierung 6061 als gering und bei Reinaluminium Al99.5 als sehr gering zu bewerten.

Einfache Umsetzung in industriellen LötprozessenDie neuen Al-S bleifreien Röhrenlote ermöglichen ein direktes Weichlöten von Aluminiumlegierungen und weiteren schwer benetzbaren Werkstoffen – ohne spezielle Vorbehandlungen oder Anlagentechnik. Dies erleichtert in vorhandenen Anlagen und Prozes-sen eine direkte Umstellung von Kupfer auf Alumi-nium, sei es beim Handlöten oder auch in automati-sierten Kolbenlötprozessen. Durch neue Rezepturen und Herstellprozesse bietet dieses Flussmittel erstmals sowohl eine gute und zügige Benetzung als auch ein verbessertes Korrosionsverhalten. Gerade das Kor-rosionsverhalten ist sonst bei weichgelöteten Alumi-niumverbindungen äußerst kritisch. Ursachen sind die elektrochemischen Potenziale der beteiligten Metalle und die hohe Aggressivität des Flussmittels. Die Nutzung von modifiziertem Kolophonium als Basis von Al-S und der sich ausbildende Schutzfilm senken das sonst bei nicht vollständiger Reinigung vorhandene Korrosionsrisiko erheblich. Für unkriti-sche Anwendungen kann auf eine Reinigung gege-benenfalls verzichtet werden.

Al-P Flussmittelpaste bietet für Anwendungen, in denen auf Grund der eingesetzten Aluminiumlegie-rungen eine besonders hohe Aktivität benötigt wird, erfolgreiche Lösungen für verschiedenste Lötverfah-ren. Dies sind insbesondere Ofenlötungen oder Flammlötungen. Beide Produkte haben den Einsatz-test in industriellen Fertigungsprozessen bereits erfolgreich bestanden und bieten somit die Chance, bisherige Hemmnisse beim Einsatz von Aluminium-Weichlöten zu überwinden. (cm) n

Benetzungsflächen von SAC305 in Kombi-nation mit 10 % Al-P und 3,5 % Al-S auf Aluminiumlegierun-gen und als Vergleich typische Rolo/Relo Flussmittel (mit SAC305) und REH1 Flussmittel (mit SC07) auf Kupfer (Löttem-peratur jeweils 252 °C, je 0,4 g Lot)

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Unter dem Motto „Industry 4.0 & IoT meets Smart Electronic Factory“ präsentiert der japanischeAnlagenhersteller Fuji Machine leistungsstarke Bestückungslösungen für die vernetzte Produktion.

Zu den zahlreichen Highlights für die smarte Produktion der Industrie 4.0 zählt NXT III, die dritte Generation der bewähr-ten NXT-Plattform mit optimierter Bestückgeschwindigkeit und Genauigkeit. Dabei sorgen der H24G Kopf, der Flying-Vision-Prozess sowie ein neuer Feeder für ein verbessertes Preis-/Leistungs-Verhält-nis. Nachhaltige Energieeinsparung und der Luftvorhang zur Staubreduzierung sind weitere Vorteile. Zudem sorgen schnellere XY-Achsen für höhere Produk-tivität bei allen Bauteilgrößen und -arten.

Bei Smart-FAB handelt es sich um ein Maschinenkonzept für die Backend-Auto-mation, das manuelle Montagearbeiten automatisiert sowie hohe Produktivität und Qualität ermöglicht. Modular aufgebaut ist die Arbeitszelle für viele Anwendungen geeignet, von der Leistungsmodul-Ferti-gung, MID/3D-Bestückung und Solarzel-lenfertigung über Selektivlöten bis hin zu radialer und axialer Bestückung inklusive Cut and Clinch sowie Odd-Shape-Teile bis 75 mm Höhe und 200 g Gewicht.

Vom Design bis hin zur Modularität in die NXT-Linie integriert, liefert der über-arbeitete Schablonendrucker GPX-C sta-bile Druckergebnisse und eine hohe Repro-duzierbarkeit auf kleiner Stellfläche.

Die Bestückplattform Aimex IIIc, Nach-folger des Aimex IIs, ist mit 130 Förder-stellplätzen und einer Kombination aus Dynahead und H24G-Kopf eine gute Lösung im High–Mix-Bereich für kleine-re bis mittlere Seriengrößen. Die effizien-te Kompaktanlage bietet gutes Potenzial für moderne Rüstkonzepte.

Software LinienüberwachungIn der vernetzten Produktion sind alle Maschinen über die Software Nexim ver-bunden. Dieses Software-Fertigungskon-zept gliedert sich in drei Bereiche:

• Plan: Programmerstellung, Optimie-rung, Simulation, flexible Produktions-planung über mehrere Linien und Maschinen sowie individuelle Rüst-wechselgestaltung.


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Die Nutzung der Software ist intuitiv. Bediener können einfach Bauteile anlegen, Programme erstellen und die vielfältigen Optimierungstools verwenden. Fuji unter-stützt die Anbindung an MES, die Hand-habung von Leuchtklassenprodukten (Lighting class LEDs) sowie die Kontrolle von MSL-Bauteilen (Moisture Sensitive Level). Dazu ist es ist möglich, Lagersys-teme wie von Tower Factory anzubinden.

Alle Daten kommen für das Monitoring zum Einsatz, sodass sich einzelne Maschi-nen und Linien selbst an unterschiedlichen Standorten in Echtzeit überwachen lassen. Die Produktionsauslastung ist dadurch optimal verteilt und auf Veränderungen oder Störungen kann zeitnah reagiert wer-den. Anwendern stehen die Informationen selbst konfigurierbar und grafisch aufbe-reitet zur Verfügung. Das System erfasst und dokumentiert nicht nur die Fehler, sondern findet und optimiert vollautoma-tisch die Fehlerursache. (mou) ■

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Baugruppenfertigung Lotbadmanagement

Alles im GleichgewichtLotbadmanagement als fortlaufender Prozess für hohe Qualitätsanforderungen

Das Zusammenspiel der verwendeten Materialien und Instrumente sowie gültige Gesetze und wirtschaftliche Gesichtspunkte machen ein wirkungsvolles Lotbadmanagement unverzichtbar, damit das Legierungssystem im Gleichgewicht bleibt. Dabei ist das Lotbadmanagement ein fortlaufender Prozess, der nie aufhört und hel-fen kann, in puncto Qualität auf der sicheren Seite zu stehen. Autor: Christian Czapiewski

Metallisierungen von Leiterplatten und Bauteilen lösen sich im Zuge von Lötprozessen unterschiedlich stark im verwendeten Weichlot auf. Die Stärke der Auflö-

sung und damit der Kontaminierungsgrad ist abhängig von der gewählten Löttemperatur, Kontaktzeit, Tiegelgröße, dem gewählten Rüstzeug sowie der verwendeten Legierung. Die höhere Aggressivität von bleifreien Weichloten im Vergleich zu bleihaltigen Legierungen und die damit verbundene stärkere Lösungswirkung gegenüber anderen Metallen tragen dazu bei, die Zusammensetzung des Lotbads schneller zu verändern.

Dieses Zusammenspiel sowie gültige Gesetze und wirtschaft-liche Gesichtspunkte machen ein wirkungsvolles Lotbadma-nagement unverzichtbar, damit das Legierungssystem im Gleich-gewicht bleibt. Gleichgewicht bedeutet, dass Eingriffsgrenzen weder über- noch unterschritten werden sollten. Nur so kann sichergestellt werden, dass das Fehlerpotenzial, ausgehend vom eingesetzten Weichlot, möglichst gering bleibt, die Eigenschaften der Lote sich nicht verändern und somit Beständigkeit bei der Lötqualität gewährleistet werden kann. Am Ende steht eine zuverlässig funktionierende elektronische Baugruppe.

Probeentnahme nach klaren RegelnDer Anfang ist einfach. Zu Beginn steht eine regelmäßige Pro-beentnahme, aber schon dort lauern die ersten Gefahren. Werden hierbei Fehler gemacht, steht die Aussagekraft von Analysener-gebnissen erheblich in Frage. Jede noch so gute Analysenmetho-de kann dieses nicht wieder wettmachen. Üblicherweise bedient man sich bei der Probeentnahme einer sauberen Probenkelle. Wie für alle Werkzeuge gilt auch hier eine strikte Trennung zwi-schen bleifreien und bleihaltigen Fertigungsstraßen. Daher ist zu empfehlen, besser zwei als eine Probenkelle zu verwenden.

Hat die Anlage nach etwa zwei bis drei Stunden eine definier-te Betriebszeit und das Lot damit eine homogene Durchmischung erreicht, wird eine Probe aus der Badmitte oder direkt aus der Welle entnommen und in eine kalte Form abgegossen. Mit den entsprechenden Informationen (Maschinentyp, Legierung, Datum der Probenahme) können diese direkt an das hauseigene Labor von Stannol in Velbert gesendet werden. Dort wird jeder Probe eine Analysennummer zugewiesen und nach entsprechen-der Vorbereitung an einem modernen High-End-Funkenspekt-rometer die Zusammensetzung ermittelt. In der Regel erhalten

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Jeder Prozess ist individuell

Ein Lotbad zu überwachen, erfordert Aufmerksamkeit. Eine pauschale Aussage hinsichtlich notwendiger Analysenintervalle lässt sich auf Grund der Individualität jedes Prozesses nur schwer treffen. Die Häu-figkeit sollte sich aber nach der Anzahl gelöteter Leiterplatten und Lot-verbrauch richten. Wenn Lötprozesse hinsichtlich Legierungssystem oder Leiterplatten-Finish verändert wurden, kann es sinnvoll sein, die Intervalle in der Anfangszeit zu verkürzen. Als Service für Kunden die-nen meist kostenfreie Lotbadanalytik und Hilfestellung bei allen auf-kommenden Fragen und Anwendungen.

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die Kunden ihre Ergebnisse binnen 24 bis 72 h nach Laboreingang per E-Mail.

Abweichungen erfordern EigeninitiativeStannol-Analysenscheine weisen Kontaktinformationen, die Lotbadzusammensetzung sowie die empfohlenen legierungs-spezifischen Eingriffsgrenzen auf. Entsprechen Messergebnisse nicht den vorgegebenen Empfehlungen, werden Abweichungen farblich unterlegt. Ein roter Wert bedeutet für den Maschinen-führer: Achtung, hier muss gehandelt werden! Da Eingriffsgren-zen aber nicht genormt sind, obliegt es dem Verantwortlichen, hier möglicherweise aktiv zu werden.

Keine Norm gibt Aufschluss darüber, welche Verunreinigun-gen ein Lotbad haben darf. Lediglich der amerikanische Joint Industry Standard 001F hat diesbezüglich Richtlinien erarbeitet. Leiterplatten, Bauteile und seltener auch erodiertes Rüstzeug verändern im Laufe der Zeit die Zusammensetzung einer Lötle-gierung oft derart, dass eingegriffen werden muss. Kupfer, Silber, Gold, Nickel und teilweise auch Blei sind hier in den meisten Fällen die Hauptübeltäter, wenn Probleme auftreten. Diesen

Bild 1: Hier heiraten Leiterplatte und Bauteil und verändern die Legie-rungszusammensetzung, ein aktives Lotbadmanagement kann die Wogen aber wieder glätten.

Bild 2: Unachtsamkeit bei Mischfertigung im Doppellöttiegel kann zu fol-genschweren Kontaminationen führen.

Bild 3: Durch erhöhte Kupferkonzentrationen im Lotbad besteht die Gefahr von Brückenbildung und somit auch die eines elektrischen Kurzschlusses.

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Baugruppenfertigung Lotbadmanagement

Elementen gilt folglich ein besonderes Augenmerk. Veränderun-gen in den Konzentrationen dieser und auch anderer Metalle können oft weitreichende Folgen haben.

Treten Lötdefekte bereits in erhöhter Anzahl auf, ist es meistens zu spät. Hier hilft nur, Prozesse besser zu steuern. Das eigentli-che Lotbadmanagement beginnt. Werden Verletzungen der Ein-griffsgrenzen angezeigt gilt es, eine Korrektur vorzunehmen, um Qualitätsproblemen vorzubeugen. Korrektur bedeutet einen Teilaustausch oder das Beschicken mit einem so genannten Refill oder Nachsetzlegierung.

Einsatz von bleifreien WeichlotenEine Herausforderung beim Einsatz von bleifreien Weichloten stellt die Regulierung des Kupfergehaltes dar. Bei Gehalten ab etwa 0,85 Prozent erhöht sich die Gefahr der Brückenbildung, noch höhere Konzentrationen führen zu spröden Verbindungen und einer Erhöhung des Liquidus. Mithilfe von kupferarmen Äquivalenten kann das so genannte Kupfer-Leaching, bei dem sich das Lotbad durch Auslaugung mit Kupfer anreichert, aus-geglichen werden. Die Brückenbildung wird auf diese Weise reduziert. In seltenen Fällen reichern sich besonders bei niedri-gen Prozesstemperaturen in Kaltzonen nadelförmige, interme-tallische Phasen (Cu6Sn5) an, die nur schwer löslich sind. Hier hilft oft nur ein manuelles Abschöpfen oder komplettes Entlee-ren, um diese zu entfernen.

Die RoHS-Direktive verbietet unter anderem einen Bleigehalt von über 0,1 Prozent. Entstehen hier Kontaminationen, werden diese meist durch Bauteile eingetragen. Nicht selten kommt es aber auch zu einer versehentlichen Falschbefüllung des Lotbades. Besteht die Verpflichtung, gemäß RoHS-Richtlinien zu fertigen, ist ein Austausch oder sofortiges Verdünnen unvermeidbar.

Rüstzeug auf Beschädigungen untersuchenSilber ist in Zinn/Kupfer-Legierungen eher unerwünscht, Ver-unreinigungen führen hier zu matteren Oberflächen. Nickel ist oft Bestandteil in mikrodotierten Legierungen. Es gilt als Korn-feinungselement und minimiert das Kupfer-Leaching. Kritisch werden jedoch Werte ab 0,1 Prozent, die zu Benetzungsproble-men führen können. Steigende Goldkonzentrationen (ab etwa 0,1 Prozent) machen das Lot teigig und nehmen ihm den Glanz. Noch höhere Konzentrationen führen zu Versprödungen. Ein

AutorChristian CzapiewskiChemielaborant, Stannol, Velbert


problematisches Element ist jedoch Eisen. Hier kann sich das Lotbad über längere Zeit verunreinigen, ohne dass es auffällt. Erosion an Pumpen, Steigrohren und sonstigem Rüstzeug findet unter der Lotbadoberfläche statt und bleibt so oft unentdeckt. Die Verteilung von gelösten Bestandteilen ist sehr inhomogen, auch in Proben neigt Eisen zu Seigerungen, infolgedessen wird die Detektion und quantitative Bestimmung erschwert. Konzen-trationen ab etwa 0,03 Prozent führen zu spröden Lötverbindun-gen und körnigem Aussehen.

Erschwerend kommt hinzu, dass verwendete Werkstoffe aus dem Anlagenbau, zum Beispiel Chrom und Titan, in der Regel nicht zum Analytik-Portfolio von Laboren der Lötmittelherstel-ler gehören. Deshalb ist es ratsam, sein Rüstzeug regelmäßig auf Beschädigungen zu untersuchen und diese gegebenenfalls aus-zutauschen. Zink, Cadmium und Aluminium besitzen eine gro-ße Affinität zu Sauerstoff. Somit bilden sich schon bei niedrigen Gehalten Oxide, die sich an der Oberfläche anreichern. Konzen-trationen über 0,005 Prozent können hier bereits zu Lötfehlern führen. Arsen führt zu Entnetzung, bei Konzentrationen über 0,05 Prozent wird ein Austausch der Legierung empfohlen.

Hohe Wismut-Gehalte sorgen, ähnlich wie Blei, für matte Oberflächen. Auch wenn Wismut unter anderem für bessere thermische Festigkeit sorgt, sind Kombinationen mit erhöhter Blei-Kontamination zu vermeiden, da dieses zu Lotmeniskus-Abhebern führen kann. Antimon erhöht die Zugfestigkeit in Weichloten, Konzentrationen über 0,5 Prozent oder mehr können sich negativ auf die Benetzungsgeschwindigkeit auswirken. Ein Lotbad zu überwachen, erfordert Aufmerksamkeit, da sich eine pauschale Aussage hinsichtlich nötiger Analysenintervallen nur schwer treffen lässt. Als Kundenservice dienen kostenfreie Lot-badanalytik und entsprechende Hilfestellung. (mrc/ads) n

Niedrige Fehlerraten halten Folgekosten gering. Eine Lötlegierung im Gleichgewicht mindert die Fehlerrate und erhöht den Qualitätsstandard.

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Mit der halogenfreien No-Clean-Lotpaste Indium8.9HF will Indi-um die Baugruppenzuverlässigkeit weiter erhöhen. Eigens für „Avoid the Void“ formuliert, zeichnet sie sich durch eine hohe Transfereffizienz mit sehr geringen Abweichungen aus.

Zusätzlich zu den beachtlichen Leistungen in der Transfereffi-zienz und dem Druck nach Unterbrechungen (Response-to-Pau-se) zeigt die No-Clean-Lotpaste auch sehr gute Eigenschaften für Lötaufgaben bei Pin-in-Paste sowie der Füllung von Durchkon-taktierungen. Dabei bleibt sie in ihren Charakteristiken bei Raum-temperatur über maximal 30 Tage stabil. Indium8.9HF ist zudem geeignet für eine Vielzahl von unterschiedlichen Applikationen, insbesondere auch der Fahrzeugelektronik. Den Grund hierfür bildet die in der Paste implementierten Oxidationsbarriere, die nach Angaben des Herstellers bislang einmalig ist und für die Minimierung der Voids sorgt– vor allem bei Verlötungen von QFNs, CSPs, or BGAs.

Die Lotpaste weist sehr robuste Reflow-Eigenschaften und ein breites Prozessfenster auf. Damit lassen sich besondere Anforde-rungen erfüllen, beispielsweise eine große Zahl verschiedener Boardgrößen und fluktuierender Bedarf für Fertigungsdurchsatz, wobei die Zahl potenzieller Fehlerursachen erheblich minimiert wird. Indium8.9HF gehört zur Serie fortschrittlicher Lotpasten-formulierungen, deren Charakteristiken hohe Leistungsfähigkeit sind, frei von Blei und Halogenen, niedrige Void- und Lunkerbil-dung und No-Clean. Sie helfen den Anwendern bei ihrer „Avoid the Void“ genannten Fertigungsstrategie, verspricht der Lotpas-tenhersteller Indium. (mrc) ■

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positiv auf die Zuverlässigkeit der Baugruppe auswirkt.

Eigens für „Avoid the Void“ formuliert, zeichnet sich die halogenfreie No-Clean-Lotpaste Indium8.9HF durch eine hohe Transfereffizienz mit sehr geringen Abwei-chungen aus.

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Baugruppenfertigung Kennzeichnungstechnik

Mit Bedacht wählt Erhard Hof-mann sein Portfolio aus. Das Ziel, das sich der geschäftsfüh-

rende Gesellschafter der AdoptSMT Group gesetzt hat, ist einfach und doch anspruchsvoll: Mit dem richtigen Equip-ment flott beim Kunden zu sein, um ihn mit individuellen Lösungen zu unterstüt-zen. Da passt sein selbstgewähltes Motto recht gut: die Produktion am Laufen hal-ten. Er achtet dabei auf Nachhaltigkeit genauso wie auf hohe Qualität der Anla-gen, Systeme und Verbrauchsmaterialien.

Kennzeichnung und MaskingZur SMT Hybrid Packaging 2016 legt er den Fokus auf Etiketten, weshalb er das Portfolio auf diesem Gebiet erweitert hat. Der Erfolg gibt ihm recht: Im Jahr 2015 konnte das Unternehmen den Umsatz mit Etiketten zur Kennzeichnung und zum Abdecken verdoppeln.

Langjährig im Portfolio sind die Etiket-tenfeeder von Hover-Davis. Damit muss nicht in eine komplette Etikettierzelle oder eine Laserbeschriftungsmaschine inves-tiert werden, der vorhandene Bestü-ckungsautomat bestückt die vom Etiket-tenfeeder bereitgestellten Etiketten wie normale SMDs. Die Kombination von

Hover-Davis-Etikettenfeedern und den Hochtemperaturetiketten von Nortec für die automatische Bestückung auf Leiter-platten bleibt das wichtigste Angebot von AdoptSMT im Bereich Kennzeichnung. Der Kunde kann fertig bedruckte Etiketten beziehen oder bei der Einrichtung eines eigenen Druckcenters unterstützt werden. Das reicht von Etikettendruckern, Etiket-ten und Farbband über Etikettendrucksoft-ware bis zu Validierungs- und Verifikati-onssystemen, wie sie auch für den Vertrieb von fertig bedruckten Etiketten eingesetzt werden. Überdies bietet das Unternehmen auch Gesamtlösungen für die Erstellung von Typenschildetiketten an. Durch die Auswahl geeigneter Materialien und die Bedruckung mit Thermotransferdruck wird die geforderte Langlebigkeit sicher-gestellt. AdoptSMT liefert Drucksysteme zur Installation beim Kunden, leere oder teilweise bedruckte Etiketten mit passen-den Farbbändern und auch fertig bedruck-te Etiketten.

So wie Etiketten zur Kennzeichnung lassen sich auch die Abdeckpunkte und Abdecketiketten von Nortec in verschie-denen Formen mit den Etikettenfeedern von Hover-Davis zuführen und automa-tisch bestücken. Darüber hinaus gibt es

Bedarfsgerechte Unterstützung Erweitertes Etiketten-Portfolio und clevere Bestück- und Löthilfen

Alles was das Elektronikfertigungsherz höher schlagen lässt, hat AdoptSMT im Portfolio. Getreu dem Motto „Wir halten Ihre Produktion am Laufen“ will das Unternehmen seinen Kunden einen Mehrwert bieten. Im besonderen Fokus stehen dabei ein breites Spektrum an Etikettenlösungen und Bestückhilfen, aber auch Systeme für die Baugruppen-Nachbearbeitung. Autorin: Marisa Robles Consée

auch Abdeckpunkte und Abdeckbänder aus hitzebeständigem Polyimid für das manuelle Abdecken von Steckerleisten, Anschlusspunkten oder anderen Bereichen auf der Leiterplatte, die beim Wellenlöten nicht mit dem Lot in Berührung kommen sollen. Praktischerweise lassen sich die Abdecketiketten und -bänder nach dem Löten rückstandsfrei abziehen.

Clevere BestückhilfenZudem sind spezielle Polyimid-Etiketten von Nortec im Programm, die sich als Bestückhilfe auf unregelmäßig geformten Bauteilen aufbringen lassen. Diese Bestückhilfen können nach dem Lötvor-gang rückstandsfrei abgezogen werden.

Ein weiteres Augenmerk gilt den Gurt-feedern, die auch von Hover-Davis stam-men. Die aktuellen Modelle die SSF-Serie mit Robotic-Interface sind besonders für die Siplace-Bestückplattformen von ASM Assembly Systems und die MP-Serie von Panasonic ausgelegt. Sie lassen sich eben-so leicht ansteuern wie die QF-Feeder von Hover-Davis. Anwender können überdies gespannt auf die Weiterentwicklung des DDF-Innova genannten Direct-Die-Fee-ders (Hover-Davis) sein. Dieser lässt sich in Verbindung mit einem Standard-SMT-

Die Eigenkonstruktion der Pipettenmagazine für die 7xx-/9xx-Siplace- Pipetten mit Aluminiumschieber ist komplett aus Metall gefertigt, damit sind alle Teile verschleißfest.

Die Kombination von Hover-Davis-Etikettenfeedern und den Hochtempera-turetiketten von Nortec für die automatische Bestückung auf Leiterplatten bleibt das wichtigste Angebot von AdoptSMT im Bereich Kennzeichnung.

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Bestückungsautomaten als schnelle Die-Bestücklösung genauso einsetzen wie auch in Kombination mit Sondermaschinen.

Ohne Pipetten keine Bestückung. Daher sorgt AdoptSMT auch bei Pipettenmagazinen für eine Verbesserung in der Ersatzteil-versorgung. Nach der vor einem Jahr vorgestellten Nachrüstung von Original-Pipettenmagazinen für die 7xx-/9xx-Siplace-Pipet-ten mit Aluminiumschieber wird die zur productronica 2015 präsentierte Eigenkonstruktion gezeigt: Sie ist komplett aus Metall gefertigt, damit sind alle Teile verschleißfest. Die Deckplatte ist feststehend, die Pipetten liegen satt in kreisrunden Garagen und werden zusätzlich durch Federn in Position gehalten.

Ein „Leichtgewicht“ unter den Stripfeedern ist jener des Her-stellers Count On Tool . Dabei handelt es sich um eine gewichtop-timierte Version, die sich in Tray-Wechslern verschiedener Bestü-ckungsautomaten-Marken einsetzen lässt. Stripfeeder werden vor allem beim Bestücken von Mustern eingesetzt, teilweise auch beim Bestücken von Kleinserien. Oft hat der Fertiger nur Gurt-abschnitte zur Verfügung, die zu kurz sind, um sie in Gurtfeeder einzuspannen. Der Stripfeeder.mod kann auf der Größe eines Jedec-Trays mehrere Gurtabschnitte aufnehmen und dem Bestü-ckungsautomaten zur Abholung präsentieren. Die Gurte werden jeweils auf beiden Seiten in Schienen gehalten. Diese Schienen lassen sich für diverse Gurtbreiten einfach in Rasterschritten auf der Stripfeeder-Grundplatte montieren. Die Grundplatte und die Schienen des Stripfeeder.mini sind nur halb so lang wie beim Stripfeeder.mod. Dadurch ist es möglich, auf der gleichen Fläche doppelt so viele verschiedene Gurtabschnitte zu rüsten – oder gleich viele auf der halben Fläche, wenn der verwendete Bestü-ckungsautomat nicht genügend freie Fläche für ein Jedec-Tray hat.

Druck- und LötlösungenAls so genannte Premium-Parts bietet AdoptSMT nun auch Rakel-blätter an, die kompatibel zu den Standard- Rakelhaltern der Schablonendrucker von DEK und Ekra sind. Durch die Verwen-dung eines speziellen Materials und eine hochwertige Nickelbe-schichtung sind diese Rakelblätter widerstandsfähig auch bei Unfällen aller Art und bewirken weniger Schablonenabnutzung und einen gleichmäßigeren Pastendruck, verspricht Hofmann.

Schließlich findet man auch Lösungen rund um Rework und Repair. Neben den Thermaltronics-Lötstationen sowie Löt- als auch Entlötspitzen, sind nun auch Vorheizungen zu haben. Abge-rundet wird das Lötportfolio durch Produkte der Hersteller JBC (Heißluft-Lötstationen und Micro-Lötstationen), Purex (Lötrauch-absaugung), Plato (Lötspitzen), Indium Corporation (Lötmateri-alien vertreten in Österreich und der Schweiz) sowie Reinigungs-sprays und Entlötlitzen von Techspray . Neu im Programm sind Lötspitzenreiniger von JBC und von Thermaltronics . ■


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Baugruppenfertigung Luftreinigung

Kurzpuls-Laserprozesse dienen vor allem nicht-schmelzender Materialbearbeitung und für dieses Anwendungsfeld entstehen

interessante neue Applikationen. Ob Hartglas-Her-stellung, Photovoltaik-Dünnschichtstrukturierung oder Elektrodenstrukturierung bei Lithiumionen-Akkus: nahezu jede fortschrittliche Technologie bedient sich der Ultrakurzpuls-Laserprozesse.

Die dabei entstehenden Laserrau-che haben maßgeblichen Einfluss auf die Produktqualität und die Lebensdauer der Produktionsma-schinen sowie Umwelt-, Sicherheits- und Gesundheitsaspekte. Um so

wichtiger ist der Einsatz eines geeigneten Filtersys-tems, das alle schädlichen Partikel gründlich einfängt.

Unterschiedliche PartikelgrößenDie nachfolgend vorgestellte Untersuchung erfolgte an einem Femtosekunden-Laser mit einer Wellen-länge von 1064 nm und nimmt die Korrelationen zwi-schen abgetragener Materialart und Verteilung der Partikelgrößen bzw. Partikelkonzentration unter die Lupe. Besonderes Augenmerk lag dabei auf den Unter-schieden der Partikelgrößen von Stahl- und Kunst-stoffbearbeitung.

Das bei der Laser-Materialbearbeitung entstehen-de Aerosol wurde nahe am Entstehungsort eingefan-

Reine Luft am ArbeitsplatzLaserrauch bei Femtosekunden-Laserprozessen

Moderne Laserbearbeitung ist aus vielen Produktionsprozessen nicht mehr wegzudenken. Bei jeder dieser Anwendungen entsteht potenziell gefährlicher Laserrauch, den es abzusau-gen und zu filtern gilt. Folgender Beitrag stellt eine Partikeluntersuchung an einem Femto-sekunden-Laser vor und demonstriert den Einsatz des Filtersystems LAS 260 von ULT zur quasi restlosen Beseitigung aller Partikel. Autoren: Dr. Stefan Jakschik, Dr. Steffen Blei

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Das Absaug- und Filtersys-tem LAS 260 für Prozesse mit Ultrakurzpuls-Lasern fängt auch Nanopartikel ein.

Stahlpartikel von einem Ma-terialabtragungsprozess mit Femtosekunden-Laser (erste Stelle). Einige Metallpartikel zeigen eine Kalottenform.

Stahlpartikel von einem Ma-terialabtragungsprozess mit Femtosekunden-Laser. Eini-ge Metallpartikel zeigen Ka-lottenform.

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gen und in ein Filtersystem gesaugt. Dabei bestimmte ein Motorenabgas-Partikelgrößenspektrometer (Engine Exhaust Particle Sizer, EEPS) mit einem Messbereich von 5,6 nm bis hin zu 560 nm kontinuierlich die Verteilung der Partikelgrößen. Zu diesem Zweck analysierte das System eine Probe.

Vorfilter mit großer OberflächeDie Partikel der Probe werden positiv geladen und bewe-gen sich in einem elektrischen Feld auf Elektrometer zu, wo sie ihre Ladung abgeben. Die abgegebene Ladung ist ein Maß für die Größe der Oberfläche des Partikels. Ent-sprechend ihrer elektrischen Beweglichkeit treffen die Partikel auf unterschiedliche Elektrometer. Die Größen-verteilung ließ sich anhand der Stromstärken der Elekt-rometer errechnen. Darüber hinaus hat ein Sekundär-elektronenmikroskop (SEM) Proben aus dem Filter unter-sucht, um die Form der Partikel zu analysieren.

Zum Filtern des Rohgases kam das Filtersystem LAS 260 von ULT mit Speicherfilter und plissiertem Vorfilter F9 zum Einsatz. Dieser Vorfilter besteht aus einer großen Oberfläche mit gut definierter Querstromfilterung für hohe Filterlebensdauer. Ein Hepa-Sekundärpartikelfilter der Klasse H14 sorgt für eine Reinigungsleistung auf

Doppelt gefiltert hält besser

Gegenstand einer Untersuchung beim Spezialisten für Ab-saug- und Filtersysteme ULT war die Partikelverteilung wäh-rend des Betriebs von Ultrakurzpuls-Laserprozessen. Im Grö-ßenbereich zwischen 50 und 200 nm gab es hohe Partikel-konzentrationen bis zu 106 #/cm³. Durch den Einsatz des Fil-tersystems LAS 260 mit plissiertem Vorfilter und Hepa-Nach-filter ließ sich ein Wirkungsgrad der Filtrierung von deutlich mehr als 99 Prozent nachweisen. Bei nicht-krebserregenden und nicht-mutagenen Stoffen lässt sich die gereinigte Luft dem Arbeitsplatz wieder zuführen und damit Energiekosten sparen.

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Baugruppenfertigung Luftreinigung


AutorenDr. Stefan Jakschik, Vorstand Technik, ULTDr. Stefan Blei, Projektleiter, ILK Dresden


0,005 Prozent der ursprünglichen Partikelzahl. Diesem Filter ist ein Aktivkohlefilter nachgeschaltet, um even-tuell noch enthaltene gefährliche Gase aus dem Laser-prozess aufzufangen.

Schließlich wurde die Leistung des Filtersystems LAS 260 ermittelt. Dabei lief der Laser im Dauerbetrieb und die Partikelkonzentrationen wurde wie zuvor beschrieben mit dem EEPS-Verfahren im Rohgas sowie im gereinigten Gas gemessen.

Nanopartikel sind schnellerDie Bilder 2 und 3 veranschaulichen die Partikelform, betrachtet mit dem Sekundärelektronenmikroskop (SEM). Wie erwartet waren die meisten dieser Parti-kel nicht geschmolzen. Eine geringe Anzahl der Metallpartikel zeigte jedoch eine Kalottenform (halb-kugelförmig). Das lässt auf ausreichende thermische Energie schließen, um dieses Material zu schmelzen. In allen Fällen ist die Größe dieser Partikel mit d = 100 bis 200 nm sehr gering. Im Gegensatz zur Metallverarbeitung schienen die Kunststoffpartikel anfänglich kleiner zu sein. Auf dem Filter bildeten sie jedoch kleine zusammengebackene Plättchen. Die Partikelform ist zumeist kubisch und die Ausbildung der Plättchen kann durch thermische Energie wäh-rend der Agglomerationsphase auf dem Filter erfolgen.

Auf Grund dieser Ergebnisse ist die Filtertechno-logie neu zu überdenken. In Hinblick auf die Absau-gung gilt es, die hohe kinetische Energie dieser Par-tikel zu berücksichtigen. Kleine Partikel sind durch

die kinetische Energie schneller. Um auch die kleinen Partikel im Nanometerbereich aufzufangen, muss ein weiter entfernter Absaugort die als Grundregel nahe am Entstehungsort eingerichtete Absaugung ergän-zen.

Hochwertiges FiltersystemDa sich die Partikelgrößen hauptsächlich im Nano-meterbereich befinden, können sie die Lunge-Blut-Barriere überwinden und stellen somit ein hohes Gesundheitsrisiko dar. Standard-Filterverfahren eig-nen sich daher nicht für die Luftreinigung. Bild 4 illustriert das Grundprinzip der Partikelfilterung beim Absaugsystem LAS 260. Wie bereits gezeigt, fängt der F9-Filter die allermeisten Partikel ein, sodass die Betriebskosten sehr niedrig sind.

Bild 5 zeigt die Ergebnisse der EEPS-Messung bei der Kunststoffabtragung. Der statistische Maximal-wert der Größenverteilung der Partikel lag bei einem Durchmesser von 90 nm mit einer Konzentration von 3 bis 4 *105 Partikeln/cm³. Dieser Wert liegt erheblich über den akzeptablen Konzentrationswerten für die Gesundheit der Mitarbeiter und eine hohe Pro-duktqualität. Auf Grund der Sandwichtechnik des Filtersystems LAS 260 lag die Konzentration in der gereinigten Luft in der Größenordnung des Hinter-grundsignals des Labors mit dN << 10² #/cm³. In Bezug auf den Laserrauch ist also ein qualitativ hochwerti-ger Prozess möglich, sodass sich die gereinigte Luft dem Arbeitsplatz wieder zuführen lässt. (mou) ■

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Kunststoffparti-kel von einem Materialabtra-gungsprozess mit Femtosekun-den-Laser (erste Stelle). Die Parti-kelform ist zu-meist kubisch.

Kunststoffparti-kel von einem Materialabtra-gungsprozess mit Femtosekun-den-Laser (zwei-te Stelle). Die Partikelform ist zumeist kubisch.

Prinzip der Parti-kel-Vorfilterung beim LAS 260: Der F9-Filter fängt die meis-ten Partikel ein.

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Prozesssicherheit. Durch gute Spülbarkeit mit DI-Wasser hinterlassen diese Baugrup-penreiniger keine Reiniger-Rückstände auf der elektronischen Baugruppe. Zudem werden die beiden Dual-Cure Diazo-High-End-Kopierschichten Azocol Z 170 FL und Azocol S 305 FL zu sehen sein. (mrc) n

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Baugruppenfertigung ECM


Elektrochemische Migration, eine Form der Korrosion, ver-mindert als feuchtebedingte Fehlfunktion die Zuverläs-sigkeit und Lebensdauer elektronischer Baugruppen und

ist häufig für klimabedingte Ausfälle verantwortlich. Typische Fehlerbilder sind bleibende und temporäre Kurzschlüsse. Doch wie genau entsteht Elektrochemische Migration, wie sind die Risiken dafür einzuschätzen und vor allem, wie vermeidet man sie? Dieser erste Teil des Artikels erläutert die Voraussetzungen und den Entstehungsmechanismus der Elektrochemischen Mig-ration, grenzt sie von anderen dendritischen Ausfallerscheinun-gen ab und befasst sich mit den Folgen.

Feuchtefilme und Betauung als UrsacheDer wesentliche Faktor für elektrochemisches Brückenwachstum ist die Anwesenheit von Feuchte, denn sie ermöglicht die Entste-hung von Korrosion. Feuchte kann zum einen durch auf den Oberflächen adsorbierte Feuchtefilme, zum anderen durch Betau-ung auf der Baugruppe entstehen. Die für die adsorbierten Feuch-tefilme nötige kritische Luftfeuchtigkeit hängt dabei stark von der Oberflächenenergie und -polarität ab, also vom Werkstoff und insbesondere der Lötstoppmaske und deren Füllgrad. Der kriti-sche Wert ist häufig schon bei Luftfeuchten deutlich unterhalb des Taupunktes erreicht, also der Temperaturdifferenz, bei der sich erste Wassertropfen auf der Oberfläche bilden. Für Korrosi-onsvorgänge genügen etwa Filmdicken von wenigen Monolagen.

Aber auch durch Temperaturwechsel induzierte Betauung kann zu Elektrochemischer Migration führen. Im Gegensatz zu den Feuchtefilmen konzentriert sich die Betauung auf die wärme-trägsten Stellen, also die Metallisierungen oder hygroskopischen Stellen wie Verunreinigungen. Organische Säuren oder Halo-genidsalze als typische Lötrückstände ziehen den Taupunkt lokal bis auf 60 Prozent relativer Feuchte herab.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist der verwendete Werkstoff. Für einen Feuchtefilm ausreichende Lagenzahlen bilden sich etwa auf Metallen beziehungsweise metalloxidischen Oberflächen ab einer kritischen Feuchte von 60 bis 70 Prozent RH (Relative Humi-dity) oder auf quarzgefüllten Lötstoppmasken. Ebenso wirken Schadgase wie beispielsweise Stickstoffverbindungen, H2S und CO2, die sich zudem im Feuchtigkeitsfilm lösen (Bild 1).

ECM als Ursache von FeldausfällenTeil I: Entstehung und Folgen von Elektrochemischer Migration

Fehlfunktionen und deren FolgenHöhere Packungsdichten und fortschreitende Miniaturisierung rücken durch Feuchte und Verunreinigungen ausgelöste Fehlfunktionen in den Fokus. Das gilt besonders für Baugruppen, deren Funktionsfähig-keit in jeder Klimazone, bei hohen Temperaturschwankungen und ext-remer Feuchte gewährleistet sein muss. Eine mögliche Ursache für Fehlfunktionen ist Elektrochemische Migration aufgrund von Feuchte-filmen oder Betauung. Erfahren Sie alles über die Voraussetzungen und die Entstehung Elektrochemischer Migration und deren Folgen.

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Elektrochemische Migration (ECM) beeinträchtigt die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit elektronischer Bau-gruppen und ist immer wieder im Gespräch als möglicher Auslöser für Fehlfunktionen im Feld. Dieser Artikel erklärt die Entstehung von ECM und deren mögliche Folgen. Methoden zum Vermeiden von Feldausfällen dis-kutiert der zweite Teil des Artikels in der nächsten Ausgabe. Autor: Franz Wutz

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Auf Aluminiumoxidkeramiken oder ungefüllten, unpolaren Lötstoppmasken werden für einen Feuchtefilm ausreichende Lagenzahlen erst bei über 90 Prozent RH oder darüber erreicht. An Sn-metallisiertem Epoxidharz-Substrat, also den Schaltungs-trägern, schlägt sich die Feuchte bei konstantem Klima bevorzugt an den Kunstharzflächen nieder und wird bis zum Partialdruck-gleichgewicht adsorbiert sowie gespeichert.

ECM-Anfälligkeit abschätzenErgänzend muss ein Metallisierungs- beziehungsweise Lotwerk-stoff vorliegen, der Elektrochemische Migration ermöglicht, also einen Aktivbereich in alkalischen Elektrolyten aufweisen muss (graue Flächen in Bild 2). In destilliertem Wasser migrieren zum Beispiel insbesondere Silber, Kupfer, Blei, Zinn und Cadmium. Die Neigung zur Brückenbildung folgt hierbei sehr ausgeprägt den Potenzialen der Spannungsreihe und der Erweiterung des aktiven Werkstoffverhaltens im alkalischen Bereich. Bei Nickel kommt es dagegen unter Kondenswasserbedingungen nicht zur Migration beziehungsweise Korrosion. Die Anfälligkeit eines Elementes für Elektrochemische Migration ist mithilfe des pH-

Potenzial-Diagramms, des so genannten Pourbaix-Diagramms abschätzbar (Bild 2).

Neben Feuchte und Werkstoff beeinflussen vor allem Rück-stände und Verunreinigungen auf den Baugruppen die Entstehung Elektrochemischer Migration. Betauung wird vor allem dann begünstigt, wenn hygroskopische Flussmittelrückstände, Stäube oder Salzkristalle auf den Ober flächen vorliegen, die als Konden-sationsstellen respektive -keime für Feuchtigkeit und Schadgase wirken. Zusätzlich zur Adsorptionsbegünstigung wirken solche Verunreinigungen als Feuchtespeicher, sodass etwa die ansons-ten schnell verlaufende Rücktrocknung von Polymeren erst bei relativen Feuchten unter 30 Prozent RH gewährleistet ist.

Anodische MetallauflösungInfolge des auf der Baugruppenoberfläche adsorbierten Feuch-tefilms sinkt der Oberflächenwiderstand und damit die notwen-dige Isolationsfähigkeit der Lötstoppmasken oder Schaltungs-träger. Ab einer kritischen Filmdicke ermöglicht die Eigenleitfä-higkeit des adsorbierten, reinen Wasserfilms die Elektrolyse. Diese führt zu einer lokalen, starken Alkalisierung an der Ano-

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Bild 1: Bei kleinen Lösungs-leitfähigkeiten aufgrund ge-ringer Ionenkonzentratio-nen kommt es schnell zum Dendritenwachstum.

Bild 2: Kriechkorrosion durch Schadgas wie Stickstoffver-bindungen.

Bild 3: Schematische Darstel-lung der Auflösung, Ionen-wanderung und -abschei-dung. Es entsteht eine hohe Metallhydroxid- oder Metall-Komplexkonzentration.

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Bild 4: Stromtragfähige Dendritenbildung, gelbes und rotes Zinnoxid weist auf hohe Temperaturen hin.

Bild 5: Schadensfall nach einem Brand durch Elektrochemische Migration (l.) und Spannungsdurchschlag (r.).

Bild 6: Bei hohen Ionenkonzentrationen bzw. -gradienten bilden sich glat-tere Wachstumsstrukturen wie Faserbündel und Bänder.

de, das heißt an der Spannungsversorgung (VCC) oder den sig-nalführenden Kontakten. Durch die pH-Werterhöhung werden insbesondere Silber, Kupfer, Zinn und Blei als die derzeit am meisten verbreiteten Metallisierungselemente in einen elektro-chemisch aktiven Bereich polarisiert.

Durch den Nebenschlussstrom zwischen dem Kontakt und der Masse (Anode) löst sich die Anode auf. Die Auflösung ist umso stärker, je stärker der Nebenschlussstrom ist. Durch die Auflösung der Anode entsteht dort eine hohe Metallhydroxid-Konzentration oder – wenn entsprechende Elektrolyte in der Lösung sind – eine hohe Metall-Komplex-Konzentration. Das aufgelöste Anodenmaterial breitet sich überwiegend längs des Konzentrationsgradienten aus (Bild 3). Die Kinetik der Auflösung erfolgt über eine direkte Lösung vom Gitterplatz, aus der Kan-tenlage bei an der Oberfläche ausgetretenen Versetzungen und an Fehlstellen oder über adsorbierte, so genannte ad-Atome bei kontinuierlicher Hydratation. Die Neigung zur Brückenbildung ist in Zusammenhang mit der Lösungs- beziehungsweise Sol-vatisierungsfähigkeit der jeweiligen Ionen zu sehen. Zur Migra-tion des Silbers genügt etwa das sich in wässrigen Medien leicht bildende und sehr gut lösliche Ag(OH). Gold hingegen geht nur dann in Lösung, wenn sich ein Tetrachlorgoldkomplex bilden kann. Dies zeigt, dass einige Elemente unter Reinwasser-Bedin-gungen keine Brücken bilden können beziehungsweise die Mig-rationsneigung sich erst durch Verunreinigungen stark erhöht.

Wanderung und Abscheidung der MetallionenDie Wanderung der gelösten Metallisierungsionen wird anschei-nend nur dann durch das anliegende elektrische Feld mitbe-stimmt, wenn die Leitfähigkeit des Elektrolyten ausschließlich von den Ionen der Metallisierung und nicht vom Grad der Kon-tamination abhängt. Diese Bedingung ist erfüllt, solange die Konzentration der auf der Leiterplatte gelöst vorliegenden Kon-tamination in der Größenordnung nicht die Kon zentration der migrierenden Metallisierungsionen übersteigt. Die Wanderung der Ionen ist dabei durch den Potenzial- und den Konzentrati-onsgradienten bestimmt. Der Potenzialgradient wird durch die anliegende Be triebsspannung und den Leiterabstand bestimmt, der Konzentrationsgradient durch die Auflösungs- und die Dif-fusionsgeschwindigkeit der solvatisierten Metallisierungswerk-stoffionen. Dabei hängt die Beweglichkeit der Ionen wesentlich vom Durchmesser der Komplexe nach der Solvatisierung ab sowie von der Auflösungsgeschwindigkeit der Signal- beziehungswei-se Standby-Stromstärke und der aktiven Fläche. Ist der Potenzi-algradient verglichen mit dem Konzentrationsgradienten der

migrierenden Ionen klein, so diffundieren die Ionen entlang des Konzentrationsgradienten. Ist dieser hinreichend groß, kann es sogar zu einer Wanderung der Ionen gegen das elektrische Feld von Masse zum Kontakt kommen.

Die eigentliche Brückenbildung erfolgt allerdings entweder durch galvanische Abscheidung ausgehend von der Kathode (GND) oder, seltener, durch das Ausfallen der Hydroxide, Oxy-hydrate beziehungsweise Komplexe als Salze, das so genannte Staining von der Anode aus (VCC oder Signalkontakt). Die galva-nische Abscheidung findet bevorzugt an Stellen hoher Feldstärke statt. Liegen kleine Lösungsleitfähigkeiten aufgrund geringer Ionenkonzentrationen vor, drängen sich die Feldlinien an Spitzen und Kanten zusammen. Dies führt zum Ausbau der oberflächigen Gitterstörungen in den Lötstellen oder VCC-Metallisierungen, zu Mikrorauheiten und über Pyramidenwachstum zur Ausbildung dendritischer Strukturen (Bild 4). Liegen hohe Ionenkonzentra-tionen oder -gradienten vor, so werden glattere Wachstumsstruk-turen begünstigt mit Bänder oder Faser bündel (Bild 5).

Die Geschwindigkeit der Brückenbildung lässt sich durch grö-ßere und gerichtete Körner in der Lötstelle, also durch das Löt-profil, verringern. Die größeren Körner bewirken eine Vermin-derung der Fehlstellenzahl, wie sie Korngrenzen einbringen. Hier liegt also ein Zielkonflikt mit der mechanischen Festigkeit der Lötstellen vor, da hierfür Feinkörnigkeit angestrebt wird.

Zu Staining kommt es, wenn die Löslichkeit der Hydroxide oder Komplexe im adsorbierten Feuchte- oder Betauungsfilm überschritten wird und sie als Salze wie etwa Zinnadipat ausfal-len. Bei galvanischer Abscheidung ist zu erwarten, dass die Brü-cken überwiegend metallisch aufgebaut sind. Beim Staining hängt die Zusammensetzung der Brücken vom Elektrolyten ab, da sich hier Metallsalz- bzw. Komplexverbindungen bilden. Die Migrationsbrücken können Entfernungen auf der Oberfläche wie auch im Inneren faserverstärkter Basismaterialien bis zu meh-reren Millimetern überbrücken.

Abgrenzung zu anderen AusfällenIm Interesse einer gezielten Ursachenabhilfe bei Ausfällen muss sich die Elektrochemische Migration von anderen Ausfallmecha-nismen mit dendritischem Erscheinungsbild unterscheiden lassen.

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Anzusprechen sind hier Spannungsdurchschläge und Graphiti-sierungen auf Bauelementen wie Bariumtitanatkondensatoren.

Spannungsdurchschläge werden vor allem durch Poren oder Blasen im Lötstopplack, seltener in Schutzlacken oder Verguss-massen hervorgerufen. Die verringerte Isolationsfähigkeit kann durch Feuchteeinlagerungen noch weiter sinken. Hier ist ursäch-lich die Porosität durch Optimierung der Lackierung anzugehen.

Je nach Qualitätsstandard gibt es am Markt auch Keramikkon-densatoren mit organischen Beschichtungen, deren Isolations-wirkung für den Einsatzfall oder durch Feuchte und Verunrei-nigung bedingt zu klein sein kann. Auch hier bilden sich dann wie bei der Porosität im Lötstopplack durch Spannungsdurch-schlag bäumchenartige Graphitisierungen. Felderfahrungen zeigen, dass ein gewisses Maß an Beschichtung einen günstigen Einfluss zur Stabilisierung gegen Elektrochemische Migration liefert, da diese Schichten meist hydrophob sind.

Folgen Elektrochemischer MigrationHäufig ist Elektrochemische Migration als Schadensursache nicht oder nur mit großem Aufwand nachweisbar. Wenn bei kurzen Betauungszeiten von typischerweise wenigen Minuten nur klei-ne Dendriten auftreten, sind diese nicht stromtragfähig und brennen sofort wieder ab. Dies führt zu unzufriedenen Endnut-zern, mitunter zu Imageschäden und je nach Anwendung zu hohen Folgekosten. Zum Nachweis müssten die betroffenen Schaltungen aus dem Feld zurückgeführt und rasterelektronen-mikroskopisch auf ECM-Spuren untersucht werden. Schon aus logistischen Gründen ist dies häufig nicht möglich. Deshalb fin-den sich diese Ausfälle zusammen mit Softwarefehlern und Kriechstromeffekten unspezifisch als Fehlfunktion wieder.

Bei der Bildung beständiger, also stromtragfähiger Dendriten treten schnell Temperaturen von einigen hundert Grad Celsius auf (Bild 6). Verfügt die Schaltung also nicht über eine entspre-chende Sicherung und Abschaltung, führen diese Temperaturen zum Brand. Da hierdurch aber die Schaltung zerstört wird, bleibt es oft spekulativ, ob die Brandursache auf ECM oder etwa Span-nungsdurchschläge zurückzuführen ist (Bild 7). (mou) ■

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Baugruppenfertigung LTCC-Technik

Im Zentrum des Thüringer Holzlandes zwischen Jena und Gera liegt Hermsdorf. Seinen Bekannt-heitsgrad verdankt es auch dem Hermsdorfer

Kreuz, bei dem sich die Autobahnen Köln-Dresden (A 4) und Berlin-München (A 9) kreuzen. Hermsdorf ist auch Sitz der auf LTCC-Produkte spezialisierten Via Electronic – nicht von ungefähr: Seit dem Jahr 1892 werden am Standort technische Keramiken pro-duziert. Die Entwicklung des Delta-Glockenisolator von Robert Friese im Jahre 1897 galt zu seiner Zeit als ein revolutionäres Konstruktionskonzept für Hoch-spannungsisolatoren. In den 1930er Jahren wurde der Langstabisolator gefertigt. Dabei wurde Steatit als keramischer Isolationswerkstoff eingeführt.

Die vielseitigen Eigenschaften und die Weiterent-wicklung der technischen Keramik führten im Laufe der Jahre zur Entdeckung neuer Werkstoff- und Pro-duktgruppen wie den keramischen Schichtkonden-satoren. Als Kombinat „Keramische Werke Herms-dorf“ wurde der Standort zu DDR-Zeiten auf bis zu 7.000 Mitarbeiter aufgebaut, zur Keramik kam die Elektronik hinzu und es erfolgte später die Produkti-on von 4 MBit großen Speicher-Schaltkreisen. Heute tummeln sich zahlreiche Firmen an dem Standort; denn die Keramik- und Elektronikindustrie blieben

Hermsdorf erhalten. Neben Via Electronic und weite-ren Unternehmen befindet sich auch ein Teil des Fraun-hofer IKTS (Institut für Keramische Technologien und Systeme) in unmittelbarer Nähe.

Das Besondere von LTCCDer Geschäftsführer von Via Electronic ist Franz Bechtold, ein ausgebildeter Mineraloge. Von Siegert Electronic kommend, hat er sein fundiertes Wissen über die Dickschichttechnik weitergetragen und Via Electronic zu einem weltweiten Partner für Keramik-substrate vorangetrieben. Der Kern der LTCC-Tech-nologie (Low Temperature Co-fired Ceramic) sind bei niedrigen Temperaturen sinternde flexible Keramik-folien. Wobei niedrig eine deutungsvolle Bezeichnung ist, denn LTCC Keramik wird bei einer Temperatur von 900 °C gebrannt. Doch die Bezeichnung „niedrig“ ist auf keramische Sinterprozesse zu beziehen und relativ zu den dort herrschenden Temperaturen von bis zu 1.800 °C zu sehen. Basis sind stets „grüne“, das heißt ungebrannte Folien. Diese Folien werden mecha-nisch strukturiert, in Dickschichttechnik bedruckt, laminiert und bei 900° C gesintert. Ein Multilayer-board, hochintegriert, dreidimensional vernetzt aus Keramik kann das Ergebnis sein.

LTCC, der Trägerwerkstoff, besteht nicht nur aus Keramik, sondern enthält auch Glas. Wichtig hierbei sind die Vaku-umdichtigkeit, niedrige dielek-trische Verluste und Bleifreiheit. Seine Formbarkeit im unge-brannten Zustand eröffnet völ-lig neue Lösungen für Verbin-dungen und Bestückungen. Vertiefungen, Chip Carrier Strukturen, Fenster, kompli-zierte Außenkonturen und drei-dimensionale Formen sind mit diesem Werkstoff zu realisieren.

Dass passive Komponenten in das Substrat eingebettet wer-den können, ist ein klarer Vorteil dieser Technik. Meist handelt es

Aller Anfang ist grünLösungen für individuelle Anwendungen

Produkte aus LTCC haben vielfach ihre extreme Leistungsfähigkeit und Robustheit unter Beweis gestellt. Da-durch, dass sich der Trägerwerkstoff für hohe Temperaturbereiche und Frequenzen eignet, kommt er vor allem in der Luft- und Raumfahrt, Telekommunikation, Automobil-, Verkehrs-, Wehr-, Medizin-, Radartechnik und Sensorik zum Einsatz. Mit Multilayer und Spezialpackages hat sich Via Electronic einen Namen gemacht. Autor: Manfred Frank

Mit dem so genann-ten Postfiring in Durchlauföfen wird die Keramik bei ei-nem typischen Tem-peraturpeak von 850 °C und einer 60-minütigen Durch-laufzeit endgültig „in Form“ gebracht. Da-bei oxidieren Edelme-tallpasten und Wider-stände sowie inerte Kupfer- und Nickel-pasten.

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sich um Kondensatoren, Induktivitäten und Widerstände. Damit lassen sich zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen. Einmal reduzieren sich die Abmessungen der Schaltung gegenüber kon-ventionellen Leiterplatten maßgeblich und die Verbindungen fallen wesentlich kürzer aus. Das zieht die erfreuliche Folge nach sich, dass para-sitäre Kapazitäten und Induktivitäten eindeutig geringer ausfallen. Mehrlagenschaltungen ken-nen kaum eine Begrenzung der Lagenzahl. Zusammen mit dem niedrigen Verlustfaktor des keramischen Dielektrikums sprechen die Fakten für hochfrequente Applikationen. Auch die Nie-

Keramische Multilayer

Die zunehmende Komplexität und Miniaturisie-rung macht ungewöhnliche aber wirtschaftliche Realisierungen hochintegrierter Schaltungsstruk-turen erforderlich. Via Electronic verwendet für in-dividuelle Kundenprojekte das entsprechende LTCC-Material und die zugehörigen Prozesse.

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derohmigkeit innen liegender Leiterbahnen trägt ihren Teil dazu bei. Dazu gesellen sich die robus-te Konstruktion der LTCCs, die Unempfindlich-keit gegenüber Feuchte und Temperatur sowie die Tatsache, dass sich Schaltungen bereits mit wenigen externen Bauelementen aufbauen las-sen. Außerdem besteht die Möglichkeit der 3D-Integration, die für Mikrowellenschaltungen besondere Vorteile aufweist. Die mögliche Kom-bination der LTCC-Technik mit der Dünnschicht-technologie erschließt Anwendungsfelder auf dem Gebiet der Sensorik und Messtechnik.

Der Weg zur KeramikbaugruppeIm engen Schulterschluss mit dem Kunden wer-den Details offengelegt, die relevant für die Fer-tigung sind. Liegt ein Schaltplan vor, prüfen die Techniker dessen Plausibilität und erstellen auf dieser Basis das komplexe Layout. Aus dem Lay-out werden die Einzelaufgaben für den Produk-tionsprozess definiert: Daten für Werkzeuge, Programme und finale Tests. Nach dem Erstellen der Werkzeuge schließt sich die Herstellung der Prototypen an, die zur Freigabe der Serienpro-duktion erforderlich sind. Mit in den Prozess sind das Einbringen von Via-Holes, das Via-Filling und das Aufbringen der Leiterbahnen per Sieb-druck inbegriffen. Die Via Holes stanzt eine CNC gesteuerte automatische Stanze mit bis zu 15 Hüben/s, typischerweise mit einem Durch-messer von 200 µm. Halbautomatische Sieb-druckanlagen inklusive Bilderkennung drucken das Leiterbild mit einer Auflösung von 200 µm und rund 10 µm Dicke. Die automatische opti-sche Inspektion im Anschluss sorgt für ein feh-lerfreies Druckbild. Dem schließt sich das Zusam-mentragen und Laminieren der Einzellagen an.

Keramische Baugrup-pen werden bevor-zugt dort eingesetzt, wo es auf extreme Zu-verlässigkeit und Funktionssicherheit ankommt, etwa in der Satellitentelekommu-nikation, Telekommu-nikation, Luft- und Raumfahrt, Navigati-on oder Automatisie-rungstechnik.

Das Stapeln und Laminieren erfolgt über Fanglöcher in Stapelwerkzeugen. Anschließend wird der Stapel bei etwa 70 °C und isostatisch mit 200 MPa verpresst.Bil

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AutorManfred Frankfreier Fachjournalist


Lage gegen Lage wird über Fiducials und Registrie-rungswerkzeuge exakt ausgerichtet. Das Paket wird anschließend bei etwa 70 °C und isostatisch bei einem Druck von rund 200 MPa verpresst. Mit diesem Ver-fahren wird die Keramik porenfrei verdichtet.

Die noch so genannte „Grüne Keramik“ – weil unge-brannt – durchläuft anschließend mehrere Arbeits-stationen. Leistungsstarke CNC gesteuerte Fräsma-schinen bringen Kanäle, Kavitäten, Konturen in viel-fältigen Formen und Größen je nach Aufgabenstellung ein. In temperaturgesteuerten Brennöfen werden die Keramiken mit exakt definierten Profilen unter oxi-dierender Atmosphäre gesintert. Während dieser Prozedur wird die noch grüne Keramik bei einer Tem-peratur um 900 °C gesintert. Und das je nach erfor-derlichem Brennprofil zwischen 6 und 24 h. Während des Sintervorgangs wird zunächst die Organik aus-getrieben und anschließend die Porosität und das Volumen deutlich verringert. Danach wird noch ein-mal „nachgefeuert“: Bei einer typischen Höchsttem-peratur von 850 °C werden rund 60 min lang Edelme-talle und Widerstände in Luftatmosphäre eingebrannt. Unter einer inerten Atmosphäre kommen Nickel und Kupferpasten dazu. Nach dem Abkühlen folgt das Lasertrimmen. Gedruckte Widerstände werden auf ihren Wert ausgerichtet, also getrimmt.

Getestet wird nach jedem Prozessschritt. Über-nimmt der Auftraggeber die weitere Verarbeitung der Platine, dann ist der Prozess mit den letzten finalen Tests beendet. Muss aber noch bestückt werden, folgt der nächste Prozessschritt mit dem Löten von Heat-sinks, Leadframes und Ringframes unter hermetischer Vakuumatmosphäre. Bei rund 250 bis 320 °C werden diverse metallische Verbindungen wie Gold/Zinn, Blei/Zinn, Zinn/Silber und Zinn/Silber/Kupfer verarbeitet. SMT-Bauteile folgen in einem nächsten Prozessschritt. Bestückungsautomaten mit halbautomatischen Arbeitsstationen setzen die Bauteile auf. In einem Reflow-Einbrennofen werden die Bauteile mit dem Substrat verbunden. Finale Prüfungen wie elektrischer

Test, optische Inspektion und mechanische Tests stel-len Funktionalität und damit auch die Qualität sicher. Zur sicheren Rückverfolgbarkeit wird die gesamte Herstellung dokumentiert.

Multilayer und SpezialpackagesWerden extreme Einsatzbedingungen plus lange Lebensdauer plus maximale Funktionsdichte gefor-dert, dann kommen Keramik-Multilayer zum Einsatz. Aus gutem Grund, denn ein Großteil der Schaltungs-strukturen wird von der Keramik hermetisch dicht verschlossen. Diese widerstehen damit auch extremen klimatischen Bedingungen. Gute Wärmeleitfähigkeit minimiert die Stellen mit Hot-Spot-Temperaturen. Hohe Temperaturwechselbeständigkeit und Isolati-onsfähigkeit zeichnen sie ebenfalls aus. Zudem sind die Verbindungsstellen auf ein Minimum reduziert.

Mit der LTCC-Technologie lassen sich nach Franz Bechtold hochspezialisierte Packages herstellen. Dabei kommt dem Designer der dreidimensionale Aufbau in Sachen Flexibilität sehr entgegen. Da sind sehr fla-che Gehäuse ebenso möglich wie Produkte mit hohen Rahmen und extremer Kavität. Auch vor hochpoligen Anschlüssen schreckt die Technik nicht zurück. Selbst im Gehäuserahmen und im Deckel lassen sich Ver-bindungen und Verdrahtungen unterbringen. Stapel-anordnung und modulare Gehäusefamilien nach dem Baukastenprinzip werden genauso Realität, wie die Integration mikromechanischer Komponenten und Sensoren. Selbst Durchführungen für Flüssigkeiten und Gase lassen sich integrieren. (mrc) n

Bild 1: SMT-Labor mit Bestückungsplätzen und Reflow-Öfen für Musteraufbauten.

Bild 2: Im kontaktier-ten Zustand werden gedruckte Widerstän-de durch Laserschnitt erhöht, bis der Ziel-wert erreicht ist.

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Die Qualitätskontrollen elektronischer Baugrup-pen werden durch die steigenden Packungsdich-ten anspruchsvoller. Verborgene Lötverbindun-gen und der geringe Abstand zur Leiterplatte erschweren die traditionelle Inspektion nach der Bestückung mit BGA-Schaltungen. Inspekti-onssysteme zur einfachen und verlässlichen visuellen Inspektion von Lötverbindungen an BGA, µBGA, CSP und Flip-Chip-Packages sind da gefragt, wie Einsatz von Videomikroskopen mit geeigneten Prismenlinsen wie das Flexia von Optilia (Vertrieb: TBK Technisches Büro

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Das Flexia-BGA-Inspektionssystem liefert scharfe Bil-der von Lotperlen unter BGAs, µBGA, CSP und Flip-Chip-Packages bis hin zu 10 Reihen und einem Mindest-abstand zur Leiterplatte von 40 µm.

Der Trend hin zu immer kleineren Strukturen und die wachsende Funktionsintegration in der Leiterplatte stellt große Herausforderungen an Dosiersysteme. Mit dem Dotliner 07 stellt Mar-tin den grundlegend überarbeiteten Dosier- automaten vor. Neuerdings haben die Tisch-Do-sierroboter der Dotliner-Familie die Dosiertech-nik und Steuerungselektronik im Gehäuse direkt integriert. Die komplette Medienübergabe (pneumatisch und elektrisch) ist sauber an der

Geräterückseite angeordnet. In Zuge der tech-nischen Überarbeitung wurde eine USB-Farb-kamera mit Autofokus- und Zoomfunktion inte-griert und die XYZ-Schrittmotorsteuerung ver-bessert. So lassen sich die Achsen künftig mit einer bis zu vier Mal höheren Auflösung (6µm/Schritt) positionieren, verspricht der Hersteller. Die beheizte Düsenaufnahme erlaubt ein Erwär-men des Materials direkt an der Dosierdüse auf bis zu 50 °C. Dadurch ist es möglich, für jede Anwendung die Materialviskosität entsprechend einzustellen. Optional ist ein Kühlmodul erhält-lich, mit der sich das Material in der Kartusche unter Raumtemperatur abkühlen lässt. Die Kom-munikation zwischen PC und Dosierroboter erfolgt über eine einzige USB-Leitung. (mrc) n

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Seine Qua l itätsmanagement-Erkenntnisse blieben in den USA jahrzehntelang gänzlich unbeach-

tet. Es half auch nichts, dass ihn General Douglas MacArthur nach den Wirren des zweiten Weltkriegs im Jahr 1950 als Sta-tistiker und Qualitätsexperten nach Japan holte und auch nicht, dass es ihm Ishika-

konnte der US-amerikanische Physiker und Pionier des Qualitätsmanagements, William Edwards Deming, seinen Lands-leuten sein 14-Punkte-Programm für bes-seres Management, die sieben Hürden für die Umsetzung der neuen Philosophie und die sieben tödlichen Krankheiten eines Managementsystems schmackhaft machen. Hingegen wurde in Japan bereits im Jahr 1951 zum ersten Mal ein japani-sches Unternehmen mit dem so genann-ten Deming-Preis für besonders hohe Qualität in der Produktion ausgezeichnet. Auch im Toyota -Produktionssystem sind Demings Ideen schon sehr früh auf fruchtbaren Boden gefallen, aus denen sich die heutigen Qualitätskriterien Six-Sigma, Lean-Production und Total Qua-lity Management ableiten lassen.

Ganz ohne Zweifel ist William Edwards Deming (1900 – 1993) eine der Persönlich-keiten, die das industrielle Qualitätsge-

Validierung von Prozessen19. Europäisches Elektroniktechnologie-Kolleg

Welchen Aufwand muss man als Elekronikfertiger betreiben, damit am Ende ein qualitativ hochwertiges Produkt vom Band läuft? Wie lässt sich Effizienz entlang des Fertigungsprozesses am besten erreichen und welche Rolle spielt der Faktor Mensch dabei? Die Zauberformel heißt Prozessvalidierung und sie zog sich wie ein roter Faden durch die zweitägige Konferenz des 19. EE-Kollegs. Autorin: Marisa Robles Consée

Wissenstransfer mit Tiefgang

Vom 16. bis 20. März 2016 fand das 19. EE-Kolleg auf Mallorca statt und richtete sich traditionell an Fach- und Führungskräfte aus der Produktion sowie an Mitarbeiter der Arbeitsvorbereitung, Technologie, Entwicklung, Konstruktion und des Qualitätsmanagements. Im Hotel Blau Colonia Sant Jordi Resort & Spa in Colonia de Sant Jordi ermöglichte das Ambiente des Tagungsortes den Erfahrungsaustausch im Teilnehmerkreis sowie mit den Referenten und Geschäftspartnern res-pektive Veranstaltern des Kollegs. Das facettenreiche Thema der Prozessvalidierung barg einen hohen Informationsbedarf, der sich in zahlreichen Gesprächen während der Pausen nieder-schlug. Diesjährige Veranstalter waren ASM Assembly Systems (SMT Hybrid Packaging: Halle 7.311), Asys Group (Halle 7.441), Balver Zinn (Halle 7.320), Christian Koenen (Halle 7.211), Kolb Cleaning Technology (Halle 7.347), Rehm Thermal Systems (Halle 7.451) und Zevac (Halle 7.361).

Eck-DATEN

wa Kaoru im gleichen Jahr ermöglichte, sein profundes Wissen den Topmanagern Japans vorzustellen. Erst als sich in den 1980er Jahren große Teile der amerikani-schen Konsumgüterindustrie verwundert die Augen rieben, weil sie von der japani-schen Konkurrenz auch wegen besserer Qualität förmlich überrollt wurden,

Traditionell findet das EE-Kolleg auf Mallorca un-weit der Inselhauptstadt Palma de Mallorca statt. Die diesjährige Konferenz drehte sich um das kom-plexe Thema der Prozess-validierung entlang der elektronischen Baugrup-penfertigung.

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schehen weltweit stark beeinflusst haben, ist auf der Website der Organisation Deming EFQM Management nachzulesen. Die Japaner bezeichnen Deming zu Recht als Vater der Qualitätsbewegung in ihrem Land. Jene Qualitätskriterien haben wesentlich zur wirtschaftlichen Erholung beigetragen, indem sie japanischen Waren neue wichtige Märkte erschlossen. Genau hier setzt das 19. Europäische Elektronik-technologie-Kolleg, kurz EE-Kolleg, an, betont Dr. Hans Bell, Forschungsleiter von Rehm Thermal Systems, in seiner Eröff-nungsrede. Dabei zitiert er Deming: „Der Prozess ist nicht nur die Summe der ein-zelnen Tätigkeiten. Wir sollten an den Prozessen selbst, und nicht am Resultat der Prozesse arbeiten.“

Um dies besser zu veranschaulichen, greift er auf die amerikanische Konsum-güterindustrie zurück. Mit dem gern als Knochen bezeichneten Handy Dynatac 8000X von Motorola begann unaufhaltsam die mobile Revolution: Mit der Zulassung des Handys am 21. September 1983 durch die US-Aufsichtsbehörde FCC erhielt Mar-

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Referenten des zweiten Tages (v.l.n.r.): Andreas Stark (Tonfunk), Karl Wein-hold (Feno), Thorsten Schmidt (Hella), Dr. Hans Bell (Rehm), Esra Daniel Stoll (Basler), Michael Schlegel (Smyczek), Günter Grossmann (EMPA) und Josef E. Denzel (Airbus).

tin Cooper, Motorola-Ingenieur und Mit-erfinder des Handys, den verdienten Rit-terschlag. In der Serienversion kostete das etwa 33 cm lange Gerät knapp 4000 Dol-lar (was umgerechnet rund 10.000 Euro entspricht), wog stolze 800 g und hatte eine Akku-Laufzeit von 30 min reiner Ge-sprächszeit. Trotz bescheidener techni-scher Daten wurde das erste Handy welt-weit 300.000 Mal verkauft. Parallel zu den technischen Fortschritten ging auch der stetige Preisverfall einher. In den letzten Jahren haben sich die Herstellungskosten eines Smartphones auf rund 230 Dollar eingependelt, konnte Bell verifizieren. „Heute geben sich Apple und Samsung ein ziemliches Speed-Rennen hin, was die Herstellkosten im Vergleich zu den Funk-tionalitäten anbelangt.“ Das Produkt selbst entwickelt sich stetig weiter, bleibt aber immer das gleiche Produkt, nämlich ein Smartphone – aber mit immer mehr Leis-tungsmerkmalen, weshalb Bell anmerkt: „Das hinzubekommen bei über die Jahre hinweg fast gleichbleibenden Herstel-lungskosten, ist schon eine ziemliche He-

Die emotionale Wahrnehmung von Licht und damit Farben auf die Probe gestellt: Wie Menschen das Licht wahrnehmen ist ein Faszinosum.

rausforderung. Dies lässt sich nur dadurch bewerkstelligen, dass man insgesamt nicht nur das Produkt als Ergebnis der Prozesse im Auge behält, sondern vielmehr darauf hinarbeitet, dass die Prozesse effizienter werden.“ Damit meint er konkret einen hohen First-Pass-Yield, gepaart mit sehr geringen Taktraten, der im hohen Output kulminiert. Im Falle der aktuellen Smart-phones beträgt die derzeitige Taktzeit unter 4 s für ein fertiges Produkt, weshalb Bell ausruft: „Das ist schlicht der Wahn-sinn bei dieser hohen Packungsdichte, die mit den steigenden Funktionalitäten ein-hergeht!“ Immerhin beherbergt ein gän-giges I-Phone rund 86 CSPs und auch der einstige Motorola-Ingenieur und heute als Vater des Mobilfunks geltende Martin Cooper hätte vor über 30 Jahren lauthals losgelacht, hätte man ihm erzählt, dass in einem heutigen Mobiltelefon über 1 Mrd. Transistoren stecken. Daher lautet sein Fazit für die Konferenz: „Es geht also dar-um, sich zu vergewissern, zu kontrollieren und final zu bestätigen, dass der jeweilige Elektronik-Fertigungsprozess in der Lage

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ist, die geforderte Produktqualität repro-duzierbar im praktischen Einsatz zu erfül-len.“

Prozessvalidierung greifbar gemachtWas aber bedeutet Prozessvalidierung überhaupt? Neugierig geworden, gab Prof. Thomas Zerna von der Technischen Uni-versität Dresden – Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik, das Wort „Prozessvalidierung“ in Google ein und war nicht schlecht erstaunt über das Resultat: „Über 29.000 Treffer! Allerdings werden diese von der Pharma- und Lebensmittelindustrie beherrscht.“ Inte-ressant für ihn war dennoch, dass die ame-rikanische Food and Drug Administration (FDA, zu Deutsch: Behörde für Lebens-mittelüberwachungs- und Arzneimittel-zulassung) im Jahr 2011 einen Leitfaden über die Prozessvalidierung herausbrach-te. „Das reicht allerdings noch nicht, weil sich der Leitfaden nur auf den letzten Teil der Prozesskette, das Produkt, konzent-riert“, merkt er an. In seinem Vortrag „Charakterisierungsmethoden für die Pro-zessvalidierung in der Elektronikferti-gung“ stellt er daher die Frage, was vali-dieren überhaupt bedeutet. Laut Duden ist es „die Wichtigkeit, die Gültigkeit, den Wert von etwas feststellen, bestimmen“.

Wann aber ist ein Prozess „wertig“? Das ist der Fall, wenn der gesamte Prozess

berücksichtigt wird – also vom Entwurf über die Fertigung bis hin zum Produkt, erklärt Zerna: „Prozessvalidierung bein-haltet den wissenschaftlich fundierten Nachweis bei der Entwicklung und Durch-führung eines Produktions-Prozesses, dass dieser unter der Voraussetzung defi-nierter Eingangsgrößen wie Materialien, Komponenten, Daten und Hilfsstoffe, Umgebungsbedingungen und Prozesspa-rameter sowie korrekter Eingangsdaten qualitätsgerechte Produkte hervorbringt und dabei gleichzeitig zuvor spezifizierte

Mengen und Eigenschaften der entstehen-den Neben- und Abfallprodukte sowie die Energiebilanz einhält.“ So eine Ansage muss man erst mal verdauen, weshalb im Konferenzraum absolute Stille herrschte. Dafür notwendig sind aber entscheidende Parameter:

•Mess- und Charakterisierungsmetho-den für die quantitative und/oder qua-

litative Bewertung von Prozess- und Produkteigenschaften

•Klare Vorgaben für Akzeptanzkriterien (Toleranzgrenzen, Prozessfenster, etc.) von Materialien, Komponenten, Pro-zessparametern, Umgebungsbedingun-gen, etc.

•Fundierte Kenntnisse über Ursache-Wirkungs-Beziehungen

Wie sich dies in der Praxis umsetzen lässt, demonstrierte er anschaulich anhand von verschiedenen Prüfmethoden bildgeben-der und messender Verfahren, die am IAVT/ZmP der TU Dresden im Kunden-auftrag durchgeführt wurden.

Den Faktor Mensch holte indes Alois Mahr, Leiter Process Engineering von Zollner Elektronik, ins Boot. In seinem Vortrag „Schrauben – Eine einfache Ver-bindungstechnik?“ stellte er den Schraub-prozess in der Leistungselektronik vor. Zollner Elektronik ist langjähriger EMS-Partner von BMW. Im konkreten Fall wird eine Baugruppe direkt am Elektromotor an der Hinterachse des BMW i3 respekti-ve i8 montiert. Einflussfaktoren sind die Kühlkreisläufe, Schnittstellen zu anderen Modulen, Dichtungen und das Gehäuse, in dem die Baugruppe verbaut wird. Wer sich jetzt einen Werker mit einem Schrau-benzieher in der Hand vorstellt, dem erteilt Mahr prompt eine Absage: „Schrauben kann sehr, sehr komplex sein.“ Nicht nur, dass viele Schraubaufgaben für diese Bau-gruppe notwendig sind, sie müssen auch noch extrem präzise erfolgen, nämlich nach Six-Sigma-Anforderungen. Dabei gilt es, verschiedene Materialien mitei-nander zu verbinden: Kunststoff und Metall bei mechanischen Bauteilen, bei elektronischen Baugruppen sind es die Stecker und schließlich schlagen auch Stromanbindungen mit Kabelschuhen und Stromschienen zu Buche, die in einem Gehäuse zu vereinen sind. „Insgesamt sprechen wir von etwa 280 Schraubstel-len“, nimmt er Anlauf und merkt mit Blick auf die eigens konzipierten Schraubauf-bauten weiter an: „Die Prozessentwick-lung muss unbedingt mit der Produktent-wicklung stattfinden.“ Kluge Köpfe sind also gefragt, die sich nicht nur mit der Baugruppenfertigung auskennen, sondern auch zuverlässig die Schraubreihe für die einzelnen Module festlegen können. Im Hinblick auf die Prozessvalidierung for-

Um Fehler zu minimieren und eine bessere Prozessvalidierung zu ermöglichen, müssen Strukturen her. Die Normen und Richtlinien sind die Basis für die Fertigungsprozesse, man muss sich nur zurecht-finden und zwar in der richtigen Reihenfolge.

Aufgepasst: 2017 ist Jubiläumsjahr

Im kommenden Jahr feiert das EE-Kolleg das 20. Jubiläum. Wer dabei sein will, sollte sich das Datum jetzt schon fest vormerken: Das 20. EE-Kolleg wird vom 29. März bis 02. April 2017 wie gewohnt auf Mallorca in Co-lonia de Sant Jordi stattfinden.

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muliert er knapp: „Daten sind das Öl des 20. Jahrhunderts.“ Die intelligente Aus-wertung der gesammelten Daten seien daher die Grundlage zur gezielten Prozess-optimierung, ist er überzeugt: „Die Ver-knüpfung und intelligente Auswertung der Daten ist der entscheidende Faktor, ob eine Prozessdatenüberwachung ein reak-tives Qualitätswerkzeug ist oder zum unverzichtbaren Inputgeber für Produkt- und Prozessentwicklung wird.“

Leiterplatten im VisierBasis aller elektronischen Baugruppen ist die Leiterplatte, und so mancher der rund 150 Teilnehmer reagierte recht erheitert bei der Ankündigung des Vortrags „Wa-rum jammern alle über die Leiterplatten-qualität?“ Entnetzung, Nichtbenetzung Delaminierung, Blasloch oder ein Durch-stieg von weniger als 75 Prozent – damit kennen sich die leidgeprüften Zuhörer aus. „Nicht jammern, sondern proaktiv han-deln!“, rauscht es da von der Bühne. Dr. Thomas Ahrens, Geschäftsführer und Inhaber von Trainalytics , weiß wovon er spricht. Als Trainer für J-STD-001, IPC-A-610, IPC/WHMA-A-620 und IPC-6012 kennt er sich nicht nur mit den Regelwer-ken und Normen aus. Er weiß auch, wie schwierig es ist, sich aus den 250 „leben-digen ICP-Dokumenten“ das Richtige rauszusuchen. Da helfe nur eines: „Eine Struktur muss her, um mit qualitätsbe-stimmenden Faktoren zu einem guten Endergebnis zu kommen.“ Die beginnt damit, sich zunächst einen Überblick zu verschaffen, um überhaupt eine Fehler-analyse durchführen und anhand der

Typische Fertigungsabfolge einer Baugruppe: Essenziell ist die Eingangsprüfung, da Folgekosten auf Grund fehlerhafter Leiterplatten und Bauteile nicht absehbar und zu berechnen sind.

Richtlinien und Normen schließlich die Leiterplatten-Spezifikationen und -Leis-tungsklassen festlegen zu können.

Auch Björn Jereczek von NXP Semicon-ductors Germany weiß um die Wichtigkeit einer hohen Leiterplattenqualität. Am Bei-spiel einer Mouse erklärte er, worauf es beim EMV-gerechten Design ankommt: „Signalintegrität ist der Schlüssel für eine vernünftige Spannungsversorgung. Wenn die nicht ausreicht, verschiebt sich alles und die Signale beginnen ein Eigenleben zu führen.“ Um solcherlei Störungen wie Crosstalks zu eliminieren, ist ein sehr gutes Schaltungslayout notwendig, jedoch: „Die Probleme resultieren aus einer lieb-losen Platzierung der Bauteile“, merkt er an mit Blick auf ein unsauberes Platinen- und eckenreiches Antennenlayout. Mit einer völligen Überarbeitung des Plati-nenlayouts der drahtlosen Computer-

mouse gelang es, die Signalqualität erheb-lich zu verbessern, berichtet er.

Auf einen Ausflug in die Welt der gedruckten Elektronik lud Werner Fink, Leitung der Prozess- und Verfahrensent-wicklung von Elmeric , ein. Aus der Druck-sparte kommend, ist der Schritt zur gedruckten Elektronik nicht weit: „Wir sehen die Drucktechnologie als Chance, neue, smarte und intelligente Produkte hervorzubringen. Alle Produkte werden bemüht, intelligenter zu werden“, ist er zuversichtlich. So könne beispielsweise eine Waage die physiologischen Gegeben-heiten wie Gewicht speichern und auto-matisch abrufen, sobald sich die Person daraufstelle. Sicherlich werde die gedruck-te Elektronik eine konventionelle Leiter-platte nicht ersetzen, jedoch in Bereiche vordringen, die mit einer Platine nur schwer umzusetzen sind, beschreibt er die

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gesteckten Claims und nennt als Beispiel mit elektrisch leitenden Pasten gedruckte Touchelemente, die Signale über Moos-gummis leiten können. Mit gedruckter Elektronik verwischen buchstäblich die Grenzen zwischen Design und Funktion – Slider, Taster verschwinden für das Auge nicht mehr sichtbar unter Oberflächen. Enormes Marktpotenzial sieht er vor allem in Batterien, die sich „so drucken lassen, wie sie benötigt“ werden: „Große Rotati-onsmaschinen können Tonnen von Papier binnen Minuten drucken. Warum sollten sie nicht auch große Energiespeicher bewältigen können?“, stellt er da die Frage.

Prozessvalidierung in der PraxisDer zweite Konferenztag war vor allem praxisbezogen. Den Auftakt bildete Josef E. Denzel, Head of Engineering Compli-ance & Ecodesign von Airbus Defence and Space, der sich in seinem Vortrag „Com-pliance-Prozesse im produktbezogenen Umweltschutz“ damit auseinandersetzte, wie sich die zunehmenden globalen Umweltregulierungen in der laufenden Produktion umsetzen lassen. Gerade im Militär- sowie Raum- und Luftfahrtbe-

Andreas Stark von Tonfunk zeigte anschaulich, was für eine Prozessvalidie-rung beim Selektiv- und Wellenlöten not-wendig ist. Dabei fokussierte er zwei The-men: einerseits das Hub-Tauchlöten, ande-rerseits das Wellenlöten. Ebenso wie Ton-funk ist auch Smyczek ein EMS-Anbieter. Michael Schlegel nahm sich des Themas „Traceability mit Boardmitteln“ an. Der Geschäftsführer Technik von Smyczek stellte in seinem Vortrag die Behauptung auf, dass eine „vollständige Material- und Prozess-Traceability auch ohne MES-Sys-tem möglich“ ist. Möglich werde dies durch die Nutzung der Datenbanken, die die jeweiligen Maschinen wie Bestückau-tomaten oder Inspektionssysteme imple-mentiert haben. „Gerade bei Prüfaufgaben ist eine prozessoptimierte Darstellung mit Bild in gängigen MES nicht möglich“, argumentiert er und merkt weiter an: „Mit Boardmitteln kann man das Gleiche wie mit MES erreichen, aber mit weniger Investitionen dafür mit mehr Einzelauf-wand pro Recherche.“

Einen kritischen Blick auf Datenbanken warf Esra Daniel Stoll, Technologe von Basler: „Den vielen Daten, die Maschinen automatisch erfassen, sollte man mit einer gesunden Skepsis begegnen“, mahnt er und lenkt den Blick auf die oftmals fehler-behaftete Software: „Hersteller bieten kei-ne Möglichkeit an, Software auf Plausibi-lität hin zu überprüfen.“ Und beim Thema Industrie 4.0 konzentriert man sich zwar darauf, Daten sicher von A nach B zu schie-ben. Macht die Software dabei Fehler – beispielsweise Teile falsch abzulegen – bleibt dies oftmals unbemerkt, weil es wenige Nutzer gibt.

Anhand eines Beispiels erläutert er dies: Laut Studien enthalten 1000 Zeilen Code durchschnittlich 0,5 Fehler bei gut getes-teter Software. Im Industrieumfeld können es aber auch 50 Fehler sein. „Eine hun-dertprozentige Nachverfolgung ist damit ganz bestimmt nicht erfüllt“, bekräftigt er. Deshalb sei es erforderlich, seine Daten-banken kontinuierlich selbst zu überwa-chen. Dabei gab er eine kleine Einführung, wie man Datenbänke „anzapft“ und sprach den Teilnehmern Mut zu: „Man muss kein Software-Profi sein. Bereits mit gängigen Standardtools von Microsoft las-sen sich Auswertungen erzeugen, die sehr aussagekräftig sind.“

Kenntnisreich und eloquent moderierte Dr. Hans Bell von Rehm beide Konferenztage.

Martin Cooper, Motorola-Ingenieur und Miterfin-der des Handys gilt als der Vater des Mobilfunks. In der Hand hält er das erste, noch etwas sperrige Handy, den Dynatac 8000X von Motorola.

reich sind nicht nur die Lebenszyklen mit bis zu 20 Jahren lang, sondern auch die Entwicklungen und Produktionsanläufe: „Wir rechnen in Dekaden. Eine Dekade ist eine ganz normale Zeitachse.“ Die Pro-blematik sei, dass sich die als gefährlich und umweltgefährdend eingestuften Stof-fe nicht ersetzen lassen, parallel dazu langjährig entwickelte Prozesse zertifiziert sind. Und mit Reach sehe man sich auf einmal mit mehr als 10.000 Lieferanten konfrontiert. „Es ist sehr kompliziert der Politik auf EU-Ebene zu vermitteln, dass man länger als sieben Jahre benötigt, um Ersatzstoffe zu finden“, erläutert er. Ein Reach-basiertes Risiko eines Fertigungs-stopps sind beispielsweise Chromium-Trioxide. Umso wichtiger sei es, die Umset-zung im Unternehmen voranzutreiben. Bei Airbus erfolgt die Umsetzung des Pro-duct Environmental Compliance mittels einer Struktur der „Delegation von Pflich-ten und Vollmachten“. Dabei müsse das Wissen, welche Substanzen künftig essen-ziell sind, wachsen: „Das angesammelte Wissen um Gefahrstoffe muss stärker in das umweltgerechte Design neuer Pro-dukte einfließen“, mahnt Denzel.

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Vom Forschungsschiff Sonne direkt eingeflogen

Bereits Tradition des EE-Kolleg ist ein „exotischer“ Vortrag: In diesem Jahr gewährte Senior-Wis-senschaftler Dr. Frank Wenzhöfer, Alfred-Wegener-Institut des Helmholtz-Zentrums für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven, einen Blick in die Welt der Tiefsee. In seinem Vortrag „Meeresforschung – Messsysteme und -elektronik unter Druck“ informierte er über ein paar wesentliche Eckdaten und erläuterte nicht nur die diversen Forschungssysteme, sondern auch welcher Aufwand oft betrieben wird, um Messungen überhaupt durchführen zu können.




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Elektronikfertigung unter die Lupe genommenDass die Einpresstechnik mit OSP-Ober-flächen eine Variante mit Zukunft ist, davon ist Thorsten Schmidt von Hella überzeugt. Er ist für die Technologieent-wicklung und die weltweite Koordination verantwortlich. Der zunehmende Kosten-druck veranlasst, sich nach Optimierungs-potenzialen umzusehen. Bei der Einpress-technik handelt es sich um eine etablierte und sichere Technik. Das beweisen die vielen Anwendungsfelder, allerdings basieren sie auf einer chemisch-Zinn-Oberfläche. Daher galt es, nach einer kostenoptimierten Leiterplattenoberfläche Ausschau zu halten. Thorsten Schmidt stellte die Projektergebnisse des Indust-riearbeitskreises „Einpresstechnik in OSP“ vor, der aus Automobilherstellern (OEM), deren Zulieferer (Tier 1) und Ein-presskontakt- nebst Leiterplattenherstel-ler (Tier 2) bestand. „Wir konnten weitest-gehend vergleichbare Ergebnisse gegen-über chemisch-Zinn-Leiterplattenober-flächen erzielen“, erläutert er und merkt resümierend an: „Die Einpresstechnik in OSP ist prozesssicher einsetzbar.“

„Licht weckt Emotionen“, ist Karl Wein-hold überzeugt. Der Geschäftsführer und Inhaber von Feno weiß um die emotiona-le Wahrnehmung von Licht und damit Farben, weshalb es ihm ein Anliegen ist, die Brücke zwischen Elektronikfertigung und mit LEDs erzielbare designoptimier-te Lichtlösungen zu schlagen: „Wohlbe-

finden lässt sich nicht aus Datenblättern ableiten“, betont er. Die lichttechnische Expertise von Feno reicht von der Idee über die Entwicklung bis hin zur Fertigung für Kunden in der ganzen Welt. Das kann die Großserienfertigung für die Automobil-industrie genauso sein wie exklusive Pro-jektleuchte für anspruchsvolle Lichtkunst-werke. Wie Menschen das Licht wahrneh-men ist ein Faszinosum, das Wissenschaft-ler mit dem CIE-Diagramm (von 1931) und den MacAdam-Ellipsen international verbindlich greifbar machten. In seinem Vortrag „LED anschaulich – weiß ist nicht gleich weiß“ konzentrierte er sich daher darauf, was LED-Binning in der Praxis bedeutet, wie die Unterschiede tatsächlich

Referenten des ersten Tags (v.l.n.r.): Alois Mahr (Zollner Elektronik), Werner Fink (Elmeric), Dr. Frank Wenzhöfer (Polar- und Meeresforschung), Dr. Hans Bell (Rehm), Dr. Thomas Ahrens (Trainalytics), Prof. Dr. Thomas Zerna (TU Dresden) und Björn Jereczek (NXP Semiconductor)


aussehen und welche Möglichkeiten sich für die Elektronikfertigung bieten können. Die zweitägige Konferenz schloss mit der Expertenrunde „Wir fragen – wir antwor-ten“. Unter der Ägide von Günter Gross-mann, EMPA , wurden Fragen aus der Zuhörerschaft rund um den Fertigungs-alltag, zum Design, zu Materialien und Prozessen moderiert, diskutiert. ■

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Baugruppenfertigung MES


Bediener an der Fertigungslinie benötigt Daten wie Maschinenleistung, Betriebszeit oder Materialmangel. Ein Qualitätsinge-nieur braucht dagegen Informationen über die Leistung eines bestimmten Produkts im Test, um mögliche Fehlerursachen zu erkennen. Daten für den Produktionspla-ner bilden die Grundlage für eine bessere Planung und für Was-wäre-wenn-Szena-rien bei geänderten Losgrößen oder bei Störungen in der Lieferkette. Diese aktu-ellen und individuell zugeschnittenen Daten werden über die gesamte Organi-sation benötigt, von der Fertigung bis zur Unternehmensleitung.

Transparente Daten – Nutzen für das UnternehmenDie erforderlichen Daten sind abhängig von den Aktivitäten und Funktionen der Empfänger. Je nach Anforderung benötigt man Echtzeit- oder historische Daten, die in verschiedenen Formaten verfügbar sind, zum Beispiel als Dashboard, Analysen, Berichte oder auch für mobile Anwendun-gen. Echtzeitinformationen werden meist auf Dashboards dargestellt. Produktions-techniker oder Fertigungslinien-Manager

Qualitäts- und Performance-Daten stehen in jedem Fertigungspro-zess im Fokus. Sie müssen gezielt

erfasst, gesammelt und aufbereitet wer-den. Darüber hinaus sind sie miteinander zu verknüpfen, vom eingehenden Materi-al, über Material-Management, Produkti-on, Test, Qualitätskontrolle, Verpackung bis hin zum Versand und zu After-Market-Dienstleistungen. Häufig beschränkt sich Transparenz auf die Prozesse innerhalb der Fertigungsstätte, den größten Nutzen erreicht man jedoch mit einem ganzheit-lichen Ansatz zur Transparenz der gesam-ten Wertschöpfungskette.

Six Sigma, Industrie 4.0, die papierlose Fabrik oder Lean-Techniken sind am erfolgreichsten, wenn sie entlang der gesamten Lieferkette greifen. Nutzen lässt sich jedoch nur generieren, wenn alle Daten exakt analysiert und den richtigen Empfängern in geeigneter Form und zum richtigen Zeitpunkt bereitgestellt werden. Die Darstellung der Qualitäts- und Perfor-mance-Daten muss dem jeweiligen Emp-fänger eine Analyse und Interpretation in der Fertigung ermöglichen. Daten sind daher nutzerorientiert bereitzustellen. Ein

verwenden sie, um die aktuelle Leistung der Fertigungslinie zu erkennen und gege-benenfalls zu verbessern. Dazu müssen die Informationen sofort verfügbar sein, denn jede Verzögerung kann Qualitätsprobleme oder sogar Maschinenstillstände nach sich ziehen, mit weitreichenden Folgen für die gesamte Produktion. Eine aussagekräftige Grafik, animiert mit visuellen und akus-tischen Signalen bei Auftreten potenzieller Probleme, bildet diese Daten am besten ab. Je schneller die Benachrichtigung erfolgt, desto schneller können Fehler vermieden oder beseitigt werden.

Historische Daten sind für die Produk-tionsüberwachung, Entwicklung und das Qualitätsdatenmanagement erforderlich. Der Begriff „historisch“ umfasst dabei alle bereits geschehenen Ereignisse, die nicht in Echtzeit passieren. Basierend auf dem Vergleich mit aktuellen Daten bieten historische Daten auch die Möglichkeit die Produktion zu überwachen, zu analysieren und anzupassen. Hier spielt ganz klar die Rückverfolgbarkeit eine wesentliche Rolle. Lassen sich historische Qualitäts- und Performance-Daten rückverfolgen, ist dies ein Mehrwert für ein Fertigungsunterneh-men, der Risiken minimieren und Kosten senken kann.

Die detaillierte Darstellung der Daten in Berichten und Analysen ist unerlässlich für die Produktauswahl, die Geschäfts- und Marktplanung und auch für Supply-Chain-Entscheidungen wie Lieferantenauswahl, Logistik-Programmierung und Fulfill-ment-Lösungen. Die Art der Datenbereit-stellung gilt als kritischer Faktor für pro-duzierende Unternehmen. Mobile Mitar-beiter nutzen neben Desktops auch Smart-phones und Tablets. Jedes System zur Datentransparenz muss daher in der Lage sein, die Daten auch auf diesen mobilen Endgeräten korrekt darzustellen.

Die transparente FertigungGrundelemente der Informationstransparenz

Fertigungstransparenz gewährt einen schnellen Einblick in Produkt-, Prozess-, Qualitäts-, Test- und Materialinformationen des gesamten Fertigungsprozesses. Dazu müssen relevante Fertigungsdaten eindeutig, präzise und zeitnah verfügbar sein. Dieses White Paper von Aegis Software identifiziert die Grundelemente der Informationstransparenz und untersucht unterschiedliche technische Ansätze. Autor: Jason Spera

Stärker eingebunde-ne Mitarbeiter sind eher dazu bereit, mehr Eigeninitiative bei der Lösung von Herausforderungen im Unternehmen und für den Kunden zu zeigen.

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Daten auswählen und darstellenZahlreiche Unternehmen beauftragen ihre IT-Abtei-lung damit, verschiedene Dashboards – und damit eine Universallösung – zu entwickeln. Dies erfordert zusätzliche Arbeit für die ohnehin meist überlasteten IT-Teams und liefert häufig auch nicht die erforderli-chen Informationen, die beispielsweise in der Produk-tion benötigt werden.

Die beste Lösung kann erreicht werden, wenn die Nutzer ihre, auf die jeweiligen Anforderungen zuge-schnittenen Informationen und die entsprechende Darstellung selbst auswählen. Besonders in der Anfangsphase, aber auch später ist dabei Flexibilität gefragt, denn Dashboards und Konfigurationen müs-sen ständig weiterentwickelt und an neue Anforde-rungen angepasst werden. Konfigurierbare Dash-boards, die sich einfach per Drag-and-Drop anpassen lassen, sind hier das Mittel der Wahl. So kommt man ohne Hilfe der IT-Abteilung und ohne Kodierung, SQL- oder IT-Wissen aus.

Flexible Anpassungsmöglichkeiten erforderlichNicht jedes Dashboard muss Echtzeitinformationen anzeigen. Bei einigen genügt es, sie stündlich, täglich oder wöchentlich zu aktualisieren. In der transparen-ten Fertigung werden aussagekräftige Analysen regel-mäßig und bedarfsgerecht auf Bildschirmen aktuali-siert. Diese visualisierten Daten gelten als Hybridlö-sung zwischen einem Echtzeit-Dashboard und einem Bericht, in dem Informationen in einem vorbestimm-ten Zeittakt aktualisiert werden. Berichte und Analy-

Automatisch erzeugte Berichte können für eine Arbeitsschicht täglich, wöchentlich oder monatlich generiert werden.

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Das MES der Zukunft

Fertigungstransparenz bietet einen einfachen und sofortigen Einblick in Produkt-, Prozess-, Qualitäts-, Test- und Materialinformationen des gesamten Fertigungsprozesses. Grundelemente sind Qualitäts- und Performance-Daten, die erfasst, verknüpft und anwenderoptimiert auf festen und mobilen Endgeräten dargestellt werden müssen, in Form von Echtzeit-Dashboards, Analysen und Berichten.

Eck-DATEN

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AutorJason SperaCEO von Aegis Software


sen sollten sich jedoch ebenfalls flexibel vom jeweiligen Nutzer der Daten erstellen, konfigurieren und ändern lassen. Sonst erzeugt jeder neue Bericht und jede Ände-rung Kosten. Nur ein Berichtssystem, das Datamining über eine grafische Oberfläche realisiert und die Datenabfrage durch visu-elle Interpretation mit Diagrammen und Datensätzen ermöglicht, wird den sich ständig ändernden Anforderungen in einer transparenten Fertigung gerecht.

Neben Berichten, die auf Abruf oder bei Bedarf erzeugt werden, sollte ein modernes Datensystem regelmäßig Berichte automa-tisch bereitstellen, denn Mitarbeiter benö-tigen diese Daten häufig, scheuen aber den Aufwand, sich in ein System einzuloggen und einen Bericht zu erstellen. Automa-tisch erzeugte Berichte können für eine Arbeitsschicht täglich, wöchentlich oder monatlich generiert werden. Wichtige Daten und Trends werden hervorgehoben und ermöglichen zielgerichtete Entschei-dungen. Die Benutzer-Konfiguration der Datenanalysen und die Flexibilität bei der Berichterstellung müssen unabhängig vom verwendeten Gerät funktionieren, auf mobilen Geräten ebenso wie auf einem Desktop oder auf einem Shop-Floor-basierten Display. Nur dann können Mit-arbeiter auch unterwegs auf die entspre-chenden Daten zugreifen und in Notfällen

schnell reagieren. Ein globales Datenin-formationssystem muss außerdem berück-sichtigen, dass Produktionen häufig über einen Fertigungsstandort hinausgehen. Mit Unternehmen und Lieferketten, die zunehmend global agieren, müssen Reporting-Tools die Möglichkeit bieten, auf große Datenmengen über mehrere Anlagen in verschiedenen geografischen Regionen zuzugreifen. Bei Bedarf ist sicherzustellen, dass auch über mehrere Fremdfirmen hinweg eine Datenanalyse möglich ist, sofern ein Informationssystem mit einer teilweisen oder vollständigen Auslagerung der Produkte, Prozesse und Daten realisiert wurde. Die kollaborative Datenerhebung kann beispielsweise dabei helfen, die Ursache eines bisher nicht gelösten Problems zu erkennen.

Die richtige Wahl treffenFür die transparente Fertigung gibt es zwei Lösungsansätze: die kundenspezifische Lösung und eine Lösung, die den Nutzer selbst in die Lage versetzt, Daten bereit-zustellen, zu analysieren und zu optimie-ren. Der kundenspezif ische Ansatz erscheint auf den ersten Blick vorteilhaft, da bei der Inbetriebnahme des Systems verschiedene Lösungen für einzelne Dash-boards oder Berichte für alle möglichen Ereignisse bereitgestellt werden. Langfris-

Echtzeit-Dash-boards werden in einer einfachen Drag-and-Drop-Umgebung erstellt, ganz ohne SQL- oder Programmier-kenntnisse.

Berichte, die indivi-duell auf die Benut-zer zugeschnitten sind, liefern den Nutzern zum richti-gen Zeitpunkt die richtigen Daten.

tig zeigt sich diese Lösung jedoch unfle-xibel und erfordert einen hohen Aufwand, falls eine Anpassung oder Neuprogram-mierung erforderlich ist. Das alternative Lösungskonzept der anwendereigenen Handlungskompetenz befähigt die Mit-arbeiter dagegen, eigene Outputs und Dashboards zu erstellen. Man kommt ohne detailliertes Pflichtenheft aus, das lediglich die momentanen Anforderungen an die umzusetzende Lösung beschreibt und ohne Abweichungen umgesetzt werden muss. Dagegen führt die Handlungskom-petenz der Nutzer zu einer höheren Akzeptanz und damit zum Erfolg des Sys-tems. Zudem verändert sich ein System so dynamisch wie das Unternehmen selbst, je nach Geschäftsumfeld oder Kunden-nachfrage. Auch die Inbetriebnahmekos-ten sind bei der Auswahl einer Lösung zu berücksichtigen. Eine kundenspezifische Lösung bietet auf den ersten Blick viel-leicht das bessere Preis-Leistungs-Ver-hältnis, führt aber zu hohen Folgekosten für Anpassungen und spätere Systemak-tualisierungen. Die Wahl des richtigen Lösungsansatzes und -systems zur trans-parenten Visualisierung der Produktions-daten kann für den Erfolg eines Unterneh-mens und dessen Fähigkeit, seinen Markt zu bedienen, ausschlaggebend sein.

Transparenz, Rü ckverfolgbarkeit, Sicht-barkeit, Dynamik und die Fähigkeit, Daten anforderungsgerecht abzurufen und bereitzustellen, kennzeichnen heute erfolgreiche Unternehmen. Transparente Fertigungsinformationen haben einen positiven Einfluss auf das Unternehmen, der die Kosten der Erstinvestition um ein Vielfaches übertrifft. In den Prozess ein-gebundene Mitarbeiter zeigen vermehrt Eigeninitiative. Das erhöht die Produkti-vität, reduziert die Ausschussrate und senkt die Kosten. Sichtbarkeit und Transparenz der Fertigungsdaten helfen auch bei der Kundenbindung, denn Offenheit, Ehrlich-keit und flexibles Reagieren auf Kunden-bedürfnisse zahlen sich aus. (cm) ■

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Multidimensionale Inspektion und dynamischer Embedded Board Test: Göpel Electronic präsentiert auf der Messe Testlösungen aus den Gebieten Automatische Inspektion (AOI/AXI/SPI) und JTAG/Boundary Scan.

Das VarioLine ist ein kompaktes AOI-System und beinhaltet ein 4fach-Schrägblickmodul mit 360-Grad-Inspektion sowie Mul-tispektralbeleuchtung. Optional kann es mit dem Messmodul 3D-Eye Z ausgestattet werden. Somit ergibt sich lt. Hersteller eine Steigerung der Prüfgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Kostenop-timierung. Automatische Inspektion von THT-Komponenten mit Bauteilfreiheit bis 130 mm wird möglich mit dem THT-Line. Das System lässt sich flexibel in den individuellen Fertigungsprozess integrieren und leistet durch zahlreiche Konfigurationsmöglich-keiten auch für spezielle Anwendungen zuverlässige Inspektion. Das Inline-Röntgensystem X-Line 3D ermöglicht eine automati-sche flächendeckende 3D-Röntgeninspektion komplexer Bau-gruppen. Mit der AOI-Option wird eine hohe Fehlerdetektion bei geringen Taktzeiten möglich. Auch das Lotpasteninspektions-system SPI-Line 3D sorgt für Flexibilität bei Höchstgeschwindig-keit. Durch den großen Höhenmessbereich sind auch kleinste Strukturgrößen wie Sinterpastenauftrag präzise messbar. Die einheitliche Schnittstelle Pilot Connect verknüpft alle Inspekti-onsdaten der automatischen optischen, Pasten- und Röntgenin-spektion. Die Maschinen- und Inspektionsdaten werden zentral erfasst und verwaltet sowie auf einem Verifikations- und Repa-raturplatz zusammengeführt.

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test im unteren bis mittleren Volumenbereich sowie für Reparatur. Der Inline-Programmer Rapido RPS910 ist eine Testlösung für

Produktionslinien und sorgt für Programmieren und Prüfen im Linientakt. Das System wurde für komplexe Baugruppen mit kompakten Bauformen wie BGAs entwickelt. (mrc) n

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um nicht zu kompliziert zu werden. Wird die für einen Prozess spezifische Daten-menge reduziert, verringern sich auch der Wert und die Anzahl der Anwendungen, für die die Daten genutzt werden können. Die SMT-Fertigung ist ein klares Beispiel dafür. Mit OML wurde jüngst eine neue Fertigungssprache für das IIoT vorgestellt, die sich auf Details und den Wert von Lei-terplatten-Fertigungsdaten konzentriert.

Industrie 4.0 in der ElektronikOpen Manufacturing Language für das Industrial Internet of Things

Mit der Open Manufacturing Language (OML) bietet Mentor Graphics einen offenen Internet-of-Manufactu-ring-Standard für die Leiterplattenfertigung. Die Nutzer können damit Fertigungsdaten leicht integrieren, um eine Manufacturing-Execution-Lösung auf Basis einer einzigen, normalisierten und anbieterunabhängigen Kommunikationsschnittstelle zu generieren. Die Vorteile: Weniger Aufwand für Entwicklung und Support so-wie optimale Datengenauigkeit, Aktualität und Vollständigkeit. Autor: Michael Ford

Ein Standard, der eine allumfassen-de Lösung für das Industrial Inter-net of Things (IIoT) sein will, wird

immer fundamentale Mängel aufweisen. Deshalb muss der Anwender unterschei-den, wie breit ein Standard eingesetzt werden kann und wie viele Details er ent-halten soll. Je weiter sich eine Anwendung über mehrere Industriebereiche erstreckt, desto generischer müssen die Daten sein,

Um jedoch als Ganzes in das IIoT integ-rierbar zu sein, muss die OML an weitere Standards angebunden werden. Als hie-rarchisches Modell hat die OML den praktischen Vorzug, dass sie in anderen Industriebereichen einsetzbar ist.

Sonderfall LeiterplattenfertigungDie Leiterplattenfertigung ist in der Indus-trie ein „Sonderfall“. Sie umfasst die Plat-

OML konzentriert sich auf De-tails und den Wert von Leiter-platten-Fertigungsdaten.

Bild: ©Daniel Schweinert-Fotolia.com

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zierung und Assemblierung von mögli-cherweise tausenden von Komponenten in ein einzelnes Produkt oder manchmal vielleicht auch nur in zehn. Einige dieser SMT-Komponenten sind so klein, dass sie für das menschliche Auge fast unsichtbar sind. Jedoch müssen auch diese weniger als sandkorngroßen SMT-Komponenten zuverlässig verarbeitet werden: SMT-Bestückungsprozesse arbeiten sehr schnell und führen viele Arbeiten parallel aus. Ohne Hochgeschwindigkeitskameras ist kaum noch zu erkennen, was passiert. Sie unterstützen mehrere Bestückungsköpfe, die in verschiedenen Modulen arbeiten, welche verschiedene Produkte gemeinsam auf bis zu vier Linien fertigen – und all das in einer einzigen Maschine.

Mehr Transparenz im Shop-FloorDie einzige Möglichkeit, um die SMT-Fer-tigung im Shop-Floor transparenter zu machen, ist die Verwendung von Daten. Leider gibt es bei diesen Daten Komplika-tionen. So existieren in einer typischen Elektronikfertigung unterschiedliche Pro-zesse. Dazu gehören Schablonendruck, SMT-Bestückung, automatische optische Inspektion (AOI), In-Circuit-Tests (ICT), mehrere Handbestückungsstationen, wo die Leiterplatten wie auch die Endproduk-te montiert werden, sowie verschiedene Arten von Reparaturstationen.

Da jeder dieser Fertigungsprozesse dem gesamten Fertigungsbetrieb verschie-dene „Dienste“ zur Verfügung stellt, hand-haben diese Prozesse Datentypen und Informationen, sowohl für die Steuerung als auch für die Berichterstattung. Bei der Elektronikfertigung vergrößert sich die Problematik mit steigender Anzahl ver-schiedener Anbieter von automatisiertem Equipment. Dies alles geschieht in einer Umgebung, in der Standards für Daten-

Die Erfindung der OML ist auf die Elektronikfertigung fokussiert. Wenn andere Bereiche ähnliche Anforderungen an detaillierte lokale Daten für ihre Industrie-4.0-Lösungen stellen, benötigen sie vielleicht ihre „eigene“ OML. Diese Bereiche werden dann alle mit weiteren IIoT-Standards verbunden. Verbindungssysteme für hierarchische Daten bieten einen schnellen, flexiblen Weg, um Werte zu bewahren und Transparenz zu fördern. Auf der Website der Open Community stehen die freien und offenen Spezifikationen, die Valor/Mentor Graphics erstmals auf der SMT Hybrid Packaging in Nürnberg zeigt, zum Down-load zur Verfügung: www.omlcommunity.com

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Zertifiziert nach ISO 13485, ISO 9100, ISO 16949, ISO 14001, ISO 9001

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transfer und Datenaustausch nie fest eta-bliert wurden.

Zwei Standards mit GrenzenDie beiden Standards, die einer Übernah-me in die Elektronikfertigung am nächsten kamen, waren SECS-GEM und CAM-X. SECS-GEM eignet sich gut für die Halb-leiterfertigung, hat aber im SMT-Bereich nur begrenzten Erfolg. Dies liegt haupt-sächlich daran – obwohl der Standard eine gute Architektur und ein Messaging-Sys-tem definiert –, dass SECS-GEM den tat-sächlichen Dateninhalt nicht definiert, ver-waltet oder steuert. Für einfachere Halb-leiterprozesse ist das kein Problem. Bei der SMT-Fertigung war der Nutzen jedoch begrenzt und die damit verbundenen Kos-ten wurden als zu hoch empfunden.

CAM-X errichtete zwar eine Dateninf-rastruktur und enthielt ein begrenztes Maß an gemeinsamen Datenstandards. Da SMT-Maschinen und -Prozesse immer komplexer wurden, korrumpierten Maschinenanbieter und Third-party-Soft-wareanbieter den Standard zunehmend durch Einführung von anwendungsspe-zifischen Funktionen für die Infrastruktur und proprietäre Datenobjekte.

Die größeren unabhängigen SMT-Maschinenanbieter greifen heute wieder vorwiegend auf ihre eigenen proprietären Datenstandards zurück. Diese sind zwar effektiv, schränken die Anwenderauswahl beim Maschinen- und Anlagenkauf aber erheblich ein und schließen die große Mehrheit der kleineren Nischengerätean-bieter aus.

Die Fertigungswelt als gigantisches InternetIm Bereich der SMT-Fertigung sind zahl-reiche Bestrebungen im Gange, zusätzli-che IIoT-Standards zu etablieren, sodass




AutorMichael FordMarketing-Development-Team, Valor Division, Mentor Graphics.


sich die ganze Welt der Fertigung wie ein „gigantisches Internet“ verhält. Proble-matisch am Internet ist, dass die vielen gefundenen Daten interpretiert werden müssen, damit sie nützlich sind. Unge-nauigkeiten und überalterte Informationen erschweren dies zusätzlich. Menschen können die online gefundenen Informa-tionen beurteilen. Automatisierte, compu-tergestützte Systeme, die auf industriellen Internet-of-Manufacturing-Daten basie-ren, sind dazu nicht in der Lage. Die Daten müssen präzise, detailliert und, so wie sie sind, verwendbar sein.

Innovationen wie das IIoT, das manch-mal auch als „Internet of Manufacturing“ (IoM) bezeichnet wird, unterstützen sowohl die von Industrie 4.0 vorgeschla-gene automatisierte Computerisierung als auch Smart-Factories, die von präzisen und aktuellen Daten abhängig sind. Wenn das Niveau der Herausforderungen bei der Datenerfassung von verschiedenen Maschinenschnittstellen, Protokollen und Datendefinitionen bestehen bleibt, wird es diese High-level-Lösungen zumindest für die Elektronikfertigung nicht geben. Sie wären außerordentlich teuer oder nicht erfolgreich. Es ist Zeit für einen Umbruch, der die wichtigste Revolution ermöglicht: Industrie 4.0 in der Elektronikfertigung.

Offene SpezifikationDiese revolutionäre neue Technologie gibt es nun in Form der OML. Die Spezifika-tion hinter dieser Initiative, an der auch Mentor Graphics beteiligt ist, ist offen und

es steht jedem frei, sie von der Website der Open Community unter www.omlcom-munity.com herunterzuladen und zu ver-wenden. Die Spezifikation unterstützt den bidirektionalen Datenaustausch zwischen allen Prozessen in der Elektronikfertigung. Die Absicht ist, dass sowohl große, kleine und mittlere Unternehmen eine einfache, kostengünstige Möglichkeit finden, um ihre eigenen Industrie-4.0- und Internet-of-Manufacturing-Lösungen zu schaffen und einen Einblick in mögliche Anwen-dungsfälle und die damit verbundenen Werte zu erhalten.

Plug-and-Play-HardwarelösungViele Maschinenanbieter werden wahr-scheinlich die direkten Ausgabemöglich-keiten von OML von ihren Maschinen übernehmen. Für alle in Betrieb befindli-chen Maschinen gibt es bereits eine Plug-and-Play-Hardwarelösung. Mit dieser las-sen sich alle Prozesse anbinden, die zur Erstellung von OML-Daten erforderlich sind. Ein Softwareentwicklungs-Kit (SDK) für die Integration der OML in MES, ERP und andere IT-Lösungen wird ebenfalls zur Verfügung gestellt, um moderne Industrie-4.0-Computerlösungen zu unterstützen. Das bedeutet, dass all diese revolutionär neuen Fertigungstechnolo-gien verwirklicht werden können, ohne dass teure Fertigungsanlagen wie SMT-Maschinen oder deren IT-Lösungen ersetzt werden müssen. OML bildet einen Kanal zwischen allen Shop-Floor-Prozes-sen und denjenigen IT-Systemen, welche

OML hat den praktischen Vorzug, in anderen Industriebereichen einsetzbar zu sein.

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aus diesen Prozessen ausgeleitete Infor-mationen benötigen.

Ausfallzeiten und Fehler vermeidenFür Industrie 4.0 kann der erforderliche Detailierungsgrad ausschlaggebend sein. Zum Beispiel benötigen einfache linien-basierte Closed-Loop-Lösungen zu jeder hergestellten Leiterplatte für alle indivi-duell platzierten Komponenten Details zum Drift der Position und Rotation. Die-se Daten werden dann als Teil einer com-putergestützten Six-Sigma-Analyse ver-wendet, um den Bestückungsprozess in Echtzeit anzupassen und die „In control“-Bedingungen der Platzierung aktiv zu managen. Dadurch lassen sich Ausfallzei-ten sowie Fehler vermeiden. Die bei sol-chen Beispielen gesammelten Informati-onen können pro Tag und Linie leicht in den Gigabytebereich gehen. Nicht alle dieser Informationen bringen durch das Teilen mit anderen Unternehmenssyste-men einen Nutzen.

Eine Verbindung zwischen den detail-lierten Shop-Floor-Daten wäre viel effizi-enter, sodass Enterprise-Systeme nur die aus ihrer Higher-Level-Perspektive benö-tigten Daten austauschen und Details lokal belassen, um die erforderlichen Werte lokal zu erzeugen. Da auf einer höheren Ebene keine detaillierten Daten benötigt werden, wird das Format der umfassenden IIoT-Protokolle nicht gebraucht, um diese Daten zu definieren. Durch Vermeidung dieses Overheads werden die High-Level-IIoT-Protokolle und Systeme sinnvoll. Das Beispiel der Closed-Loop-Lösung für SMT-Linien ist nur eines von hunderten von Anwendungsfällen von Industrie 4.0, welches spezielle Daten erfordert. Damit Vorteile realistisch zu erwarten sind, muss das lokale IoM-Protokoll wohl weit aus anspruchsvoller sein. (mrc) n



Klein wie ein Spatz, aber leistungs-stark: Das Sparrow MTS 30 genannte Testsystem lässt sich sowohl als Bench-Top-Tester einsetzen als auch in ein 19-Zoll-Rack einschieben.

Auch in diesem Jahr ist das Sparrow MTS 30 genannte Testsystem von Digitaltest wieder Bestandteil der vom Fraunhofer IZM organisierten Fertigungslinie „Future Packaging“ und bei Engmatec ausgestellt.

Bei dem Baugruppentester handelt es sich um einen platzsparenden flexiblen Allrounder, der sich sowohl als Bench-Top-Tester einsetzen als auch in ein 19-Zoll-Rack einschieben lässt. Er bietet die Mög-lichkeit, analoge und digitale Tests durch-zuführen. Mit den bewährten In-Circuit- und Funktionstestmodulen lässt sich ein großer Teil aller anfallenden Prüfaufgaben einfach und kostengünstig lösen. Trotz der kleinen Stellfläche weist der Sparrow bis zu 1.152 Test-Pins auf – analoge oder digi-tale hybride Pins oder einen Mix aus bei-den. Die Integration in vorhandene Soft-wareumgebungen wie etwa Labview von National Instruments lässt sich über eine

tisierungskonzepte, ganzheitli-che Softwarelösungen und Boundary-Scan-Erweiterungen zu sprechen, hat sich Digitaltest

hochkarätige Partner ins Boot geholt. Dabei wird den Fragen nachgegangen, was bei der Erstellung von Automatisierungs-konzepten zu beachten ist, wie eine ganz-heitliche Softwarelösung das Testergebnis verbessern lässt und wie Boundary-Scan-Erweiterungen die Fehlerabdeckung erhö-hen können. (mrc) ■

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offene Kommunikationsschnittstelle leicht realisieren.

Kostenlose LeiterplattenseminareDarüber hinaus wird Digitaltest während der Messe auch mit drei Tutorials (Con-vention Center NCC Ost, Ebene 3, Raum Neu-Dehli) präsent sein. Die stets kom-plexer werdenden Baugruppen von heute stellen Testingenieure vor verschiedene Herausforderungen. Um über diese zu sprechen und Einblicke rund um Automa-

Bild: Digitaltest


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Schwerpuntk SMT-Messe Industrie 4.0

Platinen- und EMS-Trends auf den Punkt gebracht: Die thematisch ver-wandten Sonder-schauflächen „High Tech PCB Area“ und „EMS-Intersection“ bilden dieses Jahr in Halle 6 eine Einheit.

Welche Bedeutung haben Industrie 4.0 und Internet der Dinge für die Systeminteg-ration in der Mikroelektronik? Für

Anthula Parashoudi steht außer Frage, dass die dies-jährige Messe SMT Hybrid Packaging die richtige Plattform hierfür bietet: „Die Messe wartet wieder mit Neuerungen auf“, ist sich die Bereichsleiterin von Mesago Messe Frankfurt sicher. „Die Themenberei-che decken die gesamte Prozesskette der Fertigung in der Mikroelektronik ab. Die neuesten Trends und Entwicklungen sowie aktuelle Problemlösungen werden in Nürnberg vorgestellt.“ Wenn sich also vom 26. bis 28. April 2016 die Messetore der Fachwelt öff-nen, dann können sich die Besucher auf viele Hallen-schwerpunkte entlang der Wertschöpfungskette freuen.

Große Erwartung an Industrie 4.0Digitale Vernetzung von Wertschöpfungsketten

Die vernetzte Fabrik der Zukunft organisiert sich selbst. Maschinen und Werkstücke kommunizie-ren miteinander und Lieferanten sind mit Kunden vernetzt. Doch um dieses Ziel zu erreichen, ist ei-ne intelligente Sensorik nötig. Die diesjährige Messe SMT Hybrid Packaging will daher den großen Erwartungen an Industrie 4.0 und Internet der Dinge mit den aktuellen Trends in der Aufbau- und Verbindungstechnik begegnen. Autorin: Marisa Robles Consée

International auf hohem Niveau„Die Veranstaltung hat einen festen Stellenwert im Bereich der Systemintegration in der Mikroelektronik. Sie sticht durch ihre Fokussiertheit auf Aussteller- und Besucherseite heraus“, attestiert Anthula Parashoudi den langjährigen Erfolg der Messe. „Seit über 28 Jah-ren ist sie fest in Europa etabliert und internationaler Treffpunkt für ein entscheidungskompetentes Fach-publikum.“ Mit der Kombination von Messe und Kon-gress werden den Teilnehmern sowohl anwender-orientierte Wissenschaft als auch konkrete Produkte unter einem Dach geboten und zahlreiche Synergie-effekte geschaffen.

In Zahlen lässt sich der Erfolg der SMT-Messe fest-halten: Auf einer Fläche von 29.900 m² präsentierten sich im Jahr 2015 insgesamt 470 Aussteller aus 31

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Ländern, wovon 167 Unternehmen aus dem Ausland kamen. Mit 36 Prozent ist der ausländische Anteil der Aussteller recht hoch. Hauptsächlich stammten die Aussteller aus Westeuropa (59 Prozent), gefolgt von Ausstellern aus den USA und Kanada mit 15 Prozent und aus Asien 8 Prozent.

Auch auf der Besucherseite war der internationale Anteil beachtlich: Von den 15.002 Fachbesuchern, die sich über die neuesten Produkte und Entwicklungen der Branche informierten, kamen 4.351 Besucher aus 50 Ländern weltweit, was einem ausländischen Anteil von 29 Prozent entspricht. Die Besucherbefragung zeigte weitere, positive Ergebnisse: Nahezu alle der befragten Besucher gaben an, unter anderem zum Aufbau oder zur Pflege von Geschäftsbeziehungen die Messe SMT Hybrid Packaging besucht zu haben. Konkrete Problemlösungen wurden von 59 Prozent der Besucher gefunden und über 38 Prozent besuch-ten die Messe zur Vorbereitung für Investitions- und Einkaufsentscheidungen. Für die Messeexpertin ist die Messe für Besucher und Aussteller eine klare Win-Win-Situation: „Die Besucherumfrage der SMT Hyb-rid Packaging 2015 hat ergeben, dass die Interessens-gebiete der Fachbesucher verstärkt im Bereich Bestü-ckung, Löttechnik und Test liegen. 92 Prozent der befragten Besucher gaben an, Produkte und/oder Lösungen für ihr Unternehmen gefunden zu haben.“

Sicherlich hat im letzten Jahr die neue Hallenstruk-tur zum Veranstaltungserfolg beigetragen, weshalb

Nicht verpassen: Podiumsdiskussion zu Bestückautomaten

Während der Messe SMT Hybrid Packaging wird die Fachzeitschrift Productronic nicht nur auf dem Hüthig-Messestand in Halle 7, Stand 319 zu haben sein. Traditionell wird es wieder eine von der Productro-nic ausgerichtete Podiumsdiskussion im Forum der Halle 7A (Stand 335) mit dem Thema: „Sind wir schon am Ende des SMT-Universums angelangt?“ geben. Am zweiten Messetag, also Mittwoch, den 27. Ap-ril 2016, kann sich der interessierte Fachbesucher ab 11:00 Uhr eine Stunde lang über die aktuellen Bewegungen am SMT-Firmament in-formieren.

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Schwerpuntk SMT-Messe Industrie 4.0

Parashoudi betont: „Das optimierte Hallenkonzept wird auch 2016 mit dem Ziel fortgeführt, den Messe-besuchern eine thematische Orientierungshilfe für die Hallen 6, 7 sowie Halle 7A zu geben.“ Die Hal-lenschwerpunkte erfolgen anhand der Wertschöp-fungskette: In Halle 6 findet der Fachbesucher „Sys-tementwicklung und Produktionsvorbereitung“ sowie „Materialien und Bauelemente“. In Halle 7, mit einem thematischen Überlauf zu Halle 7A, werden die Berei-che „Prozesse und Fertigung“ gezeigt. Die Halle 7A beheimatet die Themen „Zuverlässigkeit und Test“ sowie „Software und Produktionssteuerung“.

Produktionsschritte live erlebenUnikate herzustellen, ohne etwas von der Wirtschaft-lichkeit einer Großserienfertigung zu opfern, das ist der Wunschtraum der Produktionsplaner. Und es ist die Hoffnung, die mit dem Schlagwort „Industrie 4.0“ verbunden ist. Seit dem Jahr 2011 prägt dieses The-menfeld die Messen wie kein zweites. Die Fertigungs-linie „Future Packaging“, organisiert vom Fraunhofer IZM, präsentiert sich dieses Jahr zum Thema „Leben im Netz – Leben und Arbeiten in der digitalisierten Welt“. Das Highlight hier: während des Messebetriebs hat das Fachpublikum die Möglichkeit, einzelne Pro-duktionsschritte live zu verfolgen und mehr über die dahinter stehende Technik zu erfahren. So können sich Interessierte direkt vor Ort von der Leistungsfä-higkeit der Maschinen in einem produktionsnahen Umfeld überzeugen. Die Live-Fertigung wartet dieses Jahr mit Neuerungen auf: So wird die Fertigungslinie erstmals um eine Panel-Moldanlage und die dazu passenden Qualitätsanalyse-Systeme erweitert. Auch wird es am zweiten Messetag um 15.00 Uhr mit einer Führung in Englisch/Russisch ein Spezial geben.

Kein Wunder, dass die vom Fraunhofer IZM orga-nisierte Fertigungslinie laut Besucherumfrage stets

ein Publikumsmagnet ist. In 2015 war die Demo-Linie mit 68 Prozent wieder Spitzenreiter der besuchten Highlights. In der Halle 6 (Stand 434) werden dieses Jahr 17 Unternehmen mit insgesamt 37 Maschinen-einheiten auf einer Standfläche von 930 m² dafür sorgen, dass am Ende der 45 m langen Linie eine komplexe elektronische Baugruppe vom Band läuft. Die Demo-Leiterplatte wird nicht nur die jüngsten Entwicklungen der elektronischen Baugruppenferti-gung widerspiegeln, sondern auch zeigen, wohin die Reise künftig gehen wird – einem Leben und Arbei-ten in einer digitalisieren Welt. Schließlich ergänzen die 20 Mitaussteller das technologische Spektrum der Fertigungslinie, beispielsweise bei Substrattechnolo-gien, Wafer Level Packaging, QMS, Testability, Lot-pasten, Hilfsstoffen, Lagerung oder Reparatur.

Gefragte Sonderschauflächen und GemeinschaftsständeNeben der Live-Demolinie haben sich Sonderflächen und Gemeinschaftsstände als Plattformen des Wis-senstransfers etabliert, die in der Besucherbefragung entsprechend honoriert werden. So wurde die Pre-miere von 2015 – die High Tech PCB Area – von 31 Prozent der Besucher und der Gemeinschaftsstand 3D-MID von 28 Prozent der Besucher angelaufen. Die Gemeinschaftstände „EMS-Intersection“ und „Optics meets Electronics“ wurden von je 20 Prozent der Fach-besucher in Augenschein genommen.

Doch auch hier kann sich der Fachbesucher auf Neuerungen freuen: Erstmalig befindet sich der Gemeinschaftsstand „Optics meets Electronics“ unter konzeptioneller Betreuung des Fraunhofer IZM in Halle 7A (bislang: Halle 6). Hier zeigen Aussteller ihre Produkte, Lösungen und Dienstleistungen rund um Automotive Communication, Optische Sensorik und Sensorsysteme, Optical Communication, Optische

Das April-Highlight schlechthin: Die diesjährige Messe SMT Hybrid Pa-ckaging ist wieder Plattform für neueste Trends und Entwicklungen in der Elektronikfertigung.

Die Live-Demolinie in Halle 6 ist ein Publikumsmagnet, zeigt die Linie doch anschaulich, wohin die Reise gehen wird. Letztes Jahr wurde mit „Captain Future“ ein mit Gyro- und Lagesensor versehenes Industrie-4.0-Platinen-Männchen mit einem Herz aus Smartpixel vorgestellt. Dieses Jahr wird das Demoboard nicht minder komplex ausfallen.

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Analyse und Optische Prozesskontrolle. Zudem bilden in diesem Jahr die thematisch verwand-ten Sonderschauflächen „High Tech PCB Area“ und „EMS-Intersection“ in Halle 6 eine Einheit. Hier finden Interessierte ein Fachforum für aktuelle Themen und Trends aus den Bereichen PCB und EMS. Vervollständigt wird die Son-derschaufläche durch einen Networking-Bereich. Ergänzend dazu können sich gewiefte Praktiker unter den Fachbesuchern austoben. Mesago wird in Zusammenarbeit mit der IPC in Halle 7 (Stand 500) wieder die „Hand Solde-ring Competition“ ausloben: Prämiert wird, wer am schnellsten fehlerfrei lötet. Parallel veran-staltet IPC ebenfalls in Halle 7 (Stand 406) in der „Rework Experience Area“ eine Live-Präsenta-tion von Verfahren und praktischen Anwendun-gen für jegliche Nachbearbeitungsprobleme.

Highlights gibt es auch bei den Foren: So wird die Fachzeitschrift Productronic in Halle 7A (Stand 335) eine Podiumsdiskussion mit dem Thema: „Sind wir schon am Ende des SMT-Universums angelangt?“ veranstalten. Nam-hafte Hersteller von Bestückplattformen entlang der SMT-Fertigung geben Auskunft über die aktuellen Bewegungen am SMT-Firmament. Überdies präsentiert der ZVEI in Halle 6 (Stand 230) EMS-relevante Podiumsdiskussionen: Auf-gegriffen werden dabei Themen der „Services in EMS Initiative“ wie etwa die „Produktent-wicklung ist Teamwork“, „Bauteilsauberkeit“, „Design Chainin der Elektronikfertigung“ und „Leitfaden Repair und Rework von elektroni-schen Baugruppen“. Abgerundet werden die Foren-Highlights durch die vom Bundesverband deutscher Fördermittel-Berater durchgeführten „Fördermittel-Tage“ in Halle 6 (Stand 230).

Kongress, Tutorials und WorkshopDer Kongress der SMT Hybrid Packaging 2016 in Nürnberg widmet sich in diesem Jahr inten-siv dem Thema Industrie 4.0, weshalb auf dem Kongress die digitale Vernetzung von Wert-schöpfungsketten in den Mittelpunkt gerückt wird: Über Industrie 4.0 und das Internet der Dinge in Zusammenhang mit der Systeminte-gration in der Mikroelektronik referieren und diskutieren Branchenexperten am zweiten und dritten Messetag, jeweils vormittags.

Einsatz intelligenter SensorikAm ersten Halbtag des Kongresses beschäftigen sich unter anderem anerkannte Experten von Bosch Sensortec , First Sensor , Promicron , Otto Bock und Apag Cosyst intensiv mit Aufbautech-nologien, dem Packaging von hochwertigen



Sensorsystemen sowie mit Ergebnissen zu deren Einsatz. Unter dem Motto „Aufbautechnologi-en für intelligente Sensorsysteme – Vorausset-zung für das Internet der Dinge“ wird thema-tisiert, wie hochfunktionale und zuverlässige Sensorsysteme als Voraussetzung für das Inter-net der Dinge realisiert werden können, etwa bei intelligenter Sensorik im Automobil.

Umsetzung von Industrie 4.0Am zweiten Halbtag erörtern Instituts- und Firmenvertreter unter dem Thema „Baugrup-penfertigung 2020 – Umsetzung mit Industrie 4.0“ die zukünftigen Entwicklungen der Elek-tronikfertigungsbranche. Referenten unter anderem von Fraunhofer IPK und IZM, SAP oder Siemens erörtern strukturelle und techni-sche Aspekte der Umsetzung von Industrie 4.0 in der Fertigung elektronischer Baugruppen.

Zusätzlich stehen von Dienstag bis Donners-tag insgesamt 14 praxisorientierte Halbtagestu-torials auf dem Programm, die Grundlagen- sowie technisches Spezialwissen über dieses Kernthema liefern: Jörg Hofmann von Ifm Data-link spricht in seiner Präsentation über „Indus-trie 4.0 in der Elektronikindustrie: Vom Sensor bis ins ERP“ und die Problematik, wie sich das wachsende Datenvolumen heutzutage steuern lässt. In diesem Kontext wird insbesondere beleuchtet, wie durchgängig IT-Konzepte sind, wie relevante Schnittstellen beherrscht und Daten durch den Menschen in Informationen transformiert werden können. Dr. Friedrich W. Nolting von Aegis fokussiert in seinem Tutori-al auf „Praxisbeispiel für die Erweiterung einer Traceability Lösung um Komponenten zur Qua-litäts- und Leistungsdatenerfassung mit Big-Data Ansatz“. Er befasst sich mit der Verwen-dung von „Big Data“ als Strategie zum Erreichen einer „Manufacturing Excellence“. Ganztätige Workshop mit dem Thema „Integration Printed Electronics into the EMS Supply Chain“ und „PCBA Failure Analysis and Reliability Testing of Electronic Assemblies“ und der am zweiten Messetag stattfindende Open-Source-Work-shop „Herausforderungen der 3D-IC-Integra-tion für die Leiterplattentechnologie“ runden den diesjährigen Wissenstransfer fundiert ab.■

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Schwerpunkt SMT-Messe Industrie 4.0

Während der dreitägigen Messe gehen alle Linienteilnehmer und Mitaussteller unter der

Leitung des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) aus Berlin der Frage nach, welche Anforderungen sich aus dem immer wei-ter voranschreitenden Digitalisierungs-

grad der Arbeitswelt und des Privatlebens für die Fertiger und Maschinenhersteller ergeben. Dabei liegen die Vorteile für den Produktionsprozess und die einzelnen Prozessschritte klar auf der Hand. Eine lückenlose Nachverfolgung aller an der Wertschöpfungskette beteiligten Materi-alien eröffnet eine Vielzahl an Möglich-

„Leben im Netz“Future-Packaging-Linie mit Schwerpunktthema „digitalisierte Gesellschaft“

Die Live-Fertigungslinie des Gemeinschaftsstandes „Future Packaging“ auf der SMT Hybrid Packaging vereint jedes Jahr die aktuellen Technology Leader des Fertigungsequipments aus dem Bereich der Aufbau- und Ver-bindungstechnik. In diesem Jahr soll der Schwerpunkt der Linie und der Mitaussteller auf dem Thema „Leben im Netz: Leben und Arbeiten in der digitalisierten Gesellschaft“ liegen. Autoren: Ulf Oestermann, Ajda Omrani

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keiten für die Optimierung und Kosten-reduzierung in der Fertigung.

Produktabhängig lassen sich Prozess-fenster spezifizieren, wenn Daten aus vo-rangegangenen Produktionsruns zur Optimierung der aktuellen Produktion herangezogen werden. Durch diese Itera-tionsschritte können schnell und zuver-lässig Bottlenecks erkannt und abgestellt werden. Nicht nur der Mensch lernt aus seinen Fehlern, sondern auch die moder-ne Produktion und ihr Umfeld. Ausgehend von den Daten zurückliegender Produk-tionsdurchläufe ist es daher möglich, recht zeitnah in die aktuelle Produktion einzu-greiffen, um Prozessfenster weiter zu öff-nen und ein Optimum an Qualität und Effizienz zu erreichen.

Digitalisierung im Alltag weit fortgeschrittenOhne dass wir es uns bewusstmachen, ist für viele von uns die Digitalisierung des Privatlebens schon weit vorangeschritten, sei es freiwillig oder unfreiwillig. Gerade die allseits beliebten Smartphones oder auch Devices aus dem Bereich des „Inter-

Harald Pötter, Leiter des Applikationszentrums Smart System Integrati-on am Fraunhofer IZM Berlin, stellt alljährlich die mit verschiedenen Partnern der Live-Ferti-gungslinie ausgetüftelte Demo-Leiterplatte vor.

Premiere: Die Live-Fertigungslinie in Halle 6, Stand 434, wird 2016 um eine Panel-Moldanlage und die da-zu passenden Qualitätsanalyse-Systeme erweitert.

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net of Things“ senden ständig Ortungs- und Zustandsdaten. Fitnesstracker detek-tieren unsere Schrittanzahl sowie bewäl-tigte Höhenmeter und speichern diese nicht nur temporär, sondern tauschen die-se per Bluetooth mit unserem Smartpho-ne oder Laptop aus, und schlussendlich auch mit Serviceanbietern. Das digitale Profil, das wir uns im Produktionsumfeld für unsere Produkte wünschen, liegt in vielen Bereichen des privaten Lebens in den Datenbanken weniger Unternehmen bereits vor – aber meist für den Anwender nicht transparent einseh- oder nutzbar. Hieraus ergeben sich aus der aktuellen Diskussion um die Datenhoheit Hard-wareanforderungen, die schon bei derChiparchitektur beginnen, um ein Maxi-mum an Datensicherheit zu gewährleisten und den Nutzer jederzeit in die Lage zu versetzen, über die Preisgabe seiner Daten zu entscheiden.

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AutorenUlf Oestermann,Fraunhofer IZM, Bereiche Konzeption und Technologie

Ajda OmraniFraunhofer IZM, Bereich Organisation


Vernetzung der gesamten WertschöpfungsketteUm ein hohes Maß an Kundenzufrieden-heit durch hohe Qualität, maximale Kos-tentransparenz und Individualisierung zu erreichen, müssen Maschinen- und Anla-genhersteller und Baugruppenfertiger in eine moderne, skalierbare Infrastruktur und in das Managementsystem investie-ren. Die Vernetzung muss hierbei nicht nur in die Richtung des Kunden gedacht werden, sondern auch in die andere Rich-tung – zu allen Zulieferern.

Im Messeverlauf will das Fraunhofer IZM während der dreimal täglich stattfin-denden Führung den interessierten Besu-chern zeigen, welche Möglichkeiten beste-hen, diese Ideen umzusetzen und Anre-gungen schaffen, den eigenen Standort zu stärken. Erstmalig wird zusätzlich zu den deutschsprachigen und englischen Füh-rungen auch eine in russischer Sprache

zur Stärkung der Vernetzung in den ost-europäischen Raum angeboten.

Erweiterte Fertigungslinie am MessestandDie Fertigungslinie wird 2016 um eine Panel-Moldanlage und die dazu passen-den Qualitätsanalyse-Systeme erweitert. Baugruppenfertiger werden die Gelegen-heit haben, zu ergründen, inwieweit man selber vorkonfektionierte Subsysteme fer-tigen und dem Markt zur Verfügung stel-len kann, um sich auf breiter Front zu posi-tionieren. Auf dem Stand des Future Packaging besteht auch die Möglichkeit, die drei Inspektionssysteme AOI, AXI und das automatische C-SEM miteinander zu vergleichen und die Relevanz für die eige-ne Fertigung zu überprüfen.

Zusätzlich finden an jedem Tag Exper-tensprechstunden statt, während derer mit Spezialisten und Experten der Baugrup-penfertigung aus allen Bereichen der For-schung, Entwicklung und Produktion dis-kutiert werden kann. (mrc/ads) ■

Nicht nur mit den jüngsten Entwicklun-gen in der Baugrup-penfertigung wartet die Demo-Leiterplatte auf: Sie zeigt anschau-lich, wohin die Reise gehen wird – zu Indus-trie 4.0 und damit un-ausweichlich zur digi-talisierten Gesell-schaft.

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Mit dem Fineplacer Femto 2 setzt Finetech die Erfolgs-geschichte der Femto-Plattform fort. Der Sub-Micron-Bonder der zweiten Generation setzt auf der bewähr-

ten technischen Basis auf, die um zahlreiche Innovationen ergänzt wurde. So bietet das vollautomatische System eine Plat-ziergenauigkeit von bis zu ± 0.5 µm @3 Sigma und unterstützt ein breites Spektrum an Montageanwendungen auf Chip- und Waferebene. Der Sub-Micron-Bonder ist mit einer eigens konzi-pierten Einhausung ausgestattet. Durch die Eliminierung äuße-rer Störfaktoren lassen sich die Prozessbedingungen genau kon-trollieren und gezielt beeinflussen. Mittels Filtertechnik wird eine geschützte Prozessumgebung in Reinraumqualität sicher-gestellt – unabhängig vom Einsatzort der Maschine. Selbst sehr anspruchsvolle Montage-Applikationen werden so reproduzier-bar, hochpräzise und stabil realisiert. Gleichzeitig ist der Bedie-ner vor schädlichen Emissionen von Lasern, UV-Quellen oder vor Gasen geschützt.

Eigens entwickelt für besonders hohe Genauigkeitsanforde-rungen ist das Vision-Alignment-System FPX-Vision. Im Zusam-menspiel mit der verbesserten Bilderkennung eröffnet sie dem Anwender neue Möglichkeiten hinsichtlich Anwendungsflexi-bilität und Präzision. Zwei zueinander ortsfeste HD-Kameras liefern die für die Bildüberlagerung genutzten Videofeeds, ange-passte Spezialoptiken ermöglichen die Ausnutzung des Auflö-sungspotenzials der Kamerachips. Die unabhängig vom gewähl-ten Objektfeld stets maximale Auflösung sowie die in Echtzeit optimierten Kamerabilder erlauben es, auch bei großen Kompo-nenten und Substraten feinste Strukturen über die gesamte Flä-che gleichmäßig scharf darzustellen.Zahlreiche Beleuchtungs-optionen bieten darüber hinaus mehr Spielraum bei der Arbeit mit unterschiedlichen Materialien und Oberflächen.

Konfigurierbar für jeden AnwendungsfallWie alle Bondsysteme von Finetech lässt sich auch der Fineplacer Femto 2 individuell konfigurieren. Seine modulare Architektur erlaubt es, die Maschine jederzeit entsprechend geänderter Anfor-derungen für neue Applikationen und Technologien anzupassen. Verschiedenste Prozessmodule erlauben die Integration von Ver-bindungstechnologien in nahezu unbegrenzter Vielfalt, beispiels-weise zahlreiche Lötverfahren, Kleben und Härten, Thermo-kompressionsbonden und Thermosonic beziehungsweise Ultra-

sonic-Bonding. Zum breiten Spektrum unterstützter Anwendun-gen zählen etwa Flipchip-Bonding (face down), Die-Bonding (face up), die Montage opto-elektronischer Bauteile wie Laserdi-oden, Laser-Bars, LEDs, VCSEL, Photodioden und Mikrooptiken, das 2.5D- und 3D-Packaging von MEMS, MOEMS und Sensoren, Bump-Bonding, Copper-Pillar-Bonding oder auch Chip-on-Glass respektive Chip-on-Flex-Anwendungen. Er kann Komponenten mit Abmaßen von 0,05 mm x 0,05 mm bis hin 100 mm x 100 mm zuverlässig bearbeiten.

Die benutzerunabhängige Prozessführung stellt eine hohe Stabilität, Genauigkeit und eine sehr hohe Ausbeute sicher, ver-spricht der Hersteller. Gleichzeitig hat Finetech bei der Entwick-lung der Maschine besonderes Augenmerk auf ein unkompli-ziertes Prozessmanagement und vollen Prozesszugriff für den Bediener gelegt. Dazu trägt zum einen das offene Maschinen-konzept bei, das schnelle Prozessrüst- und Einlernzeiten unter-stützt. Zum anderen bietet das System manuelle Bedienroutinen, um jederzeit in automatische Prozesse eingreifen und Modifika-tionen vornehmen zu können. Ebenfalls unterstützend wirkt die separate Prozesskamera, die unmittelbares visuelles Feedback für schnelle Prozessentwicklung gibt. Ein weiterer wichtiger Baustein ist die Bond- und Steuerungssoftware IPM Command. Diese wurde von Grund auf neu konzipiert und erlaubt eine logische und klar strukturierte Prozessentwicklung nach dem Baukastenprinzip. Im Zusammenspiel mit der intuitiven Ober-fläche mit Touchscreen-Steuerung und Multi-Gesten-Unterstüt-zung ist sie zudem besonders ergonomisch zu bedienen. ■

Hohe PlatziergenauigkeitModularer Sub-Micron-Bonder für Produktentwicklung und Produktion

Mit der Bondplattform Fineplacer Femto 2 will Finetech der Forschung & Ent-wicklung in der Halbleiterindustrie, in der Kommunikations- und Medizintech-nik sowie in der Sensorik ein zuverlässiges Werkzeug bieten, das von der Pro-zess- und Produktentwicklung bis hin zur automatisierten Low-Volume/High-Mix-Produktionsumgebung reicht. Dabei ist die gesamte Produkti-onskette von Inspektion, Charakterisierung, Packaging, Endkontrolle und Qualifizierung abbildbar. Autorin: Marisa Robles Consée

AutorinMarisa Robles Consée,Chefredakteurin Productronic


Der Sub-Micron-Bonder Fine-place Femto 2 wartet nicht nur mit einer sehr präzisen Platzier-genauigkeit auf, sondern durch die spezielle Einhausung wird ei-ne Produktion unter Prozessumgebung in Reinraumqualität möglich.

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Allerlei Neuheiten stellt Cadilac La-ser auf der diesjährigen SMT-Messe vor. So gehören zum Beispiel Be-dampfungsmasken, XXL-gerahmte Schablonen oder Step-up-Stufen-schablonen mit Stufen von bis zu 180 µm zu den Highlights. Die Be-dampfungsmasken gibt es aus Edelstahl beziehungsweise aus Po-lyimid. Bei Edelstahlmasken sind die magnetischen Eigenschaften von Vorteil, wenn eine Abdichtung zum Substrat erforderlich ist. Bei den Masken aus Polyimid steht oft-mals eine hohe Temperaturbestän-digkeit im Vordergrund. Durch die Flexibilität des Materials lässt sich

ein sehr großes Einsatzspektrum realisieren. Das Verunreinigen des zu bedampfenden Substrates durch Metall-Ionen wird mit die-sem Material ausgeschlossen und es sind feinste Strukturen realisier-bar. Von XXL-gerahmte Schablo-nen für übergroße Platinen spricht man in der Regel ab Rahmengrö-ßen größer 900 mm. Da sie kaum in gängigen Druckersystemen ein-setzbar sind, werden die Leiter-platten oft per Hand bedruckt. Die maximale Rahmengröße beträgt 1800 mm x 900 mm, der maximale Schneidbereich umfasst 1600 mm. Mit den Stufenschablonen des Un-

ternehmens lassen sich Stufen von bis zu 180 µm aufbauen. Um eine gewünschte Schablonendicke zu erreichen und somit das erforderli-che Lotpastendepot zu realisieren, wird eine Edelstahlfolie messge-nau durch Punktschweißen auf den zu erhöhenden Bereich aufge-bracht. Das Punktschweißen er-folgt flächig, so dass die aufge-schweißte Stufe, ohne Zwischen-räume, fest mit dem Basismaterial verbunden ist.

infoDIREKT 717pr0416 ➤ Halle 7, Stand 219

Den Fokus legt Seho Systems auf der diesjährigen SMT-Messe auf die Bearbeitung von THT-Baugruppen. Mit dem Ziel, sowohl die Pro-duktqualität als auch die Anlagen-verfügbarkeit weiter zu verbessern, wird unter anderem Flussmittelpul-ver in einem Plasma prozess selektiv an den Lötstellen aufgebracht. Das Ergebnis sind reduzierte Rückstän-de auf der Baugruppe, ein niedrige-rer Flussmittelverbrauch, frei von Lösungsmitteln und eine verbesser-te Lötbarkeit überalterter Oberflä-chen. Außerdem stellt das Unter-nehmen das Stickstoff-Wellenlöt-system Powerwave N2 vor. DieAnlage eignet sich vor allem für die Fertigung von mittleren bis großen Serien. Im Selektivlötbereich kann die in der Basisvariante als Stand-

Alone-System ausgelegte Select-Line-C aufgrund ihres modularen Konzepts mit zusätzlichen Fluxer-, Vorheiz- und Lötmodulen ergänzt werden. Mit dem Synchro-Kon-zept, einem intelligenten Soft-ware-Feature, lässt sich das Pro-

duktionsvolumen laut Hersteller ohne großen Invest nahezu ver-doppeln. Für die Lean-Production-Inselfertigung konzipiert ist die Se-lektivlötanlage Lean-Select. Sie ist ausgerüstet für einen flexiblen Mi-niwellen-Lötprozess oder einen

Hub-Tauch-Prozess mit kurzen Taktzeiten und bietet auf einer Flä-che von nur 2,5 m² hohe Produkti-vität. Außerdem verfügt sie über eine automatische Ultraschallreini-gung der Lötdüsen. Auch stellt das Unternehmen ein Prozessgasreini-gungssystem für Maxi-Reflow vor. Alternativ zur etablierten Zyklon-technologie lässt sich künftig bei Bedarf ein Modul zur thermischen Zersetzung von Rückständen aus Leiterplatten oder Lotpasten inte-grieren. Je nach eingesetzten Ma-terialien ist damit immer das ge-eignetste Prozessgasreinigungs-konzept verfügbar, um Wartungs-zeiten zu reduzieren.


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Absaugen am ArbeitsplatzEinsatzbereit in vier MinutenAusgestattet mit einem wartungsfreien und bürstenlosen EC-Gebläse bie-tet das Absauggerät Zero Smog EL von Weller Tools ein Absaugvolumen von 150 m3/h und ein starkes Vakuum von 2500 Pa. Das tragbare Gerät

lässt sich direkt unter oder neben dem Arbeitsplatz platzieren. Eine elektronische Filterüberwachung und Filteralarm sorgen für den Gesundheitsschutz für Anwender an ein bis zwei Arbeitsplätzen. Dabei ermöglichen die verstellbaren Easy-Click-60-Ab-saugarme eine flexible Anpassung an die örtlichen Gegebenheiten. In weniger als 4 min ist das Gerät einsatzbereit, verspricht Weller Tools. Ein Hepa-H13-Filter mit einer Oberfläche von 2,4 m² sorgt für opti-male Partikelfilterung und lange Filterstandzeit. Da-zu kommen ein separat wechselbarer Feinstaub-Vor-

filter M5 und Aktivkohle für die effektive Gasreinigung. Als Netzspannung dienen 230 V, 50 Hz (120 V, 60 Hz), die elektrische Leistung erreicht 120 W.


Automatisches Reinigerkonzentrationsmanagement Echtzeitmessung und NachdosierungDas Eye CM (Concentration Management) von Zestron ist ein System zur

vollautomatischen Konzentrationssteuerung. Basierend auf der Eye 3P-Technik des Herstellers liefert es eine präzise Echtzeit-Konzentrationsmes-

sung des Reinigungsmediums in der Reinigungs-maschine und sorgt zeitgleich für eine automati-sche Nachdosierung von Reinigerkonzentrat oder VE-Wasser, wenn erforderlich. So wird die Konzent-ration des Reinigungsmediums kontinuierlich über-wacht und auf einem individuell definierten Level gehalten. Die Anlage ist als Beistellmodul konzi-piert. Dadurch lässt es sich einfach in die Produkti-on integrieren und unabhängig vom Maschinentyp

oder Hersteller an neue oder bestehende Reinigungsprozesse anschlie-ßen. Zeit- und Kostenersparnisse sind weitere Vorteile, da manuelle Mes-sung und Nachdosierung entfallen. Auch ist es möglich, die Messdaten für eine lückenlosse Rückverfolgbarkeit bis zu zwei Jahre zu speicheren.


3D-AOI-LösungHochgenaue FehlererfassungVi Technology stellt zur SMT 2016 seine 3D-AOI-Technologie „K Serie 3D“ vor. Kombiniert mit der Erfahrung in der 2D-AOI- und der 3D-SPI-Techno-logie sowie neuen Entwicklungen liefert die K-Serie eine hochgenaue Feh-

lererfassung (Lifted Leads, Tombstoning, Head on Pillow, etc.). Hochauflösende 2D-Bilder, zusammen mit der auf Blue-Laser-basierenden Dualkamera 3D-Profilen, sorgen für eine leistungsfähige Ins-pektionsqualität für die Pre-und Post-Reflowins-pektion. Die Funktion der K-Serie ist auch als güns-tiges 3D-AOI-Upgrade für vorhandene Inspektions-systeme der 5K-, 7K -und 9K-Serie erhältlich. Zu-sammen mit der 3D-SPI-Serie PI und der Sigma-

Link genannten Software-Suite erfüllt diese Inspektionslösung laut Her-steller die hohen Anforderungen von Automotive, Luftfahrt, Militär und anderen sensitiven Industriebereichen.


➤ Halle 7A, Stand 317

Dosierportal für vier VentileVerschiedene Medien gleichzeitig einsetzbarMit dem Dosierportal Dispense-All420 von Fritsch wird die bisherige dis-pense-All-Reihe abgelöst und erneuert. Es kann mit bis zu vier gleichen oder verschiedenen Dosierventilen ausgestattet werden, wodurch der

gleichzeitige Einsatz von verschiedenen Medien möglich ist. Auch Jet- und Nadelventile lassen sich bei diesem Dosiersystem kombinieren. Alle Köpfe verfügen über eine motorische Höheneinstellung, die auch ohne festen Abstandshalter auf verschie-denen Ebenen dosieren können. Eine Nadelkom-pensation und ein Abstandssensor ermöglichen saubere und reproduzierbare Dosierergebnisse. Durch die Integration eines Conveyors kann das

Dosierportal auch direkt an bestehende Automaten der Place-All-Reihe von Fritsch oder auch problemlos an Anlagen anderer Hersteller adaptiert werden (SMEMA-kompatibel).


Tropfendetektion in der MikrodosierungErkennt fehlerhafte TropfenVermes Microdispensing stellt mit dem DDS 80 ein glasfaserbasierendes System zur Erkennung von fehlerhaften Tropfen bei der Mikrodosierung vor. Es ist ein flachbauendes Fehlerdetektionssystem mit einem faseropti-schen Tropfensensor auf Basis eines Algorithmus der HF-Technik, das ohne

teure Mikrolinse auskommt. Das System erkennt fehlende und fehlerhafte Trop-fen auch bei Hochgeschwindigkeitsdo-sierungen bis zu 1400 Hz und identifi-ziert so selbst kleinste, transparente Tropfen. Die Tropfenbewertung ist an-passbar auf die individuelle Fehlertole-ranz der Kundenanwendungen und

reicht von der Detektion fehlender Tropfen bis hin zur Erkennung stark verformter Tropfen. Zusätzlich erlaubt das System die Kontrolle der Trop-fenzeitgenauigkeit, die Identifikation von Störungen und Medienrückstän-den an der Düse, verspricht der Hersteller.


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ICT-Adapter ServicewagenFür Service- und Transportanwendungen SCS Werkzeugbau stellt den ESD-tauglichen ICT-Adapter-Servicewagen vor, der sich für alle Service- und Transportanwendungen in der Elektro-

nikfertigung eignet. Neben den individuell anpassbaren Einschüben mit Teleskopvoll-auszug bietet der Wagen auch Positions-ablageplätze für verschiedene Montage und Serviceaufgaben. ESD-taugliche POM-ELS-Auflagen und Führungssysteme sor-gen für eine sichere Positionierung der Baugruppen. Die Lenkrollen verfügen über vier Totalfeststeller, die den Wagen im Stand sichern. Er ist in Stahlblechkonstruk-tion im Standard, RAL 7035 oder nach

Wunsch pulverbeschichtet zu haben. Im Korpus ist ein ESD-tauglicher Ser-vicestaubsauger mit Zubehörbox integriert, ebenso eine automatische Ka-belaufwicklung.


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Prozessautomatisierung bei der Kleinteilherstellung Für große Stückzahlen

Der Präzisionsmessautomat PMA 2650 für Wafer/Panels von Proaut Technology kann 8 Zoll bis hin zu 12 Zoll große Frames aufneh-men und prüfen. Zu seinen Leistungsmerk-malen gehören sowohl die elektrische Mes-sung als auch die optische Inspektion, Positi-onierungsgenauigkeit in vier Achsen (± 2 μm bei 1mm Verfahrweg) bei 3 Sigma als auch bei Wunsch eine integrierte kundenspezifi-sche Messtechnik. Weitere Kennzeichen des Automats sind die Echtzeit-Visualisierung des Messprozesses, Kamera und Höhenmessgerät

(< 2 μm) zur präzisen dreidimensionalen Positionierung der Bauteile be-züglich der Messkontakte sowie eine UPH von max. 30.000, abhängig von Messzeit und Bauteilgröße.

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Lötsystem im BaukastenprinzipTHT-Lötprozesse gut im Griff Als „the modula wave“ bezeichnet Kirsten Soldering sein modular konzi-piertes THT-Lötsystem mit horizontalem Transport. Es besteht aus einzel-

nen Bausteinen und lässt sich individuell zusammenstellen. Eine Erweiterung der Lötanlage ist jederzeit problemlos mög-lich. Auf nur 3,25 m Länge und 4,55 m2 Gesamtfläche bietet es eine sehr geringe Menge Lötzinn im Lotbad aufgrund des kleinen Tiegels und niedrigen Energie-verbrauch im laufenden Betrieb. In der Inline-Version des Lötsystems mit zwei

Lötmodulen ist es möglich, mit zwei Legierungen gleichzeitig zu arbeiten – vollautomatisch, sicher und ab Losgröße 1. Das Herz des Lötsystems ist die so genannte Jet Wave: Sie nutzt den Effekt, Zinn mithilfe elektromag-netischer Felder auf eine dynamische Hohlwelle mit bis zu 55 mm Höhe zu bewegen.


Ionisierungslösungen für die ElektronikfertigungSchadstoffe beseitigenNeben neuen und bewährten Absaug- und Filtergeräten stellt ULT ver-schiedene Lösungen zum Ionisieren von Oberflächen und Baugruppen aus. Dabei präsentiert sich am ULT-Stand der langjährige Vertriebspartner IVH Absaugtechnik als Co-Aussteller. Zu den Highlights gehört das mobile Gerät Jumbo-Elephant für Handarbeitsplätze, das Ionisierung, Druckluft-

reinigung und Absaugung sowie Filtration aus einer Hand bietet. Zum anderen zeigt IVH mit IAT1200 den ersten Absaugtisch mit integrierter Ionisierung und Absaugung, der das separate ESD-Erdungskabel überflüssig macht. Das Zusammenspiel mit einer ULT-Absauganlage vom Typ LRA 400 demonst-riert, wie sich zusätzlich Dämpfe, Gerüche oder anfallende Stäube bei der Teilebearbei-tung entfernen lassen. Eine weitere Neuvor-

stellung ist das kompakte und mobile Absaug- und Filtergerät LRA 160 zur sicheren und effizienten Beseitigung luftgetragener Schadstoffe, die bei Lötarbeiten in der Elektronikfertigung entstehen.


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Galvanische DurchkontaktierungLeitungsnetze sicher elektrisch verbindenMit der kompakten Contac S4 präsentiert LPKF ein System für die galvani-sche Durchkontaktierung, das keine Chemiekenntnisse voraussetzt. Es eig-net sich für seriennahe Baugruppen, für Multilayer und kleine Löcher bis

hin zu 0,2 mm. Dabei werden Bohrungen in das unstrukturierte Basismaterial einge-bracht und mit einer leitfähigen Beschich-tung versehen. Diese Leiterplatten werden elektrisch ankontaktiert und in ein galvani-sches Bad gehängt. An allen leitenden Flä-chen baut sich im galvanischen Prozess Kupfer auf. Das System Contac S4 verfügt über sechs Bäder mit den Stufen Aktivie-

rung, Reinigung, Galvanisierung. Zudem kann in einem Bad eine Verzin-nung stattfinden. Das Bedienkonzept mit Touch-Panel leitet durch den Prozess. Das System ist wartungsarm und gegen Verfärbungen geschützt.


Röntgenscanner als BauteilzählerKlein und schnellOptical Control präsentiert die dritte Generation seines elektronischen Bauelementezählers OC-Scan CCX.3. Er findet auf einer Standfläche von

etwa 0,5 m² Platz und lässt sich mit wenigen Handgrif-fen auf unter 2 m verringern, sodass er durch jede Tür passt. Durch eine vertikale Schiebetür wird das Gebin-de direkt auf den Röntgendetektor gelegt und muss weder für die Zufuhr zur Kamera noch für die Bildauf-nahme selbst bewegt werden. Dadurch verkürzt sich die Handlingzeit, die Zykluszeit liegt bei weniger als 10 s, verspricht der Hersteller. Zudem lässt sich der Scanner problemlos in ein Lagersystem integrieren. Die Zählung elektronischer SMT-Bauelemente ist so mit der

vollautomatischen Einlagerung direkt verknüpft. Durch die Anbindung an ein ERP-System – wie SAP oder ASM SiM – ist der Lagerbestand digital im-mer auf dem aktuellsten Stand und eine Stichtagsinventur überflüssig. Durch die vorinstallierte Bauteilbibliothek sind alle Standardbauformen mit Einlegen des Gebindes zählbar. Neue Bauformen können ohne beson-dere Fachkenntnisse innerhalb weniger Minuten angelernt werden.

infoDIREKT 714pr0416➤ Halle 7A, Stand 331D

Produktpalette rund um die LöttechnikAufeinander abgestimmtDie Produktserie Clear von Felder Löttechnik wurde nun um das Repara-turflussmittel Iso-Flux Clear ergänzt. Es rundet die Serie nach dem Löt-draht Iso-Core und der SMD-Lotpaste Iso-Cream ab. Iso-Flux verfügt laut Hersteller über sehr gute Dosierungs- und Löteigenschaften. Den Lötdraht

kennzeichnen glasklare Flussmittel-rückstände, spritzfreies Löten sowie kurze Taktzeiten durch spontane Be-netzung. Zu den Merkmalen der Lot-paste gehören konstante Viskositäten, lange Schablonenstandzeiten, gute Benetzung sowie ebenfalls kristallkla-re Rückstände. Alle drei Produkte sind

aufeinander abgestimmt. Zudem werden auch Nickel-Germanium-Lotle-gierungen vorgestellt. Neben SN100C und Sn100Ni+ gibt es die NiGe-Elek-troniklote auch mit geringen Silberanteilen von 0,3 bis 1,2 Prozent.


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Produktionsanlage für Vakuum-Reflow-LötprozesseFür die GroßserienfertigungDie Produktionsanlage für Vakuum-Reflow-Lötprozesse SRO i-Line von ATV Technologie arbeitet mit der Einzelkammertechnik. Das System lässt sich von einer Basisversion mit einer Prozesskammer auf bis zu drei Pro-

zesskammern ohne zusätzlichen Platzbedarf erweitern. Jede Pro-zesskammer lässt sich separat pro-grammieren und prozessiert dann unabhängig von den anderen Kammern. Die Anlage ist serien-mäßig mit Ameisensäure-Funkti-on und automatischer Nachfüll-einrichtung ausgestattet. Die seri-enmäßige Vakuum-Funktion zu-sammen mit der Ameisensäure er-möglicht eine gute Lunkerredukti-on auf der gesamten Lötfläche so-wie über die gesamte Beladung.

Unter Berücksichtigung der neuesten Generation von flussmittelbasierten Lotpasten, die einen niedrigen Restsauerstoffgehaltes während des Pro-zesses benötigen, ermöglicht die Anlage als Standardanwendung eine Prozessatmosphäre im sub-ppm-Bereich mit einem geringen Stickstoff-verbrauch. Sie ist dank des flexiblen Aufbaus auf individuelle Automatisie-rungswünsche, manuelle Beladung (ML), Kassette-zu-Kassette (CTC) oder Vollintegration in eine Produktionslinie, auslegbar.


Potpourri an Schaltmodulen und ChassisTest und Simulation leichtgemachtPickering Interfaces öffnet wieder sein Füllhorn und stellt einige Modelle seiner neuesten Schaltmodule und Chassis vor. Der Power Multiplexer PXI 16 A ist für das Schalten von Strömen mit 16 A ausgelegt. Das System

ist außerdem in der La-ge, 300 VDC oder 250 VAC zu schalten. Der Dif-ferential PXI Fault Inser-tion Switch ist zur Feh-lersimulation von CAN- und Flexray-Schnittstel-len mit einer Bandbreite von bis zu 50 MHz aus-gelegt. Mit der PXI-Bric-Familie sind große Mat-rizen in höchster Pa-ckungsdichte und mit integrierter Backplane realisiert. Alle PXI-Mo-dule lassen sich in je-

dem PXI-konformen Chassis betreiben. Die Matrix mit der sperrigen Be-zeichnung „LXI Dual 24x8 Video Matrix Module“ ist für Frequenzen bis zu 25 MHz geeignet. Sie weist eine charakteristische Impedanz von 75 Ohm auf. Die Familie der PCI-Widerstandskarten ist mit zwei Kanälen mit 16-Bit- oder mit zwei Kanälen mit 12-Bit- oder mit vier Kanälen mit 8-Bit-Wider-standsketten auf einer einzigen Karte verfügbar. Bei den Switching-Sys-tem-Management-Werkzeugen gibt es Neuerungen bei der Signal-Rou-ting-Software: Sie vereinfacht das Signalrouting in Schaltsystemen und beschleunigt die Entwicklung von Systemsoftware. Schließlich ermöglicht das E-Birst genannte Testwerkzeug für Schaltsysteme ein einfaches Testen der Schaltprodukte von Pickering und ermittelt fehlerhafte Relais, die im Fehlerfall auf einer grafischen Abbildung der Leiterplatte hervorgehoben aufgezeigt werden.


Bild: ATV Technologie

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Abfälle richtig entsorgenAb in die Tonne

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Universelles AOI und intelligentes Lagersystem Reibungslose Produktion Neben dem intelligenten Material-lagersystem Smart Tower präsen-tiert Smartrep das AOI-System i-Spector von MEK . Das System ba-siert auf der 2D-AOI-Technologie von MEK und eignet sich beson-ders für kleine und mittlere Ferti-ger sowie schnelle Rüstwechsel. Ausgestattet mit einer echten 24-Bit-Farbkamera und einer Auf-lösung von bis zu 18,75 μm er-reicht es sehr gute Taktzeiten. Selbst kleine 0201-Bauteilgrößen sind optimal zu inspizieren. Auch für die Prototypen-Inspektion ist

das System geeignet. Dagegen bietet das intelligente Materialla-gersystem Smart Tower eine Über-sicht über die Lagerbestände und vollautomatische Codeerfassung. Dadurch steigt die Nettobestück-leistung und die Low-Volume/High-Mix-Produktion verläuft rei-bungslos, weil einfaches Material-handling und eine simple Verfüg-barkeitsprüfung vor Materialbe-reitstellung schnelle Rüstwechsel ermöglichen. So lassen sich Ma-schinenstopps wegen fehlender Bauteile vermeiden. Der Smart To-

wer kann dabei autark arbeiten oder in die Linie integriert sein. Ganz im Sinne von Industrie 4.0 ist eine Kommunikation mit verschie-

denen Bestücksystemen möglich.


Um das Gefahrenpotenzial bei der Abfallentsorgung von Elektronik-fertigungsprodukten zu reduzie-ren, bietet BJZ Mülltonnen aus vo-lumenleitfähigem Kunststoff an. Denn während der ESD-Schutz in vielen Fertigungsbereichen Einzug gehalten hat, werden bei der Müll-entsorgung meist normale, nicht ESD-gerechte Mülltonnen einge-setzt. Da die großen Kunststoffflä-chen der Mülltonne sich problem-los auf mehrere tausend Volt aufla-den können und das hierbei gene-rierte elektrostatische Feld die elektrostatisch gefährdeten Bau-teile/Baugruppen (ESDS) in der Umgebung aufladen kann, sind in fortfolgenden Prozessen ESD-Schäden möglich. Zudem werden die Mülltonnen häufig verkehrs-günstig an den Laufwegen positio-niert, was die Gefahr entsprechend erhöht. Das gleiche Problem stel-len nicht ESD-gerechte Mülltüten da, die sich ebenso stark aufladen können. Da die Mülltüten beim Leeren der Mülltonnen häufig durch die EPA getragen werden, können auch hier ESD-Schäden entstehen, weshalb BJZ auch ab-leitfähige Mülltüten anbietet.


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Dienstleistungen rund um elektronische Bautei-le präsentiert die HTV -Firmengruppe. So gehö-ren zum Angebot bei-spielsweise neuartige Analy-tikdienstleistun-gen wie die qualitative und quantitative Unter-suchung des inneren me-tallischen Feingefüges mit Meta Fine Prep sowie Material- und Schichtdickenunter-suchungen mittels RFA (Röntgen-Fluoreszenz-Analyse). Die Nanoin-dentation (instrumentierte Ein-dringprüfung) zur Messung der Härte und weiteren elastischen und plastischen Kennwerten wird ebenso angeboten. Im Bereich Komponenten-Conditioning bie-tet HTV die Beseitigung von Oxi-dation und Verunreinigungen an Bauteilanschlüssen mit Revivec, hochbelastbare Neuverzinnung elektronischer Komponenten zur Wiederherstellung der Lötbarkeit mit Nova Tin sowie das Löschen und Neuprogrammierung von OT-Ps (one-time-programmable) mit OTP-Alive. Um den sich ständig

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Sintertechnik Sintern statt löten

Mit SIN200+ hat Pink Thermosys-teme eine inlinefähige Sinteranla-ge entwickelt, die sich mit unter-schiedlichen Vorheiz- und/oder Kühlmodulen betreiben lässt. Die Produkttemperatur, der atmo-sphärische Druck sowie die ver-schiedenen Prozessgase innerhalb der Vakuumkammer/n können je-derzeit während des Heizens, Sin-terns und Kühlens exakt kontrol-liert werden. Dies ermöglicht die in-situ-Reduktion der Produkt-oberflächen vor und nach dem Sin-tern. In Verbindung mit der dyna-mischen Anpassungsfähigkeit der Presskraft werden weitere Prozess-möglichkeiten geboten. Das Silber-Sintern stellt eine vielversprechen-de Alternative zur Löttechnik in der Leistungselektronik dar.


Zuverlässiger ESD-Schutz Sicher verpackt

Straub-Verpackungen erweitert sein Sortiment an Verpackungslö-sungen um eine ESD-abschirmen-de Safeshield-Serie. Diese bieten laut Hersteller zuverlässigen ESD-Schutz und verhindern mechani-sche Beeinträchtigungen. Überdies lassen sich Verpackungen mit ih-ren aufgebrachten Selbstklebe-streifen ganz einfach sauber ver-schließen und sind im Handum-drehen versandfertig. Die Safe-shield-Verpackungen entsprechen der Norm DIN EN 61340-5-1, sind lichtecht, wieder verwendbar, in-nen wie außen permanent abrieb-fest und ableitfähig - und auch in Sondergrößen lieferbar.


Bild: Pink

Bild: Straub Verpackungen

Dienstleistungen rund um elektronische Bauteile Für fast jeden Anwendungsfall

Mit dem Lynx EVO hat Vision Engi-neering ein Stereomikroskop ent-wickelt, dass das Betrachten und Analysieren von Komponenten und Proben mittels dreidimensio-nalen Stereobildern erlaubt. Die wesentlichen Highlights sind die okularlose Technologie, die einen komfortablen ergonomischen Ein-blick in den Mikroskopkopf er-laubt, das außergewöhnliche drei-dimensionale Betrachten der mik-roskopischen Bilder und die daraus resultierende erhöhte Produktivi-tät. Standardmäßig wird das Sys-tem mit einer Vergrößerung 6x bis hin zu 60x und einem Zoom-Über-setzungsverhältnis von 10:1 gelie-fert. Eine optionale Maximalver-größerung von bis zu 120x erwei-tert den Anwendungsbereich von der normalen Inspektion, bis hin zur analytischen Kontrolle im La-bor und der Entwicklung. Ein ent-scheidendes optisches Zubehör ist die Winkeloptik „Rotation 34 Grad“, die einen Rundumblick im 34-Grad-Winkel zur vertikalen

Achse erlaubt, um dreidimensiona-le Objekte wie Lötverbindungen, Mikrobauteile, Schneidkanten, Ge-windeformen oder medizintechni-sche Präzisionsartikel, detailliert zu betrachten. Diese Optik lässt sich durch die Modulbauweise schnell und einfach am Basisprodukt ad-aptieren. Entsprechende Erweite-rungen zur umfassenden Bilddo-kumentation sowie unterschiedli-che Stativ-Varianten für den Labor- oder Werkstattbereich ermögli-chen eine individuelle Gerätekon-figuration.


weiterentwickelnden Anforderun-gen der Elektronikbranche begeg-nen zu können, bietet die HTV-Akademie zahlreiche fachspezifi-sche, aber auch branchenübergrei-fende Schulungen an. Weitere Dienstleistungen bei HTV sind un-ter anderem das Life-Prüfzeichen gegen die absichtliche Verkürzung der Produktlebensdauer (geplante Obsoleszenz) elektronischer Pro-dukte sowie das HTV-Kreativcen-ter, das zusammen mit Kunden, Firmen oder auch Privatpersonen, einfallsreiche Geschäftsideen ent-wickelt und realisiert.


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Dispense- und Bestück-AnwendungenNoch mehr Produkte

30 µm starke Schablonen Einfach dünn

Laserjob stellt eine Edelstahlscha-blone in einem Schnellspannsys-tem vor, das eine Materialstärke von lediglich 30 µm aufweist. Mit Aluminiumprofilen, die auf der Un-terseite der Edelstahlschablone angebracht sind, wird die nötige Stabilität erzeugt. Ein Knicken der Schablone wird dadurch verhin-dert. Mit einer gleichmäßig hohen Spannkraft von > 40 N/cm lassen sich anspruchsvolle Baugruppen mit hoher Positioniergenauigkeit fertigen. Die farbliche Kennzeich-nung der Schablonenecken sorgt für eine eindeutige Zuweisung nach der RoHS Richtlinie.


Bild: Essemtec

Bild: Laserjob

Inlineautomatisiertes LED-TestsystemLED-Baugruppen exakt prüfen

Schablonen- und BauteilreinigungSäubert und trocknet Emil Otto bietet nun auch Hoch-druckreiniger von Lico-Tec an. Da-bei handelt es sich um Reinigungs-pistolen, die eigens für die Reini-gung in schwer zugänglichen Be-reichen entwickelt wurden und sich vor allem für Kunden ohne Leiterplattenreinigungsanlage eig-

nen. Die Hochdruckreiniger gibt es in zwei Varianten. Der Licojet-Mini ist mit einer 360-Grad-Schwenk-funktion sowie einem schwenkba-ren Tank ausgestattet und kann daher in nahezu jedem Winkel Wasser oder Reinigungsmedien auf Oberflächen auftragen. Der Li-

cojet-Vari-Mini ist für die effiziente Reinigung von kleinen, empfindli-chen Teilen entwickelt worden. Er hat extrem chemikalienbeständige Materialien, sodass auch Reini-gungsmittel eingesetzt werden können, die hartnäckige Oberflä-chenverschmutzung beseitigen.

Die kürzere Düse erlaubt den präzisen und punktge-nauen Reinigungsauftrag. Der Tank ist in der ge-wünschten Position fest-stellbar. Bei beiden Varian-ten ist die Pistole durch ei-nen Fingertipp am Abzug auf Druckluft zum Trocknen umstellbar. Der Hochdruck-reiniger ist leicht und benö-tigt eine herkömmliche ex-terne Druckluftversorgung. Durch Zusatzprodukte kön-nen die Reinigungspistolen

auf individuelle Wünsche ange-passt werden. Neben Auffangwan-nen mit Spritzschutz gibt es für den Hochdruckreiniger auch Stän-der sowie Zusatztanks.


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Für den Bereich optische und elek-trische Testsysteme stellt Prüftech-nik Schneider & Koch das Laservisi-on LED vor. Mit diesem Testsystem können LED-Baugruppen laut Her-steller in der Fertigungslinie im Se-rientakt zu 100 Prozent geprüft werden. Dies umfasst die AOI-Prü-fung, die komplette elektrische Prüfung sowie die optischen Mess-größen der betriebenen LEDs. Im Vollausbau sind die prüflingspezi-fischen Wechselkassetten auf bis zu 1536 Pins realisierbar. Das

Essemtec präsentiert zur SMT Hyb-rid Packaging 2016 sein erweiter-tes Produktportfolio. Im Jahr sei-nes 25-jährigen Firmenjubiläums stellt der Schweizer Anlagen- und Sondermaschinenhersteller neben den Dispense- und Bestück-An-wendungen für oberflächenmon-tierbare Bauteile und Komponen-ten dieses Jahr auch hochflexible und platzsparende Lösungen vor. Unternehmensziel sei es, gemein-sam mit Kunden laufend Arbeits-abläufe, Fehlerraten und die Pro-duktivität mittels Linienintegrati-on zu verbessern.


Grundsystem mit DMM und Source Measurement Unit (SMU) für die Prüflingsversorgung ist durch ei-nen vollwertigen ICT (analog und digital) sowie weitere Mess- und Stimuli-Funktionen bis hin zur pa-rallelen Onboard-Programmierung erweiterbar. Die elektrische Kon-taktierung lässt sich von unten als auch von oben auslegen. Die Ab-messungen der zu prüfenden elek-tronischen Baugruppen können bis zu 600 mm x 600 mm betra-gen. Ein Erweiterungsmodul für die „Reel to Reel“-Prüfung von Flex-Leiterplatten ist ebenfalls ver-fügbar. Einen weiteren Messe-schwerpunkt bildet aus dem Be-reich elektrischer Test das Ti2CA-Compact-System. Die Messtechnik im System ist mit seiner Source-Measurement-Unit (SMU) und ei-nem hochpoligen Multiplexer sehr leistungsfähig.


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Bauteilbestücker- und PrüfsystemeFür große LeiterplattenmaßeYamaha Motor IM Europa präsentiert Bestückungs- und Prüfsysteme, die erweiterte Funktionen für schnellere und flexiblere Montage beinhalten. So bestückt der neuartige Großraumbestücker Z:Lex YSM20W größere,

schwerere Platinen bei Geschwindigkeiten von bis zu 80.000 BE/h. Verarbeiten lassen sich Platinen mit Abmaßen von 810 mm x 742 mm und einem Gewicht von bis zu 10 kg. Auch das Doppelspur-Handling von Platinen bis zu 810 mm x 356 mm ist möglich. Das vorgestellte optische Inspektionssys-tem YSi-V 12M Type HS steigert den Durchsatz mit verbesserten Funktionen und der schnellsten 3D-Taktzeit in der Yamaha-Produktpalette. Die

2D/3D- und geneigte Inspektion sorgen laut Hersteller für eine verlässliche Fehlerfindung. Die Verwaltungsoftware i-Pro-DB, die auf Anfrage für alle Benutzer der AOI-Systeme YSi-V kostenlos verfügbar ist, kombiniert Prüfda-ten mit Statusinformationen von Bestückern und Druckern in der selben Fertigungslinie, um bei der Fertigungsplanung, Verbesserung bzw. Pla-nung der Prozesse und Maschinenwartung zu unterstützen.


Räumliche Prüfung von komplizierten Bauteilen3D-AOI zum kleinen PreisMirtec bietet ein 3D-AOI-Gerät an, das weniger als 100.000 Euro kostet. Das MV-6 Omni, das über Pb Tec Solutions vertrieben wird, ist mit den neuesten Features ausgestattet. Dazu gehören ein 8-Phasen-Farblicht für eine voll-ständige Erkennung von Lifted Leads und Lötstellen, eine 15 MPixel Topka-

mera sowie vier 10 MPixel Seitenkameras für eine räumliche Prüfung von komplizierten Bauteilen und eine verbesserte Prüfung von Lifted Leads und J-Leaded- Bauteilen sowie zur Schrifterkennung an bedrahteten Bautei-len. Die telezentrische Linse sorgt für eine ver-zerrungsfreie Bildvergrößerung. Die 3D-Mes-sung erfolgt mit der Multifrequenz-3D-Moiré-Technik von vier Seiten. Die Daten-Transfer-Technik steigert die Inspektionsgeschwindig-

keit um etwa 25 Prozent gegenüber dem herkömmlichen Camera-Link.


Für hohe chemische und mechanische AnforderungenZuverlässiger KomponentenschutzWerner Wirth geht auf den Schutz elektronischer Komponenten ein und stellt seine Fähigkeiten im Spritzguss vor – neben denen als Spezialist für Hotmelt Moulding, Selektive Coating und Dispensing. So kann der EMS auch

Polyester, EVAs oder TPUs verarbeiten. Die klassischen Hotmelt-Werkstoffe werden im Niederdruckverfahren ein-gesetzt und bewahren die Elektronik vor Feuchtigkeit, Temperaturschwan-kungen, Korrosion oder Erschütterun-gen. Für noch rauere Umweltbedingun-gen oder noch extremere mechanische und chemische Anforderungen bieten

sich Polymere wie Polyester, EVAs und TPUs an. Sie sind beständig gegen Lösemittel und UV-Strahlen und nehmen weniger Feuchtigkeit auf.


Selektivlötanlage mit integriertem AOIProzesssicher trotz manueller BeladungDie Selektiv-Lötanlage SPA 300/400-NC mit integriertem AOI von Ebso Maschinen- und Apparatebau ist ein automatisches Selektivlötsystem mit manueller Beladung. Löttiegel und Pumpeneinheit werden mit Schutzgas

beflutet. Die für automatisches Löten von Stift- und Steckerleisten, Relais, Trafos und sonstigen konventionellen Bauteilen konzi-pierte Lötanlage erlaubt das Simul-tanlöten oder das Löten auf zwei Tiegel und weist eine maximale Störkanthöhe von bis zu 40 mm auf. Wahlweise ist eine Ober- und Unterhei-zung oder Konfektionsheizung möglich. Die Anlage ist ausgestattet mit Leistungsmerk-malen wie dem Dreiachsen-CNC-Portalsys-

tem mit Servoantrieben, Lötwinkel von 7 Grad oder 0 Grad und einer N2- und Lötwellenhöhen-Überwachung.


Hochstromklemmen mit kratzfreier KontaktierungFür raue PrüfbedingungenDie Hochstromklemme HKF-617 von Ingun Prüfmittelbau kann Stromstär-ken bis 40 A sicher übertragen. Dabei erfolgt der Kontaktiervorgang kratz-

frei. Der Federclip schließt erst, nachdem die Flachsteckzunge den Grund der Hochstromklem-me erreicht hat. Während der Kontaktierung hat der Federclip eine dauerhafte Vorspannung. So ist auch unter erschwerten Bedingungen mit Vibrati-onen und Verschmutzungen ein sicherer Kontakt möglich. Die Montage erfolgt über einen Bajo-nettverschluss in der Kontaktsteckhülse KS-617. Dagegen ermöglicht die Hochstromklemme HKR-612 M die sichere Kontaktierung von Rundpfosten und Gewinden bis 100 A. Sie eignet sich für Rund-kontakte, die sich aufgrund von Berührschutz

nicht stirnseitig kontaktieren lassen. Auch für raue Prüfbedingungen mit Vibrationen, Verschmutzungen und längeren Textzyklen eignet sich die robuste Klemme, versichert der Hersteller.


Inline-Selektivlötanlage: Platinen im parallelen BetriebZwei auf einem StreichMit zwei Platinen im parallelen Betrieb wird die Selektive-Inline-Lötanlage IS-I-508 von Interselect vorgestellt. Sie ermöglicht das gleichzeitige Bear-beiten von zwei Platinen oder Nutzen bis 20 Zoll (508 mm x 508 mm). Aus-

gestattet mit zwei unabhängigen, au-tomatisch über Software einstellbaren Leiterplatten-Transportbändern sowie zwei eigenständigen Achssystemen für Microdrop-Fluxer und Titan-Löt-tiegel wird eine hohe Flexibilität und hoher Durchsatz erreicht. Die Be-triebssoftware hat das Hauptaugen-merk auf einer einfachen und unkom-

plizierten Bedienung. Mit der intuitiven Offline-Programmierungs-Soft-ware IS-Photoscan (die im Paket enthalten ist) können Lötprogramme oh-ne Vorkenntnisse in Minuten erstellt werden. Fernwartung und Netzwerk-anschluss sind Standard. Zahlreiche Optionen wie Doppeltiegelsysteme, Wellenhöhenüberwachung und -korrekur ermöglichen die Anpassung an individuelle Erfordernisse.


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Kapazitätsgesteuerte StickstoffgeneratorenGewünschte Reinheit automatisch erreichenMit den kapazitätsgesteuerten Stickstoffgene-ratoren Inmatec Pan (Power As Needed) mit au-tomatischer Aufmischeinheit wird laut Herstel-ler Inmatec automatisch die gewünschte Rein-heit erreicht. So kann der Anwender seinen Stickstoff vor Ort selbst herstellen, Druckluft einsparen sowie die Reinheit des Stickstoffes er-höhen. Mit der Pan-Technik verbrauchen die Anlagen nur noch so viel Druckluft wie auch ge-rade Stickstoff benötigt wird. Die Stickstoffrein-heit bleibt dabei unabhängig von Abnahme-schwankungen konstant. Zusammen mit der Pan-Generatoren-Technologie wird das N-Kat-System verwendet. In diesem Verfahren wird der erzeugte Stickstoff aus dem Pan-Generator mit Wasserstoff angereichert. Im Katalysator re-agiert der Wasserstoff mit dem verbleibenden Restsauerstoff, was für eine höhere Stick-stoffreinheit sorgt. Gab es das N-Kat-System bis-her mit einem Luftfaktor zwischen 4 und 8, sind es nun 2.9. Der Vorteil ist die höhere Stick-stoffqualität bei gleichzeitig geringerer Druck-luftmenge. Die Generatoren sind aufgrund des

niedrigeren Druckluftbedarfes wartungsärmer. Der Hersteller verspricht damit Stromeinsparun-gen von bis zu 50 Prozent.


Incircuit- und FunktionstesterMit erweitertem Boundary Scan Test

Mit den Incircuit- und Funktionstestern von Dr. Eschke Elektronik gibt es ein vielfach eingesetz-tes Tool für den Boundary Scan Test „BST CT300“. Als Hardware für die Steuerung der so genannten Test Access Ports für den Boundary Scan Test werden die High Speed Digitalmodule DM300-32A genutzt, die in der Regel in den Tes-tern vorhanden sind. Ein Digitalmodul kann da-bei bei Bedarf gleichzeitig vier unabhängige Boundary-Scan-Testketten steuern. Mehrere Di-gitalmodule sind einsetzbar. Eine spezielle Zu-satz-Hardware ist damit nicht erforderlich. Gleichzeitig zu den Boundary-Scan-Tests kön-nen durch die Multitask-Fähigkeit des Tester-Be-triebssystems parallel weitere Tests ausgeführt werden. Diese parallelen Tests reduzieren die Testzeiten und somit die Fertigungskosten.


Röntgentechnik wirft Blick in SMD-RollenSchnell und genau gezählt

Visiconsult X-ray Systems & Solutions hat eine Methode zum automatischen Zählen von SMDs auf Rollen entwickelt. Das auf Röntgentechnik basierende Zählgerät XRH-Count benötigt durchschnittlich etwa 15 s im Vergleich zu einer manuellen Laufzeit von 2 bis 3 min. Bemerkens-wert ist dabei, dass die Zählzeit nicht mit der Anzahl der Komponenten steigt - bei 50.000 Komponenten dauert es nur unwesentlich län-ger als bei 5.000 Komponenten. Das Zählgerät eignet sich für alle gängigen und die meisten speziellen SMT-Bauteile mit einem Rollendurch-messer von bis zu 400 mm. Selbst kleinste Kom-ponenten wie 01005 lassen sich erstmals kon-taktlos zählen. Komplett neue Bauteiltypen können in der Regel innerhalb von weniger als 15 min trainiert und in die Bauteildatenbank eingepflegt werden. Mit jedem gelernten Typ wird das System damit stabiler und leistungsfä-higer. Die automatisierte Komponentenschät-zung macht eine Typvoreinstellung überflüssig.


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Test + Qualität Röntgentechnik


Röntgeninspektionsverfahren haben eine hohe Bedeutung für das Packaging und die Elektronikfertigung. Die hier gezeigten Untersuchungsmöglichkeiten sind nach Ein-

schätzung der Autoren der TU Dresden keineswegs akademische Spielereien. Sie folgen der rasanten Entwicklung in der Elektro-nik und Mikrosystemtechnik. Oft kann ein Fehler elektrisch nur grob geortet und einem aktiven Bauelement zugeordnet werden. Die Detektion möglicher Fehler in der Kontaktierung zwischen Leiterplatte und Bauelement (so genannter Second Level Inter-connect) mit optischen Geräten und mittels Röntgentechnik sind Standard. Aber das Auffinden von Fehlern innerhalb der aktiven Bauelemente gestaltet sich sehr schwierig. Dort können Unter-suchungen, wie die hier gezeigten, die Möglichkeiten und Gren-zen der verfügbaren Analytik aufzeigen. Bereits in der Product-ronic-Ausgabe vom November 2013 haben die Autoren den damaligen Stand der zerstörungsfreien Röntgeninspektions-technik am Beispiel verschiedener Generationen von USB-Sticks dargestellt. Dieser Artikel schließt daran an.

Grundlagen zur RöntgenuntersuchungUnsere Vorstellungen darüber, was mit Röntgenuntersuchungen zu sehen ist, sind sehr stark von dem geprägt, was wir beim Arzt zu sehen bekommen. Biologische Proben und AVT-Proben sind jedoch ziemlich unterschiedlich in ihrem elementaren Aufbau: Biologische Proben bestehen überwiegend aus Elementen mit niedriger Ordnungszahl (Kernladungszahl) wie Wasserstoff 1H, Sauerstoff 8O, Kohlenstoff 6C, Stickstoff 7N, Phosphor 15P, Kalium

19K, Calcium 20Ca,… In AVT-Proben sind dagegen meist Elemen-te aus allen Bereichen des Periodensystems enthalten, mit nied-riger Ordnungszahl wie H, C, O, N, Aluminium 13Al und Silizi-um 14 Si, aber auch mit recht hoher Ordnungszahl wie Silber 47Ag, Zinn 50Sn, Gold 79Au oder auch Blei 82Pb und Bismut 83Bi. Das Problem damit ist, dass Elemente mit niedriger Ordnungszahl recht gut durchstrahlbar sind, solche mit höherer Ordnungszahl jedoch nicht. Die Elemente der Probe mit hoher Ordnungszahl absorbieren also die Strahlung wesentlich stärker, sodass am Detektor unter Umständen nichts mehr ankommt.

Mehr sehen heißt mehr wissenRöntgeninspektion – Aufbau- und Verbindungstechnik wird durchleuchtet

Die Entwicklung elektronischer Systeme ist untrennbar mit der Entwicklung der zugehörigen Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) verbunden sowie mit der Prüf- und Inspektionstechnik, die zur Erfolgs-kontrolle erforderlich ist. Wo sind heute die Grenzen der Prüf- und Inspektionstechnik? Welche Fehler können detektiert werden? Autoren: Dr. Martin Oppermann, Tobias Neubrand

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Bild 1: Röntgen-Computer-To-mografie eines Interposers mit eingefärbten Strukturen des Interposers.

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In der Praxis bedeutet das, dass wir nicht wie beim Arzt alle durchstrahlten Teile wie Knochen, Muskelgewebe oder auch Blutgefäße auf einem Röntgenbild sehen können, sondern uns meist entscheiden müssen, ob wir die Leiterplatte mit den Lei-terzügen sehen wollen oder die Lötstellen mit ihrem Voidgehalt.

Eine große Rolle bei der Darstellung der inneren Struktur von Bauelementen und Baugruppen spielen zusätzlich zu den Strahl-parametern auch der Röntgendetektor und natürlich die Bildver-arbeitungssoftware. Durch gezielte Auswahl bestimmter Berei-che im Grauwert-Histogramm des Röntgenbildes lassen sich bestimmte Details in dem angezeigten Bild hervorheben.

Ein weiterer, wichtiger Punkt ist die erreichbare Vergrößerung. Sie ergibt sich aus den geometrischen Verhältnissen in der kon-kreten Röntgenanlage. Die Röntgenstrahlung wird von einer kreisförmigen Quellfläche erzeugt, dort wo der Elektronenstrahl auf die Anode trifft. Wie klein die Quellfläche durch Fokussierung des Elektronenstrahls werden darf, das hängt von der zu durch-strahlenden Probe ab und der dafür erforderlichen Strahlungsin-tensität. Je kompakter der Prüfling ist und je höher die Ordnungs-zahlen der darin enthaltenen Elemente sind, umso höher muss die Strahlungsintensität sein. Und je höher diese Intensität sein muss, umso größer muss auch die Kreisfläche der abstrahlenden Quelle sein – damit steigt die Unschärfe des Röntgenbildes.

Röntgenverfahren in der AVTDie hier genannten Grundlagen spielen für die Röntgenunter-suchung in der Baugruppenfertigung eine wesentliche Rolle. Zu diesen Untersuchungen zählen die Röntgen-Radiografie (Senk-recht- und Schrägdurchstrahlung) und die Röntgen-Computer-tomografieverfahren (CT), zu denen auch die Laminografie und Tomosynthese zählen. Bild 2 zeigt als Beispiel eine Ball-Grid-Array-Inspektion in Senkrecht- und Schrägdurchstrahlung mit entsprechenden Fehlerhinweisen.

Die Königsdisziplin der Röntgendiagnostik stellen die CT-Verfahren dar. Sie liefern 3D-Volumenmodelle der untersuchten Strukturen und erlauben das Hineinlegen von virtuellen Schnit-ten in dieses Volumen. Allerdings ist ein CT sehr aufwändig. Eine sehr praktische Frage ist nun, mit welchem Röntgenverfahren kann man welchen AVT-Fehler sicher detektieren? Das Bild 3 soll dazu eine erste Orientierung geben. Eine konkrete Antwort hängt jedoch immer vom konkreten Untersuchungsobjekt ab.

Untersuchung komplexer BauelementeProzessoren, Sensoren und Speicher werden immer leistungs-stärker. Hetero-Systeme nutzen auch die dritte Dimension. Die

Röntgenuntersuchungen mittels Röntgen-Radiografie oder Computer-Tomografie (2D-Schnitte und 3D-Ansichten) können die mikroskopi-schen Strukturen in der Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) sicht-bar machen. Fehler wie Kurzschlüsse, offene Lötstellen, Kissing Bonds, Voids oder Risse können so zerstörungsfrei gefunden werden. Die heutige Röntgentechnik mit Computer-Tomografie erlaubt es inzwi-schen auch, die AVT-Strukturen komplexer Bauelemente zu bewerten, beispielsweise die Drahtbondstellen auf dem Chip oder die Durchkon-taktierungen durch einen Si-Interposer und die Kupfer-Pads.

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Autoren haben Beispiele dazu und zur Inspizierbarkeit mit moder-nen Röntgensystemen bereits in der Ausgabe vom November 2013 diskutiert. Als Untersuchungsobjekte dienten damals USB-Sticks verschiedener Speichergröße und damit auch verschiedener Kom-plexität. Interessantestes Beispiel war ein USB-Stick mit einer Speichergröße von 32 GByte. Das überraschendste Ergebnis war, dass die Metallisierungsstrukturen auf dem Controllerchip des USB-Sticks sehr gut erkennbar waren. Dadurch lassen sich die Drahtbondstellen auf dem Chip zerstörungsfrei bewerten. Bisher war das nicht möglich, weil der Silizium-Die aufgrund seiner niedrigen Ordnungszahl nicht sichtbar und der sichtbare Bond-draht quasi in der Luft hing. Das Bondpad auf dem Die war nicht sichtbar und die Bondstelle als Ganzes nicht bewertbar.

Weil die Röntgenabsorption eines chemischen Elementes mit seiner Ordnungszahl im Periodensystem steigt, weist die Sicht-barkeit der Metallisierung des Controller-Dies auf eine wesent-lich höhere Ordnungszahl Z hin, als sie Silizium (Z = 14) besitzt. Die übliche Verdrahtung auf Chip-Niveau wird in Aluminium (Z = 13) ausgeführt und ist daher in einem mit industrieller CT aufgenommenen Absorptionsbild ebenfalls nicht sichtbar. Das CT-Bild stellte die Metallisierungsebenen jedoch deutlich dar, und daraus ergab sich die Schlussfolgerung, dass nur Kupfer (Z = 29) als Metallisierung in Betracht kommen konnte. Jedoch weckte die extrem kontrastreiche Darstellung der Metallisie-rungsstrukturen Zweifel über die Richtigkeit dieser Annahme. Am Dresdner Zentrum untersuchte die Arbeitsgruppe die Metal-lisierung genauer, indem sie das Gehäuse des USB-Sticks öffne-te und den eigentlichen Controller-Die freilegte. Die anschlie-

ßende Röntgenmikroanalyse (EDX) der freigelegten Metallisie-rungsflächen im Rasterelektronenmikroskop zeigte statt Kupfer (Z = 29) Aluminium (Z = 13), Titan (Z = 22) und Wolfram (Z = 74) als Elemente auf den untersuchten Flächen. Durch die hohe Absorption im Röntgenbild kann somit auf Wolfram-Leit-bahnen geschlossen werden, die mit einer etwa 1 µm dicken Aluminiumschicht abgedeckt sind, damit sie gebonded werden können. Warum der Chiphersteller Wolfram für die Metallisie-rungsebenen benutzt hat, wissen wir nicht.

Chip-Metallisierungen im CTÜblicher als Wolfram- sind Kupfer-Metallisierungen. Sind auch diese Chip-Metallisierungen in einer CT sichtbar? Und wenn, lassen sich damit Aussagen über die Verbindungsqualität treffen, beispielsweise über die Drahtbondstellen bei solchen ICs? Um dies zu überprüfen, simulierte die Arbeitsgruppe einen IC mit Kupfermetallisierung durch folgenden Aufbau (Bild 4a/4b):

• Nutzung eines realen BGAs mit Drahtbondverbindungen aus Gold als Träger

• Montage eines Si-Interposers (Dicke 90 µm) mit Cu-TSVs (Durchmesser 25 µm) und Leitstrukturen (Dicke 1 µm) mittels zweiseitigem Klebeband.

Für die Röntgendiagnostik ist es prinzipiell unerheblich, an wel-cher Stelle des Aufbaus sich welche Strukturen befinden, solan-ge der gesamte Aufbau durchstrahlt wird. Der Si-Interposer, eine eine Versuchsstruktur des Fraunhofer IZM , lässt sich daher auch auf der Oberfläche des als Träger dienenden BGAs montieren. Ein solcher Interposer soll bei zukünftigen Multichip-Modulen die Si-Chips stressarm miteinander in einem Package verbinden.

Das Dresdner Zentrum hat den gezeigten Aufbau tomografiert und setzte dafür ein Nanotom-s-Röntgengerät mit einem 12-Bit-Flächendetektor ein. Der Interposer ließ sich mit seinen Kupfer-strukturen auch im Gesamtaufbau rekonstruieren, siehe Bilder 5, 6 und 7. GE Sensing & Inspection Technologies hat den glei-chen Aufbau mit einem Nanotom-m-Gerät mit einem gekühlten 14-Bit-Flächendetektor untersucht. Dabei konnten die Strukturen

Bild 2: Beispiel für die Fehler-Erkennbarkeit in Senkrecht-Durchstrahlung (links) und Schräg-Durchstrahlung. „nk“ bedeutet nicht kontaktierte Löt-stelle. Die Zahlen 8, 9, 10 geben die Reihennummerierung an.

Bild 3: Verschiedene Arten von Lötstellenfehlern und ihre Detektierbarkeit mit Röntgen-Radiografie und Röntgen-Computertomografie (CT).

Bild 4: Aufbaubild des „Package-Simulators“ (links) und Radiografie-Auf-nahme des zugehörigen Si-Interposers.Bild 5: Gesamtansicht des tomografierten Teils des Aufbaus aus Bild 4. oben rechts und links sind Teile der Si-Interposer-Struktur zu erahnen; be-sonders augenfällig sind die BGA-balls und die Gold-Bonddrähte.

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AutorenDr.-Ing. habil. Martin OppermannPrivatdozent, Technische Universität Dresden, Zentrum für mikrotechnische Produktion, Dresden

Tobias NeubrandGE Sensing & Inspection Technologies, Wunstorf


Bild 6: Durch die Manipulation der Grauwerte mittels Bildverarbeitung tre-ten die Padstrukturen (runde Flächen) auf den Si-Interposer-Strukturen deutlich hervor.

Bild 7: Deutlich erkennbar sind die Durchkontaktierungen (Through Silicon Vias, TSV) durch den Interposer und die Cu-Pads.

Bild 8: Oberflächendetails des Si-Interposers.

Bild 9: Details des Si-Interposers in „2D- und 3D-Ansichten“.

Bild 10: Durchkontaktierungen (TSV) durch den Si-Interposer (oben) und Vias durch den Interposer des BGA (u.) im Vergleich.

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Auf den ersten Blick, scheint es am Markt nicht viel Neues zu geben – die Inspektionswelt wirbt zwar mit neuen Schlagworten: 3D für SPI, AOI und AXI Inspektionen oder MDA statt ICT und Funktionstest.Wir können garantieren, dass dies täuscht. Noch nie gab es eine solche schnelle Aufeinanderfolge von Neuentwicklungen. Auch wenn das Ge-häuse vielleicht noch das Gleiche ist, bietet nahezu jeder Hersteller, in immer kürzer werdenden Zeitspannen, neue und erweiterte Technolo-gien an. Das bringen die neuen Trends in der Inspektion mit sich: Zum einen die Miniaturisierung und andererseits die daraus resultierende fehlende Zugänglichkeit – sowohl optisch wie mechanisch.In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut können wir wieder eine gemeinsame Plattform zur Messe SMT 2016 nutzen und dies auch LIVE in der Linie und an den angegliederten separaten Messeständen zei-gen: Hier steckt der Teufel im Detail. Weiterentwicklungen gibt es ins-besondere bei 3D-AOI, 3D-CT-Inline-AXI und auch im elektrischen Be-reich – der MDA löst den ICT ab, weil preiswerter, einfacher zu handha-ben und mit hohen Leistungsumfang.• Die 3D-CT-Röntgenanlage in der Linie, bleibt dabei das technologi-

sche Highlight. Keine andere Technologie, hat diese Testtiefe zu bie-

ten und Mitstreiter bei Liniensystemen sind mehr als selten – wir zeigen eine serienreife Anlage.

• Die SPI-Systeme erhalten linienbegleitende, Pad-basierende Infor-mationssysteme, die den Betreuern sofortige Meldung auf moderne Smart-Medien übermittelt und Close Loop beinhaltet. Es geht um den Prozess.

• 3D-AOI ist ein Schlagwort – mit zu viel Marketing herum – lassen Sie es uns serös aus physikalischer Betrachtung angehen: Wir zeigen ei-ne kombinierte Technologie, die sämtliche Vorteile nutzt und Nach-teile kompensiert.

• Viele kennen den Begriff ICT und lehnen die Technologie aufgrund ihrer Kosten und Schwierigkeiten ab – frei nach dem Motto, der End-kunde zahlt dies nicht mehr. Haben Sie schon von der MDA-Techno-logie gehört? Wir zeigen Ihnen, wie das geht.

• Neu am Stand: Immer häufiger geht die Frage in Richtung Prozess-Information: Alle Inspektionssysteme liefern die Testergebnisse da-zu, doch was tun wir mit diesen Daten? Webbasierende Lösungen sind der modernste Ansatz.

Wir freuen uns auf alle neugierigen Kunden und auf die anregenden Diskussionen. ATEcare lädt zur SMT 2016 zu einem Besuch auf dem LIVE-Fertigungsstand 6/434 ein: Schauen Sie nach den „roten Äpfeln“.

Über ATEcare:2003 wurde die ATEcare Service GmbH & Co. KG (kurz ATEcare) als ser-viceorientiertes Unternehmen gegründet. Gegenwärtig unterstützt ATEcare ihren Kundenkreis erfolgreich im deutschsprachigen Raum und in weiteren europäischen Ländern mit Soft- und Hardware Lösun-gen im Bereich der „ATE-Industrie“ (Automated Test Equipment) und lokalen Service-Dienstleistungen (HW & SW).

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des Si-Interposers noch besser herausgearbeitet werden, was an der höheren Grauwertauflösung und dem wesentlich besseren Signal-Rauschabstand liegt. Die folgenden Bilder zeigen Details aus dieser CT (Bilder 8 bis 10 und Bild 1 Seite 98). (dw) ■


Test + Qualität 3D-AOI


In den letzten Jahren hat Ihlemann in die Elektronikfertigung und Neuorga-nisation des Fertigungsmanagements

investiert, um die Flexibilität bei Termi-nen, Losgrößen und Änderungen konti-nuierlich zu erhöhen. Neue Pastendrucker verbunden mit einer 3D-Pastenkontrolle sowie neue Fertigungsmodule für die SMD-Linien haben Verarbeitungsge-

Mit 3D-Analyse und ausgereifter Software zum Erfolg3D-AOI in der Praxis eines Elektronikfertigungs-Dienstleisters

Nach einer Reihe gezielter Investitionen in das Fertigungsmanagement war es für den EMS-Anbieter Ihlemann an der Zeit, auch die AOI auf den neuesten Stand zu bringen. Die Wahl fiel auf das AOI-System von Viscom, das nicht nur mit der erhöhten Fertigungsgeschwindigkeit mithalten kann und die Erkennungsqualität erheblich verbessert, sondern bei Bedarf auch 3D-Prüfungen vornehmen kann. Autor: Martin Ortgies

schwindigkeit und Rüstkapazitäten ver-doppelt. Nach den technischen und orga-nisatorischen Verbesserungen wollte man nun auch die Automatische Optische Ins-pektion (AOI) einer Überprüfung unter-ziehen und technisch auf den aktuellsten Stand heben. Da die erste Testinstallation eines 3D-AOI-Systems nicht den gewünschten Erfolg brachte, entschied

man sich für eine Evaluierung der 3D-AOI von Viscom .

Erhöhte Anforderungen an die AOIAndreas Schaper, Bereichsleiter SMT und Technologie von Ihlemann, nennt mehre-re Gründe für den Handlungsbedarf in Sachen AOI: „Zum einen hat sich der Anteil von Sonderbauformen wie Steckern, Über-tragern oder Relais erhöht, die nicht mehr mit Drahtanschlüssen für die Durchsteck-montage, sondern als SMD-Bauelemente mit verdeckten Anschlüssen verarbeitet werden. Hier machte die Unterscheidung von weißen Steckern und silbernen Anschlüssen zum Teil Schwierigkeiten.

Wenn 2D-Technik nicht ausreicht, erzeugen die neun Kameras der AOI eine Rundum-Ansicht für 3D-Analysen, in der sich Lötstellen- und an-dere Fehler zuverlässig erkennen lassen.

Die Experten von Viscom und Ihlemann er-mittelten zunächst gemeinsam den Status der eingesetzten Technik, den Prüfbedarf, die vorhandenen Prüfbibliotheken sowie den Schulungsstand der Mitarbeiter.

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Ebenso schwierig war die Inspektion von Leiterplatten mit weißem oder rotem Löt-stopplack. Der Aufwand für Nachkontrol-len wurde zu groß.“

Das Ziel war, die Ausleuchtung und Erkennungsqualität zu verbessern und darüber hinaus auch die Geschwindigkeit zu erhöhen. Bei Bedarf sollte die AOI auch 3D-Prüfungen vornehmen können. Ihle-mann verarbeitet eine Vielfalt an Bauteilen unterschiedlicher Hersteller. Die Praxis zeigt, dass sich die Abmessungen und die optischen Reflexionseigenschaften der Bauteile je nach Lieferant merklich unter-scheiden können. Bei der AOI-Prüfung führte das teilweise zu Abweichungen, obwohl Bestückung und Lötprozess feh-lerfrei waren. Dies erforderte dann manu-elles Nachprüfen und verzögerte den Pro-duktionsablauf.

Die moderne 3D-AOI-Technologie soll-te die Handhabung des Systems vereinfa-chen und die Produktqualität leichter hal-ten – und das auch bei häufigeren Produkt-wechseln. Denn der EMS hatte in den vergangenen Jahren viel getan, um die Rüstprozesse zu verkürzen, die Losgrößen variabler zu gestalten und die Auslieferung von Baugruppen zu beschleunigen.

Bedarf für kombinierte 2D- und 3D-AOI-TechnikDie Geschwindigkeit, die Erkennungsqua-lität sowie die Vermeidung von Pseudofeh-lern gehörten zu den Hauptanforderungen an das AOI-System. Bei der Auswahl eines geeigneten Herstellers hatte Ihlemann mehrere Systeme unterschiedlicher Anbie-ter geprüft und umfangreiche Tests auch in der eigenen Fertigung durchgeführt. Die Wahl fiel schließlich auf das 3D-AOI-Sys-tem von Viscom, das eine schnelle 2D- und 2,5D- mit hochauflösender 3D-Technolo-gie verbindet und damit große Freiheit in Bezug auf unterschiedliche Anforderungen bei der Inspektion bietet.

Das System setzt eine Sensorik aus neun Kameras ein, die sowohl orthogonal, also senkrecht von oben, als auch geneigt prü-fen. „Das führt zu einer sehr guten Erken-nungsqualität von beispielsweise Fehlern im Fine-Pitch-Bereich. Dabei nutzen wir bei 80 bis 90 Prozent der Baugruppen die 2D-Technologie des Systems. Für einen kleineren Teil der Baugruppen verwenden wir die 3D-Ansicht. Die ist zwar langsamer,

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bringt aber wichtigen Mehrnutzen, wenn 2D-Technik nicht mehr ausreicht“, verdeut-licht Andreas Schaper.

Lötstellenfehler zuverlässig erkennenDie 3D-Ansicht kommt vor allem für die Koplanaritätsprüfung bei verdeckten Löt-stellen etwa von BGAs (Ball Grid Array), QFNs (Quad Flat No Leads Package) und Subleiterplatten zum Einsatz. Mit der hohen Auflösung der 3D-Vermessung von 0,5 µm lässt sich sicher überprüfen, ob die Bauteile flach auf der Leiterplatte aufliegen. Fehler, zum Beispiel durch darunterliegen-de Bauteile oder Lötstellenfehler, lassen sich so zuverlässig erkennen. „Mit den neun Kameras aus unterschiedlichen Per-spektiven können wir eine 360-Grad-Ansicht erzeugen, die uns einen erheblich besseren Einblick gewährt“, erläutert Scha-per die neuen Möglichkeiten. Die Qualität der Lötverbindung prüft Ihlemann zusätz-lich in Stichproben durch eine Röntgen-untersuchung. ➤

3D aus neun unterschiedlichen Perspektiven

Der EMS-Dienstleister (Electronic Manufacturing Servi-ces) Ihlemann hat sich auf die Fertigung elektronischer Baugruppen spezialisiert und beliefert Kunden aus vielen unterschiedlichen Bereichen. Nachdem sich Verarbei-tungsgeschwindigkeit und Rüstkapazitäten u.a. durch neue Pastendrucker und Fertigungsmodule verdoppelt hatten, musste auch eine neue AOI her. Nach ausführli-cher Evaluierung fiel die Entscheidung auf das 3D-AOI-System von Viscom, das eine Sensorik aus neun Kameras einsetzt und damit eine ausgezeichnete Erkennungsqua-lität liefert.

Eck-DATEN

Mit der hohen Auflösung der 3D-Vermessung beim S3088 ult-ra lassen sich Fehler wie Höhendifferenzen zuverlässig erken-nen. Auch die Überprüfung von Polaritätsmarken und Kopla-narität ist sichergestellt.

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AutorMartin Ortgiesfreier Fachjournalist

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Die 3D-Technik kontrolliert auch das Vorhandensein eines SMD-Bauteils, das beispielsweise von anderen, höheren Bau-teilen verdeckt ist. Mit über 25 mm Höhe ist der Messbereich der XM-3D-Sensorik sehr groß und auch bei hohen Bauteilen gut einsetzbar. Das Verfahren eignet sich auch, um die kleinen mechanischen Ver-tiefungen von Polaritätsmarken zu bestim-men, die mit herkömmlichen optischen Verfahren nur schwer erkennbar sind. Wei-tere 3D-Prüfungen kommen bei Bedarf sukzessive zum Einsatz.

Sichere Prozesse durch Integrierte Verifikation„Unser wichtigstes Ziel war es, bei mög-lichst 100 Prozent der Baugruppen eine schnelle und reproduzierbare Prüfung ohne Pseudofehler und Nachkontrollen durchzuführen. Das ist uns sehr gut gelun-gen“, berichtet Schaper. Er führt dies neben der leistungsfähigen Hochleistungssenso-rik vor allem auf die Software zurück. Die-se war bei einem zuvor getesteten Wett-bewerber noch ein großer Schwachpunkt gewesen.

Als wichtigstes Hilfsmittel beim Vermei-den von Pseudofehlern hat sich die Integ-rierte Verifikation des Viscom-Systems erwiesen. Dabei werden sowohl die Grenz-werte für Bauteilabmessungen als auch erkannte echte Fehler in einer Datenbank gespeichert. Stellt die AOI dann in einem Prüflauf Abweichungen des Bauteils gegenüber den Sollwerten der Prüfbiblio-thek fest, werden diese Diskrepanzen mit der Datenbank abgeglichen. Bauteil-Tole-ranzen lassen sich dadurch als noch tole-rierbare Abweichungen erkennen und akzeptieren.

Fehlererkennung leicht gemachtTreten Pseudofehler außerhalb der Grenz-werte auf, wertet die SPC (Statistical Pro-cess Control) diese im Nachgang aus und nimmt bei Bedarf zielführende Anpassun-gen vor. Bei jeder Änderung wird vor Über-nahme automatisch überprüft, ob trotz der Anpassung die gespeicherten echten Feh-ler auch weiterhin gefunden werden.

Stellt das AOI neue Abweichungen fest, nimmt es automatisch Zusatzbilder für die anschließende sichere Verifikation auf (Eli-minierung des Human-Schlupf). Durch die Softwarefunktion der Integrierten Veri-fikation stehen dann alle Echtfehlerbilder als Gut-/Schlecht-Muster für zukünftige Optimierungen bereit. So können auch Bediener mit unterschiedlichen Kenntnis-sen und Erfahrungen bei der Fehlererken-nung immer die richtigen Programmein-stellungen und Entscheidungen treffen.

Unterstützung durch den AOI-SystemherstellerVor der Einführung des neuen AOI-Sys-tems ermittelten die Experten von Viscom und Ihlemann gemeinsam zunächst den Status der eingesetzten Technik, den Prüf-bedarf, die vorhandenen Prüfbibliotheken und den Schulungsstand der Mitarbeiter.

Zu den Empfehlungen zählte unter anderem die Neuorganisation der Prüfbi-bliotheken. Viscom-Prüfbibliotheken sind kompatibel und können so als globale Bib-liotheken auch an verschiedenen Standor-ten weltweit eingesetzt werden. Waren bisher viele, in der Historie gewachsener Bauteilbibliotheken im Einsatz, ermöglicht die Hard- und Software des neuen Systems die Einrichtung von Tools, die es ermögli-chen, mit den heute nur noch sieben glo-

balen Bibliotheken langfristig auszukom-men. Dadurch ist bei Bauteiländerungen jetzt die Pflege dieser Bibliotheken kaum noch mit Aufwand verbunden.

Im direkten Anschluss an die Inbetrieb-nahme stand zudem ein Applikationsspe-zialist von Viscom zur Anlaufunterstüt-zung beratend zur Verfügung, um bei-spielsweise die Integration der Bibliotheken zu begleiten. Um die erweiterten Funkti-onen und Leistungen des neuen AOI-Sys-tems möglichst umfassend nutzen zu kön-nen, entschied sich Ihlemann außerdem, alle beteiligten Mitarbeiter in der neuen Technik schulen zu lassen. „Der laufende Support sowie die Verfügbarkeit von Appli-kations- und Software-Hotline sind ver-traglich geregelt. Sehr gute Erfahrungen haben wir mit der Premium-Hotline gemacht, die eine schnelle Hilfe bei der Bearbeitung von Fehlern oder Auffällig-keiten sicherstellt“, ergänzt Schaper.

Die AOI ist jetzt State of the Art„Wir haben mit der neuen Technik unsere Ziele erreicht. Die neue 3D-AOI verfügt über leistungsfähige Funktionen, eine höhere Erkennungsqualität und ist um den Faktor drei schneller. Selbst bei Produkt-wechseln sind manuelle Nachkontrollen die Ausnahme. Wir haben die Prüftiefe weiter erhöht und können unseren Kunden trotz einer großen Vielfalt an Baugruppen und Bauteilen die größtmögliche Qualität und Prozesssicherheit garantieren“, fasst der Bereichsleiter Technologie von Ihle-mann die Erfahrungen zusammen.

Inzwischen hat der Elektronikferti-gungs-Dienstleister zwei weitere SMD-Linien mit der 3D-AOI-Technik in Form von zwei S3088-Ultra-Systemen von Vis-com ausgestattet. Damit sind die Linien bei der Software- und Hardware-Ausstat-tung auf einem einheitlichen Stand und durch die gleiche Sensorikausstattung auch prüfkompatibel, was die internen Abläufe nochmals effizienter macht. (mou)� n

Andreas Scha-per (li) und AOI-Bediener Fabian Jäger an der S3088 ultra: Das System erfüllt die Anforderun-gen von Ihle-mann an Ge-schwindigkeit, Erkennungs-qualität sowie Prozesssicher-heit.

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3D-MID 33AdoptSMT 54Aegis 74, 82Airbus Defence and Space 64Apag Cosyst 82Apple 64ASM Assembly Systems 36, 54, 64Asys 16, 45, 64Balver Zinn 8, 42, 64Basler 64Becktronic 26Beta Layout 33BMW 34, 64Bosch Sensortec 82Bundesverband deutscher Fördermittel-Berater 82Christian Koenen 16, 64CMS Electronics 8Cobar 42Continental 16

Count On Tool 54DEK 36, 54Deming EFQM Management 64Design Engineering 6DIe Asys 6Digitaltest 81Ekra 16, 45, 54Elmeric 64Emil Otto 8EMPA 64Endress + Hauser 16Engmatec 81Ersa 12, 16Esold 46F&K-Delvotec-Gruppe 6F&S Bondtec Semiconductor 6Feno 64Finetech 6, 88First Sensor 82Food and Drug Administration (FDA) 64

Fraunhofer IKTS 64Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik 16Fraunhofer IPK 82Fraunhofer IZM 81-82, 86, 100Fuji Machine 49GE Sensing & Inspection Technologies 100GMS 16Göpel Electronic 77H.A.L.M 16Hella 64Helmholtz-Zentrum 64Heraeus 11, 16Hover-Davis 54Ifm Datalink 82Ihlemann 102ILK Dresden 56Indium 53, 54Initiative Mittelstand 6IPC 82JBC 54

Kissel + Wolf (Kiwo) 59Koh Young 16Kolb 16, 64Laserjob 8Limtronik 6Martin 6, 67Mentor Graphics 20Merck 16Mesago 82Microsoft 64Motorola 64MS-Zinn Großhandel 8National Instruments 81Nihon Superior 42Nortec 54NXP Semiconductors 64Optilia 67Otto Bock 82Pactech 6Panasonic 54Paragon 16Photocad 41

Plato 54Promicron 82Purex 54QTS Engineering 41Rehm Thermal Systems 34, 64Rohde & Schwarz 16Samsung 64SAP 82SEF Smart Electronic Factory 6Semtech 16Siegert Electronic 64Siemens 82SMT Maschinen und Vertrieb 38Smyczek 64Solarworld Industries 16Spectro Analytical Instruments 8Stannol 68Staufen 6Systronic 59

TBK Technisches Büro Kullik 67Techspray 54Thermaltronics 54Tonfunk 64Tower Factory 49Toyota 64Trainalytics 64TU Dresden 64, 100ULT 56Vexos 8Via Electronic 64Vierling 6Viscom 102Vossloh-Schwabe Lighting Solutions 26Wagenbrett 16Werner Wirth 6Würth Elektronik 6Zevac 16, 64ZKW Elektronik 34Zollner Elektronik 16, 64ZVEI 8, 82

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Für Mitglieder des FED e.V. – Fachverband für Design, Leiterplatten- und Elektronikfertigung ist der Bezug der Zeitschrift „productronic“ im Mitgliedsbeitrag enthalten.

www.productronic.de 36. Jahrgang ISSN 0930-1100

IHRE KONTAKTE: Redaktion: Tel: +49 (0) 8191 125-492 Anzeigen: Tel: +49 (0) 6221 489-363, Fax: -482 Abonnement- und Leser-Service: Tel: +49 (0) 8191/125-777, Fax: -799, E-Mail: [email protected]

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VERLAGHüthig GmbH, Im Weiher 10, 69121 Heidelberg www.huethig.de, Amtsgericht Mannheim HRB 703044Geschäftsführung: Fabian MüllerVerlagsleitung: Rainer SimonProduktmanager Online: Philip FischerLeitung Herstellung: Horst AlthammerArt Director: Jürgen ClausLayout: Cornelia Roth, Brigitte WaldnerDruck: az Druck und Datentechnik GmbH, Heisinger Str. 16, 87437 Kempten© Copyright Hüthig GmbH 2016, Heidelberg. Eine Haftung für die Richtigkeit der Veröffentlichung kann trotz sorgfältiger Prüfung durch die Redaktion, vom Verleger und Herausgeber nicht übernommen werden. Die Zeitschrift und alle in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Bearbeitung in elektronischen Systemen.Mit der Annahme des Manuskriptes und seiner Veröffentlichung in dieser Zeitschrift geht das volle Verlagsrecht für alle Sprachen und Länder einschließlich des Rechts zur Übersetzung, zur Vergabe von Nachdruckrechten, zur Einspeicherung und Bearbeitung in elektronischen Systemen, zur Veröffentlichung in Datennetzen sowie Datenträgern jedweder Art, namentlich der Darstellung im Rahmen von Internet- und Online-Dienstleistungen, zur Herstellung von Sonderdrucken, Vervielfältigungen und Mikroverfilmungen an den Verlag über. Dies gilt auch für die auszugsweise Wiedergabe sowie den Nachdruck von

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