Neue und spezielle Technologien im Fokus des WGIDT-Seminars 2014 BAUGRUPPEN & SYSTEME

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1 Ausstellung während des WGIDT-Seminars 2014: Es haben sich neben den Sponsoren die Firmen ifm datalink, Kolb Cleaning Technology, Löhnert Industriebedarf, Samtec, Viscom und Zestron beteiligt Neue und spezielle Technologien im Fokus des WGIDT-Seminars 2014 Die Seminarreihe Wir-gehen-in-die-Tiefe (WGIDT), die von den Firmen ASYS Group, Christian Koenen, Heraeus, Vliesstoff Kasper, Rehm Thermal Systems, ASM und Zevac gesponsert wird, widmet sich seit Anbeginn aktuellen Trends in der Aufbau- und Verbindungstechnik. Bei der diesjährigen Veranstaltung in Dresden wurden, neben neuen, auch spezielle Technologien vorgestellt, mit denen besondere Anforderungen erfüllt werden können. Zudem wurden eine Ausstellung und ein Eventabend zum Networking und Austausch mit Referenten, Partnern und Teilnehmern geboten. Nach der offiziellen Begrüßung durch den Organisator Thorsten Schmidthausen, 4-tec Marketing, Ottobrunn, und den Moderator Prof. Dr. Mathias Nowottnick, Universität Rostock, Rostock, gab Dr. Sven Hermann, ASYS Product Manager New Technologies, Dornstadt, einen Überblick über die Plasmaoberflächenbehandlung, -technologie und -anwendung. Ausgehend von den physikalisch-chemischen Grundlagen sowie den technischen Vorteilen der Plasmatechnik wurden deren Anwendungen aufgezählt. Dazu gehören die Feinstreinigung, die Oberflächenaktivierung vor dem Kleben, Bonden und 2416 PLUS 11/2014

2 Prof. Dr. Mathias Nowottnick, Universität Rostock, moderierte das Seminar Lackieren, die Beschichtung mit PTFE-ähnlichen und anderen Materialien, das Aufbringen hydrophober bzw. hydrophiler Schichten und das Plasmaätzen. Im folgenden Vortrag,Kleine Ursache Große Wirkung ging Thomas Lehmann, Christian Koenen GmbH, Ottobrunn, auf die Top-20-Probleme ein, die beim Schablonendruck von Lotpasten in den letzten zwölf Monaten aufgetreten sind. Dazu gehört z. B., dass der Lotpulvertyp nicht zur Pad-Größe passt oder die Rakel nicht an die Leiterplattenbreite angepasst ist. Ferner müssen die Umgebungsbedingungen für den Pastendruck geeignet sein. Weitere Punkte, die oft zu Fehlern führ(t)en, sind Substratverzug (Pastenversatz), Microvias (Porenbildung), ungünstige Pad-Aperturen (Lotperlenbildung) und nicht passendes Pastenvolumen. Thomas Lehmann informierte jeweils über die optimalen Parameter. Nach einer Kaffeepause erklärte Norbert Heilmann, ASM Assembly Systems GmbH & Co. KG, München, warum LED absichtlich daneben bestückt werden. Bei LED gibt es einen Versatz zwischen dem Zentrum der Anschlussflächen und dem der Chipfläche, was sich beim LED-Fahrzeugscheinwerfer gravierend auswirken würde. ASM Siplace hat hierfür eine Lösung entwickelt: Der Bestückautomat ermittelt diesen Versatz und setzt die LED bei der Präzisionsbestückung entsprechend ab, so dass die Chip- Mitte im Zentrum der Optik ist. Dabei wird (sofern möglich) ein Kleber aufgebracht, damit die LED beim Löten ihre Position nicht verändert. Nachdem Norbert Heilmann die technischen Einzelheiten dieser Lösung erläutert hatte, beschrieb er den in Zukunft geplanten Einsatz von Nanofolien-Formteilen bei der LED-Montage. Dass der 3D-Siebdruck ein Verfahren zur Bauteilherstellung ist, verdeutlichte Sebastian Riecker, Fraunhofer IFAM, Dresden. Beim 3D-Siebdruck werden die Bauteile mittels Pastendruck Schicht um Schicht aufgebaut, wobei gegebenenfalls Siebwechsel erfolgen, um komplexe Bauteilgeometrien zu realisieren. Echte dreidimensionale Strukturen sind möglich, wie z. B. Objekte mit geschlossenen Kanälen, Hinterschneidungen oder waagerechten Blenden ohne Stützstruktur. Deshalb ist der 3D-Siebdruck mit sehr IhrSystemlieferantfür volstufigeems-dienstleistungen Willkommen auf unserem Stand 210 in Halle A2 WirgebenTechnologie eingesicht EltroplanGmbH VogesenStraße Endingen Tel.:

3 hohen Anforderungen an die Rheologie der Pasten verbunden, so dass oft eine individuelle Suspensionsentwicklung nötig wird. Zudem sind Spezialsiebe und besondere Prozessparameter erforderlich. Alle Materialien, die als Pulver verfügbar sind, können eingesetzt werden. Nachdem Sebastian Riecker Produktbeispiele aufgezählt hatte, ging er auf die Weiterentwicklungen in seinem Institut sowie die Möglichkeiten der Massenproduktion im 3D-Siebdruck ein. Der 3D-Siebdruck ist als Prozess robust, bietet eine hohe Präzision und ist insbesondere bei hohen Stückzahlen kleiner Bauteile kostengünstig. Dr. Hans Bell, Rehm Thermal Systems GmbH, Blaubeuren, informierte über neue Erkenntnisse zu den Fehlermechanismen beim Reflow-Löten, wobei er auf Ergebnisse des gemeinsam mit den Firmen ASM, Christian Koenen und Schweizer Electronic durchgeführten Projektes ASM OSC-Demonstratorboard für die Montage kleinster Chips (bis zur Bauform 03015) und anderer anspruchsvoller Bauteile (wie z.b. Steckverbinder) zurückgriff. Er ging dabei auch auf die Layoutproblematik und den Pastendruck mit Lotpasten vom Typ 5 ein. Die Chips neigen nicht zum Grabsteineffekt, wobei die dickeren Kondensatoren etwas empfindlicher sind. Bei Pin-in- Paste-Technologie können Nichtlötungen von Pins durch Änderung des Temperaturprofils (höhere Spitzentemperatur und größere Zeit über Liquidus) verhindert werden. Bei LED der Bauform 0402 kommt es bauformbedingt zu einem negativen Meniskus. Im letzten Vortrag,Schreck lass nach Mit mehr Gelassenheit unangenehme Botschaften vermitteln stellte Nadja van Uelft, KICK Kölner Institut für Creatives Kommunizieren, Köln, dar, wie man vorgehen sollte, um den Gegenüber nicht schon zu Beginn des Gesprächs in eine Abwehrhaltung zu bringen und damit zu blockieren. Empfohlen wird konstruktive Kritik mit Ich-Botschaften sowie die sieben goldenen Regeln anzuwenden, wozu ein guter Gesprächsabschluss gehört. Der zweite Seminartag wurde mit einem Beitrag von Christoph Hippin, Endress+Hauser GmbH+Co. KG, Maulburg, über Dispenssysteme für Kleinstmengen von Lotpasten gestartet. Bei FET der Bauform 0402 kommt es aufgrund des geringen Abstands zwischen den Anschlüssen zu Lotbrücken, so dass Nacharbeit erforderlich ist. Diese erfolgt mit dem Reworksystem ONYX 29 von Zevac. Die betroffenen Bauteile werden ausgelötet und die Lötflächen gereinigt. Für die Montage der Ersatzbauteile gibt es mehrere Möglichkeiten. Das neue Bauteil kann in eine spezielle Schablone gesetzt und so die Lotpaste direkt auf die Bauteilanschlüsse gedruckt werden. Sofern genügend Platz auf der Leiterplatte vorhanden ist, kann alternativ die Lotpaste mit einer Spezialschablone auf die Lötflächen gedruckt werden. Weitere Alternativen sind das Dispensen und das Jetprinting der Lotpaste. Auch ein Lotpastenauftrag mittels Pin-Transfer ist möglich. Endress+Hauser hat sich u. a. wegen der Flexibilität (keine spezielle Schablone nötig) und universellen Anwendbarkeit für letztere Lösung entschieden und den Prozess genauer untersucht. Christoph Hippin stellte einige Ergebnisse vor. So liegen derzeit die reproduzierbaren Durchmesser der per Pin-Transfer aufgebrachten Lotpastendepots zwischen 300 µm und 400 µm. Angestrebt werden 200 µm, weshalb nun zusätzlich auch der Einsatz von Mikrodosier- und Jet- Ventilen untersucht wird. Die Referenten des Seminars 2418 PLUS 11/2014

4 Für eine dauerhafte Versiegelung elektronischer Baugruppen mit extremen Anforderungen ist laut Rudolf Heicks, Heicks Industrieelektronik GmbH, Geseke, die Parylene-Beschichtung sehr gut geeignet. Er zählte u.a. die Vorteile des Parylene-Auftrags mittels CVD auf und verglich die Ergebnisse mit dem Verguss und dem Lackieren. Die Parylene-Beschichtung ist überall auf der Baugruppe auch an Kanten und verdeckten Stellen homogen und gleich dick. Sie ist hydrophob, ein zuverlässiger Schutz gegen Feuchte und resistent gegenüber sehr vielen Medien. Die Parylene-Beschichtung kann bei Bedarf manuell oder mittels Speziallaser selektiv entfernt werden. Rudolf Heicks erläuterte den Parylene-Prozess und zeigte einige Anwendungsbeispiele. Über die Auswahl und Qualifizierung von Lotpasten zum Einsatz von QFN bei hohen Gleichspannungen berichtete Stefan Lau, WILO SE, Dortmund. Anlass für die (DOE-)Untersuchung war, dass zwar bei der Verarbeitung von Lotpasten und QFN keine Probleme auftraten aber zwei Wochen später alle (100 %) Ausfälle durch Zinn-Migration an Punkten mit hohen Potentialunterschieden zeigten. Unter anderen wurde festgestellt, dass die Migration schnell startet und sich dann bis zum Wachstumsstopp nach 168 h verlangsamt. Lötstoppmaskenfreistellungen unter dem QFN reduzieren die Migration, ebenso der Einsatz halogenfreier Materialien. Mit der Kombination letzterer und einer NiAu-Oberfläche kann die Migration fast verhindert werden. Dementsprechend hat sich WILO für die Lötstoppmaskenfreistellung unter QFN, die Verwendung halogenfreier Basismaterialien und Lötstopplacke sowie einer bleifreien HAL-Oberfläche und für eine halogenfreie SAC 305-Lotpaste entschieden. Die Lotpaste wird mit einer 150 μm dicken Schablone mit 45 % Aperturen aufgebracht und der Lotpastenauftrag mit einem SPI-System zu 100 % kontrolliert. Gelötet wird mit einem Medium- Temperaturprofil. Zur Absicherung der Serienproduktion erfolgt eine Röntgenstichprobenprüfung. Da die verarbeiteten Materialien unterschiedlich miteinander reagieren, müssen diese in der Kombination getestet werden. Zudem sind deren Lieferanten in die Qualifikation einzubeziehen. Auch eventuelle Verunreinigungen und Nacharbeit sind zu berücksichtigen. Hannes Moritz, Flextronics, Althofen, Österreich, stellte vor, was sein Unternehmen für schnelle Markteinführungen und innovative Produkte bietet. PLUS 11/ F&K Delvotec Bondtechnik Einziger Systemlieferant für alle Bondtechnologien 35 Jahre Erfahrung in Automation Drahtbonder G5 XL 1m² Verfahrbereich für Ihre Produkte im Bereich E-Mobility / Solarindustrie 100% Qualitätsüberwachung F& K Delvotec Bondtechnik GmbH Daimlerstraße 5 7 D Ottobrunn Phone: +49 (89) Fax: +49 (89) info@de.fkdelvotec.com

5 Die richtige Supply-Chain macht es möglich. Ausgehend von den Treibern für Innovationen erklärte er, wie Flextronics Innovationen fördert und unterstützt. So gibt es weltweit in Kundennähe gelegene Produktinnovationszentren. Dank der End-to-End- Supply-Chain-Cloud-Plattform Elementum ist die Lieferkette einfach und sind die Echtzeitdaten aller Produkte weltweit verfügbar. Weiterhin bietet Flextronics exzellente Produktionssysteme. Laut Wolfgang Motzek, Coronex Electronic GmbH, Ratingen, sollte man aus Fehlern lernen, wenn nicht alles Gold ist, was da glänzt. Dies gilt insbesondere bei Leiterplatten. Nachdem er die heutigen Prüfmöglichkeiten im Wareneingang geschildert hatte, zeigte er Beispiele von fehlerhaften Leiterplatten, die im Wareneingang entdeckt worden sind oder in der Produktion aufgefallen sind. Es waren praktisch alle Leiterplattenmerkmale betroffen. Zudem gab es Dokumenten- und Verpackungsfehler. Er empfiehlt deshalb, die Leiterplatten vor der Verwendung zu prüfen einschließlich der Lieferunterlagen (Prüfzeugnis, Q-Report). Zudem sollten die Leiterplattenlieferanten auditiert werden. Weiterhin sind eventuelle Verarbeitungshinweise zu beachten, das Personal zu schulen und geeignete Prüfmittel zu verwenden. Prof. Dr. Mathias Nowottnick, IEF/IGS der Universität Rostock, Rostock, informierte im Abschlussvortrag über Lötverbindungen aus exotherm reagierenden Pasten, die im BMWI-Projekt ThermoFlux untersucht worden sind. Beim Reflow-Löten werden Komponenten ganz unterschiedlicher thermischer Masse einem gemeinsamen Löttemperaturprofil ausgesetzt, was problematisch und fehlerträchtig ist. Als aufwändige Alternative gibt es bisher nur das Selektivlöten. Durch die Bleifrei-Technik ist das Löttemperaturmanagement noch kritischer geworden. Außerdem ist die Energieeffizienz beim Reflow-Löten schlecht. Beim Thermit-Schweißen und bei Nanofolien wird die benötigte Wärme mittels chemischer Reaktionen erzeugt. Mit exotherm reagierenden ThermoFlux- Pasten, die aus verschiedenen Partikeln bestehen, soll nun Energie zum Aufschmelzen der Lotpaste geliefert werden. Die für SAC 305-Lote konzipierten Pasten sollen dabei durch Temperaturen von über 200 C aktiviert werden. Prof. Dr. Mathias Nowottnick erläuterte die Möglichkeiten der ThermoFlux-Pastenapplikation. So können Durchkontaktierungen an SMD- Pads als ThermoFlux-Depot genutzt werden. Dort werden durch die Reaktion kurzzeitig (<1 s) Temperaturen bis zu 900 C erzielt, die die Lotpaste auf den SMD-Pads für über 30 s über Liquidus halten. Scherkraftmessungen ergaben bei ThermoFlux-Anwendungen höhere Werte bei größeren Chips. Bei BGA können extra thermische Durchkontaktierungen für ThermoFlux verwendet werden. Bei einem Versuch konnten damit SnCu0,7-Lotkugelanschlüsse schon bei 210 C Reflow-Ofentemperatur gelötet werden. Mit einer kurzen Abschlussdiskussion wurde die hochinteressante Veranstaltung beendet. -gkwww.wir-gehen-in-die-tiefe.de 2420 PLUS 11/2014