Bachelor- (BA-) Modul Fertigung elektronischer Baugruppen

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1 Brandenburgische Technische Universität Cottbus - Senftenberg Fakultät 5 - Ingenieurwissenschaften & Informatik Prof. Dr.-Ing. B. K. Glück, Dipl.-Ing. (FH) K. Moosburg M. Sc. Dipl.-Ing. (FH) R. Noack, Dipl.-Ing. (TU) i. R. V. Schurig Stand: Bachelor- (BA-) Modul Fertigung elektronischer Baugruppen Mit dem Lehrmodul Fertigung elektronischer Baugruppen werden grundlegende Kenntnisse, labortechnische Erfahrungen und Kompetenzen zur Fertigung von elektronischen Baugruppen aufbauend auf die Module Bauelemente, Schaltungsentwicklung, Simulation und Entwurf (CAD) vermittelt. Eine zentrale Rolle spielt dabei die Leiterplatte (engl. PCB - Printed Circuit Board) als ein wesentliches Funktionselement. Ausgehend davon, dass in der Wertschöpfungskette elektronischer Baugruppen die multifunktionale Leiterplatte eine Schlüsselstellung einnimmt, wird besonderer Wert auf den Zusammenhang zwischen Entwurf und Fertigung gelegt, was an der Verwendung eigener Entwürfe der Studierenden und unter Nutzung aktueller, praxisgerechter Software sowie hochwertigen, labortechnischer Einrichtungen demonstriert wird. In Fortführung der Vorlesungen werden die Laborübungen zur Vertiefung und Anwendung des Lehrstoffes beginnend bei der Erstellung der Fertigungsdaten (CAM) und endend bei der bestückten Baugruppe durchgeführt. In der Bibliothek wie auch im Campusnetz stehen umfangreiche Fachliteratur sowie Lehrmaterial in deutscher und englischer Sprache zur Verfügung. Die Literaturangaben zum Lehrgebiet sind in Grundlagen [G1 - G11], weiterführende [W1 - W13], Periodika [P1 - P7] und Internetzugriffe [I1 - I13] mit der Möglichkeit der Nutzung von frei verfügbarer CAD- / EDA-Software [I11-13] unterteilt. Besonders sei auf die verfügbaren Schulungsblätter der VDE/VDI-GMM [G11], von Unternehmen zur Verfügung gestellte aktuelle Dokumentationen [G6, G10 u.a.] und bestehende Links zu kooperierenden und das Lehrmodul unterstützende Unternehmen wie BuS Elektronik Riesa, DYCONEX, die ILFA-Akademie und die Lackwerke Peters und Institutionen hingewiesen (s. Literaturanhang [U1ff, D1ff.]). Die Ausbildung beinhaltet weiterhin nach Möglichkeit eine Fachexkursion sowie das Kennenlernen einschlägiger Unternehmen und schließt mit der Modulprüfung ab. Gliederung 1 Leiterplatte als Funktionselement einer elektronischen Baugruppe 1.1 Aufgaben von Leiterplatten (Vorlesung 1) 1.2 Einsatzgebiete, Markt 1.3 Historische Entwicklung 1.4 Spezielle Literatur zum Kapitel 2 Leiterplatte als Schaltungsträger und deren Aufbau 2.1. Basismaterial für Leiterplatten - Anforderungen, Typen, Eigenschaften Werkstoffe für starre Leiterplatten Keramik-basierende Schaltungsträger Flexible Trägersysteme 2.2 Leiterwerkstoffe für Leiterplatten Metalle, Legierungen, Lote Leitende Polymere, Leitkleber 2.3 Aufbau von starren Leiterplatten vba00febg_gl_lit.lwp - Seite I -

2 2.3.1 Ein- und Zweiebenenleiterplatten (NDKL) Durchkontaktierte Leiterplatten (DKL) Mehrlagensysteme (MLL, Multilayer), Mehrschichtleiterplatten D-Leiterplatten 2.4 Aufbau flexibler Leiterplatten 2.5 Aufbau starr-flexible Leiterplatten 2.6 Opto-Leiterplatte 2.7 Spezielle Literatur zum Kapitel 2.8 Anlagen: Lösungen zu den Lehraufgaben 3 Herstellungstechnologien für Schaltungsträger (Vorlesung 2) 3.1 Technologie für NDKL 3.2 Technologie für DKL Übersicht zu den additiven, semiadditiven und subtraktiven Basistechniken Subtraktivtechnik Additivtechnik Semiadditivtechnik 3.3 Mehrlagenleiterplatten (MLL, Multilayer, Feinstleiter-Technik) 3.4 Fexible Leiterplatten 3.5 Chip-on-Board - / Flip-Chip - Technik / SIPAD 3.6 Multichip-Module (MCM) 3.7 Dünnschichttechnik 3.8 Dickschichttechnik 3.9 Entwicklungstrends - HDI, MID- / 3-D, 3.10 Spezielle Literatur zum Kapitel 4 Strukturübertragung (Vorlesung 3) 4.1 Optische Lithographitechniken, Einsatz der CAD-Datenfiles Filme und Filmherstellung - Datensatz für den Photoplotter (Gerber-Format) Photoresiste, Arten und Anwendungen 4.2 Drucktechniken, Siebdruck / Schablonendruck / Offsetdruck 4.3 Direktbelichtung mittels Laser 4.4 Spezielle Literatur zum Kapitel 5 Strukturerzeugung (Vorlesung 4) 5.1 Bohren, Fräsen und andere Verfahren der mechanischen Bearbeitung unter Verwendung von CAM-Datensätzen 5.2 Strukturerzeugung durch Naßätzen Saure und basische Ätzbäder Ätzverfahren: Sprühätzen, Schaumätzen u.a. 5.3 Strukturerzeugung durch plasmagestützte Verfahren - Trockenätzen 5.4 Stromlose und galvanische Abscheidungen 5.5 Nachbehandlung und Kontrolle nach Ätzschritten 5.6 Maskenentfernung 5.7 Mehrlagenprozesse - Laminieren, Pluggen 5.8 Auftragsverfahren zur Erzeugung von Leitbahnen (Plasmadust-Technologie, Pastendruck) 5.9 Kontrolltechniken 5.10 Spezielle Literatur zum Kapitel 6 Endbearbeitung (Vorlesung 5) vba00febg_gl_lit.lwp - Seite II -

3 6.1 Oberflächenvergütung von Leitbahnen und Kontakten 6.2 Bedrucken 6.3 Maskieren für Löt- und Bondprozesse 6.4 Schutzlacke 6.5 Mechanische Endbearbeitung und Kontrolle 6.6 Spezielle Literatur zum Kapitel 7 Fertigung von elektronischen Baugruppen 7.1 Datenprüfung, Datenaufbereitung, Nutzenerstellung, CAE, (CAM 350) 7.2 Auftrag / Druck von Kleber und Lotpasten 7.3 Vorbereitung und Bestücken mit bedrahteten / SMD-Bauelementen 7.4 Löten in der Elektrotechnik (Vorlesung 6) Grundlagen zum Weichlöten / Phasenbildung / Diffusion Lötverfahren für bedrahtede Bauelemente und SMD's Beispiele - Lötfehler / Literatur 7.5 Schweißen und Hartlöten in der Leiterplattentechnik 7.6 Leitkleben, Leitpasten 7.7 Reinigung und Passivieren 7.8 Einsatz von QFP-, BGA-, TAB-, COB-, MCM- und Flip-Chip-Komponenten 7.9 Prozesskomponenten komplexer Baugruppen Pluggen von Leiterplatten [Wiemers, ILFA] High-Speed?? 7.10 Spezielle Literatur zum Kapitel 7.11 Anlagen: Lösungen 8 Test, QM und Rework von Baugruppen (Vorl. 9) 8.1 Test und Prüfung von Baugruppen im Fertigungsprozess, Qualitätsmanagement 8.2 Testverfahren / Erweiterter Funktionstest Funktionstest In-Circuit-Test Selektive Testverfahren - Flying Prober Test mittels integrierter Schnittstellen - Boundary Scan Automatische Optische Inspektion - AOI Automatische Röntgeninspektion - AXI Messprozeduren und Messprogramme 8.3 Fehlersuche / Rework / Fehlerbehandlung 8.4 Testfelder, Know-how und technologische Ausrüstung --> BA Schulze einfügen 8.5 Spezielle Literatur zum Kapitel 9 Trägerbaugruppen / Gehäuse / Schnittstellen 9.1 Baugruppenträgersysteme und Gehäuse Genormte Baugruppenträgersysteme und Gehäuse Zweckgebundene, nicht genormte Baugruppenträgersysteme 9.2 Schnittstellen für Baugruppen 9.3 Fertigungsaspekte / Endgestaltung 10 Ökologische Aspekte der Baugruppenherstellung, Recycling 10.1 Technologische Voraussetzungen 10.2 Entsorgung und Werkstoffrecycling 10.3 Spezielle Literatur zum Kapitel vba00febg_gl_lit.lwp - Seite III -

4 11 Normen und Spezifikationen 12 Literatur 12.1 Grundlegende Literatur [G1]* Nolde, R.: "SMD-Technik", Franzis-Verlag 1989, ISBN [G2]* Hanke, H.-J. (Hrsg): "Baugruppentechnologie der Elektronik, Leiterplatten", Verlag Technik Berlin, 1994, ISBN [G3]* Handbuch der Leiterplattentechnik, Band 1, Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau [G4]* Handbuch der Leiterplattentechnik, Band 2, Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau [G5]* Handbuch der Leiterplattentechnik, Band 3, Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau [G6]* ILFA: CAD und CAM Spezifikationen, ILFA Feinstleitertechnik GmbH, Hannover 1999; [G7]* Klein-Wassing: Weichlöten in der Elektronik, ISBN X. [G8]* Keller: Oberflächenmontagetechnik ; ISBN [G9]* Scheel, Hanke, H.-J. (Hrsg): "Baugruppentechnologie der Elektronik, Montage Verlag Technik Berlin. [G10] ILFA: Leiterplatten-Handbuch, Ausgabe 3.0; ILFA Feinstleitertechnik GmbH, Hannover 1999; [G11] GMM VDE/VDI - Gesellschaft Mikroelektronik, Mikro- und Feinwerktechnik: Schulungsblätter für die Leiterplattenfertigung, Frankfurt /M. 05/1999. [G12]* Jillek, W, G. Keller: Handbuch der Leiterplattentechnik, Band 4, Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau Weiterführende Literatur [W1]* Maiwald, W. J.: Lötfehler, Eugen Leuze Verlag 2001, ISBN [W2]* Hannemann, Novotnik, Saitschek: Lötbare Oberflächen für Leiterplatten. [W3]* Simanowski, H.G.: "Branchenführer Leiterplattentechnik", Teil 1 u. 2; Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau 1993/94. [W4]* Hummel, M.: "Einführung in die Leiterplattentechnik", Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau, 1991, ISBN [W5]* Müller, H.: "OMB/SMD Oberflächenmontierte Bauelemente in der Leiterplattentechnik", Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau 1988, ISBN [W6]* Müller, H.: "Hochtechnologie-Multilayer", Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau 1988, ISBN [W7]* Sautter, R.: "Leiterplatten mit oberflächenmontierten Bauelementen", Vogel-Verlag Würzburg, 1988, ISBN [W8]* VDI/VDE-Verlagsgesellschaft Feinwerktechnik [Hrsg.]: "Prüfen von Leiterplattenbaugruppen LPBG", Hanser-Verlag 1990, ISBN [W9]* VDI/VDE-Verlagsgesellschaft Feinwerktechnik [Hrsg.]: "Qualitätskriterien für Leiterplatten, IPC-A-600C (Dt. Ausgabe). [W10]* Autorenkoll.: "Oberflächenmontage", Institut für Rationalisierung der Elektrotechnik / Elektronik, Dresden 1986, Bestand FHL-Bibl.-Nr [W11]* Schlögl, M.: "Recycling von Elektro- und Elektronikschrott", Vogel Buchverlag Würzburg 1995, ISBN [W12] MAK- und BAT-Werte-Liste 1993, Hrsg. Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim vba00febg_gl_lit.lwp - Seite IV -

5 [W13]* Wendt, H.; G. Kreysa: Electrochemical Engineering, Springer Verlag 1999, ISBN Periodika [P1]* Galvanotechnik, Fachzeitschrift, Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau, ISSN [P2]* Plus, Fachzeitschrift, Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau. [P3]* EPF - Elektronik Produktion und Prüftechnik, KonradinVerlag, ISSN [P4]* PC FAB, ISSN /GST, CMP Media LLC, N.Y. [P5] SMT surface mount technology, EMP-Verlag, Böblingen, ISSN [P6] VTE, Aufbau- und Verbindungstechnik in der Elektronik, DVS-Verlag. [P7]* Produktion von Leiterplatten und Systemen, Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau, Fachzeitschrift, ISSN [P8] Vogel Business Media Verwaltungs GmbH: Elektronik Praxis [P9] Polymedia Meichtry SA (CH): Oberflächen / Polysurfaces 12.4 Internet [I1] - Fachverband Elektronik Design e.v. (FED) [I2] - Under Secretary of Defense for Acquisition, Technology & Logistics; Military Equipment Valuation (MEV -Standard); [ [I3] [I4] [I5] oder [I6] [I7] [I8] 1) [I9] [I10] Branchenverzeichnis: [I11] CADSOFT: CAD-Freeware EAGLE : [I12] New Wave Concepts CAD-Software: [I13] EDA-Software KiCAD: Unternehmen mit Bezug zum Lehrmodul / Dienstleiter [U1] [U2] [U3] [U4] [U5] [U6] - Häusermann GmbH; Technologieführer Fertigung - KSG Leiterplatten, Gornsdorf / Sa. (Fertigung, Exkursionen) - Walter Lemmen GmbH (Technologien, Anlagen Schulungen) - Schulungen, Unterlagen, Fertigung, Technologieführer - Bungard GmbH, (Anlagen, Schulung, Kooperation) - BuS Elektronik GmbH & Co. KG (Bestückung, Test, langjährige Kooperation, Exkursionen) 1 ) S. Homepage: The European Institute of Printed Circuits (EIPC), based in The Netherlands, is an international service provider to the European Interconnection and Packaging Industry. Since 1968, the EIPC is servicing about 118 member companies, including suppliers of machinery and materials to the PCB industry, PCB Manufacturers, contract electronics manufacturers and OEM s. vba00febg_gl_lit.lwp - Seite V -

6 [U7] [U8] [U9] - DYCONEX (Unterlagen, Fertigung, Technologieführer) - ILFA-Akademie (Schulungen, Unterlagen, Fertigung, Technologieführer) - Lackwerke Peters ( Unterlagen, Kooperation, Muster) [D1] [D1] [D3] [D4] [D5] - Dienstleister LP-Fertigung - Dienstleister LP-Fertigung, Prototypen - Dienstleister LP-Fertigung, Eildienst - Dienstleister LP-Fertigung, Prototypen - Dienstleister LP-Fertigung, Prototypen *) Literatur in der FHL-Bibl. Vorhanden Laborpraktikum im Laborkomplex Fertigung elektronischer Baugruppen / Halbleiter- und Mikrosysteme: Die Laborübungen finden auf Grundlage des vorangegangenen Moduls CAD elektronischer Baugruppen statt. Die Versuchsunterlagen und organisatorischen Hinweise sind der separaten Internetseite zu entnehmen. Die Einschreibung / Zeitplanung findet während der Vorlesung statt. Versuche: FEBG-CAM01: Erzeugung und Anpassung der Fertigungsunterlagen 1 Termin) FEBG-LPT01-05: Leiterplattentechnologie, Teilschritte (5 Termine) FEBG-LPF01-03: Fertigungskomplexe (3 Termine) Hinweis: Die o. g. Laborübungen finden nach finanzieller und personeller Maßgabe statt. Eine rechtzeitige Anmeldung / Einschreibung zu Semesterbeginn ist planungsseitig unumgänglich. Spätere Anmeldungen können im Einzelfall erst in dem nachfolgenden Studiensemester, in dem das Modul erneut angeboten wird, berücksichtigt werden. vba00febg_gl_lit.lwp - Seite VI -