LEITERPLATTENTECHNIK

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1 Flexible und starr-flexible Leiterplatten haben Zukunft in Europa! Eine Woche nach dem Formel-Eins-Rennen in Italien fand die EIPC-Sommerkonferenz ebenfalls in Italien statt in Mailand. Der Workshop war als Vor-Konferenz-Aktivität geplant, der den Konferenzbesuchern eine Möglichkeit geben sollte, Erfahrungen bei der Herstellung von Starr-Flexiblen-Leiterplatten auszutauschen. EIPC-Workshop: Teilnehmer aus der Automobilindustrie prüfen Musterleiterplatten, die zur Ansi cht und zur Verdeutlichung der Produktionsverfahren gezeigt wurden. Die europäische Leiterplattenindustrie sieht die Wichtigkeit von aktuellen Informationen zur Herstellung flexibler und starr-flexibler Leiterplatten als sehr wichtig an. Der Hauptgrund für diese Einschätzung ist die Nutzung von innovativen Lösungen zur Herstellung neuer Produkte. Forderungen nach Erhöhung der Zuverlässigkeit, einer kleineren Bauform und einem geringeren Gewicht sind bei elektronischen Produkten oft ein wesentlicher Wettbewerbsvorteil. Die flexible und oder die starr-flexible Leiterplatten bringt einen entscheidenden Beitrag bei der Herstellung von Leiterplatten mit einer höheren Wertschöpfung für den Konstrukteur, den Leiterplattenhersteller und den Endverbraucher. Europa hat seit einigen Jahrzehnten gezeigt, dass mit dieser Technik Übersicht: Die vom IPC und dem WECC zusammengestellten Daten zeigen einen Markt für flexible- und starr-flexible Leiterplatten von 8,5 Mrd. US$. Der Gesamtmarkt für alle Leiterplattentypen ist zirka 58 Mrd. US$ PLUS 11 /

2 Alun Morgan: hier bei seinem Einführungsvortrag Dominique Garmy: Er ber ichtete über neue Materialentwicklungen für flexible Leiter platten innovative Lösungen für die Medizinelektronik, für Industrie- und Automobilbereich sowie für Flugzeugund Militärelektronik deutliche Vorteile bieten. Die Herstellung dieser Mechatronik -Leiterplatten benötigen ein hohes Maß an Know-how, was häufig über die Kenntnisse zur Herstellung von flexiblen bzw. starr-flexiblen Leiterplatten weit hinaus geht. Das wiederum macht es schwieriger, diese Leiterplatten- Konstruktionen in einer ausreichend guten Qualität aus Niedriglohnländern zu beziehen. Anwendungsbeispiele von starr-flexiblen Leiterplatten made in Europe 2 PLUS 11 / 2012

3 Dr. Ritz: Er fordert Durch Messen zum Wissen Ziel des Workshops war es, die richtigen Techniken für die unterschiedlichsten Anwendungen aufzuzeigen und in Fachdiskussionen zu vertiefen. Diese Form des Workshops ermöglichte es den Konstrukteuren und LP-Herstellern die richtigen Fertigungstechnologien auszuwählen, die dazugehörigen Materialien zu selektieren, um dadurch neue Verfahren in Zukunft erfolgreich einzusetzen. Einführung Bei der Vorstellung der Referenten verwies der Workshop-Moderator Michael Weinhold, technischer Direktor des EIPCs, auf die Wichtigkeit der innovativen Entwicklungsarbeit der europäischen Entwickler hin. Nur durch innovative Lösungen können wir in Europa den technologischen Vorsprung auch in Zukunft sicherstellen. Das Verbinden von elektronischen und mechanischen Designs und Fertigungsmethoden sind hier Voraussetzungen für erfolgreiche Problemlösungen. Der erste Referent war Alun Morgan Geschäftsführer Isola in Großbritannien und Direktor für OEM- Aktivitäten der Firma Isola in Europa. Alun Morgan ist auch der amtierende Präsident des Europäischen Institutes für Leiterplatten (EIPC) und ebenfalls sehr aktiv bei den Leiterplatten-Fachverbänden in Großbritannien. Im Namen des EIPC begrüßte Alun Morgan die Teilnehmer des Workshops zur Herstellung von star-flexiblen und flexiblen Leiterplatten. In einer Übersichtspräsentation der einzelnen Märkte und des Volumens an Leiterplatten sowie auch Starr- Flexible, erklärte Alun Morgan, wie mit starrem Standard FR4, kupferkaschiertes Basismaterial star-flexibler Leiterplatten hergestellt werden. Das ist eine kostengünstigere Lösung, wenn nur eine geringe Anzahl von flexiblen Biegungen mit einem relativ großen Biegeradius gefordert wird. Diese Technik nennt sich Flex to Install (Flexibel zum Installieren). Es wurden die Materialkombinationen erklärt, die für solche Techniken geeignet sind. Hinweise auf die Frästechniken gaben die Erklärung wie mit einer Dickenreduzierung im Biegebereich die Flexibilität erreicht wird. Es wurde auch erklärt, wo die optimalen Einsatzgebiete sind, wo die Grenzbereiche liegen und wie Schwierigkeiten bei der Herstellung dieser starr-flexiblen Leiterplatten im Vorfeld zu vermeiden sind. Problemlösungen wurden ebenfalls aufgezeigt und wie sich diese Techniken in der Praxis realisieren lassen. Nach den Ausführungen von Alun Morgan hat die Flex-to-Install-Technik einen hohen technischen und wirtschaftlichen Nutzen, wenn mehr LP-Designer sich mit dieser Technik vor der Konstruktion neuer Produkte ausreichend informieren und dann beim Design mit einplanen würden. Kostenvorteil und eine höhere Zuverlässigkeit wären der Lohn des einmalig etwas aufwendigeren Layouts beim LP- Konstrukteur. Der zweite Vortrag befasste sich mit dem richtigen Einsatz von flexiblen Basismaterialien und darüber, was sich in den letzten Jahren bei den Materialoptionen geändert hat. Der Vortrag wurde von Dominique Garmy, von der Firma Dupont den Nemours präsentiert. Spezielle flexible Leiterplatten haben ein hohes technisches und wirtschaftliches Potential. Die Gründe hierfür sind wie folgt: Elektronische Baugruppen werden kleiner, leichter und zuverlässiger Viele dieser neuen Materialen sind auf flexiblen Filmen und mit speziellen Klebern beschichtet, die überwiegend nicht auf Epoxidharzen aufgebaut sind. Dominique Garmy zeigte neue Produktentwicklungen, die sowohl über ein besseres Temperatur- Management (Coolam) verfügen wie auch bessere Impedanz-Werte einer elektronischen Baugruppe ermöglichen. Hierzu zählen ebenfalls neue Produkte PLUS 11 /

4 die als Widerstandfolie in eine Leiterplatte eingebaut werden. Ein Vortrag behandelte die Herstelltechniken flexibler und starr-flexibler Leiterplatten. Hier war der Schwerpunkt: Was muss der Leiterplattenhersteller beachten zur Erreichung hoher Fertigungsausbeuten und geringen Kosten. Hinweise sowie Richtlinien wie mögliche Produktionsfehler zu vermeiden sind wurden eingehend besprochen und von den Teilnehmern aufmerksam hinterfragt. Dr. Klaus Ritz, ein Pionier mit über zwei Jahrzehnten Erfahrung auf diesem Sektor bei einem führenden Hersteller flexibler und Anwendungsbeispiel von Coolam: Es zeigt, wie der geringe Wärmewiderstand die Kühlung von Bauteilen (zum Beispiel LEDs) deutlich verbessert Ticer Widerstandsfolien: Diese ermöglichen das Einbetten von sehr dünnen Widerständen in Leiterplatten. Hier finden die flexiblen Folien von Dupont eine weitere Anwendung 4 PLUS 11 / 2012

5 Starr-flexible Leiterplatte: Diese setzt einen hohen Kenntnisstand bei der Herstellung voraus. An diesem Beispiel wurde die Vermeidung von Fertigungsfehlern erläutert Michael Weinhold: Er moderierte und zeigte, bei welchen Produkten starr-flexible Leiterplatten unverzichtbar sind starr-flexibler Leiterplatten stand den Zuhörern Rede und Antwort. In seinem Vortrag wurden Verfahrenstechnologien und Anwendungsbeispiele beschrieben. Basierend auf den Hinweisen der Vorredner im Workshop stellte Dr. Ritz den Lagenaufbau vor und was bei der Materialauswahl von unterschiedlichen Kombinationen zu berücksichtigen ist. Messtechniken zur Anpassung der Leiterbilder und Bohrparameter an die geforderten CAD-Daten nach den einzelnen Presszyklen wurden ebenso erklärt, wie auch die Beeinflussung der Pressparameter auf die Maßhaltigkeit der gesamten Lagenkombinationen. Durch Messen zum Wissen war ein wichtiger Punkt, den Dr. Ritz in seiner Präsentation deutlich herausstellte. Die Fertigungstoleranzen durch die Verarbeitungsmaschinen und Prozesse, sowie die Einflüsse durch Temperaturschwankungen und Luftfeuchteänderungen wurden erklärt. Ebenso wie diese zu Vermeiden bzw. auf ein Maß reduziert werden, damit die Gesamtfertigungstoleranzen noch innerhalb der geforderten Spezifikationen des Endkunden liegen. Anhand dieser Leiterplatte wurde gezeigt wie der Lagenaufbau vorgenommen wird und wie trotz stark unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten eine hochgenaue starr-flexible Leiterplatte gefertigt werden kann. Weitere Beispiele aus den Bereichen der Telekomminikation, der Automobiltechnik, der Medizintechnik und des Flugzeugbaus wurden gezeigt. Die Workshop-Teilnehmer konnten gute Hinweise für ihre eigenen Fertigungen mit nach Hause nehmen. Es wird dadurch sichergestellt, dass fachlich orientierte Workshops wesentlich dazu beitragen, Fertigungsausbeuten zu verbessern und Fehler beim Design zu vermeiden. In der Zusammenfassung des Workshops zeigte Moderator Michael Weinhold eine Präsentation der Firma WUS aus Taiwan. Das Thema war Starr-Flexible Leiterplatten für die Mobilphone- Anwendung. Hier wurde unterschiedliche Konstruktionen der Smart-Phones, der Digitalkameras und der Flachbildfernseher gezeigt. Starr-flexible Leiterplatten sind für diese Art der Produkte unverzichtbar. Asien hat sich auf die Massenfertigung bereits Anfang des 21. Jahrhunderts eingeschossen. Heute sind das Massenprodukte. Der Vorteil für Europa ist: Kleine Stückzahlen und Sonderprodukte lassen sich in mit den Fertigungsanlagen für hohe Stückzahlen in Asien nur sehr schwer herstellen. Hinzu kommt, dass bei den weitgehend automatisierten asiatischen Prozessen die Rüstkosten sehr hoch sind. Europa hat hier eine gute Chance, Produktentwicklung inklusive Mechatronik zu betreiben. So werden spezifische Problemlösungen für europäische Kunden erarbeitet. Das gibt den europäischen Leiterplattenherstellern in den Bereichen für kleine und mittlere Stückzahlen einen deutlichen Vorteil, wenn eine hohe Qualität bei gleichzeitig kurzen Lieferzeiten garantiert werden kann. PLUS 11 /

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