SB_17.405NLP

Abschlussbericht AiF-Vorhaben Nr. 17.405N
1 Einleitung
1.1 Ausgangssituation
In der Elektronikproduktion hat sich die SMD-Technologie (SMD = Surface Mount
Device, Bauelement für Oberflächenmontagetechnik) weitgehend als kostengünstiges
und fehlerarmes Fertigungsverfahren durchgesetzt. Weichlot und Flussmittel
wird in pastöser Form üblicherweise durch ein Schablonendruckverfahren auf die
Lötanschlussflächen (Leiterplattenpads) von Trägermaterialien (Substrate/ Leiterplatten)
appliziert. Nach der Bauelementbestückung durchläuft die gesamte Baugruppe
einen Reflow-Lötprozess, bei dem die Lotpaste umschmilzt und eine stoffschlüssige
Lötverbindung zwischen Bauelementanschluss und Kontaktfläche auf dem Substrat
hergestellt wird (Abbildung 1).
Abbildung 1: Lötstelle eines Keramikwiderstands
Auf der überwiegenden Anzahl der produzierten Baugruppen wird eine Leiterplatte
aus FR4 (glasfaserverstärktes Epoxidharz definierter Brennbarkeit) als Träger für die
elektronischen Komponenten eingesetzt. Die laterale Ausdehnung des FR4-Materials
liegt typischerweise in einem Bereich von ca. 12…16ppm/K. Auf die Leiterplatte werden
verschiedenste Komponenten aus unterschiedlichsten Materialien bestückt.
Hierbei werden für die Herstellung der Komponenten solche Materialien ausgewählt,
die die jeweils günstigsten Eigenschaften für die Funktion des entsprechenden Bauelementtyps
bieten. Keramik wird z.B. auf Grund seiner mechanischen und dielektrischen
Eigenschaften unter anderem für Quarze, Sensoren und Keramikkondensatoren
und Chipwiderstände gewählt. Insbesondere diese keramischen Bauteile weisen
einen deutlich niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten (Keramik: CTE = Coefficient of
Thermal Expansion ca. 6ppm/K) auf als der Schaltungsträger aus FR4, Abbildung 2.
Dazu kommt, dass diese Komponenten elementarer Bestandteil fast aller elektronischen
Schaltungen sind. Das bedeutet diese kritischen keramischen SMD-
Bauelemente sind nahezu alternativlos im Einsatz auf elektronischen Baugruppen.
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