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3-2020

Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion - Fertigungstechnik, Materialien und Qualitätsmanagement

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August/September/Oktober 3/<strong>2020</strong> Jahrgang 14<br />

Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion<br />

Neutraler, offener und globaler Standard für<br />

effizienten PCB Design Datenaustausch<br />

FlowCAD, Seite 14


EPA-Vac<br />

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GERMANY<br />

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red dot design award<br />

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Beschädigungen<br />

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BJZ<br />

GmbH & Co. KG<br />

Berwanger Str. 29 • D-75031 Eppingen/Richen<br />

Techn. Änderungen vorbehalten.<br />

Telefon: +49 -7262-1064-0<br />

Fax: +49 -7262-1063<br />

E-Mail: info@bjz.de<br />

Web: www.bjz.de


Editorial<br />

Kommunikation in Corona-Zeiten<br />

Durch das Corona-Virus ändert sich die Art des Zusammenarbeitens in der<br />

Elektronikbranche. Bei vielen Firmen saßen die Mitarbeiter notgedrungen von heute auf<br />

morgen im Home-Office und mussten von zu Hause aus weiterarbeiten. Vordergründige<br />

Probleme zu diesem Zeitpunkt waren die VPN-Verbindungen und Remote-Zugriff auf<br />

die Firmen-Software. Diese Widrigkeiten haben die IT-Abteilungen schnell in den Griff<br />

bekommen.<br />

Dirk Müller<br />

FlowCAD<br />

Es änderte sich die Art des Zusammenarbeitens. Vor Corona wurde sehr viel Knowhow<br />

im persönlichen Gespräch von Angesicht zu Angesicht ausgetauscht. Meist traf sich<br />

der Vertreter des Lieferanten mit dem Kunden, oder auf Messen und Veranstaltungen<br />

wurde gemeinsam auf Servietten und Whiteboards erklärt und spezifiziert.<br />

Wenn jetzt von Home-Office zu Home-Office kommuniziert wird, fehlen der<br />

gemeinsame Blick und das direkte Gespräch. Also müssen mehr Daten ausgetauscht<br />

werden. Und genau hier liegt das Problem. Die Daten, die bisher ausgetauscht wurden,<br />

basierten auf dem vorherigen Gespräch, und in Summe war allen Beteiligten klar, was<br />

gemeint ist. Wenn das Gespräch weniger wird, müssen die Daten eindeutiger sein.<br />

Diese Forderung gab es schon vor Corona von Firmen, die Daten ohne Gespräche<br />

zwischen Kontinenten ausgetauscht haben. Mittlerweile folgt der Wunsch auch für die<br />

lokale Abwicklung.<br />

Anfragen zum Lagenaufbau von impedanzkontrollierten Leiterplatten können mit<br />

dem IPC-2581-Format aus der Stackup-Simulations-Software ausgegeben und in PCB<br />

Layout Tools eingelesen werden. Dabei lassen sich Materialbeschreibungen für jede<br />

Lage (Prepreg xyz100) und elektrische Werte (µr = 4,2) direkt im IPC-2581-Format<br />

exportieren und beim Designer fehlerfrei einlesen.<br />

Für die DFM-Design-Regeln wie minimale Leiterbahnbreiten oder Abstände vom<br />

Kupfer zum Fräsrand gibt es auch Austauschformate. Leiterplattenhersteller können<br />

via DFM-Portal verschiedene Standards konfigurieren und den Interessenten dann<br />

ihre Vorgaben in elektronischer Form zukommen lassen. Für individuelle Absprachen<br />

lassen sich die Einstellungen einfach projektbezogen ändern und verwalten.<br />

Diese neuen Standards stellen sicher, dass alle Beteiligten das gleiche Verständnis<br />

über die Parameter haben. Durch den elektronischen Austausch sind Missinterpretationen<br />

und Fehler durch falsche Einheiten oder Umrechnungen von Mil (mil) in Mikrometer<br />

(µm) ausgeschlossen.<br />

Der Export als ODB++ oder IPC-2581 Format hat auch durch die Tätigkeit im Home-<br />

Office zugenommen. Entscheidender Vorteil dieser Formate ist, dass alle wichtigen<br />

Daten für die Produktion in einer Datenstruktur bzw. in einer Datei übertragen werden<br />

und auch hier die Missverständnisse minimiert werden.<br />

Corona war Anlass für viele, alte Zöpfe abzuschneiden. Gerade weil fortschrittliche<br />

Elektronik die Innovation für viele Endprodukte erst ermöglicht, sollten hier auch die<br />

Digitalisierung und die großen Vorteile der modernen Austauschformate genutzt werden,<br />

um Fehler zu vermeiden und die Rückfragen zu minimieren.<br />

Dirk Müller<br />

3/<strong>2020</strong><br />

3


Inhalt<br />

3 Editorial<br />

4 Inhalt<br />

6 Aktuelles<br />

13 Rund um die Leiterplatte<br />

22 Qualitätssicherung/Messtechnik<br />

33 Materialien<br />

34 Industrie 4.0<br />

38 Cyber-Security<br />

40 Dosiertechnik<br />

44 Lasertechnik<br />

51 Löt- und Verbindungstechnik<br />

52 Produktion<br />

58 Produktionsausstattung<br />

60 Dienstleistung<br />

August/September/Oktober 3/<strong>2020</strong> Jahrgang 14<br />

Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion<br />

Neutraler, offener und globaler Standard für<br />

effizienten PCB Design Datenaustausch<br />

FlowCAD, Seite 14<br />

Zum Titelbild<br />

Neutraler, offener und globaler<br />

Standard für effizienten PCB-Design-<br />

Datenaustausch<br />

Seit 60 Jahren werden Leiterplatten am Computer<br />

entworfen und die Daten für die Herstellung der<br />

gedruckten Schaltungen elektronisch übertragen.<br />

Die Datenformate zum Beschreiben der<br />

Anweisungen für Fotoplotter haben sich im Laufe<br />

der Zeit geändert. Mit fortschreitender Technologie<br />

bei den Plottern und technischen Möglichkeiten auf<br />

Leiterplatten änderten sich auch die Formate von<br />

Gerber und Extended Gerber zum offenen IPC-<br />

Standard 2581. 14<br />

Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion<br />

• Herausgeber und Verlag:<br />

beam-Verlag<br />

Krummbogen 14<br />

35039 Marburg<br />

Tel.: 06421/9614-0,<br />

Fax: 06421/9614-23<br />

www.beam-verlag.de<br />

• Redaktion:<br />

Ing. Frank Sichla<br />

Dipl.-Ing. Reinhard Birchel<br />

electronic-fab@beam-verlag.de<br />

• Anzeigenverwaltung:<br />

beam-Verlag<br />

Myrjam Weide<br />

m.weide@beam-verlag.de<br />

Tel.: 06421/9614-16, Fax: -23<br />

• Erscheinungsweise:<br />

4 Hefte jährlich<br />

• Satz und Reproduktionen:<br />

beam-Verlag<br />

• Druck + Auslieferung:<br />

Brühlsche Universitätsdruckerei<br />

Hinweis:<br />

Der beam-Verlag übernimmt, trotz<br />

sorgsamer Prüfung der Texte durch<br />

die Redaktion, keine Haftung für deren<br />

inhaltliche Richtigkeit. Alle Angaben<br />

im Einkaufsführerteil beruhen auf<br />

Kundenangaben!<br />

Speziallösungen<br />

von Fuji werden<br />

in Deutschland<br />

gefertigt und<br />

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hohe Effizienz und<br />

Prozesssicherheit. 17<br />

Handels- und Gebrauchs namen,<br />

sowie Warenbezeichnungen<br />

und dergleichen werden in der<br />

Zeitschrift ohne Kennzeichnungen<br />

verwendet. Dies berechtigt nicht<br />

zu der Annahme, dass diese Namen<br />

im Sinne der Warenzeichen- und<br />

Markenschutzgesetzgebung als frei zu<br />

betrachten sind und von jedermann<br />

ohne Kennzeichnung verwendet<br />

werden dürfen.<br />

Security an der Edge<br />

Experten von Analog Devices warnen: Es ist nicht die Frage ob, sondern wann ein Unternehmen<br />

beziehungsweise eine Produktion das Ziel einer Cyber-Attacke wird. Die sich verlagernde<br />

Angriffsoberfläche für Cyber-Attacken sorgt für einen wachsenden Bedarf an Security-Lösungen an<br />

der Edge. 38<br />

4 3/<strong>2020</strong>


Schonende Bearbeitung von<br />

Kohlefaser-Materialien mit<br />

dem UV-Laser<br />

Als native UV-Lasertechnologie<br />

sind Excimerlaser von Coherent<br />

die einzige praktische Quelle<br />

für Hochleistungs-UV-Laserlicht.<br />

Daher sind diese prädestiniert für<br />

großflächige Prozesse, was vor<br />

allem in der Display-Herstellung zum<br />

Einsatz kommt. 46<br />

Kompakte Misch- und<br />

Dosieranlage für zwei<br />

Komponenten<br />

Die neue, kompakt konstruierte<br />

Dosierzelle Sonderhoff 3E ist<br />

ökonomisch (Economic), effizient<br />

(Efficient) und ökologisch<br />

(Ecological). Mit dieser Mischund<br />

Dosieranlage für zwei<br />

Komponenten werden flüssige,<br />

mittel- und hochviskose<br />

Polyurethane oder andere<br />

polymere Reaktionswerkstoffe<br />

exakt verarbeitet. 43<br />

Kupferverteilung:<br />

Hauptkriterium beim<br />

fertigungsgerechten<br />

Design<br />

Die Herausforderung beim<br />

Design ist es, die erforderlichen<br />

spezifischen Eigenschaften<br />

der Leiterplatte mit einer<br />

ausgewogenen Kupferverteilung<br />

geschickt in einem funktionsfähigen<br />

Design zu kombinieren. Die<br />

richtige Balance zu finden, ist nicht<br />

immer leicht. Eurocircuits zeigt die<br />

Möglichkeiten auf. 18<br />

Roboter für maximale<br />

Dosiergeschwindigkeiten<br />

Mit der neuen<br />

geschwindigkeitsabhängigen<br />

Dosiertechnologie FlexSpeed<br />

von Rampf Production Systems<br />

werden Durchlaufzeiten in der<br />

Serienfertigung um mehr als 50 %<br />

reduziert. 40<br />

3/<strong>2020</strong><br />

5


Aktuelles<br />

Beginn einer neuen Ära<br />

Nach bald 30 Jahren wechselt bei Varioprint der Chef. Geschäftsleitung und Inhaberschaft bleiben eine Einheit.<br />

Andreas Schmidheini (links) übergibt die Leiterplattenherstellerin Varioprint an Nicolas Härtsch.<br />

Bilder: Ralph Ribi<br />

Autor:<br />

Thomas Griesser Kym<br />

Varioprint AG<br />

www.varioprint.ch<br />

Noch bis Ende Monat. Dann<br />

ist Schluss. Nach fast drei Jahrzehnten<br />

in der operativen Verantwortung<br />

gibt Andreas Schmidheini<br />

die Geschäftsleitung der Varioprint<br />

ab. Künftig wird die Leiterplattenherstellerin<br />

aus Heiden von Nicolas<br />

Härtsch geführt.<br />

Der frühere Chef der Flawa ist<br />

sorgfältig und von langer Hand geplant<br />

in sein neues Amt eingeführt<br />

worden. Seit Mitte vergangenen Jahres<br />

ist er im Unternehmen tätig, seit<br />

März wirkt er als interner CEO, während<br />

Schmidheini die Geschäftsleitung<br />

nach außen wahrnimmt.<br />

Jetzt sitzen die beiden an einem<br />

Tisch in einem Besprechungszimmer<br />

der Varioprint, und als Besucher<br />

gewinnt man rasch den Eindruck:<br />

Hier haben sich zwei gefunden,<br />

die ähnlich ticken und die es<br />

gut miteinander können. Schmidheini<br />

bestätigt das. „Andernfalls<br />

hätten ich und die anderen Aktionäre<br />

die Verantwortung nicht<br />

an Nicolas Härtsch übertragen.»<br />

Zumal dieser auch einen wesentlichen<br />

Teil von Schmidheinis Aktien<br />

übernimmt. «Uns ist es wichtig,<br />

dass Geschäftsleitung und Inhaberschaft<br />

weiterhin eine Einheit<br />

bilden», sagt Schmidheini.<br />

Äusserst aggressive Konkurrenz<br />

aus Fernost<br />

Also kein angestellter Manager<br />

an der Spitze, sondern ein Unternehmer.<br />

Dieses Kriterium ist auch<br />

Härtsch wichtig. Nachdem er bei<br />

der Flawa in Flawil die geplante<br />

Produktionsverlagerung nach Polen<br />

gestoppt und die Gruppe strategisch<br />

neu ausgerichtet hatte, „wollte ich<br />

wieder Unternehmer sein“. Bei der<br />

Flawa, die er bis Ende 2018 fünf<br />

Jahre lang leitete, war dies nicht<br />

mehr im gleichen Umfang möglich,<br />

weil sie Mitte 2017 das Consumer-<br />

Geschäft an die US-Cotton-Gruppe<br />

verkauft hatte. So fand er zur Varioprint,<br />

nachdem er und Schmidheini<br />

sich bereits 2013 kennen gelernt hatten.<br />

Im Kader, in der ganzen Belegschaft<br />

und bei Kunden sei der eingefädelte<br />

Wechsel gut angekommen,<br />

sagt Schmidheini.<br />

Härtsch ergänzt: „Unsere Vorstellungen<br />

basieren auf den gleichen<br />

Werten.“ Der 35-Jährige sagt aber<br />

auch: «Ich bin eine andere Generation,<br />

pflege einen anderen Führungsstil,<br />

nutze die modernen Kommunikationsmittel.<br />

An der Strategie<br />

werde er aber nicht rütteln, und auch<br />

er wolle die Firma ab dem Standort<br />

Heiden weiterentwickeln. In diesem<br />

Zusammenhang war es laut<br />

Schmidheini nie ein Thema, Varioprint<br />

an einen industriellen Konzern<br />

oder an eine Beteiligungsgesellschaft<br />

zu verkaufen.<br />

„In so einem Fall wäre das Unternehmen<br />

über kurz oder lang zerschlagen<br />

worden“, äussert sich der<br />

scheidende Chef überzeugt. Indem<br />

Varioprint inhabergeführt bleibe –<br />

neben Härtsch halten weitere Mitglieder<br />

der Geschäftsleitung und des<br />

Kaders Aktien –, „bleiben die Identität<br />

und die langfristige Ausrichtung<br />

des Unternehmens erhalten“. Auch<br />

Schmidheini bleibt bei Varioprint<br />

vorerst an Bord, als Minderheitsaktionär<br />

und als Verwaltungsratspräsident.<br />

„Das ist vorteilhaft für die<br />

strategische Kundenentwicklung.“<br />

Varioprint sieht sich als Leiterplattenherstellerin<br />

einer «äusserst<br />

aggressiven Konkurrenz aus Fernost»<br />

gegenüber. Asien zählt bereits<br />

rund 2000 Hersteller mit modernsten<br />

Anlagen und erheblichen Produktionskapazitäten.<br />

Dennoch und trotz<br />

höherer Löhne behauptet sich Varioprint.<br />

Geheimnis des Erfolgs ist<br />

die Konzentration auf Nischen wie<br />

Hochfrequenz, Feinstleitertechnik,<br />

beispielsweise für medizinische<br />

Anwendungen in Hörgeräten und<br />

Implantaten, oder Spezialitäten<br />

wie integrierte, optische Wellenleiter,<br />

die den Datendurchsatz massiv<br />

erhöhen.<br />

6 3/<strong>2020</strong>


Aktuelles<br />

Vom Sanierer zum Patron<br />

Rettung 1991 stiess<br />

Andreas Schmidheini, zuvor<br />

Finanzchef und dann CEO der<br />

Elektronikfirma AMP (heute<br />

TE Connectivity Solutions) in<br />

Steinach, zu Varioprint. Sein<br />

Auftrag: das Unternehmen<br />

sanieren. Was er vorfand, war<br />

«ein Familienbetrieb, heruntergewirtschaftet,<br />

nahe am<br />

Konkurs, mehr Schulden als<br />

Umsatz, null Export». 1993<br />

übernahm Schmidheini die<br />

Geschäftsleitung der Firma<br />

und diese zusammen mit<br />

weiteren Kadern im Rahmen<br />

eines Management-Buy-outs.<br />

Über sechs Jahre wurde<br />

das Unternehmen entschuldet,<br />

die Produktivität gesteigert, der Exportanteil auf 30 Prozent getrieben<br />

und der Umsatz auf 26 Millionen Franken verdoppelt. Mit dem<br />

Bau eines zweiten Werks für 10 Millionen Franken war Varioprint just<br />

1999 bereit für den Boom in der Telekommunikation und überstand<br />

auch folgende Krisen wie das Platzen der Dot-com-Blase oder die<br />

globale Finanzkrise 2008/09. Heute beträgt der Exportanteil 80 Prozent,<br />

das Unternehmen ist nach Anwendungsgebieten breit diversifiziert<br />

und fertigt sechs Millionen Leiterplatten im Jahr. Die Zahl<br />

der Mitarbeitenden ist seit 1993 von 85 auf 145 gestiegen. (T. G.)<br />

Stephan Nickisch neuer Geschäftsführer der Evosys-<br />

Service-Tochter<br />

3/<strong>2020</strong><br />

Seit 1. Juli ist Stephan Nickisch<br />

neuer Geschäftsführer der Evosys<br />

Laser Services GmbH. Durch diesen<br />

Schritt ist ein weiterer Meilenstein<br />

für die Zukunftsausrichtung<br />

der Tochtergesellschaft genommen.<br />

Nickisch war bisher als Key<br />

Account Manager für den Ausbau<br />

des Anlagengeschäfts beim Maschinenbauer<br />

Evosys Laser GmbH tätig<br />

und beschäftigt sich seit mehr als<br />

einem Jahrzehnt mit dem Laserschweißen<br />

von Kunststoffen. Nun<br />

verantwortet er die weitere Entwicklung<br />

des Service-Unternehmens,<br />

das neben der Inbetriebnahme<br />

und Wartung von Laserkunststoff-<br />

Schweißsystemen auch eine Lohnfertigung<br />

und Beratung in diesem<br />

Bereich anbietet.<br />

Mit seiner hohen Kundenorientierung<br />

passt Nickisch perfekt zum<br />

Unternehmenskonzept von Evosys.<br />

Frank Brunnecker, Geschäftsführer<br />

der Muttergesellschaft Evosys<br />

Laser GmbH freut sich über diesen<br />

Schritt: „Wir möchten, dass unsere<br />

Servicetochter weiterhin so erfolgreich<br />

ist, wie in den letzten Jahren<br />

und sehen Herrn Nickisch als erfahrenen<br />

Spezialisten am Markt und<br />

durch sein starkes Engagement als<br />

ideale Führungskraft, diese wichtige<br />

Dienstleistung weiter auszubauen.“<br />

Insbesondere soll die Kundenzufriedenheit<br />

der Evosys Laser Services<br />

GmbH durch eine noch bessere<br />

Betreuung gesteigert werden.<br />

Evosys Laser GmbH<br />

info@evosys-laser.com<br />

www.evosys-group.com<br />

Um an der Spitze zu bleiben,<br />

setzt Varioprint auf enge Kundenbindung.<br />

Dazu gehören gemeinsame<br />

Projektentwicklung, technologische<br />

Beratung und überdurchschnittliche<br />

Qualität, wie Schmidheini<br />

sagt. Mehrfach betont er:<br />

«Unser Kapital sind unsere Mitarbeitenden<br />

und ihr Know-how.» Auch<br />

deshalb spiele die Verwurzelung in<br />

der Ostschweiz eine zentrale Rolle.<br />

Gerade die Anfangsphase von Projekten<br />

verlange der Firma und ihrer<br />

Belegschaft viel Agilität und Flexibilität<br />

ab. „Das können wir besser<br />

als die Asiaten.“<br />

Technologieprojekte wie noch nie<br />

in der Pipeline<br />

Wegen der Coronakrise sind<br />

nun aber auch bei Varioprint einige<br />

Projekte im Rückstand, und einige<br />

Stammkunden bestellen momentan<br />

weniger. Als Beispiele nennt<br />

Härtsch Branchen wie die Autoindustrie,<br />

aber auch die Medizintechnik,<br />

weil Operationen verschoben<br />

worden sind.<br />

Dieses Geschäft dürfte aber<br />

wegen Nachholbedarfs bald wieder<br />

anziehen, und nach einem «einigermassen<br />

passablen ersten Semester»<br />

sei man «zuversichtlich für<br />

die zweite Jahreshälfte».<br />

Mit einem Umsatz zwischen 32<br />

und 35 Millionen Franken bedient<br />

Varioprint weltführende Unternehmen.<br />

Qualität kommt vor Quantität.<br />

«Viel wichtiger ist die Profitabilität»,<br />

sagt Schmidheini, «und die stimmt.<br />

Sonst könnten wir nicht jedes Jahr<br />

10 Prozent des Umsatzes in neue<br />

Anlagen investieren.» Das zahle<br />

sich aus: «Wir hatten noch nie so<br />

viele Technologieprojekte in der<br />

Pipeline wie aktuell.»<br />

Derweil bleibt Schmidheini, Jahrgang<br />

1957, viel beschäftigt. Zwar<br />

will er sich privat etwas mehr Zeit<br />

nehmen, aber auch bei Start-ups<br />

und in Verwaltungsräten engagiert<br />

bleiben. Dazu gehört das Präsidium<br />

der benachbarten Vario-Optics AG,<br />

die 2009 aus Varioprint ausgegliedert<br />

worden war und optische Wellenleiter<br />

im Nanobereich entwickelt.<br />

«Bei Vario-Optics möchte ich zusammen<br />

mit Geschäftsleiter Felix Betschon<br />

den Erfolgsweg weiterführen.<br />

» Dabei spielen gemeinsame<br />

Projekte mit Varioprint eine wichtige<br />

Rolle. ◄<br />

SurfaceTechnology Germany und parts2clean für<br />

<strong>2020</strong> abgesagt<br />

Die für Oktober<br />

geplanten Messen<br />

SurfaceTechnology<br />

Germany und parts2clean<br />

am Standort<br />

Stuttgart können<br />

in diesem Jahr<br />

nicht stattfinden. Für<br />

beide Messen geht es danach im regulären Turnus weiter. Die Entscheidung<br />

hat der Veranstalter in enger Abstimmung mit den jeweiligen Fachmessebeiräten<br />

getroffen. Den Ausschlag für die Absagen gab schließlich<br />

eine Besucherbefragung in der vergangenen Woche. Danach haben<br />

rund 60% der bisherigen Besucher der SurfaceTechnology einen Besuch<br />

unter den aktuellen Umständen entweder ausgeschlossen oder zumindest<br />

in Frage gestellt, bei der parts2clean sind es sogar 65 %. Die Oberflächentechnik-Branche<br />

trifft sich nun turnusgemäß auf der SurfaceTechnology<br />

Germany vom 21. bis 23. Juni 2022 in Stuttgart wieder. Im kommenden<br />

Jahr wird es zudem auf der Hannover Messe im April 2021 wieder<br />

die SurfaceTechnology Area geben. Die internationale Leitmesse für<br />

Teile- und Oberflächenreinigung parts2clean ist eine jährliche Messe. Ihr<br />

nächster Termin ist der 5. bis 7. Oktober 2021. Für Aussteller und Besucher,<br />

die bereits ein Ticket gekauft hatten, ergeben sich aus der Absage<br />

Fragen und Informationsbedarf. In Kürze werden die wichtigsten Informationen<br />

auf den Messe-Websites zu finden sein.<br />

Deutsche Messe AG. info@messe.de, www.messe.de<br />

7


Aktuelles<br />

28. FED-Konferenz:<br />

„Nachhaltig – effizient – optimiert“<br />

FED e.V.<br />

www.fed-konferenz.de<br />

www.fed.de<br />

Vom 17. bis 18. September <strong>2020</strong><br />

lädt der FED e.V. Fachleute aus<br />

der Elektronikindustrie und angewandten<br />

Forschung zur 28. FED-<br />

Konferenz nach Augsburg ein. Unter<br />

dem Motto „Nachhaltig – effizient –<br />

optimiert: Designs, Fertigungs- und<br />

Managementprozesse für Elektronikhardware“<br />

bietet die Konferenz<br />

54 Vorträge zu Themen wie PCB-<br />

Design, Baugruppenfertigung, künstliche<br />

Intelligenz und Nachhaltigkeit.<br />

Im Kongress am Park in Augsburg<br />

können sich Branchenvertreter<br />

gezielt weiterbilden und neue Kontakte<br />

knüpfen. Anmeldungen sind<br />

unter www.fed-konferenz.de möglich.<br />

Nachhaltigkeit hat viele Facetten<br />

Der Keynote Speaker am Donnerstag<br />

bringt es auf den Punkt:<br />

Nachhaltigkeit ergibt nicht nur ökologisch<br />

Sinn. Andreas Huber (Jahrgang<br />

1981), Geschäftsführer der<br />

Deutschen Gesellschaft Club of<br />

Rome, erläutert die globalen Herausforderungen<br />

im 21. Jahrhundert<br />

und analysiert Gründe für Fehlentwicklungen.<br />

In seinem Vortrag verknüpft<br />

er globale Trends mit lokalen<br />

Gestaltungsmöglichkeiten und<br />

bezieht sich kreativ auf unterschiedliche<br />

Perspektiven. Huber macht<br />

deutlich, warum es für Unternehmen<br />

in der Technologiebranche<br />

wichtig ist, Standpunkte zu überdenken<br />

und Weitsicht zu entwickeln,<br />

um die Zukunft als Veränderer<br />

mutig mitzugestalten.<br />

In drei Einzelvorträgen erläutern<br />

Experten, wie faire Elektronik<br />

mit fairen Bedingungen beim Rohstoffabbau<br />

und in der Produktion<br />

in der Praxis konkret funktioniert.<br />

Sie gehen auf folgende Fragen ein:<br />

Wie leben Firmen in der Elektronikfertigung<br />

verantwortungsvolles<br />

Unternehmertum? Was heißt ökonomische,<br />

ökologische und soziale<br />

Nachhaltigkeit konkret?<br />

Wie gestaltet man den Wandel?<br />

Nachhaltigkeit beginnt im Design:<br />

Diesen Standpunkt vertreten zwei<br />

Redner und präsentieren Beispiele<br />

für ein kreislaufwirtschaftsgerechtes<br />

Design. Dahinter steckt die Idee,<br />

das Design aus dem Blickwinkel<br />

der Umweltbilanz zu überdenken<br />

und zu optimieren. Weitere Experten<br />

erklären an Beispielen wie Ressourcenschonung<br />

gelingt: z.B. durch<br />

die Reparatur von elektronischen<br />

Baugruppen oder die professionelle<br />

Entsorgung von elektronischen Bauteilen<br />

und Baugruppen.<br />

Die Zukunft gestalten<br />

In der Keynote am zweiten Konferenztag<br />

zeigt Felix Plötz (Jahrgang<br />

1983) auf, wie Unternehmen den<br />

Wandel erkennen und die Zukunft<br />

gestalten. Der Wirtschaftsingenieur<br />

Plötz ist Autor und Berater für<br />

Entrepreneurship und bietet als<br />

Querdenker vor allem Lösungen<br />

im Bereich Digitalisierung und Motivation,<br />

die Unternehmen für ihren<br />

Erfolg konkret anwenden können. Er<br />

zeigt, welches Macher-Potenzial in<br />

jedem steckt und warum wir jetzt<br />

handeln müssen, um vom Wandel<br />

zu profitieren.<br />

Am Nachmittag berichtet der<br />

FED-Arbeitskreis über die Arbeitsergebnisse<br />

des Innovationsnetzwerkes<br />

3D-Elektronik. Präsentiert<br />

werden 3D-Entwicklungswerkzeuge<br />

und ein Fachgespräch mit EDA-<br />

Fachleuten. Das Innovationsnetzwerk<br />

3D-Elektronik bündelt Forschungskompetenzen<br />

unterschiedlicher<br />

Disziplinen sowie der elektronischen<br />

Aufbau- und Verbindungstechnik<br />

(AVT). Im Netzwerk entwickeln<br />

Industriepartner gemeinsam<br />

mit zehn Instituten neue Projektideen.<br />

Durch diesen Zusammenschluss<br />

können im geschützten<br />

Rahmen schon heute Lösungen für<br />

die Probleme von morgen gefunden<br />

und Themen wie Digitalisierung,<br />

intelligente Mobilität, Automatisierung,<br />

künstliche Intelligenz effizient<br />

bearbeitet werden. Dadurch ist es<br />

auch kleineren Unternehmen möglich,<br />

Innovationen hoher Komplexität<br />

zu realisieren und deren Unternehmenserfolg<br />

nachhaltig zu sichern.<br />

Rundum-Programm<br />

Das Nebenprogramm sorgt für<br />

Abwechslung und bietet Zeit zum<br />

Netzwerken: Auf der großen Ausstellungsfläche<br />

sind rund 40 Unternehmen<br />

aus der Elektronikbranche<br />

vertreten, die in den Pausen sowie<br />

vor und nach Konferenz besucht<br />

werden können.<br />

Am Abend des ersten Konferenztages<br />

wird gefeiert: Zum fünften Mal<br />

verleiht der FED den begehrten<br />

Berufspreis PCB Design Award. An<br />

einem beliebigen Projekt aus dem<br />

Arbeitsalltag beschrieben PCB-<br />

Designer ihr Designprojekt, das sie<br />

in vier Kategorien beim FED einreichen<br />

konnten. Eine sechsköpfige<br />

Fachjury hatte die Beiträge bewertet<br />

und kürt am Festabend die Sieger.<br />

Am Freitagnachmittag bietet die<br />

Firma BMK den Konferenzteilnehmern<br />

noch die Gelegenheit, an<br />

einem Firmenrundgang teilzunehmen<br />

und Einblicke in die Fertigungswelt<br />

der Elektronik zu erhalten.<br />

Workshop UL-Zertifizierung und<br />

PAUL-Award-Siegerehrung<br />

Konferenzteilnehmern, die schon<br />

am 16. September anreisen, bietet<br />

der FED mittags einen UL-Workshop<br />

an. Referent Jürgen Deutschmann,<br />

AT&S, erläutert das Thema<br />

UL-Zertifizierung einer Leiterplatte<br />

und erklärt unter anderem die neuen<br />

Regeln für Mehrfachlötungen von<br />

Leiterplatten (Multiple Solder Limits).<br />

Am Mittwochabend prämiert<br />

der FED zum ersten Mal die Sieger<br />

des Nachwuchswettbewerbs<br />

PAUL Award. Eingeladen wurden<br />

die zehn besten jungen Talente<br />

(15 bis 25 Jahre), die die fünfköpfige<br />

Jury mit ihren Projektergebnissen<br />

im Bereich Smart Home oder<br />

Smart Clothes überzeugt hatten. Der<br />

Award wird gesponsert von Viscom,<br />

technosert, KSG, Horstmann Germany<br />

und BMK. ◄<br />

8 3/<strong>2020</strong>


B.E.STAT<br />

Elektronik Elektrostatik GmbH<br />

Ihr kompetenter Partner für<br />

ESD Produkte<br />

ESD Arbeitsplatz Systeme<br />

ESD Personenausrüstungen<br />

ESD Fußboden & Lager Systeme<br />

ESD Folien, Beutel & Verpackungen<br />

Ionisierung<br />

Messgeräte & Zubehör<br />

Fußbodenreiniger<br />

Leitfähiges Fußboden -<br />

Puzzle System<br />

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ESD Dienstleistungen<br />

Analysen - Audits - Zertifizierungen<br />

Material-Qualifizierungen<br />

Kalibrierungen<br />

Training - Seminare<br />

Jährliche Fach-Symposien - Workshops<br />

Unsere nächsten<br />

ESD Seminare vom 07. - 10. September <strong>2020</strong><br />

+ 21. - 24. September <strong>2020</strong><br />

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verschiedenen Größen<br />

und Mengen<br />

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Zum Alten Dessauer 13<br />

01723 Kesselsdorf, Germany<br />

phone +49 35204 2039-10<br />

email: sales@bestat-esd.com<br />

web: www.bestat-esd.com; www.bestat-cc.com


Aktuelles<br />

EMS Design Guide in dritter Auflage<br />

Das Hardwaredesign ist der<br />

Grundstein für eine optimierte,<br />

kostengünstige Serienproduktion<br />

von elektronischen Baugruppen.<br />

Ginzinger electronic systems veröffentlicht<br />

nun die dritte Auflage des<br />

erfolgreichen EMS-Design-Guides,<br />

ein Wegweiser für fertigungsgerechtes<br />

Leiterplatten-Design.<br />

Hintergrund<br />

Die Kosten elektronischer Baugruppen<br />

werden nicht nur durch die<br />

verwendeten Bauelemente, sondern<br />

auch durch viele Faktoren<br />

in der Produktion beeinflusst. Der<br />

größte Kostenhebel wird beim Layout<br />

der Platinen und der Positionierung<br />

der Bauelemente definiert. Der<br />

Ginzinger EMS Design Guide bietet<br />

Tipps & Tricks für Hardwareentwickler<br />

aus 30 Jahren Erfahrung in<br />

der Elektronikproduktion.<br />

Grundlage Hardwaredesign<br />

Hardwareentwickler und Leiterplatten-Designer<br />

müssen über die<br />

Abläufe und Verfahren in der Produktion<br />

von elektronischen Baugruppen<br />

Bescheid wissen. Denn<br />

ein durchdachtes Layout bedeutet<br />

wichtige Zeit- und Kostenersparnisse<br />

in der Produktion. Manchmal<br />

liegt es an einfachen Dingen, wie<br />

zum Beispiel einen Chip zu drehen<br />

oder eine Leiterbahn zu verlegen,<br />

um die Serienkosten zu senken.<br />

Potentielle Schwachstellen im<br />

Layout ausschließen<br />

Ein paar Beispiele: Werden Bauteile<br />

auf einer Platinenseite platziert,<br />

nicht zu weit an den Rand<br />

gesetzt, oder schwere Bauteile nur<br />

auf eine Seite der Platine gesetzt,<br />

wird das Handling im Produktionsprozess<br />

erleichtert. Bei der Bauteileauswahl<br />

darauf zu achten, extrem<br />

feuchteempfindliche Bausteine nur<br />

zu verwenden wenn wirklich nötig,<br />

dies kann erhöhte Manipulationskosten<br />

reduzieren.<br />

Stefan Kinzlbauer<br />

Hardwareentwicklung<br />

Daher ist es auf alle Fälle sinnvoll,<br />

wenn bereits bei der Hardware-Entwicklung<br />

über den eigenen Tellerrand<br />

hinaus geschaut wird und der<br />

zuständige Entwickler/die Entwicklerin<br />

über Abläufe und Prozesse in<br />

der Fertigung im Bilde ist. Oft kann<br />

der ein oder andere Produktionsprozess<br />

verkürzt, vielleicht sogar komplett<br />

vermieden werden. Schon bei<br />

der Entwicklung sollte bereits Rücksprache<br />

mit dem potenziellen Baugruppenproduzenten<br />

gehalten werden.<br />

Ansonsten kann es am Schluss<br />

zu teuren Überraschungen kommen.<br />

Kleine Ursache – große Wirkung<br />

Die eine oder andere „Lappalie“<br />

ergibt in Summe oft enorme Einsparungsmöglichkeiten.<br />

Diese Erkenntnis<br />

war bei Ginzinger electronic<br />

systems Anlass dazu, ein praktisches<br />

Handbuch für Kunden und<br />

Interessenten zu entwickeln, um<br />

Sie Schritt für Schritt beim Hardware-Design<br />

zu unterstützen. Ziel<br />

war es, dem Kunden zu helfen, zeitund<br />

kosteneffizient zu produzieren.<br />

Der EMS Design Guide dient als<br />

Wegweiser für fertigungsgerechtes<br />

Leiterplattendesign.<br />

Tipps & Tricks<br />

aus mehr als 30 Jahren Elektronikproduktion<br />

sind in diesem hochwertigen<br />

Booklet verpackt. Mittlerweile<br />

ist der Design Guide als Instrument<br />

zur Unterstützung von Kunden<br />

bei Ginzinger nicht mehr wegzudenken.<br />

Das Feedback ist ausschließlich<br />

positiv. „Diese liebevoll<br />

gemachte Broschüre stellt einen<br />

hohen Nutzwert für Anfänger, als<br />

auch für Profis dar“, so die Rückmeldung<br />

eines Kunden.<br />

Auch firmenintern ist die Broschüre<br />

im Einsatz. „Wir Entwickler<br />

verwenden den EMS-Design-<br />

Guide laufend“, sagt Stefan Kinzlbauer,<br />

Hardwareentwickler bei<br />

Ginzinger electronic systems: „Er<br />

hilft uns, verborgenes Potential<br />

zur Optimierung in den verschiedensten<br />

Projekten für unsere Kunden<br />

zu heben“.<br />

Dritte Auflage ab sofort verfügbar<br />

Aufgrund des großen Erfolges<br />

der letzten Jahre ist die neue, dritte<br />

Auflage des Booklets verfügbar<br />

und kann über die Ginzinger Website<br />

kostenlos angefordert werden.<br />

Ergänzend zum praktischen Entwickler-Helferlein<br />

veranstaltet Ginzinger<br />

electronic systems kostenlose<br />

Nachmittagsseminare und Webinare<br />

zum Thema „Fertigungsgerechtes<br />

Hardware-Design“.<br />

Die Seminare freuen sich immer<br />

hoher Beliebtheit und sind immer in<br />

kürzester Zeit ausgebucht. Außerdem<br />

bietet Ginzinger in seinem<br />

monatlich erscheinenden Newsletter<br />

laufend Tipps & Tricks für Entwickler.<br />

◄<br />

Ginzinger electronic systems<br />

GmbH<br />

www.ginzinger.com<br />

Bestellung und eine kurze Leseprobe über: www.ginzinger.com/de/downloads/ems-design-guide/<br />

10 3/<strong>2020</strong>


Aktuelles<br />

SMTconnect goes digital:<br />

Spannendes Programm mit<br />

umfassenden Networking-Optionen<br />

smtconnect.com<br />

www.smtconnect.com<br />

Das Programm der „SMTconnect<br />

goes digital“, die am<br />

28. und 29.7.<strong>2020</strong> stattfindet,<br />

nimmt zunehmend Gestalt an.<br />

Mit an Bord sind namhafte Vertreter<br />

der Branche einschließlich<br />

VDMA, ZVEI und Fraunhofer<br />

IZM. Neben den neusten Entwicklungen<br />

der Branche erwarten die<br />

Teilnehmer einzigartige Networking-Features<br />

und spannende<br />

Vorträge zum Thema „Elektronikfertigung“.<br />

Entwicklung der Branche in<br />

Zeiten von Corona<br />

Ein wichtiger Themenschwerpunkt<br />

ist dieses Jahr die Entwicklung<br />

der Branche in Zeiten von Corona.<br />

Zu diesem Thema wird der VDMA<br />

zu Beginn der Veranstaltung eine<br />

Pressekonferenz halten. Es folgen<br />

mehrere spannende Podiumsdiskussionen,<br />

unter anderem von<br />

dem Medienpartner SCOOP zur<br />

beschleunigten digitalen Transformation<br />

der Branche durch COVID-<br />

19. Die einzigartige Fertigungslinie<br />

„Future Packaging“, die den gesamten<br />

Fertigungsprozess eines elektronischen<br />

Bauteils abbildet, wird<br />

auch dieses Jahr vom Fraunhofer<br />

IZM organisiert und kann am<br />

ersten Veranstaltungstag virtuell<br />

bestaunt werden.<br />

Umfassende Networking-<br />

Optionen<br />

Auch in diesem Jahr bleibt der<br />

Wissensaustausch ein relevantes<br />

Thema. Daher legt die SMTconnect<br />

weiterhin Wert darauf, den Teilnehmern<br />

eine wertvolle Plattform für<br />

branchenübergreifendes Networking<br />

anzubieten. Sie bietet diesbezüglich<br />

zahlreiche Möglichkeiten, sich über<br />

neue Produkte und Dienstleistungen<br />

rund um das Thema „Elektronikfertigung“<br />

zu informieren und sich miteinander<br />

zu vernetzen.<br />

integrierten<br />

Kommunikationstools<br />

Während die Matchmaking-Funktion<br />

des integrierten Kommunikationstools<br />

die Teilnehmer dabei<br />

unterstützt, schnell den richtigen<br />

Gesprächspartner zu finden, können<br />

mit dem optionalen Speeddating<br />

an beiden Tagen bis zu fünf<br />

neue Kontakte in nur 30 Minuten<br />

hinzugefügt werden. Darüber hinaus<br />

können alle aktiven Teilnehmer zu<br />

jedem Zeitpunkt kontaktiert werden.<br />

Die Anmeldung für die Veranstaltung<br />

ist für Besucher kostenfrei.<br />

Mehr Informationen zum Programm,<br />

den Networking-Funktionen und<br />

den Teilnahmemöglichkeiten unter<br />

www.smtconnect.com. ◄<br />

3/<strong>2020</strong><br />

11


Aktuelles<br />

Neuer Markenauftritt vorgestellt<br />

Trotec Laser, der oberösterreichische Hersteller von Lasersystemen, präsentiert ein neues visuelles<br />

Erscheinungsbild. Diese Veränderung betrifft auch das Logo. Alle Kommunikationsmittel, die Online-Auftritte,<br />

sämtliche Werbemittel und Drucksorten erstrahlen quasi in neuem Glanz.<br />

CEO Dr. Andreas Penz<br />

TROTEC Laser GmbH<br />

www.troteclaser.com<br />

„Unser gesamter visueller Auftritt<br />

unterstützt die Kommunikation<br />

unserer Werte, unserer Identität.<br />

Für Trotec heißt das konkret,<br />

unser Logo soll unser Tun als Innovationsführer<br />

unterstreichen,“ erläutert<br />

Dr. Andreas Penz, Geschäftsführer<br />

der Trotec Laser GmbH. Er<br />

selbst hat den ersten Trotec Laser<br />

entwickelt und gebaut und begleitet<br />

auch den Markenauftritt nun schon<br />

seit fast 25 Jahren. Der Laserhersteller<br />

befindet sich mitten im digitalen<br />

Wandel, treibt diesen aktiv im<br />

Unternehmen voran. So war es eine<br />

logische Konsequenz, dass diese<br />

Veränderungen nun auch nach<br />

außen sichtbar werden. „Lasermaschinen<br />

sind in Zukunft volldigitalisiert.<br />

Das Team arbeitet im Moment<br />

intensiv an einer neuen Software-<br />

Generation. Dieses Selbstverständnis<br />

zeigen wir nun auch in der externen<br />

Kommunikation.“, skizziert Penz<br />

die Strategie des Unternehmens<br />

und damit verbunden den Stellenwert<br />

der Digitalisierung als einen<br />

der drei neuen Kernwerte.<br />

Setting New Standards mit<br />

überlegter Feinjustage<br />

Der Markenauftritt, den man<br />

auch als visuelle Begleitmusik für<br />

eine gemeinsame Denkart bezeichnen<br />

kann, zeigt sich mit überlegter<br />

Feinjustage in den wichtigsten Elementen.<br />

„Setting New Standards“ –<br />

schon seit langem der Markenclaim<br />

der Firma Trotec – ist nach wie vor<br />

der „Purpose“, die Bestimmung des<br />

Unternehmens, und oberste Prämisse<br />

des internationalen Teams<br />

mit Hauptsitz in Wels. Der Claim<br />

bleibt als typografisches Element<br />

in allen Kanälen sichtbar. Begleitet<br />

wird es von einem strukturgebenden<br />

Laserfragment. Klar, präzise<br />

und kraftvoll. Der Buchstabe E<br />

im Trotec Logo wirkt nun moderner<br />

und verbildlicht die Präzision und<br />

Schnelligkeit des Lasers. Gleichzeitig<br />

sorgt es für eine bessere<br />

Lesbarkeit.<br />

Die Farbwelt von Trotec bleibt elegant.<br />

Mit viel Weiß, dem gezielten<br />

Einsatz der Logofarbe Rot und<br />

einem zusätzlichen Blauton ist die<br />

Farbpalette klar und übersichtlich.<br />

Das Trotec Rot wird zur Differenzierung,<br />

Aktivierung und Emotionalisierung<br />

der Marke verwendet.<br />

Der rote Laserkopf steht für durchdachte<br />

Ingenieurleistung und maximalen<br />

Kundennutzen.<br />

Die Typografie wird ebenfalls<br />

geändert. Bei der Wahl der neuen<br />

Schrift Source Sans Pro Light stand<br />

beste Lesbarkeit und Funktionalität<br />

in allen Medien im Mittelpunkt.<br />

Zentrale Markenwerte:<br />

Innovation, Partnerschaft mit<br />

dem Kunden, Digitalisierung<br />

„Wenn man die Marke Trotec mit<br />

einem Wort beschreiben soll, so ist<br />

das für mich ganz klar Innovation.<br />

Daran arbeiten wir jeden Tag.“, so<br />

Dr. Andreas Penz. In den kommenden<br />

Jahren möchten sich die Laserspezialisten<br />

noch mehr auf ihre drei<br />

Kernwerte fokussieren. Innovation,<br />

Digitalisierung sowie Partnerschaft<br />

mit den Kunden sind hier die Säulen<br />

der Strategie. Die Umsetzung der<br />

Mission „erstklassige Lasersysteme,<br />

die die Kunden profitabler machen“<br />

zu entwickeln bestimmt das Tun der<br />

Mannschaft. Die starke Partnerschaft<br />

mit den Kunden – das Begleiten dieser<br />

bei Ihrer Geschäftsentwicklung –<br />

zeigt sich in der neuen Bildwelt von<br />

Trotec jetzt auf den ersten Blick. ◄<br />

12 3/<strong>2020</strong>


Rund um die Leiterplatte<br />

Neuer Router erlaubt einfaches Setup in zehn<br />

Schritten<br />

IPTE Factory Automation<br />

www.ipte.com<br />

Die IPTE Factory Automation<br />

ergänzte die Modellreihe des<br />

bewährten Offline-Nutzentrenners<br />

EasyRouter mit einer neuen Version.<br />

Der neue Standalone IPTE<br />

EasyRouter Plug & Play ist mit allen<br />

Funktionen der IPTE-EasyRouter-<br />

Familie ausgestattet und im Handumdrehen<br />

installiert.<br />

Mit allen notwendigen<br />

Werkzeugen und Anschlüssen<br />

Der IPTE EasyRouter Plug &<br />

Play wird mit allen notwendigen<br />

Werkzeugen und Anschlüssen<br />

geliefert: Kabel, Schläuche, Anleitungsvideo<br />

und Guide für die zehn<br />

Setup-Schritte. Nach der einfachen<br />

Plug&Play-Installation ist die<br />

Maschine bereit für den Einsatz – es<br />

ist nicht erforderlich, auf IPTE Installationspersonal<br />

zu warten. Sollten<br />

bei der Inbetriebnahme unerwartet<br />

Probleme auftreten, ist die IPTE<br />

Service-Hotline immer erreichbar,<br />

um Hilfestellung zu geben.<br />

Preisgünstiger Nutzentrenner für<br />

Offline-Betrieb<br />

Der IPTE EasyRouter ist ein preisgünstiger<br />

Nutzentrenner für Offline-<br />

Betrieb mit einem Fräswerkzeug für<br />

das schnelle Trennen der Leiterplatten<br />

von oben mit bis zu 60 mm/s.<br />

Die elektronische Identifikation der<br />

Werkstückträger, Positionskontrolle<br />

des Nutzens, ein Werkzeugmanager<br />

sowie der automatische Werkzeugwechsel<br />

sind als optionale<br />

Funktionen erhältlich. Zudem kann<br />

der EasyRouter zur Protokollierung<br />

der Trennvorgänge mit einem Produktions-<br />

und Betriebsdatenerfassungssystem<br />

ausgerüstet werden.<br />

Wirtschaftliche Werkstückträger<br />

Die Be- und Entladung des Nutzentrenners<br />

erfolgt während des<br />

Trennvorgangs über einen Drehtisch,<br />

in dem einfache und wirtschaftliche<br />

Werkstückträger montiert sind. Die<br />

Bestückung des Drehtisches übernimmt<br />

ein Bediener, Lösungen mit<br />

Roboterun- terstützung (Cobot)<br />

sind zudem integrierbar. Die X- und<br />

Y-Antriebe für das Fräs-Handling<br />

während des Trennvorgangs sind<br />

mit modernen, schnellen und präzisen<br />

Spindelantrieben ausgestattet.<br />

Zudem kann die Programmierung<br />

über dxf-files oder mit G-Codes<br />

erfolgen. Darüber hinaus kann die<br />

exakte Bit-Position mit Hilfe einer<br />

Kamera in der Betriebssoftware<br />

TS 1 gespeichert werden. Eine ESD-<br />

Überwachung des Fräswerkzeugs<br />

ist ebenfalls möglich. ◄<br />

Laserbearbeitung<br />

+49 (0) 9174 - 4720 - 0<br />

Bedampfungsmaske<br />

Für die exakte Abbildung feiner Strukturen auf Substraten<br />

kommen Bedampfungsmasken (auch als Schattenmasken<br />

bezeichnet) zum Einsatz. Die Anforderungen an solche<br />

Masken sind vielfältig. Entsprechend ihrem Einsatzzweck<br />

werden sie in den unterschiedlichsten Materialien gefertigt. Die<br />

Firma CADiLAC Laser GmbH fertigt Schattenmasken in der Hauptsache aus Edelstahl bzw. aus<br />

Polyimid. Bei Edelstahlmasken sind die magnetischen Eigenschaften von Vorteil, wenn eine<br />

Abdichtung zum Substrat erforderlich ist. Nichtleitende Schattenmasken fertigt die Firma CADiLAC<br />

Laser GmbH aus Kunststoffen wie beispielsweise Polyimid. Als Anforderung für diese Masken steht<br />

oftmals eine hohe Temperaturbeständigkeit im Vordergrund. Durch die Flexibilität des Materials<br />

lässt sich ein sehr großes Einsatzspektrum realisieren. Das Verunreinigen des zu bedampfenden<br />

Substrates durch Metallionen wird mit diesem Material ausgeschlossen und es sind feinste<br />

Strukturen realisierbar..<br />

Bedampfungsmaske<br />

Mikrobearbeitung<br />

Matarial<br />

Shims<br />

3/<strong>2020</strong> 13<br />

www.cadilac-laser.de


Rund um die Leiterplatte<br />

Neutraler, offener und globaler Standard für<br />

effizienten PCB-Design-Datenaustausch<br />

nommen, die das Format dann im<br />

September 1998 auf Extended Gerber<br />

erweiterte und den RS-274X<br />

Format User Guide veröffentlichte.<br />

Vom ersten Fotoplotter<br />

der Firma Gerber bis<br />

zum aktuellen offenen<br />

Standard IPC-2581 spannt<br />

dieser Beitrag einen<br />

Bogen.<br />

Autor:<br />

Dirk Müller<br />

FlowCAD<br />

EDA-Software Vertriebs<br />

GmbH<br />

www.flowcad.de<br />

Seit 60 Jahren werden Leiterplatten<br />

am Computer entworfen<br />

und die Daten für die Herstellung<br />

der gedruckten Schaltungen elektronisch<br />

übertragen. Die Datenformate<br />

zum Beschreiben der Anweisungen<br />

für Fotoplotter haben sich<br />

im Laufe der Zeit geändert. Mit fortschreitender<br />

Technologie bei den<br />

Plottern und technischen Möglichkeiten<br />

auf Leiterplatten änderten<br />

sich auch die Formate von Gerber<br />

und Extended Gerber zum offenen<br />

IPC-Standard 2581.<br />

Im Rückblick<br />

Einer der ersten Fotoplotter<br />

wurde 1960 von der Firma Gerber<br />

Scientific, Inc. auf den Markt<br />

gebracht. Ein Fotoplotter ist ein<br />

spezielles elektronisches, optisches<br />

und mechanisches Gerät, mit dem<br />

auf einem monochromatischen Film<br />

mit hohem Kontrast eine Belichtungsschablone<br />

erstellt werden<br />

kann. Dabei wird Licht durch ausgewählte<br />

Blendenöffnungen auf den<br />

Film belichtet, ähnlich der analogen<br />

Fotografie. Für die unterschiedlichen<br />

Funktionen wie beispielsweise Licht<br />

an oder aus, Auswahl einer der acht<br />

bzw. 16 Blenden sowie Bewegung in<br />

X- und Y-Richtung gab es einen kleinen<br />

Befehlssatz. Die Befehle waren<br />

eine Untermenge des RS-274-D-<br />

Befehlssatzes zur Ansteuerung von<br />

numerischen Werkzeugmaschinen.<br />

Dieser speziell für die Beschreibung<br />

von Leitungen, Kupferflächen,<br />

Lötstoppbereichen und Legenden<br />

angepasste Befehlssatz wurde ist<br />

das Gerber-Format, auch bekannt<br />

als Standard Gerber oder Gerber<br />

RS-274-D, exportiert. Damals wurden<br />

die Daten noch per Lochkarte<br />

übertragen und die Datenmenge<br />

musste gering sein. Da dieses Format<br />

keine Informationen über die<br />

Blenden enthielt, gab es zu jedem<br />

Plotter noch eine weitere Datei mit<br />

Blendeninformationen. Durch den<br />

Fortschritt der Technik bei den Leiterplatten<br />

wie auch bei den Fotoplottern<br />

reichte das Gerber-Format<br />

nicht mehr aus, veraltete und<br />

wurde 1998 erweitert.<br />

Die Firma Gerber Scientific Inc.<br />

wurde 1998 von Barco ETS über-<br />

Extended Gerber<br />

Extended Gerber oder RS-274X<br />

ist ein von Menschen lesbarer<br />

Befehlssatz im ASCII-Format. Es<br />

enthält eine Reihe von Kommandos<br />

von grafischen Objekten mit<br />

positiver oder negativer Eigenschaft.<br />

Im Extended-Gerber-Format<br />

sind die Blendeninformationen<br />

in die Datei aufgenommen worden.<br />

Aus diesen Objekten wird dann<br />

das Bild in der Auflösung des Plotters<br />

erstellt und aktuell mit Laserstrahlen<br />

belichtet. Ucamco (vormals<br />

Barco ETS) besitzt die Rechte am<br />

Gerber-Format.<br />

Im September 2014 schrieb Karel<br />

Tavernier, Managing Director von<br />

Ucamco, dass Standard Gerber<br />

technisch veraltet ist und nicht mehr<br />

verwendet werden sollte. Obwohl<br />

man es von seinem Namen ableiten<br />

könnte, ist Standard Gerber nicht ein<br />

definierter Standard für die PCB-<br />

Datenübertragung: Einheiten und<br />

Apertur-Definitionen werden nicht<br />

von einem erkennbaren Standard<br />

bestimmt, sondern befinden sich<br />

in einem informellen Dokument,<br />

dessen Interpretation zwangsläufig<br />

subjektiv ist. Aus diesem Grund<br />

können Standard- Gerber-Dateien<br />

von Maschinen nicht auf standardisierte,<br />

zuverlässige Weise gelesen<br />

werden. Standard Gerber erfordert<br />

Aperturbeschriftung und Kupferbeschichtungen,<br />

die beide manuelle<br />

Arbeit beim CAM erzeugen und so<br />

zu mehr Kosten, Verzögerungen<br />

und Risiken beim Leiterplatten-Herstellungsprozess<br />

führen. Extended<br />

Gerber kann von Maschinen gelesen<br />

werden und ersetzte folgerichtig<br />

Standard Gerber.<br />

Valor ODB++<br />

Da in der Leiterplattenherstellung<br />

nicht nur Filme für die Lagen erstellt<br />

werden, gab es neben den (Extended-)Gerber-Dateien<br />

immer viele<br />

beschreibende Informationen zur<br />

Fertigung oder Bestückung. Valor<br />

Computerized Systems, Ltd. entwickelte<br />

das ODB++ Format, mit dem<br />

14 3/<strong>2020</strong>


Rund um die Leiterplatte<br />

Standard-Gerber-Daten für erste Fotoplotter auf Lochkarten<br />

mehr unterschiedliche Informationen<br />

in einem gezippten Daten-Container<br />

aus diversen Dateien gespeichert<br />

werden konnten. Die Dateien umfassen<br />

z.B. die Netzliste, Bauteilinformationen<br />

als Stückliste oder Texte.<br />

Valor wurde im Jahr 2010 von<br />

Mentor Graphics übernommen,<br />

Mentor mittlerweile von Siemens<br />

„geschluckt“. Das Ziel von ODB++<br />

ist, alle Design-Daten für die Fertigung,<br />

die Bestückung und den Test<br />

in einer einzigen Datei zusammen<br />

auszugeben und zu übertragen.<br />

ODB++ enthält eine vollständige<br />

Lagentabelle, die die ursprünglichen<br />

Lagenbezeichnungen, die<br />

Lagenart sowie die Reihenfolge der<br />

Lagen beschreibt. Bei ODB++ ist, im<br />

Gegensatz zu Gerber-Daten, meist<br />

klar, was ein Pad und was eine Leiterbahn<br />

ist. Durch ein Attributsystem<br />

können Passermarken und Testpunkte<br />

definiert werden.<br />

3/<strong>2020</strong><br />

IPC-2581<br />

Die Technologiesprünge in der<br />

Leiterplattentechnik zeigten die Problematik,<br />

wenn sogenannte Standards<br />

für die Datenübertragung einzelnen<br />

Firmen gehören und von diesen<br />

Firmen definiert werden, klar auf.<br />

Extended Gerber gehört einem Fotoplotterhersteller<br />

und ODB++ einen<br />

PCB-Layout-Anbieter. Gerade wenn<br />

innovative Technologien entwickelt<br />

werden, sind neue Parameter vom<br />

Entwicklungswerkzeug an CAM-<br />

Software, Belichter oder Bestückungsautomaten<br />

zu übertragen.<br />

Die beiden Verwalter des Standards<br />

kamen nicht den Wünschen<br />

der Industrie nach, den Standard<br />

auf neue Technologien zu erweitern,<br />

die sie selbst nicht in ihren<br />

Produkten unterstützten. Daher<br />

schlossen sich viele Firmen zusammen<br />

und einigten sich darauf, einen<br />

neutralen, offenen Standard für die<br />

Leiterplattenentwicklung zu etablieren,<br />

der den vielfältigen Anforderungen<br />

gerecht wird. Als Dachorganisation<br />

wurde die IPC Association<br />

Connecting Electronics Industries<br />

gewählt. IPC ist eine weltweite<br />

Handels- und Standardisierungsorganisation<br />

mit Sitz in Illinois, USA,<br />

die sich mit den Belangen der Elektronikfertigung<br />

befasst. Das Tätigkeitsumfeld<br />

umfasst unter anderem<br />

das Veröffentlichen von Industriestandards<br />

und Kriterien zur Bewertung<br />

verschiedener Güter im Bereich<br />

der Elektro- und Elektronikindustrie.<br />

Am Standard arbeiten nicht nur<br />

wie bisher zwei einzelne Firmen,<br />

das IPC-2581-Konsortium umfasst<br />

Lesbare IPC-2581-Informationen im XML-Format<br />

mehr als 100 Mitglieder. Die beteiligten<br />

Firmen kommen aus den<br />

Bereichen EDA-CAD, CAM, Bestückung<br />

(EMS), Leiterplattenfertigung<br />

und Test sowie Anwendern aus der<br />

ganzen Welt. Dabei haben alle ein<br />

gemeinsames Ziel: ein moderner<br />

Datenübertragungs-Standard für<br />

alle, aus allen Branchen wie Automobil,<br />

Luft- und Raumfahrt, Medizin,<br />

Telekom, Industrie und Consumer.<br />

Das Format ist frei von Lizenzen<br />

sowie Nutzungsvereinbarungen und<br />

wird von allen wichtigen Marktteilnehmern<br />

unterstützt.<br />

Diverse Firmen in den USA und<br />

Asien haben bereits voll auf den<br />

Standard IPC-2581 umgestellt und<br />

übermitteln ihre Daten ausschließlich<br />

in diesem Format. Der Grund ist<br />

nicht nur, dass alle Daten in einem<br />

Daten-Container übertragen werden<br />

können. Es haben sich auch<br />

schon interessante Anwendungen<br />

etabliert.<br />

Vorteile IPC-2581<br />

Die wesentlichen Unterschiede<br />

zwischen ODB++ und IPC-2581<br />

sind, dass das IPC-Format nicht<br />

von einer Firma, sondern von<br />

einem Konsortium mit über 100<br />

Firmen definiert und gepflegt wird.<br />

Damit ist sichergestellt, dass es ein<br />

offener und herstellerunabhängiger<br />

Standard ist und Anforderungen an<br />

neue Technologien angepasst werden<br />

können. Kommerzielle Vorteile<br />

oder Lizenzrechte gibt es bei diesem<br />

Standard nicht.<br />

Jeder Hersteller von Software<br />

kann seine IPC-Schnittstelle lizenzfrei<br />

selbst programmieren, pflegen<br />

und ist nicht auf Mithilfe anderer<br />

angewiesen. Das bietet Sicherheit<br />

für die CAD Flows.<br />

Alle Daten sind in einer lesbaren<br />

XML-Datei enthalten, somit kann es<br />

nicht zu Verwechslungen kommen.<br />

Die Datei kann je nach Anwender<br />

unterschiedlich befüllt werden, so<br />

dass nur die Informationen ausgetauscht<br />

werden, die der Empfänger<br />

auch sehen darf.<br />

Lagenaufbau mit IPC-2581<br />

Wenn Leiterplatten technisch<br />

anspruchsvoll, besonders zuverlässig<br />

oder günstig sein sollen, ist eine<br />

genaue Spezifikation des Lagenaufbaus<br />

erforderlich. Dazu fragen die<br />

Entwickler bei den Leiterplattenherstellern<br />

einen Lagenaufbau an<br />

und bekommen dann für die angefragte<br />

Spezifikation den Lagenaufbau<br />

zusammengestellt. Hier sind die<br />

15


Rund um die Leiterplatte<br />

Importierter Lagenaufbau mit Materialien und elektrischen Eigenschaften<br />

Materialien, Lagenstärken und weitere<br />

Parameter definiert.<br />

Wenn es eine impedanzkontrollierte<br />

Leiterplatte sein soll, dann<br />

passt der Leiterplattenhersteller<br />

die Materialien so an, dass er<br />

z.B. mit den anlagenspezifischen<br />

Unterätzungen eine Impedanz von<br />

50 Ohm zwischen zwei Lagen mit<br />

vorgegebenen Leiterbahnbreiten<br />

Export-Dialog mit vordefinierter Konfiguration für verschiedene Empfänger<br />

garantieren kann. Viele Leiterplattenhersteller<br />

verwenden dazu eine<br />

Software von Polar und können<br />

den Lagenaufbau als IPC-2581<br />

ausgeben.<br />

Wenn der Designer die Datei im<br />

IPC-2581-Format zum Beispiel in<br />

seinem OrCAD oder Allegro PCB<br />

Design Tool einliest, ist der Lagenaufbau<br />

bereits definiert. Das Routing<br />

auf den einzelnen Lagen kann<br />

jetzt für die Signalintegrität optimal<br />

mit dem 50 Ohm Lagenaufbau<br />

simuliert und verifiziert werden. Der<br />

schnelle Wechsel eines Lagenaufbaus<br />

zeigt auch, ob unterschiedliche<br />

Lieferanten mit unterschiedlichen<br />

Materialien die gleichen elektrischen<br />

Eigenschaften haben und somit eine<br />

Second Source darstellen.<br />

Sichere Ausgabe für<br />

Fertigung, Bestückung<br />

und Test<br />

Die Ausgabe von Fertigungsdaten<br />

ist ein zweischneidiges<br />

Schwert. Auf<br />

der einen Seite möchte<br />

man alle Informationen<br />

übermitteln, die für<br />

die Fertigung notwendig<br />

sind. Auf der anderen<br />

Seite möchte man<br />

Know-how zurückhalten<br />

und nur das nötigste an<br />

fremde Firmen weitergeben.<br />

Gerade wenn die<br />

Leiterplatten bei unterschiedlichen<br />

Firmen im<br />

In- und Ausland produziert<br />

werden, soll die<br />

Menge an Daten kontrolliert<br />

werden, um das<br />

IP zu schützen.<br />

Das IPC-2581-Format<br />

ist ein basiertes<br />

Datenformat, das alle<br />

möglichen Werte definiert.<br />

Beim Export in<br />

OrCAD oder Allegro können Ausgabeprofile<br />

definiert werden, beispielsweise<br />

Leiterplattenfertiger, Bestücker,<br />

Test und intern. Für jedes Ausgabeprofil<br />

kann festgelegt werden, welche<br />

Daten für diesen Fertigungsschritt<br />

erforderlich sind. So bekommt<br />

der Leiterplattenhersteller keine Bauteilinformationen<br />

und der Bestücker<br />

keine Materialien des Lagenaufbaus.<br />

Beim Export können standardisiert<br />

vier Dateien für unterschiedliche<br />

Verwendungen ausgegeben<br />

und im PLM-System abgelegt werden.<br />

Dann kann der Einkauf die entsprechenden<br />

Fertigungsdaten mit<br />

jeweils einer Datei an die Zulieferer<br />

verschicken, und jeder Zulieferer<br />

hat alle Informationen, die er benötigt,<br />

in einer Datei. Verwechslungen<br />

von einzelnen Gerber-Folien oder<br />

zeitaufwendige technische Rückfragen<br />

des Zulieferers an den Designer<br />

werden so minimiert. Bei<br />

der Ausgabe kann das IPC-2581-<br />

Format auch komprimiert werden.<br />

Zum Schluss<br />

Jetzt, nach sechs Jahrzehnten,<br />

ist es die richtige Zeit, sich durch die<br />

Vorteile von IPC-2581 einen Marktvorsprung<br />

zu verschaffen. IPC-2581<br />

verkörpert, was die Elektronikindustrie<br />

schon immer nachgefragt hat.<br />

Ein herstellerunabhängiger Standard,<br />

der nicht von den Restriktionen einzelner<br />

eingeengt ist, und der von der<br />

gesamten Elektronikindustrie uneingeschränkt<br />

verwendet werden kann. ◄<br />

16 3/<strong>2020</strong>


Rund um die Leiterplatte<br />

Speziallösungen von Fuji werden in Deutschland<br />

gefertigt und getestet<br />

Fuji Europe Corporation bietet Speziallösungen für individuelle und effiziente Bestückprozesse.<br />

Fertigung und Test in Deutschland gewährleisten hohe Effizienz und Prozesssicherheit.<br />

Spezial-Stanz-Feeder<br />

Die Bestückung von Spezialteilen<br />

(Odd-Form) erfordert schnelle und<br />

zuverlässige Lösungen im europäischen<br />

Markt. Die Fuji Europe<br />

Corporation GmbH verfügt daher<br />

über eine in der deutschen Niederlassung<br />

integrierte Abteilung<br />

für Speziallösungen wie Sondernozzeln,<br />

mechanische Greifer und<br />

Spezial-Feeder. So sind umfangreiche<br />

Tests vor Ort und schnelle<br />

Lieferungen durch kurze Wege<br />

gewährleistet.<br />

Stefan Janssen, Assistent der<br />

Geschäftsführung der Fuji Europe<br />

Corporation GmbH, erklärt: „Odd-<br />

Form-Komponenten haben besondere<br />

Prozessanforderungen. Daher<br />

benötigen wir kundenspezifische<br />

Lösungen. Die Nachfrage in diesem<br />

Bereich ist sehr hoch. Durch<br />

die Vorort-Abteilung in Kelsterbach<br />

ermöglichen wir sehr kurze Lieferzeiten.<br />

Die Speziallösungen werden<br />

zudem in unserem Hause auf Herz<br />

und Nieren geprüft, was eine hohe<br />

Prozesssicherheit gewährleistet.“<br />

Sondernozzeln, mechanische<br />

Greifer und Spezial-Feeder<br />

Zu den Speziallösungen aus<br />

dem Hause Fuji gehören Sondernozzeln,<br />

mechanische Greifer und<br />

Spezial-Feeder. „Die Spezial- bzw.<br />

Sondernozzeln finden ihre Anwendung<br />

für das Aufnehmen von Bauteilen<br />

an alle Kopftypen, die in der<br />

Regel nicht mit einer Standarddüse<br />

mit Vakuum angesaugt werden<br />

können. Sondernozzeln werden<br />

individuell gefertigt und sind<br />

speziell auf ein bestimmtes Bauteil<br />

ausgelegt. Fuji verfügt daher über<br />

eine globale Datenbank, in der auf<br />

entsprechende Vorlagen zurückgegriffen<br />

werden kann. So sind Individuallösungen<br />

schnell realisierbar“,<br />

erklärt Stefan Janssen.<br />

Des Weiteren befinden sich<br />

mechanische Greifer (Mechanical<br />

Chucks) im Portfolio von Fuji. Sie<br />

dienen dem Aufnehmen von Bauteilen<br />

am H01-, H02-, oder S1-Kopf.<br />

Diese können in der Regel nicht mit<br />

einer Standard- oder Spezial-Vakuumdüse<br />

aufgenommen werden.<br />

Umfangreiche Speziallösungen<br />

hat das Unternehmen im Bereich<br />

Spezial- bzw. Sonder-Feeder entwickelt.<br />

Diese Feeder dienen der<br />

Zuführung von Bauteilen an SMT-<br />

Automaten. Fuji fertigt für diesen<br />

speziellen Zweck sowohl Punch<br />

Feeder als auch Bowl Feeder so<br />

wie ganze Assemblierungslösungen.<br />

Individuelle, ganzheitliche<br />

Automatisierungslösungen<br />

Die Speziallösungen von Fuji<br />

basieren auf Inhouse-Entwicklungen,<br />

kombiniert mit Standardkomponenten.<br />

Hochspezielle Automatisierungsprozesse<br />

werden mit<br />

individuellen Hard- und Softwarelösungen<br />

realisiert. ◄<br />

Fuji Europe Corporation<br />

GmbH<br />

www.fuji-euro.de<br />

Links ein Spezialnozzel, rechts ein mechanischer Greifer<br />

3/<strong>2020</strong><br />

17


Rund um die Leiterplatte<br />

Kupferverteilung: Hauptkriterium beim<br />

fertigungsgerechten Design<br />

Die Herausforderung beim Design ist es, die erforderlichen spezifischen Eigenschaften der Leiterplatte mit einer<br />

ausgewogenen Kupferverteilung geschickt in einem funktionsfähigen Design zu kombinieren. Die richtige<br />

Balance zu finden, ist nicht immer leicht, doch die Mühe wert.<br />

Ungleichmäßig dicke<br />

Kupferschichten<br />

Die beste Voraussetzung für die gleichmäßige Metallisierung des Leiterbildes in Galvanik ist ausgewogene<br />

Kupferverteilung<br />

Autor:<br />

Uwe Dörr<br />

Produktmanager<br />

Eurocircuits<br />

http://eurocircuits.de<br />

Thermische Prozesse wie das Löten der Bauteile in der Bestückung verursachen<br />

das Verwinden und Verwölben der Leiterplatte<br />

Neben der einwandfreien Platzierung<br />

der Bauteile, korrekten<br />

Anschlussflächen und Passermarken<br />

sorgt die homogene Kupferverteilung<br />

für eine reibungslose und<br />

effiziente Fertigung der Leiterplatte<br />

und elektronischen Baugruppe. Die<br />

Kupferverteilung auf einer Leiterplatte<br />

hat großen Einfluss auf den<br />

Ätzprozess und die Kupferabscheidung<br />

beim Metallisieren sowie die<br />

spätere Bestückung.<br />

Basis für ein gutes Ergebnis<br />

Beim Ätzen des Leiterbildes führt<br />

eine gleichmäßige Kupferverteilung<br />

zu gleichmäßigeren Ergebnissen.<br />

Die Freiräume zwischen den<br />

Kupferelementen werden gleichmäßig<br />

geätzt und es entsteht ein<br />

einheitliches Leiterbild. Außerdem<br />

begünstigt eine gute Kupferverteilung<br />

über die gesamte Leiterplatte<br />

eine gleichmäßige Metallisierung<br />

der Bohrungen und Leiter.<br />

Umgedreht kann eine extrem<br />

ungleichmäßige Kupferverteilung<br />

bereits in der Leiterplattenfertigung<br />

zu Komplikationen führen.<br />

Kleinere Freiräume können nicht<br />

sauber geätzt werden und Kurzschlüsse<br />

entstehen. Bei der Metallisierung<br />

führt eine ungleichmäßige<br />

Kupferverteilung zu einer stärkeren<br />

Kupferabscheidung in Bereichen<br />

mit wenig Kupferfläche im Leiterbild<br />

und eine geringere Kupferabscheidung<br />

auf Flächen mit einem<br />

höheren Kupferanteil.<br />

Für durchkontaktierte Bohrungen<br />

bedeutet das, dass mehr Kupfer in<br />

die Bohrungen abgeschieden wird<br />

und der Durchmesser kleiner wird.<br />

Während die Kupferhülsen in den<br />

Bohrungen aufgebaut werden, werden<br />

auch die Leiterstrukturen auf<br />

den Decklagen verkupfert. Falls<br />

sich dort nur wenige Leiterbahnen<br />

befinden, kann sich eine besonders<br />

dicke Schicht bilden.<br />

Außergewöhnlich dicke Kupferschichten<br />

sind für Hochfrequenz-<br />

Anwendungen unerwünscht, weil<br />

die Impedanz an dieser Stelle<br />

negativ beeinflusst wird. Zu wenig<br />

Kupfer könnte dagegen zu fehlerhaften<br />

Durchkontaktierungen von<br />

Bohrungen führen und die einzelnen<br />

Lagen nicht miteinander verbinden<br />

und Lötfehler zur Folge haben.<br />

Unsymmetrisch angeordnete Kupferflächen<br />

führen Verformungen in<br />

thermischen Prozessen z.B. beim<br />

Heißluftverzinnen der Lötoberflächen<br />

oder beim Löten in der Leiterplattenbestückung.<br />

Wölbung<br />

bezeichnet eine Verbiegung, bei<br />

der die vier Ecken der Leiterplatte<br />

auf einer Ebene liegen. Verwindung<br />

bezeichnet eine diagonale Verbiegung,<br />

wobei eine der vier Ecken der<br />

Leiterplatte außerhalb der Ebene<br />

der drei anderen liegt.<br />

Bessere Ergebnisse mit Pulse<br />

Plating<br />

Eine ausgewogenere Metallisierung<br />

ermöglicht das Plulse Plating<br />

beim Leiterplattenhersteller. Vergleicht<br />

man das Ergebnis der Galvanisierung<br />

mit Gleichstrom und<br />

Pulse Plating der gleichen Schaltung,<br />

dann ist eine deutlich gleichmäßigere<br />

Kupferablagerung erkennbar.<br />

Dennoch sollte das Ziel darin<br />

bestehen bleiben, Leiterplatten mit<br />

einer ausgewogenen Kupferbalance<br />

zu entwickeln.<br />

Für eine möglichst gleichmäßige<br />

Kupferverteilung während des galvanischen<br />

Prozesses, benötigt der<br />

18 3/<strong>2020</strong>


Rund um die Leiterplatte<br />

Das sollten Designer kennen:<br />

Mit dem Analyse-Tool PCB Visualizer sowie Tipps und Tricks für<br />

eine gleichmäßige Kupferverteilung hilft Eurocircuits Hardware-<br />

Entwicklern Leiterplatten fertigungsgerecht zu designen. Das spart<br />

Kosten bei der Leiterplattenfertigung und vermeidet Fehler und<br />

Verzögerungen beim Bestücken der Leiterplatte. Die Tipps und<br />

Tools stehen kostenfrei auf der folgenden Website zur Verfügung:<br />

http://eurocircuits.de<br />

Beispiel für eine extrem ungleiche Kupferverteilung, eine Hälfte der<br />

Leiterplatte viel Massefläche, dort herausführend nur wenige dünne<br />

Leiterbahnen<br />

Leiterplattenhersteller einen Galvano-Index<br />

der dem Wert 1 möglichst<br />

nahe kommt. Dieser Wert zeigt<br />

die Kupferverteilung des Leiterplattendesigns,<br />

sowohl auf der Oberseite<br />

und Unterseite der Leiterplatte<br />

an. Für eine gleichmäßige Kupferverteilung<br />

auf der Leiterplatte verwenden<br />

wir eine spezielle Simulations-Software<br />

der Firma Elsyca<br />

aus Belgien. Wir ermitteln damit<br />

die optimale Stromdichte und die<br />

Zykluszeit. Eine ähnliche Analyse<br />

der Kupferverteilung können Leiterplatten-Designer<br />

bei Eurocircuits<br />

bereits während der Leiterplattenkonfiguration<br />

nach der Datenanalyse<br />

durchführen.<br />

PCB Visualizer ermittelt die<br />

Kupferverteilung<br />

Eurocircuits stellt Leiterplattendesignern<br />

mit dem Analysewerkzeug<br />

PCB Visualizer ein kostenloses<br />

Werkzeug zur Verfügung, um<br />

ein Design auf Richtigkeit und Fertigbarkeit<br />

zu prüfen. Der PCB Visualizer<br />

zeigt die Kupferverteilung und<br />

das zu erwartende Verhalten des<br />

Designs beim galvanischen Kupferaufbau<br />

an. So funktioniert die Prüfung:<br />

Durch klicken auf einen Galvano-Eintrag,<br />

wird das Galvano-<br />

Fenster mit dem entsprechenden<br />

Eintrag geöffnet. Die Ansicht Kupferdichte<br />

Bauteilseite/Lötseite zeigt<br />

die relative Kupferfläche im Vergleich<br />

zur Leiterplattenoberfläche.<br />

Ähnliche Kupferdichten auf beiden<br />

Seiten der Leiterplatte reduzieren<br />

das Risiko von Verbiegungen und<br />

Verwölbungen. Die Einstellung Galvano-Index<br />

Bauteilseite/Lötseite<br />

zeigt dem PCB-Designer ein Bild<br />

des erwarteten galvanischen Verhaltens.<br />

Werte oberhalb von 0,4<br />

(das Maximum ist 1) zeigen eine für<br />

den galvanischen Aufbau akzeptable<br />

Kupferverteilung.<br />

Tipps und Tricks für eine gute<br />

Kupferverteilung<br />

• Der beste und grundsätzlich empfohlene<br />

Weg, um den Galvano-<br />

Index einer Leiterplatte zu verbessern,<br />

ist eine gleichmäßige<br />

Kupferverteilung über die Leiterplatte.<br />

Das Design sollte möglichst<br />

für jede einzelne Lage eine homogene<br />

Kupferbelegung aufweisen.<br />

• Leiterbahnen sollten möglichst<br />

gleichmäßig über die Leiterplatte<br />

verteilt sein und keine Kupfernester<br />

entstehen. Das gilt sowohl innerhalb<br />

einer Lage als auch gegenüber<br />

einer gedachten symmetrischen<br />

Achse zwischen zwei oder<br />

mehr Lagen.<br />

• Masseflächen sollte man auf der<br />

symmetrisch gegenüberliegenden<br />

Lage durch Auffüllen mit Kupfer<br />

ausgleichen. Die freien mit Kupfer<br />

gefüllten Flächen bilden ein<br />

Gegengewicht zum Kupfer der<br />

gegenüberliegenden Lage.<br />

• Multilayer sollten symmetrisch mit<br />

gegenüberliegenden Lagen mit<br />

aufgefülltem Kupfer angeordnet<br />

sein. Die Dicke der Kupferfolien<br />

im Lagenaufbau der Leiterplatte<br />

sollte symmetrisch verteilt sein.<br />

• Kupfer zu Bereichen niedrigerer<br />

Dichte hinzufügen: Das Kupfer<br />

kann in Form einer oder mehrerer<br />

Kupferflächen hinzugefügt<br />

werden. Bei Eurocircuits bevorzugt<br />

man geschlossene Kupferflächen<br />

und empfehiehlt diese als<br />

erste Option. Wenn mit geschlossenen<br />

Flächen keine gleichmäßige<br />

Kupferverteilung möglich ist, dann<br />

eine Kreuzschraffur (Rasterung)<br />

für eine oder mehrere Bereiche<br />

auf der Leiterplatte. Aber Achtung:<br />

Die Kreuzschraffur muss<br />

mit Bedacht verwendet werden.<br />

• Kupfer von Bereichen mit hoher<br />

Dichte entfernen: Man kann einen<br />

lokal geschlossenen Bereich durch<br />

eine Kreuzschraffur ersetzen, um<br />

eine Gleichverteilung zu erreichen.<br />

• Das komplette Re-Design oder<br />

gar das Entfernen einer Kupferlage<br />

kann auch eine Lösung sein.<br />

• Gute Nutzengestaltung sorgt für<br />

Kupferbalance: Ein gutes Nutzen-<br />

Design beginnt mit einem guten<br />

Einzelbild-Design und endet mit<br />

der richtigen Nutzen-Zusammenstellung.<br />

Bei der Konstruktion gibt es verschiedene<br />

designabhängige elektrische<br />

Eigenschaften der Leiterplatte,<br />

die der Designer berücksichtigen<br />

muss. Bei Maßnahmen zur<br />

elektromagnetischen Abschirmung,<br />

Hochgeschwindigkeits- oder Hochfrequenz-Leiterplatten<br />

übernehmen<br />

Kupferflächen eine wichtige Funktion.<br />

Leiterplatten die hohe Spannungen<br />

bei eingebetteten Antennensystemen<br />

aushalten müssen,<br />

können große Isolationsbereiche<br />

oder kupferfreie Bereiche erforderlich<br />

machen.<br />

Eine gute Kombination zu finden,<br />

ist nicht immer leicht, aber wichtig.<br />

Mit einer guten Kupferverteilung<br />

über die gesamte Leiterplatte<br />

kann der Leiterplatten-Designer<br />

nicht nur die gleichmäßige Metallisierung<br />

beim Leiterplattenhersteller<br />

begünstigen, sondern auch die<br />

Verwindung und Verwölbung im Lötprozess<br />

bei der Bauteilebestückung<br />

einschränken. Der Designer wird mit<br />

einer höheren Lebenserwartung der<br />

Leiterplatte bzw. elektronischen Baugruppe<br />

im Feld belohnt. ◄<br />

Der PCB Visualizer zeigt die Kupferverteilung und das zu erwartende<br />

Verhalten des Designs beim galvanischen Kupferaufbau an<br />

3/<strong>2020</strong><br />

19


Quo vadis, EMS, OEM und E²MS<br />

Was Covid-19 für die hiesige Elektronikindustrie bedeutet<br />

Rund um die Leiterplatte<br />

BECKTRONIC GmbH<br />

www.becktronic.de<br />

Noch immer sorgt Corona für Unsicherheiten<br />

in allen Bereichen. Der<br />

Verband Deutscher Maschinen- und<br />

Anlagenbau beobachtet die Entwicklungen<br />

rund um das Virus aufmerksam.<br />

Gestörte Lieferketten, Einbrüche<br />

bei den Auftragseingängen und<br />

Liquiditätsengpässe sind nur einige<br />

der direkten Folgen. Diese werden<br />

zunehmend durch nationale Alleingänge<br />

und Grenzschließungen der<br />

EU-Mitgliedstaaten noch verstärkt.<br />

Nach Einschätzung des VDMA spiegelt<br />

sich die aktuelle Situation in<br />

Maschinenbau, Chemie und Elektroindustrie<br />

am deutlichsten.<br />

Der Zentralverband der Elektrotechnik<br />

und Elektronikindustrie unterstreicht<br />

diese Einschätzung. Denn<br />

laut einer aktuellen Umfrage des<br />

ZVEI rechnen seine Mitglieder mit<br />

einem Umsatzrückgang von etwa<br />

14 Prozent. Lediglich 3 Prozent der<br />

befragten Unternehmen halten es<br />

für realistisch, diesen Verlust in<br />

absehbarer Zeit wieder aufzuholen.<br />

Auch wenn es bis dato gelang,<br />

den Stillstand der Wirtschaft sukzessiv<br />

wieder aufzuheben, drohen<br />

erhebliche Konsequenzen für<br />

die Elektronikbranchen. Um diese<br />

so weit wie möglich einzudämmen,<br />

gilt es schon jetzt einen Fahrplan<br />

zu entwickeln, wie innerhalb der Industrie<br />

ein erfolgreicher Neustart<br />

gelingen kann.<br />

Resiliente Elektronikfertigung<br />

nach Corona-Krise<br />

Das Ausmaß der anhaltenden<br />

Pandemie und der dadurch entstehende<br />

wirtschaftliche und auch<br />

gesellschaftliche Stillstand sind<br />

enorm. Vielerorts befinden sich<br />

Unternehmen in Kurzarbeit, Stellen<br />

werden abgebaut und noch<br />

häufiger herrscht Unsicherheit über<br />

die Zukunft. Krisengebeutelte Firmen<br />

versuchen zu sparen und stellen<br />

Investitionen komplett zurück.<br />

Doch die Zeit nach dem Shutdown<br />

wird kommen. „Gerade jetzt müssen<br />

Erstausrüster und auch Fertigungsdienstleister<br />

für elektronische<br />

Komponenten verstehen, dass sie<br />

sich durch antizyklisches Verhalten<br />

in eine bessere Position versetzen,<br />

nach der Krise schneller<br />

starten und sich damit besser im<br />

Wettbewerb stellen“, erklärt Thomas<br />

Schulte-Brinker, Geschäftsführer<br />

der Becktronic GmbH. Das<br />

Unternehmen mit Sitz in Weitefeld<br />

ist langjähriger Spezialist für die Fertigung<br />

von präzisen SMD Schablonen<br />

aus Edelstahl- oder Nickelmaterialien.<br />

„Wir sehen uns nicht nur als<br />

Hersteller von Präzisionsschablonen,<br />

sondern, oder vielleicht sogar<br />

vor allem, als Partner unserer Kunden.<br />

Daher hat sich unser Team in<br />

den letzten Monaten eindrücklich<br />

damit beschäftigt, welchen Beitrag<br />

es leisten kann, um unsere Kunden<br />

aus den Bereichen EMS, OEM und<br />

E²MS dabei zu unterstützen, die<br />

Krise erfolgreich zu bewältigen“,<br />

führt Schulte-Brinker weiter aus.<br />

Mit ihrer umfassenden Expertise<br />

rund um den Lotpasten- und Kleberdruck<br />

sowie der Herstellung von<br />

Hochpräzisionsschablonen für LTCCund<br />

Wafer-Anwendungen liefert die<br />

Becktronic GmbH Lösungen für die<br />

Leiterplattenbestückung sowie den<br />

technischen Druck ihrer Kunden in<br />

Deutschland und europaweit.<br />

Mit der richtigen SMD-Schablone<br />

Grenzen überwinden<br />

Für die Herstellung jeder einzelnen<br />

SMD-Schablone verwendet<br />

die BECKTRONIC GmbH qualitativ<br />

hochwertige Edelstahl- und<br />

Nickelmaterialen, bestehend aus<br />

speziellen Legierungen, die für<br />

den Laserschneidprozess besonders<br />

geeignet sind. Doch nicht<br />

alle Anforderungen lassen sich<br />

mit einfachen SMD-Schablonen<br />

(kosten-)effizient lösen. Spezielle<br />

Anwendungen erfordern einzigartige<br />

Produktlösungen: Stufenschablonen<br />

können eine gute Lösung<br />

sein, wenn es gilt Leiterkarten zu<br />

bepasten, die einen großen Bauteilmix<br />

aus kleinen und großen Komponenten,<br />

wie BGA, µBGA, Kondensatoren<br />

und Steckern aufweisen.<br />

Aber auch Sonderlösungen im<br />

Bereich der Multistep- Schablonen<br />

sind gefragt. „Ein Beispiel ist hier<br />

die Stufenschablone in Übergröße,<br />

die ein segmentiertes Bedrucken<br />

von übergroßen Leiterkarten, wie<br />

sie unter anderem in der LED-Fertigung<br />

Verwendung finden, ermöglicht.<br />

Durch deren Einsatz kommt<br />

es zu einer beachtenswerten Aufwand<br />

und Kostenreduktion und das<br />

schon bei relativ geringen Leiterplatten<br />

Stückzahlen“, erklärt Claudia<br />

Müller, Vertrieb der Becktronic<br />

GmbH. „Noch ist nicht abzusehen,<br />

wann es eine Rückkehr zur Normalität<br />

geben wird. Diese Zeit sollten<br />

produzierende Firmen als Chance<br />

begreifen, ihre Wertschöpfungsketten<br />

zu überdenken und in die Optimierung<br />

ihrer Prozesse zu investieren.<br />

Mit unseren Lösungen rund um<br />

die SMD-Schablone und der Fertigung<br />

von Präzisionsschablonen<br />

für den technischen Druck bieten<br />

wir zuverlässige Werkzeuge für die<br />

Elektronikfertigung, die auf maximale<br />

Wirtschaftlichkeit ausgelegt<br />

sind“, schließt Müller ab. ◄<br />

20 3/<strong>2020</strong>


Rund um die Leiterplatte<br />

Leiterplatten automatisch berechnen<br />

Multi-CB ermöglicht ein automatisches Importieren der wichtigsten Parameter aus den Leiterplattendaten in den<br />

Online-Kalkulator. Dieser optionale erste Schritt im Bestellvorgang erspart die manuelle Eingabe.<br />

Einfach per Drag&Drop die Produktionsdaten hochladen, wichtige Parameter werden automatisch<br />

ausgefüllt, bleiben aber editierbar<br />

Multi-CB<br />

www.multi-cb.de<br />

Die Leiterplattendaten werden<br />

einfach per Drag&Drop hochgeladen.<br />

Die auslesbaren Parameter<br />

werden direkt in den Leiterplattenkalkulator<br />

importiert, z.B. Name,<br />

Größe, Lagenanzahl, min. Leiterbahn,<br />

min. Bohrung, Lötstopp. Eine<br />

per TLS verschlüsselte Datenübertragung<br />

gewährt dabei maximale<br />

Sicherheit.<br />

Import unterstützt<br />

Aktuell werden EAGLE-, KiCadund<br />

Target-Dateien für den Import<br />

unterstützt. Darüber hinaus akzeptiert<br />

Multi-CB alle weiteren gängigen<br />

Leiterplatten-Datenformate (z.B.<br />

Extended Gerber oder Altium). Das<br />

Ergebnis des Imports wird deutlich<br />

hervorgehoben: Automatisch ausgefüllte<br />

Felder werden im Leiterplattenkalkulator<br />

blau gekennzeichnet<br />

und können bei Bedarf noch geändert<br />

werden. Für Leiterplatten ohne<br />

Spezialanforderungen muss nur<br />

noch die Stückzahl ergänzt werden<br />

um die Bestellung abzuschließen.<br />

Bestellablauf noch schneller zum<br />

Abschluss gebracht<br />

Durch den Import kann somit<br />

der Bestellablauf noch schneller<br />

zum Abschluss gebracht und fehlerhafte<br />

Eingaben vermieden werden.<br />

Die vollständige Prüfung der<br />

Leiterplattendaten durch die erfahrenen<br />

CAM-Ingenieure von Multi-CB<br />

erfolgt dann wie gewohnt nach der<br />

Bestellung und vor Beginn der Produktion.<br />

Dieser kostenlose Design<br />

Rule Check (DRC) vermeidet eventuelle<br />

Schäden für den Kunden. Die<br />

Daten werden hierbei auf Produzierbarkeit<br />

und das Einhalten von Produktionsparametern<br />

geprüft.<br />

Viele Erleichterungen<br />

Das automatische Auslesen der<br />

Leiterplattendaten ist die jüngste<br />

von vielen Erleichterungen welche<br />

Multi-CB in den Leiterplatten-Kalkulator<br />

integriert hat. So tragen unter<br />

anderem folgende Funktionen zur<br />

großen Kundenzufriedenheit und<br />

Kundentreue bei Multi-CB bei:<br />

• Im Leiterplattenkalkulator werden<br />

die Eingaben in Echtzeit auf<br />

Plausibilität geprüft und wenn<br />

nötig wird auf mögliche Konflikte<br />

hingewiesen (z.B. Verhältnis von<br />

min. Bohrdurchmesser zu Leiterplattendicke,<br />

Aspekt Ratio). Dies<br />

erspart eine mögliche Rückfrage<br />

durch die CAM-Ingenieure.<br />

• Im integrierten Nutzenkonfigurator<br />

kann anhand der einzelnen<br />

Leiterplatte mit wenigen Angaben<br />

ein Liefernutzen erstellt werden.<br />

Eine übersichtliche Nutzenvorschau<br />

zeigt dynamisch das<br />

Ergebnis der Eingaben.<br />

• Die Standard-Arbeitstage sowie<br />

der Liefertermin werden abhängig<br />

von der kalkulierten Leiterplatte<br />

dargestellt. Aus einer Preismatrix<br />

können Arbeitstage und<br />

Kosten passend zu den eigenen<br />

Wünschen gewählt werden, um<br />

das attraktivste Angebot wahrzunehmen.<br />

• Eine passende Präzisions-SMD-<br />

Schablone kann mit einem Klick<br />

der Leiterplatte hinzugefügt werden.<br />

Fazit<br />

Durch ständige Optimierung der<br />

Kalkulator-Funktionen und Vereinfachung<br />

des Bestellablaufs ist es<br />

Multi-CB gelungen, den Bestellprozess<br />

für Leiterplatten und SMD-<br />

Schablonen äußert komfortabel zu<br />

gestalten. ◄<br />

3/<strong>2020</strong><br />

21


Qualitätssicherung/Messtechnik<br />

Evaluierung einer Prüfkartenlösung mit<br />

Federkontaktstiften für 5G-WLCSP<br />

Bild 2: Das Millimeterwellen-RF-Layout<br />

Bild 1: Unterseite einer Millimeterwellen-Testvorrichtung für eine<br />

Advantest V93000 ATE zum Testen eines 5G-Bauteils<br />

Mit der Einführung des<br />

5G-Standards und der<br />

damit verbundenen<br />

Unterstützung von Frequenzen<br />

im Millimeterwellenbereich<br />

benötigt<br />

die Halbleiterindustrie<br />

zuverlässige und kostengünstige<br />

Testlösungen für<br />

Elektronikbauteile.<br />

Der 5G-Standard erlaubt Frequenzen<br />

im Millimeterwellen-Bereich<br />

von 24 bis 28 GHz bis hin zu 44 GHz<br />

und darüber und ermöglicht damit<br />

Datenraten von mehreren Gigabit<br />

pro Sekunde im Verbrauchermarkt.<br />

Anspruchsvolle Chip-Packaging-<br />

Technologie gefragt<br />

Um diese Frequenzen zu erreichen,<br />

bedarf es einer zuverlässigen,<br />

hocheffizienten und kostengünstigen<br />

Chip-Packaging-Technologie.<br />

Unter diesem Gesichtspunkt<br />

bietet das Wafer-Level-Chip-<br />

Scale-Packaging (WLCSP) eine der<br />

kompaktesten Gehäuseflächen mit<br />

hoher Funktionalität sowie einem<br />

hohen nutzbaren Frequenzbereich<br />

bei gleichzeitig niedrigem Widerstand<br />

und niedriger Induktivität im<br />

Signalpfad. Zusätzlich zum guten<br />

thermischen Verhalten der hochintegrierten<br />

Verbindung zur Leiterplatte<br />

(PCB) ist das WLCSP widerstandsfähig<br />

gegenüber extremen<br />

Spannungs-, Leistungs- und Vibrationsschwankungen.<br />

Auf der Ebene des Wafertests<br />

erfordert die WLCSP-Technologie<br />

einen geringen und konstanten<br />

Kontaktwiderstand, eine relativ hohe<br />

Kontaktkraft bei kurzen Kontaktelementen<br />

und vor allem eine effektive<br />

Online-Reinigung in Verbindung mit<br />

einfachen Wartungsmöglichkeiten<br />

vor Ort [1]. Im Hinblick auf elektromechanische<br />

Anforderungen an den<br />

Wafertest und dem Mehrwert eines<br />

Frequenzbereichs bis über 28 GHz<br />

oder einer hohen Stromtragfähigkeit<br />

ist die Prüfkartentechnologie<br />

mit Federkontaktstiften aufgrund<br />

ihrer Vielseitigkeit und ihren geringen<br />

Wartungsaufwänden immer einer der<br />

Favoriten im hochvolumigen Wafertest<br />

und sie ist es wert, für Anwendungen<br />

mit Frequenzen im 5G-Millimeterwellenbereich<br />

[2-4] in Betracht<br />

gezogen zu werden.<br />

Schritt für Schritt<br />

Um für diese Anwendung eine<br />

Prüfkarte zu konstruieren, sind im<br />

ersten Schritt detaillierte elektromagnetische<br />

Simulationen und Analysen<br />

erforderlich. Den HF-Ingenieuren<br />

stehen mehrere Modellierungsansätze<br />

für Simulationen zur<br />

Verfügung wie z.B. ein Knoten-Element-Modell<br />

(SPICE), ein Modell für<br />

finite Elemente oder elektromagnetische<br />

3D-Modelle (EM).<br />

Für diese Studie wurde die EM-<br />

Simulationssoftware CST Studio<br />

Suite 3D verwendet. Diese ermöglicht<br />

die Erstellung und Analyse<br />

eines genauen und detaillierten<br />

3D-Modells der Prüfkarte. Die Prüfkarte<br />

fungiert als Verbindungsglied<br />

auf der Strecke der Signalübertragung<br />

zwischen dem zu testenden<br />

Chip auf dem Wafer und der automatischen<br />

Testeinrichtung (ATE).<br />

Daher ist es wichtig, zu betonen,<br />

dass es neben der Prüfkarte noch<br />

andere Herausforderungen in Bezug<br />

auf die Signalintegrität gibt, sowohl<br />

auf Seiten des ATE als auch auf der<br />

Seite der Leiterplatte.<br />

Autoren:<br />

Krzysztof Dabrowiecki<br />

Feinmetall GmbH<br />

Dr. Thomas Gneiting<br />

AdMOS GmbH<br />

Jose Moreira<br />

Advantest<br />

Übersetzung:<br />

Franziska Bernt<br />

Feinmetall GmbH<br />

Feinmetall GmbH<br />

www.feinmetall.de<br />

Bild 3: Ein Viertel des Prüfkartenmodells und Verlauf der Leiterbahnen<br />

22 3/<strong>2020</strong>


Qualitätssicherung/Messtechnik<br />

Bild 4: Modell eines RF-Prüfkopfs<br />

Auf der ATE-Seite stellen die Millimeterwellen<br />

bereits erhebliche Herausforderungen<br />

bei der Implementierung<br />

dar, da dafür spezielle Messinstrumente<br />

erforderlich sind. Auch<br />

die Verbindung der Testzelle zur Leiterplatte<br />

der Prüfkarte und damit zum<br />

Prüfling (Device Under Test, DUT)<br />

muss genau analysiert werden.<br />

Bild 1 zeigt die Unterseite einer<br />

ATE-Millimeterwellen-Prüfvorrichtung,<br />

bei der man die Gegenstecker<br />

zum ATE und die Koaxialkabel<br />

erkennen kann. Sie werden an<br />

Koaxialstecker angeschlossen, die<br />

sich sehr nahe an der Buchse befinden.<br />

Die Verwendung von Koaxialkabeln<br />

in der Prüfkarte ist für diese<br />

Anwendung Pflicht, da ein Koaxialkabel<br />

wesentlich verlustärmer ist<br />

als jede Leiterbahn einer herkömmlichen<br />

Leiterplatte. Die Herausforderungen<br />

an die Leiterplatte der Prüfkarte<br />

sind jedoch nicht Thema dieser<br />

Veröffentlichung.<br />

Zur Untersuchung und Optimierung<br />

des Signalpfades wurde das<br />

Assembly and Modelling (SAM)<br />

Framework herangezogen. Dieses<br />

berücksichtigt die jeweiligen Einzelkomponenten,<br />

wie die Lötpunkte<br />

(sog. Bumps) auf dem Wafer, den<br />

Prüfkopf der Prüfkarte aber auch<br />

deren Leiterplatte. Beschrieben<br />

werden diese Komponenten durch<br />

relevante physikalische Größen<br />

wie Feldstärken oder S-Parameter.<br />

Diese Veröffentlichung untersucht<br />

drei Ziele:<br />

1) Einfluss verschiedener Materialien<br />

und des Designs des Prüfkopfes<br />

im Hinblick auf das Verhalten<br />

im Millimeterwellenbereich<br />

2) Analyse der S-Parameter und<br />

das Übersprechen zwischen<br />

den Signalen<br />

3) Optimierung des Designs des<br />

Prüfkopfes<br />

Das Übersprechen zwischen<br />

den Signalen ist ebenfalls eine sehr<br />

wichtige Größe, die berücksichtigt<br />

wird. Die nachfolgenden Analyseergebnisse<br />

zeigen den Einfluss verschiedener<br />

Materialien und Designs<br />

Bild 5: Modellierter Impedanzverlauf<br />

der Elemente der Prüfkarte auf die<br />

S-Parameter.<br />

Modell der Simulation<br />

Bild 2 zeigt ein Beispiel dafür,<br />

wie Millimeterwellen-HF-Peripherieanschlüsse<br />

(AN1, AN2) an einem<br />

5G-Messobjekt aussehen könnten.<br />

Der diagonale Bump-Abstand<br />

beträgt 0,4 mm bei einer Bump-<br />

Höhe von 0,1 mm. Der Abstand<br />

zwischen den HF-Bumps in einer<br />

Reihe beträgt 0,566 mm. Zunächst<br />

wurde ein Federkontaktstift mit einer<br />

nicht gespannten Länge von L = 3,7<br />

mm eingesetzt, der im Arbeitsmodus<br />

(gespannt) auf eine Länge L1<br />

= 3,5 mm kommt. Die Dicke der<br />

Leiterplatte beträgt 3,8 mm; diese<br />

verwendet einen Hybridstapel aus<br />

FR4 und Tachyon 100G als dielektrisches<br />

Material. Die Längen der<br />

aufeinander abgestimmten Leiterbahnen<br />

belaufen sich auf 38,8 mm.<br />

Aufgrund des symmetrischen Leiterbahn-Layouts<br />

wurde die Simulation<br />

nur für die kritischen Leiterbahnen<br />

auf einem Viertel der Leiterplatte<br />

durchgeführt. Die HF-3D-<br />

Modellanalyse umfasst hier den<br />

Bump auf dem Wafer, den Prüfkopf<br />

und dessen Kontakt zur Leiterplatte,<br />

wobei die Leiterbahnen<br />

bis zu den Steckverbindungspunkten<br />

des Testers einbezogen werden.<br />

Bild 3 veranschaulicht ein Viertel des<br />

Prüfkartenmodells und den Verlauf<br />

der Leiterbahnen.<br />

Bild 4 zeigt ein Modell eines Prüfkopfes,<br />

der unten mit dem Wafer<br />

und oben mit der Leiterplatte verbunden<br />

ist. Der Prüfkopf ist zweischichtig<br />

mit Führungsplatten und<br />

Füllstoffen zwischen diesen aufgebaut.<br />

Die Füllschichten sind zusätzliche<br />

Materialien, die zwischen den<br />

Führungsplatten eingefügt werden,<br />

sie besitzen verschiedene Dielektrizitätskonstanten<br />

und Verlustfaktoren.<br />

Die Doppelkolben-Federkontaktstifte<br />

sind in Bohrungen in den<br />

Führungsplatten und den Füllungen<br />

eingesetzt. Die Vertiefungen für die<br />

Kolben der Stifte im Arbeitsmodus<br />

werden mit einem gleichmäßigen<br />

Luftspalt von 0,1 mm zwischen<br />

Prüfkopf und Leiterplatte und 0,25<br />

mm zwischen Prüfkopf und Wafer<br />

gebildet. Das erzeugte 3D-Simulationsmodell<br />

ermöglicht eine schnelle<br />

Verifizierung der Ergebnisse, um<br />

geeignete Materialeigenschaften<br />

Bild 6: a) Einfügungs- und b) Rückflussdämpfung der verschiedenen<br />

Füllmaterialien<br />

Bild 7: Optimiertes Modell des Impedanzverlaufs<br />

3/<strong>2020</strong><br />

23


Qualitätssicherung/Messtechnik<br />

Bild 8: a) Einfügungs- und b) Rückflussdämpfung der verschiedenen<br />

Kontaktstiftlängen von 3,5, 2,25 und 1,85 mm<br />

und Geometrien zu identifizieren,<br />

bevor die tatsächliche Prüfkarte<br />

gebaut wird.<br />

Anfängliche<br />

Simulationsergebnisse<br />

Jegliche Impedanzfehlanpassung<br />

im Signalpfad hat Einfluss auf die<br />

Rückflussdämpfung und degradiert<br />

das Verhalten des Messpfades.<br />

Daher ist die Impedanz ein entscheidender<br />

Parameter, der kontrolliert<br />

werden muss. In der Leiterplattenindustrie<br />

liegt die allgemeine Spezifikation<br />

für die Impedanz im Bereich<br />

von 50 ±5 Ohm für ein einfaches<br />

Signal. Eine Reduzierung von 5 %<br />

ist in bestimmten Fällen möglich,<br />

wenn auch oft in Verbindung mit<br />

sehr hohen Kosten.<br />

Bild 10: EM-Modell für das<br />

Übersprechen zwischen<br />

Kontaktstiften<br />

Bild 5 zeigt den simulierten Zeitbereichs-Reflektometrie<br />

(TDR) Verlauf<br />

für das Modell mit verschiedenen<br />

Füllmaterialien mit einem<br />

Zeitanstieg von 29,2 ps (für 30 GHz).<br />

Die gestrichelten Linien zeigen<br />

die maximale und minimale Toleranz<br />

der Impedanz an. In der Abbildung<br />

ist zu erkennen, dass der Luftspalt<br />

zwischen den Führungsplatten<br />

eine Unstetigkeit in der Impedanz<br />

mit einem Maximum bei 70<br />

Ohm verursacht. Die Materialoption<br />

B1 zeigt dagegen einen Abfall der<br />

Impedanz auf 41 Ohm. Die Materialoptionen<br />

B2 und B3 reduzieren<br />

die Impedanzdiskontinuität deutlich<br />

auf einen akzeptablen Bereich. Als<br />

Folge der Verwendung von Material<br />

B entweder Luft oder Option 1<br />

hatten Einfügungs- und Rückflussdämpfung<br />

eine begrenzte Frequenzbandbreite,<br />

wie in Bild 6 dargestellt.<br />

In diesem Fall zeigen die gestrichelten<br />

Linien akzeptable Grenzen von<br />

1 dB für die Einfügungs- und 10 dB<br />

für die Rückflussdämpfung.<br />

Bild 9: Simulationen der Einfügungsdämpfung für verschiedene<br />

Kontaktstiftlängen, Raster und Anordnungen<br />

Optimierung des Modells<br />

Um den Frequenzbereich der<br />

Simulation auf 50 GHz oder höher<br />

auszudehnen, ist es notwendig, das<br />

Modell des Prüfkopfes weiter zu optimieren.<br />

Für diese Aufgabenstellung<br />

sind mehrere Möglichkeiten identifiziert<br />

und bewertet worden, wie z.B.<br />

die Minimierung des Luftspalts zwischen<br />

Wafer und Prüfkopf, die Verringerung<br />

des Spalts zwischen Leiterplatte<br />

und Prüfkopf, die Reduzierung<br />

der Federkontaktstiftlänge und<br />

die Analyse verschiedener HF- und<br />

GND-Kontaktanordnungen.<br />

Nach der Implementierung verschiedener<br />

Optimierungsoptionen<br />

in das Modell wurde das Impedanzprofil<br />

für drei Kontaktstiftlängen<br />

simuliert: 3,5, 2,25 und 1,85 mm,<br />

mit einer Anstiegszeit von 17,5 ps<br />

(bei 50 GHz).<br />

Die Simulationen wurden für eine<br />

von Masse-Signal-Signal-Signal-<br />

Masse-Anordnung (GSSSG) durchgeführt.<br />

Wie in Bild 7 zu sehen, wird<br />

die Impedanzdiskontinuität für das<br />

optimierte Modell nur bei 2,5- und<br />

1,85-mm-Tastköpfen auf unter 55<br />

Ohm reduziert. Die Diagramme in<br />

Bild 8 zeigen die Ergebnisse der Einfügungs-<br />

und der Rückflussdämpfung<br />

für alle getesteten Kontaktstifte.<br />

Beachten Sie, dass Einfügungsund<br />

Rückflussdämpfung aufgrund<br />

der Darstellung der Ergebnisse<br />

im Simulationsprogramm negativ<br />

dargestellt werden. Erwartungsgemäß<br />

zeigt ein schmalerer Prüfkopf<br />

für den Stift einer Länge von<br />

L = 1,85 mm das beste Ergebnis –<br />

er erreicht bei 44 GHz eine Einfügungsdämpfung<br />

von 1 dB.<br />

Aufgrund der kurzen Länge verschieben<br />

sich die durch die Impedanzfehlanpassung<br />

verursachten<br />

Resonanzen zu höheren Frequenzen,<br />

was auch im Diagramm für<br />

die Rückflussdämpfung zu sehen ist.<br />

Der nächste Auswertungsschritt<br />

besteht darin, diese Federkontaktstifte<br />

mit einer zusätzlichen Abschirmung<br />

zwischen den Signalen in<br />

Abständen von 0,3, 0,4 und 0,5 mm<br />

anzuordnen und das Ergebnis mit<br />

der maximal erreichbaren Frequenz<br />

zu vergleichen. Die Zusammenfassung<br />

der simulierten Eingangsdämpfung<br />

ist in Bild 9 dargestellt.<br />

Die grüne Kurve stellt die der Stiftlänge<br />

von 3,5 mm, die rote Kurve<br />

die von 2,25 mm und die blaue<br />

die von 1,85 mm dar. Die maximal<br />

erreichbare Frequenz basiert auf<br />

zwei gängigen Annahmen:<br />

1) Die Einfügungsdämpfung muss<br />

unter 1 dB liegen.<br />

2) Die Rückflussdämpfung muss<br />

über 10 dB liegen.<br />

Ein weiterer Design-Parameter<br />

ist die Anzahl der Masse-Pins (no_<br />

gnd) zwischen zwei Signal-Pins.<br />

Für eine Variation dieser drei gegebenen<br />

Kontaktelement-Geometrien<br />

zeigt das Diagramm die höchste<br />

Frequenz von 43,1 GHz bei einer<br />

Stiftlänge von 1,85 mm und einem<br />

Abstand zwischen den Pins von<br />

0,4 mm mit einer GSG-Anordnung<br />

(Ground-Signal-Ground) (no_gnd =<br />

1). Bild 10 veranschaulicht das für<br />

die Simulation des Übersprechens<br />

verwendete EM-Simulationsmodell.<br />

Es ist wichtig, das Verhalten<br />

eines Federkontaktstiftes in Bezug<br />

auf das Übersprechen bei hohen<br />

Frequenzen zu verstehen. Dies ist<br />

von entscheidender Bedeutung, da<br />

nicht jeden Federkontaktstift eine<br />

24 3/<strong>2020</strong>


Qualitätssicherung/Messtechnik<br />

perfekte koaxiale Abschirmung<br />

umgibt. Für diese Analyse wurde<br />

daher eine Konfiguration eines Stifts<br />

mit einer Länge von 2,25 mm und<br />

einem Erdungsstift zwischen den<br />

Signalstiften (Angreifer und Opfer)<br />

in Betracht gezogen.<br />

Wie in Bild 11 dargestellt, wurden<br />

die elektrischen und magnetischen<br />

Felder bei 5 und 43 GHz berechnet.<br />

In diesem Diagramm ist auch<br />

zu erkennen, dass eine Erhöhung<br />

der Anzahl der Masseanschlüsse<br />

zwischen den Signalanschlüssen zu<br />

einer Verringerung des Übersprechens<br />

unterhalb der ersten Resonanzstelle<br />

führt. Oberhalb der ersten<br />

Resonanzfrequenz ist das Übersprechen<br />

jedoch unabhängig von<br />

der Anzahl der Masse-Pins.<br />

Die Erklärung des elektrischen<br />

Feldverhaltens bei 25 GHz wurde<br />

in Bild 12 und bei 43 GHz in Bild<br />

13 in einem Querschnitt durch die<br />

Pins dargestellt. Ein roter Kreis markiert<br />

das Angreifersignal, während<br />

das Opfersignal blau dargestellt ist.<br />

Bei 25 GHz (Bild 12), unterhalb der<br />

ersten Resonanzfrequenz um 35<br />

GHz, zeigen die Erdungsstifte ein<br />

Abschirmverhalten im elektrischen<br />

Feld und schützen den Opferstift.<br />

Das hier nicht gezeigte Magnetfeld<br />

hat eine ähnliche Wirkung. Das<br />

starke elektrische Feld ist nur auf<br />

nahegelegene und umgebende<br />

Stifte beschränkt. Bei 43 GHz (Bild<br />

12), oberhalb der ersten Resonanzfrequenz,<br />

kann jedoch beobachtet<br />

werden, dass die Erdungs-Pins<br />

eine weniger effektive Abschirmung<br />

für das Opfer darstellen. Das<br />

elektrische Feld geht weit über die<br />

umgebenden Stifte des Angreifers<br />

hinaus, und einige der Feldlinien<br />

erreichen den Opferstift.<br />

Zusammenfassung<br />

Die Studie zeigt, dass eine Federkontaktstift-Lösung<br />

für 5G-WLCSP-<br />

Anwendungen von 28 bis 42 GHz<br />

eine geeignete Lösung für den hochvolumigen<br />

Wafertest darstellt. Die<br />

vorgestellte Simulation und Optimierung<br />

des Prüfkopfes zeigt, wie<br />

wichtig es ist, dreidimensionale<br />

EM-Modelle zu verwenden, um<br />

das Verhalten der Prüfkarte bei<br />

hohen Frequenzen verstehen und<br />

vorhersagen zu können. Die Untersuchungen<br />

zeigen darüber hinaus,<br />

welchen Spielraum für Verbesserungen<br />

im Design des Prüfkopfes<br />

und des Federkontaktstifts der Konstrukteur<br />

hat.<br />

Die einfachen Wartungs- und<br />

Reparaturmöglichkeiten sowie die<br />

vielseitigen Einsatzgebiete dieser<br />

Technologie machen sie zu einer<br />

beliebten und ökonomischen Testlösung.<br />

Die Federkontaktstift-Technologie<br />

hat allerdings aufgrund ihres<br />

inhärenten physikalischen Designs<br />

bei hohen Frequenzen im Vergleich<br />

zu anderen Prüftechnologien Nachteile<br />

in der Leistungsfähigkeit. So<br />

stellt sich die Frage im Anwendungsfall,<br />

ob ein Prüfkopf mit Federkontaktstiften<br />

im Projekt eine ausreichende<br />

Fehlerdetektierung bietet.<br />

Diese Veröffentlichung zeigt, dass<br />

es möglich ist, einige der Schwierigkeiten<br />

bei Hochfrequenzapplikationen<br />

zu überwinden, die mit der<br />

Verwendung von Federkontaktstiften<br />

in Prüfköpfen verbunden sind.<br />

Es ist auch wichtig zu betonen, dass<br />

der Prüfkopf nur einen Teil des Verhaltens<br />

des Signalpfads darstellt.<br />

Das Leiterplatten-Design und die<br />

Verbindung zur ATE sind gleichermaßen<br />

kritische Faktoren für die<br />

Signalintegrität.<br />

Sehr oft hängt die Wahl der richtigen<br />

Prüflösung für 5G-WLCSP-<br />

Anwendungen von den Testzielen<br />

des Kunden, dem Volumen, den<br />

Kosten, der Lebensdauer und der<br />

Wartung ab. Für all diese Anforderungen<br />

stellt eine Prüfkarte mit<br />

Bild 11: Analyse bei zwei definierten Frequenzen<br />

Federkontaktstiften eine geeignete<br />

und wirtschaftliche Prüflösung für<br />

den Wafertest dar.<br />

Krzysztof Dabrowiecki<br />

ist Produktmanager bei Feinmetall<br />

GmbH, Herrenberg, und verantwortlich<br />

für die Entwicklung von<br />

Prüfkartenlösungen für Flipchip-,<br />

RF- und WLCSP-Anwendungen.<br />

Er hält vier US-Patente, veranstaltete<br />

zahlreichen Präsentationen und<br />

veröffentlichte Artikel im Prüfkarten-Bereich.<br />

Er hat einen Master-<br />

Abschluss in Maschinenbau von<br />

der Danziger Universität für Technologie<br />

(GUT) in Polen und ist Mitglied<br />

von ASME und IEEE.<br />

Dr. Thomas Gneiting<br />

ist Geschäftsführer der AdMOS<br />

GmbH, einem Unternehmen, das<br />

sich auf Modellierung, Simulation<br />

und Unterstützung bei Designs konzentriert.<br />

Er studierte an der Fachhochschule<br />

in Esslingen und promovierte<br />

1997 an der Brunel University<br />

of West London. Im selben<br />

Jahr gründete er AdMOS in Frickenhausen<br />

bei Stuttgart.<br />

Jose Moreira<br />

ist Senior Staff Engineer im<br />

HW R & D Team der SOC Business<br />

Unit bei Advantest Europe<br />

GmbH, Böblingen. Er konzentriert<br />

sich auf die Herausforderungen<br />

beim Testen von Hochgeschwindigkeits-Digital-,<br />

Silizium-Photonik-<br />

und 5G-Millimeterwellen-<br />

Bauelementen, insbesondere in<br />

den Bereichen Design von PCB-<br />

Testvorrichtungen, Signal- und<br />

Leistungsintegrität, Messtechniken<br />

und Fokuskalibrierung. Er<br />

hat einen MS-Abschluss in Elektrotechnik<br />

und Informationstechnik<br />

vom Instituto Superior Técnico<br />

der Universität Lissabon, Portugal<br />

Quellen<br />

[1] K. Dabrowiecki: “FeinProbe<br />

solution for WLCSP applications”,<br />

SWTest Workshop, San Diego 2017<br />

[2] J. Sherry: “Testing of highfrequency<br />

5G applications and why<br />

simulations are critical to success”,<br />

Chip Scale Review, Mar-Apr 2019<br />

[3] J. Mroczkowski, D. Campion:<br />

“Production test interface solution for<br />

mmWave and antenna in package<br />

(AiP)”, Chip Scale Review, Jan-<br />

Feb 2019<br />

[4] D. Bock, J. Damm: “New test<br />

methodologies for 5G wafer highvolume<br />

production”, Chip Scale<br />

Review, Jan-Feb 2019 ◄<br />

Bild 12: Ausbreitung des elektrischen Feldes bei 25 GHz<br />

Bild 13: Ausbreitung des elektrischen Feldes bei 43 GHz<br />

3/<strong>2020</strong><br />

25


Qualitätssicherung/Messtechnik<br />

Messe-Sonderaktion für die Röntgeninspektion<br />

Interessante Leistungsmerkmale und gestochen scharfe Bilder liefert das hochpräzise Röntgensystem<br />

XTV160 von Nikon Metrology, dass über Factronix für begrenzte Zeit zum Sonderpreis erhältlich ist.<br />

Factronix GmbH<br />

office@factronix.com<br />

www.factronix.com<br />

Weil Fachmessen infolge der<br />

Corona-Krise derzeit auf dem Prüfstand<br />

stehen, will Systempartner<br />

Factronix mit seiner Messe-Sonderaktion<br />

für das im Portfolio befindliche<br />

Röntgensystem XTV160 von<br />

Nikon Metrology insbesondere kleinen<br />

und mittelständischen Unternehmen<br />

einen Mehrwert bieten. Die<br />

Sonderaktion für das leistungsstarke<br />

Röntgensystem sieht u.a. einen<br />

Rabatt vor. Parallel dazu verstärkt<br />

Factronix sein Dienstleistungsspektrum<br />

um einen erweiterten Service<br />

im Lohnröntgen.<br />

Attraktives Angebot<br />

Elektronikfertiger, die in ein Röntgensystem<br />

investieren wollen, können<br />

nun von der Messe-Sonderaktion<br />

von Factronix profitieren:<br />

Das Röntgeninspektionssystem<br />

XTV160 von Nikon Metrology wird<br />

es bis zum 18. Dezember <strong>2020</strong> mit<br />

einem Preisnachlass von 15 % auf<br />

den Listenpreis geben.<br />

Enthalten in dem Paket ist die<br />

Analyse-Software Inspect X. Zudem<br />

erfolgt die Lieferung frei Haus (inkl.<br />

Verpackung).<br />

„Da die Corona-Pandemie vielen<br />

Elektronikfertigern sämtliche Produktions-<br />

und damit auch Investitionspläne<br />

durcheinandergewirbelt<br />

hat, wollten wir insbesondere kleinen<br />

und mittelständischen Unternehmen<br />

mit unserer Sonderpreisaktion unter<br />

die Arme greifen“, erläutert Stefan<br />

Theil, Vertriebsleiter von Factronix,<br />

die Motivation zu dieser zeitlich<br />

befristeten Aktion. „Das Röntgensystem<br />

XTV160 unseres Partners<br />

Nikon Metrology ermöglicht nicht nur<br />

eine hochpräzise Fehlerdetektion in<br />

Echtzeit. Es ist auch vielseitig einsetzbar,<br />

etwa zur Wareneingangsprüfung,<br />

um Leiterplatten zu begutachten<br />

und damit die Qualität der<br />

Fertigungsprozesse wie SMT, THT<br />

und Rework & Repair sicherzustellen“,<br />

merkt er weiter an.<br />

Leistungsmerkmale der<br />

Premiumklasse<br />

Moderne Röntgeninspektionssysteme<br />

zeichnen sich vor allem<br />

durch höchste Auflösung, Bildschärfe<br />

und Messgenauigkeit aus.<br />

Das Röntgeninspektionssystem XTV<br />

160 von Nikon Metrology macht die<br />

Echtzeit-Bildgebung und Analyse<br />

von Defekten an Leiterplatten und<br />

elektronischen Baugruppen deutlich<br />

einfacher. Die Fehlerdetektion<br />

ohne subjektive Einflüsse und in<br />

Schichtbildtechnik ermöglicht der<br />

26 3/<strong>2020</strong>


Qualitätssicherung/Messtechnik<br />

äußerst präzise Objektmanipulator,<br />

der optional mit einer Präzisionsachse<br />

für CT-Anwendungen<br />

ausgestattet ist.<br />

Die 160 kV/20<br />

W starke Nanofokus-Röntgenröhre<br />

erlaubt eine Merkmalserkennung<br />

im<br />

Submikrometerbereich.<br />

Die Bildanzeige<br />

in Echtzeit<br />

erfolgt mit einem<br />

digitalen, Varex<br />

1515DX genannten<br />

16-Bit-Flachdetektor.<br />

Dadurch lassen<br />

sich Fehler in der<br />

Durchsteckmontage,<br />

Drahtbondenund<br />

Wafer-Level-<br />

Ve r b i n d u n g e n<br />

genauso zweifelsfrei<br />

erkennen wie<br />

mangelhafte BGAund<br />

QFN-Lötverbindungen<br />

sowie<br />

Kurzschlussbildungen.<br />

Eine Besonderheit stellt der 580<br />

x 580 mm große Objektträger dar,<br />

der Drehungen bei einer maximalen<br />

Neigung von bis 72° erlaubt.<br />

Dadurch ist es möglich, große Leiterplatten,<br />

mehrere Komponenten<br />

oder Baugruppen selbst bei einer<br />

bis zu 2400-fachen geometrischen<br />

Stefan Theil, Vertriebsleiter<br />

von Factronix: „Mit unserer<br />

Messe-Sonderaktion für das<br />

Röntgensystem XTV160 von<br />

Nikon Metrology wollen wir<br />

gerade kleinen und mittelständischen<br />

Unternehmen<br />

einen deutlichen Mehrwert<br />

bieten.“<br />

Vergrößerung aus jeder möglichen<br />

3D-Perspektive zu begutachten. Ermöglicht<br />

wird dies durch einen Fünfachsen-Manipulator<br />

(X, Y, Z, Drehen,<br />

Neigen), der jene<br />

360°-Ansichten<br />

aus der Vogelperspektive<br />

gewährt,<br />

während der für<br />

den Anwender interessante<br />

Bereich<br />

immer in der Mitte<br />

des Sichtfelds<br />

fixiert bleibt.<br />

Software und<br />

Bildoptimierung<br />

Das vertikal angeordnete<br />

System<br />

(mit Röntgenröhre<br />

unter dem Objektträger<br />

und winkelverstellbarem<br />

Bildgebungssystem)<br />

wird über die bedienerfreundliche<br />

Software<br />

Inspect-X<br />

oder einen Präzisionsjoystick<br />

gesteuert.<br />

Die Software kann den Prozentsatz<br />

von Lunkern im Lötmaterial<br />

automatisch ermitteln – eine wichtige<br />

Funktion, um sicherzustellen,<br />

dass die elektronische Baugruppe<br />

die geforderten Vorgaben erfüllt. Die<br />

Echtzeit-Bild optimierung C.Clear<br />

passt sich intelligent an wechselnde<br />

Röntgenbedingungen und Probenpositionen<br />

an, regelt automatisch<br />

die Bildsteuerung sowie die Kontrast-<br />

und Helligkeitseinstellungen.<br />

Das Ergebnis sind kristallklare<br />

und kontrastreiche Bilder, die eine<br />

Defekterkennung<br />

leicht machen und<br />

die Pseudofehlerrate<br />

reduzieren.<br />

Lohnröntgen,<br />

wenn’s schnell<br />

gehen muss<br />

Thomas Otto, CTO von<br />

Factronix: „Wir helfen<br />

unseren Kunden nicht<br />

nur beim Lokalisieren<br />

des Fehlers, sondern<br />

beraten unsere Kunden<br />

fachkundig hinsichtlich<br />

erforderlicher Maßnahmen<br />

zur Optimierung der<br />

Fertigungsprozesse.“<br />

Darüber hinaus<br />

können Elektronikfertiger<br />

auch<br />

vom langjährigen<br />

Knowhow von Factronix<br />

in Sachen<br />

Röntgeninspektion<br />

profitieren. Die zerstörungsfreie<br />

Röntgenuntersuchung<br />

ermöglicht eine<br />

zuverlässige und<br />

schnelle Fehlerdetektion.<br />

Zudem<br />

erlaubt es wertvolle<br />

Erkenntnisse zur<br />

Fehlervermeidung.<br />

Factronix setzt<br />

hierbei auf die bewährte Technologie<br />

des Röntgensystems XTV160<br />

von Nikon Metrology. Das System<br />

erlaubt eine effiziente Röntgenanalyse<br />

in 2D- und 3D-Technik und<br />

wartet mit einer Schrägdurchstrahlung<br />

von bis zu 72° auf. Mit einer<br />

weit über 36.000-fachen Vergrößerung<br />

(geometrisch bis 2400-fach)<br />

lassen sich kleinste Fehler im Submikrometerbereich<br />

zweifelsfrei detektieren.<br />

„Wir helfen<br />

unseren Kunden<br />

nicht nur beim<br />

Lokalisieren des<br />

Fehlers, sondern<br />

beraten sie auch<br />

fachkundig hinsichtlich<br />

erforderlicher<br />

Maßnahmen<br />

zur Optimierung<br />

der Fertigungsprozesse,<br />

um die Fehlerursache<br />

bereits<br />

im Vorfeld zu eliminieren“,<br />

betont Thomas<br />

Otto, CTO von<br />

Factronix. Damit<br />

setzt der Systempartner<br />

verstärkt<br />

auf eine fundierte<br />

Beratung sei -<br />

ner Kunden. Der<br />

anschließende<br />

Prüfbericht beinhaltet<br />

eine umfassende<br />

Dokumentation, worunter<br />

Übersichtsbilder und Detailaufnahmen<br />

mit Maschinenparameter<br />

zählen. ◄<br />

Kalibrierung und Programmierung von Sensoren<br />

Aus der Partnerschaft mit TDK-<br />

Micronas ist ein weiteres Programmiergerät<br />

(ISCM) für die Kalibrierung<br />

und Programmierung der<br />

HAL393y-Sensoren in automatisierten<br />

industriellen Produktionsumgebungen<br />

ab sofort verfügbar.<br />

„HAL 39xy ist eine neue Generation<br />

von 3D Position-Sensoren<br />

von TDK, die die Anforderungen<br />

´Störfeld-unempfindliche Positionsbestimmung<br />

linearer Bewegungen<br />

oder Drehbewegungen<br />

sowie ISO-26262-gemäße Produktentwicklung<br />

erfüllt.“ (Quelle:<br />

www.micronas.tdk.com/de/pro-<br />

dukte/direktwinkel-sensoren/hal-<br />

39xy?detailnid=3591)<br />

Das ISCM (C19) ermöglicht<br />

das parallele Programmieren<br />

und Einlesen von zwei HAL393y-<br />

Sensoren. Neben den üblichen<br />

Parametern wie Seriennummer,<br />

Verstärkung und Offset wird<br />

sowohl die 17-Punkt- als auch die<br />

33-Punkt-Linearisierung unterstützt.<br />

Die Sensordaten können<br />

im PWM- oder SENT-Format eingelesen<br />

werden. Der zusätzliche<br />

Schaltausgang (konfigurierbarer<br />

High/Low-Side-Schalter) des<br />

HAL3930 kann ebenfalls eingelesen<br />

und programmiert werden.<br />

Ein ISCM für den HAL3980<br />

mit PSI5-Schnittstelle ist derzeit<br />

in der Entwicklung, um die Sensor-Famile<br />

komplett abdecken<br />

zu können.<br />

CGS Computer Gesteuerte<br />

Systeme GmbH<br />

www.cgs-gruppe.de<br />

3/<strong>2020</strong><br />

27


Zuverlässigkeit auf hohem Niveau<br />

Factronix präsentiert mit Hyperswash ein neues Reinigungssystem des Herstellers PBT Works. Weitere Highlights<br />

sind das Full-3D-AOI von Aleader Europe und das Röntgensystem XTV160 von Nikon Metrology.<br />

Die PBT-Reinigungsanlage Hyperswash ist ein Einkammer-<br />

Reinigungssystem, das auf sehr hohe Reinheitsanforderungen bei<br />

gleichzeitig hohem Durchsatz ausgelegt ist<br />

Factronix GmbH<br />

office@factronix.com<br />

www.factronix.com<br />

Qualitätssicherung/Messtechnik<br />

Alles für die zuverlässige Baugruppenfertigung<br />

aus einer Hand:<br />

Factronix hat die aktuellen Systeme<br />

und Maschinen namhafter Hersteller<br />

ins Portfolio aufgenommen und<br />

stellt diese nun vor:<br />

Hyperwash im Detail<br />

Mit der Reinigungsanlage Hyperswash<br />

will Hersteller PBT Works<br />

neue Maßstäbe hinsichtlich Reinigungsergebnisse,<br />

Durchsatz und<br />

Zuverlässigkeit bei der Baugruppenreinigung<br />

setzen. Die vollautomatische<br />

Sprühreinigungsanlage ist<br />

für die Reinigung komplexer Baugruppen<br />

mit hoher Packungsdichte<br />

und geringem Standoff ausgelegt.<br />

Leiterplatten, Fehldrucke, Druckschablonen<br />

oder Lötrahmen lassen<br />

sich gleichermaßen zuverlässig reinigen.<br />

Die Anlage eignet sich zudem<br />

zur Reinigung von Keramiksubstraten<br />

wie DCBs (Direct Copper Bonds)<br />

vor dem Bond-Prozess.<br />

Für schnelle Prozesszeiten, auch<br />

bei hartnäckigen Rückständen, sorgen<br />

die beidseitige Direktbesprühung<br />

und Turboluftmesser zur Heißlufttrocknung.<br />

Hyperswash zeichnet sich durch<br />

einen ausgesprochen niedrigen<br />

Verbrauch an Reinigungsmittel und<br />

Wasser aus und ist zudem kompatibel<br />

mit gängigen Reinigungsmedien<br />

verschiedener Hersteller wie<br />

Kyzen oder Zestron.<br />

Full-3D-AOI ALD8720S<br />

Aleader Europe offeriert Full-3D<br />

AOI- und SPI-Systeme, die vor allem<br />

mit einer extrem hohen Präzision,<br />

leichter Programmierung und intuitiven<br />

Bedienung aufwarten. Aktuelles<br />

Flaggschiff ist das ALD8720S<br />

genannte Full-3D-AOI.<br />

Das ALD8720S Full-3D-AOI (links) arbeitet hochpräzise, ist leicht zu programmieren und weist viele<br />

Leis tungsmerkmale wie die IPC-Kompatibilität auf. Das hochpräzise XTV160-Röntgeninspektionssystem von<br />

Nikon Metrology macht die Echtzeit-Bildgebung und Analyse von Defekten deutlich einfacher<br />

Zu den bemerkenswerten Leistungsmerkmalen<br />

gehören etwa das<br />

Autoprogramming, die IPC-Kompatibilität,<br />

eine gute Schrifterkennung<br />

und die gänzlich neuentwickelten<br />

Phasen-Shift-Projektoren.<br />

Gerade die deutlich vereinfachte<br />

Programmerstellung erlaubt es, dass<br />

ein Einstieg oder Umstieg mit diesen<br />

Maschinen innerhalb weniger Stunden<br />

erfolgen kann. Bislang dauerte<br />

der Einstieg in die AOI-Welt oft mehrere<br />

Wochen, was durch die komplett<br />

neu durchdachte Software nun der<br />

Vergangenheit angehört. Die intuitive<br />

Bedienkonsole mit einem 23,6<br />

Zoll großen Touchscreen macht es<br />

selbst ungeübten Anwendern leicht,<br />

komplexe Testprogramme in kürzester<br />

Zeit zu erstellen, zu debuggen<br />

und auszuwerten.<br />

Messe-Sonderaktion mit XTV160-<br />

Röntgeninspektionssystem<br />

Fachmessen stehen wegen der<br />

Coronakrise auf dem Prüfstand.<br />

Gerade deswegen startet Factronix<br />

ab sofort mit einer Messe-Sonderaktion<br />

für einen klaren Durchblick in<br />

der Fehlerdetektion. Das hochpräzise<br />

XTV160-Röntgeninspektionssystem<br />

von Nikon Metrology macht<br />

die Echtzeit-Bildgebung und Analyse<br />

von Defekten an Wafer-Bonds,<br />

allen Elektronikbauteilen und Leiterplatten<br />

deutlich einfacher und sorgt<br />

dafür, dass sich die Fertigungsqualität<br />

signifikant erhöhen lässt.<br />

Die intuitive Bedienung, die Möglichkeit<br />

zur schnellen Erstellung von<br />

Prüfprogrammen und die stabilen<br />

Bildanalyse-Algorithmen sorgen für<br />

gesteigerte Produktivität. Ein weiterer<br />

Vorteil ist die offene Röntgenröhre,<br />

die einen einfachen und ausgesprochen<br />

kostengünstigen Austausch<br />

des Filaments ermöglicht. Für<br />

eine kontrastreiche, detailgenaue<br />

Wiedergabe sorgt eine starke 160<br />

kV Röntgenquelle.<br />

Rabatt<br />

Ab sofort gibt es für das hochpräzise<br />

XTV160-Röntgeninspektionssystem<br />

von Nikon Metrology einen<br />

Rabatt von 15 % auf den Listenpreis.<br />

Die Aktion läuft bis zum 18.<br />

Dezember <strong>2020</strong>. ◄<br />

28 3/<strong>2020</strong>


Qualitätssicherung/Messtechnik<br />

Kleinste elektrische Markiereinheit zur<br />

Kennzeichnung von Leiterplatten<br />

Die neue Markiereinheit von Ingun beeindruckt durch ihre äußerst kleine Bauweise. Eine austauschbare Graviereinheit<br />

sorgt für einen einfachen, schnellen und werkzeuglosen Austausch verbrauchter Einheiten.<br />

eine präzise und stufenlose Positionierbarkeit.<br />

Der Weitbereichseingang<br />

mit einer Betriebsspannung<br />

von 6 bis 42 V DC stellt eine<br />

einfache und sichere Nutzung mit<br />

allen gängigen Testsystemen sicher.<br />

Im Gegensatz zu herkömmlichen<br />

Verbindungstechniken ermöglicht<br />

die Steckverbindung mit Buchsenleiste<br />

einen zerstörungsfrei lösbaren<br />

Spannungsanschluss.<br />

Für den Selbstausbau<br />

verfügbar<br />

Die Markiereinheit ist als Ausbauzubehör<br />

für den Selbstausbau<br />

verfügbar oder kann bei Bedarf in<br />

einen ausgebauten Ingun-Prüfadapter<br />

eingebaut werden. ◄<br />

Automatic Test System<br />

Ingun Prüfmittelbau GmbH<br />

www.ingun.com<br />

3/<strong>2020</strong><br />

Die elektrische Markiereinheit<br />

von Ingun ist für die prozesssichere<br />

Kennzeichnung „gut“-geprüfter Leiterplatten,<br />

nichtgehärteter Metalle<br />

oder elektronischer Baugruppen vorgesehen.<br />

Hierfür wird ein Kreis mit<br />

einem Durchmesser von 2 mm dauerhaft<br />

auf den Prüfling eingraviert.<br />

Vielzahl an Leistungsmerkmalen<br />

Die neue elektrische Markiereinheit<br />

zeichnet sich durch eine Vielzahl<br />

an Leistungsmerkmalen aus.<br />

Durch die äußerst kleine Außenabmessung<br />

wird eine deutliche<br />

Platzersparnis im Adapterausbau<br />

erreicht. Zudem besteht die Markiereinheit<br />

aus zwei Baugruppen: der<br />

fest installierten Kontakthülse und<br />

der austauschbaren Graviereinheit.<br />

Einfacher Austausch<br />

Dies gewährleistet einen schnellen<br />

und einfachen Austausch verbrauchter<br />

Einheiten ohne Werkzeug,<br />

denn die Hülse verbleibt angeschlossen<br />

im Prüfadapter. Hierdurch<br />

werden Zeit- und Kosten im<br />

Prüfprozess eingespart. Ein durchgehendes<br />

Außengewinde sorgt für<br />

CT350 Comet T - eine Klasse für sich<br />

- skalierbare Modultechnik, flexibel konfigurierbar<br />

- einheitliches Software-Paket und Bussystem<br />

=> Testerressourcen nach Bedarf, geringe Kosten<br />

Besondere Eigenschaften<br />

- Incircuit-Test, Funktionstest, AOI-Funktionen und Boundary Scan Test<br />

in einem Testsystem mit leistungsfähiger Testsequenzer-Software<br />

- sehr schnelle Inline-, Nutzen- und Multisite Tests<br />

- Mixed Signal-Tests, bis zu 1.5 GS/s digital, 5 GS/s analog<br />

- Amplitudenauflösung bis 24 Bit, Impulsmessungen<br />

- CAD-Daten-Import, Testabdeckungsanalyse, Programmgenerator<br />

- Debugging Tools, internes Digital Scope und<br />

Waveform-Generator an jedem Testpunkt<br />

- Logging- und Statistikfunktionen<br />

- flexible Datenbank- und QM-Systemschnittstelle<br />

- grafische papierlose Reparaturstation<br />

- konkurrentes Engineering für Entwicklung, Fertigung<br />

Schneller und zuverlässiger Support<br />

Incircuit Test<br />

Function Test<br />

Boundary Scan Test<br />

AOI Test<br />

Stand alone - System<br />

Inline - System<br />

Customized - Solution<br />

Dr. Eschke Elektronik<br />

www.dr-eschke.de Email info@dr-eschke.de Tel. 030 56701669<br />

29


Qualitätssicherung/Messtechnik<br />

Vollständige optische Wafer-Prüfung für µLEDs<br />

Instrument Systems Optische<br />

Messtechnik GmbH<br />

Konica Minolta Gruppe<br />

www.instrumentsystems.com<br />

Die kamerabasierte Messlösung mit der<br />

LumiTop 4000 erlaubt in Kombination<br />

mit einem 100-mm-Makroobjektiv die<br />

schnelle parallele Analyse der µLEDs<br />

eines Wafers<br />

Instrument Systems bietet für das µLED-Wafertesting<br />

eine einzigartige kamerabasierte Lösung an, die zweidimensional,<br />

pixelgenau und innerhalb vorgegebener<br />

Taktzeiten optische Analysen erstellt.<br />

Die LumiTop 4000 besitzt 12 MP Auflösung und<br />

detektiert kleinste Defekte und Inhomogenitäten auf<br />

dem Wafer. Dank 100-mm-Makroobjektiv ermöglicht<br />

die Kamera eine schnelle parallele Inline-Analyse aller<br />

µLEDs auf einem Wafer in einer einzigen Teststation.<br />

µLEDs sind bekannt als herausfordernde neue Display-Technologie.<br />

Sie sind kleiner als 100 µm und besitzen<br />

außergewöhnliche optische Eigenschaften. So<br />

lassen sich Displays mit breitem Farbumfang, hohem<br />

Kontrast sowie sehr hoher Auflösung herstellen. Insbesondere<br />

in der Massenproduktion entstehen genau<br />

dadurch neue Herausforderungen für die optischen<br />

Qualitätstests, die in jedem Produktionsschritt, also<br />

auch bereits auf Waferlevel, erforderlich sind. Herkömmliche<br />

Standardtests können das nicht leisten.<br />

Für ein effizientes Testen von tausenden von µLEDs<br />

auf einem Wafer muss der Prüftest parallelisiert werden.<br />

Dies ist auch eine Herausforderung für den Hersteller,<br />

der dafür möglichst viele µLEDs zeitgleich<br />

kontaktieren muss. Zusätzlich soll die optische Prüfung<br />

schnell und genau sein und synchron zum getakteten<br />

Produktionsfluss laufen. Das funktioniert nur mit<br />

einer 2D-Messung über spezifisch kalibrierte Geräte<br />

zur Vermeidung von Messfehlern.<br />

Die innovativen 2D-Kamerasysteme der LumiTop-<br />

Familie von Instrument Systems bieten eine schnelle<br />

und in der Produktion etablierte Lösung. Die 2D-Kamera<br />

wird kombiniert mit einem Highend-Spektralradiometer,<br />

das als simultanes Referenzmessgerät für hochgenaue<br />

Messergebnisse sorgt. Die LumiTop-Familie bietet für<br />

Testobjekte jeder Größe eine spezielle Ausführung.<br />

Die neue LumiTop 4000 mit 100-mm-Objektiv ist<br />

besonders gut geeignet für das µLED-Wafertesting.<br />

Bei einem FoV (Sichtfeld) von ungefähr 1 x 1,4 cm können<br />

potentiell viele tausende µLEDs mit einer minimalen<br />

Pixel-Größe bis zu 30 µm gleichzeitig vermessen<br />

werden. Ein Hardware-Trigger synchronisiert die<br />

Kamera mit der vorgegebenen Taktzeit. Der CMOS-<br />

Sensor bietet einen besonders großen Dynamikbereich.<br />

Die dazugehörige umfangreiche LumiSuite-Software<br />

ermöglicht vielseitige Analysen der Messergebnisse.<br />

So ist unter anderem die Erstellung einer Pixel-<br />

Intensity-Map bzw. Farb-Map möglich. Algorithmen<br />

können über wählbare Kriterien nach Pixeldefekten<br />

suchen und diese markieren. Die LumiTop-Systeme<br />

sind sowohl für den Einsatz im Labor als auch in der<br />

Produktionslinie bestens geeignet.<br />

Display Week <strong>2020</strong>, digitaler Messestand ab dem<br />

3. August <strong>2020</strong>:<br />

www.instrumentsystems.com/sid<strong>2020</strong><br />

Schnelle und zuverlässige Sichtkontrolle von Leiterplatten<br />

Vision & Control GmbH<br />

www.vision-control.com<br />

Mit den intelligenten und kompakten<br />

Bildverarbeitungssystemen<br />

von Vision & Control gelingt die<br />

optische Qualitätskontrolle elektronischer<br />

Baugruppen präzise bei<br />

hohen Taktraten.<br />

Zur industriellen Montage elektronischer<br />

Baugruppen gehört am<br />

Schluss eine Qualitätskontrolle<br />

inklusive Sichtprüfung. Dabei wird<br />

auch untersucht, ob alle Komponenten<br />

vorhanden und exakt positioniert<br />

sind. Automatische Bildverarbeitungssysteme<br />

von Vision<br />

& Control erledigen diese Aufgabe<br />

preiswerter, schneller und vor allem<br />

exakter, als eine manuelle Kontrolle<br />

dies zu leisten vermag.<br />

So etwa auch bei der Fertigung<br />

von untersynchronen Stromrichterkaskaden<br />

(USK), wie sie Schunk<br />

Modultechnik für Fahrzeugkühler<br />

herstellt. Mit einer intelligenten<br />

Kamera aus der pictor-N-Serie<br />

kann hier die Prüfung auch bei sehr<br />

beengten Platzverhältnissen direkt<br />

an der Fertigungsstraße erfolgen.<br />

Die Gehäuse dieser Kamera-Serie<br />

sind zwar kleiner als eine Zigarettenschachtel,<br />

beherbergen aber trotzdem<br />

einen innovativem CMOS-Sensor<br />

sowie einen schnellen ARM-Cortex-A9-Prozessor<br />

mit integriertem<br />

FPGA. Ein leistungsfähiges Bildverarbeitungssystem<br />

ist bereits installiert<br />

und vom Funktionsumfang her<br />

kompatibel zu den vicosys-Mehrkamerasystemen.<br />

Die Konfiguration<br />

und Bedienung mit Livebild erfolgt<br />

über ein Webinterface. Damit kann<br />

die Prüfung von jedem PC oder<br />

Tablett im gleichen Netzwerk aus<br />

konfiguriert und bedient werden.<br />

Das Prüfobjekt wird von einem telezentrischen<br />

Objektiv (T360/0,19a)<br />

erfasst. Dank des parallelen Strahlengangs<br />

bildet eine telezentrische<br />

Optik ohne perspektivische Ver-<br />

30 3/<strong>2020</strong>


Qualitätssicherung/Messtechnik<br />

Vielseitiger Test Handler mit geringen<br />

Abmessungen<br />

IPTE Factory Automation NV<br />

IPTE Germany GmbH<br />

info@ipte.com<br />

www.ipte.com<br />

Mit dem Easy Test Handler ETH<br />

bietet die IPTE Factory Automation<br />

einen vielseitigen Test Handler.<br />

Der IPTE ETH beherrscht weitestgehend<br />

alle aktuell nachgefragten<br />

Tests. Je nach Kundenanforderung<br />

automatisiert er folgende<br />

Tests: Flash-Programmierung, Endof-Line-Tests,<br />

Boundary Scan, HF-<br />

Tests (Faraday’scher Käfig), Funktionstest<br />

sowie optische Tests. Weitere<br />

kundenspezifische Tests sind<br />

darüber hinaus ebenfalls möglich.<br />

Mit seinen geringen Abmessungen<br />

(500 mm Breite) hat der<br />

ETH den geringsten Platzbedarf<br />

weltweit. Eine weitere Besonderheit<br />

ist die Bypass-Funktion. Durch<br />

den Einsatz eines zweiten Handlers<br />

wird die Fertigungslinie nur um 500<br />

mm verlängert, aber der Ausstoß<br />

verdoppelt sich meist.<br />

Der IPTE ETH eignet sich für<br />

den Einsatz mit Einzelleiterplatten,<br />

Leiterplattennutzen oder entsprechenden<br />

Werkstückträgern für<br />

Leiterplatten. Es können ein- oder<br />

beidseitige Kontaktierungen realisiert<br />

werden. Die Kontaktierungsadapter<br />

lassen sich einfach und<br />

schnell tauschen.<br />

Der IPTE Easy Test Handler ETH<br />

ist eine wirtschaftliche Testlösung.<br />

Er lässt sich einfach in ein automatisiertes<br />

SMEMA-kompatibles<br />

Testumfeld integrieren und bietet<br />

ausreichend Platz für 19-Zoll-Test-<br />

Equipment (10 HE). Das LC-Touchdisplay<br />

erlaubt den Zugriff auf alle<br />

erforderlichen Parameter und Einstellungen.<br />

Last but not least<br />

ist die IPTE Betriebs-Software<br />

TS 1 sehr benutzerfreundlich. Dies<br />

hat sich in der Praxis mit tausenden<br />

von installierten IPTE-Produkten auf<br />

der ganzen Welt bewährt und wird<br />

von den Kunden sehr geschätzt.<br />

Die IPTE Software TS 1 erlaubt<br />

den automatischen Betrieb und ermöglicht<br />

somit eine Kostenreduzierung<br />

sowie eine Steigerung der Flexibilität.<br />

◄<br />

zerrung ab. Innerhalb des Schärfentiefebereichs<br />

bleibt die Größe<br />

des abgebildeten Körpers auch<br />

bei wechselnden Abständen konstant.<br />

Damit sind präzise und vor<br />

allem reproduzierbare Reihenmessungen<br />

von Größe, Lage oder Position<br />

der Prüflinge möglich, auch<br />

wenn sich die zu untersuchenden<br />

Objekte nicht immer exakt an der<br />

selben Stelle befinden.<br />

Für eine kontrastreiche Ausleuchtung<br />

sorgt ein großes Ringlicht aus<br />

der vicolux-Serie. Mit ihm lassen<br />

sich in unserem Beispiel sowohl<br />

die hellen Schleifsteingehäuse wie<br />

auch die dunklen Spulen gleichermaßen<br />

gut zu erkennen.<br />

Dank der grafischen Programmieroberfläche<br />

vcwin ist die<br />

Prüfsequenz in wenigen Schritten<br />

erstellt: Nach der Bildaufnahme<br />

ermittelt die Funktion<br />

„Kreis antasten“ zunächst den<br />

Mittelpunkt der Platine. Sie orientiert<br />

sich dabei am kreisrunden<br />

Durchbruch in deren Zentrum.<br />

Anschließend identifiziert<br />

der mehrfach ausgeführte Befehl<br />

„Muster suchen“ alle Komponenten<br />

und bestimmt ihre Lage.<br />

Anhand deren Abstände zum<br />

Zentrum wird entschieden, ob<br />

die Baugruppe die festgelegten<br />

Toleranzwerte einhält oder aussortiert<br />

werden muss. ◄<br />

3/<strong>2020</strong><br />

31


Qualitätssicherung/Messtechnik<br />

Unterstützung beim Test von Beatmungsgeräten<br />

Die Spea GmbH unterstützt die<br />

Brückmann Elektronik GmbH beim<br />

Test von Baugruppen für Beatmungsgeräte.<br />

Brückmann – Systemlieferant<br />

für hochqualitative Elektroniklösungen<br />

und EMS – fertigt für<br />

einen Kunden aus der Medizintechnik<br />

kurzfristig in großem Umfang<br />

Elektroniken für Beatmungsgeräte.<br />

Dafür investierte Brückmann<br />

in zusätzliches Fertigungsequipment,<br />

um die Produktionskapazitäten<br />

zu erhöhen und bat Spea<br />

um Unterstützung beim Test. Aufgrund<br />

der langjährigen und guten<br />

partnerschaftlichen Zusammenarbeit<br />

mit Brückmann und der Möglichkeit<br />

in der derzeitigen Situation<br />

helfen zu können, hat Spea sofort<br />

zugesagt. Bei dem Auftrag handelt<br />

es sich um ca. 5000 Stück der<br />

Main-CPU des Geräts.<br />

Das Prüfprogramm für den Incircuit-Test<br />

wurde bereits bei Brückmann<br />

für das im Unternehmen vorhandene<br />

Flying Probe Testsystem<br />

SPEA 4050 generiert. Um möglichst<br />

kurze Testzeiten zu erreichen,<br />

wurde es bei SPEA für die Nutzung<br />

auf dem Flying Probe System SPEA<br />

4080 konvertiert. Der SPEA 4080<br />

garantiert aufgrund seiner einzigartigen<br />

Architektur und durch die<br />

Kalibrierung und Programmierung von Sensoren<br />

simultane Kontaktierung von Oberund<br />

Unterseite extrem schnelle Testgeschwindigkeiten<br />

und höchste Fehlerabdeckung.<br />

Beim Test solcher Medizintechnikprodukte<br />

ist die Fehlerabdeckung<br />

von entscheidender Bedeutung.<br />

Nach dem Test muss man zu<br />

100 % sicher sein, dass die Baugruppe<br />

einwandfrei funktioniert und<br />

auf Dauer problemlos ihren Dienst<br />

tun wird. Deshalb ist ein parametrischer<br />

und dynamischer Bauteiletest,<br />

wie ihn die Spea-Systeme<br />

durchführen, zwingend erforderlich.<br />

Nur damit können alle Fehler<br />

sicher und eindeutig erkannt werden<br />

– auch die, die beim reinen<br />

Funktionstest durchrutschen würden,<br />

z.B. fehlende oder falsche<br />

Komponenten im Bereich von integrierten<br />

Schaltkreisen, Eingangsschutzbeschaltungen<br />

und redundanten<br />

Schaltkreisen.<br />

Das sind nur einige Fehlerbeispiele,<br />

die illustrieren, wie wichtig<br />

die richtige Teststrategie für die<br />

Qualität der Produkte ist. Das gilt<br />

natürlich nicht nur für Medizintechnikprodukte...<br />

Spea GmbH<br />

Systeme für professionelle<br />

Elektronik und Automation<br />

spea.germany@spea.com<br />

www.spea-ate.de<br />

Aus der Partnerschaft mit Infineon<br />

ist ein weiteres Programmiergerät<br />

(ISCM) für die Kalibrierung<br />

und Programmierung des<br />

TLI4971 Stromsensors in automatisierten<br />

industriellen Produktionsumgebungen<br />

ab sofort verfügbar.<br />

Vorgestellt wurde das ISCM während<br />

der Infineon Virtual Sensor<br />

Experience am 21. Juli. in einer<br />

Live-Demo.<br />

„Das erste Familienmitglied, der<br />

XENSIV TLI4971, deckt Strommessbereiche<br />

von ±25 A bis zu<br />

±120 A ab. Er ist für industrielle<br />

Anwendungen wie Motorantriebe<br />

bis zu 50 kW oder Photovoltaik-<br />

Wechselrichter ausgelegt. Weitere<br />

Produkte der Sensor-Familie<br />

folgen <strong>2020</strong> und werden für den<br />

Einsatz im Automotive-Bereich<br />

qualifiziert.“ (Quelle: https://www.<br />

infineon.com/cms/de/about-infineon/press/market-news/2019/<br />

INFATV201905-064.html)<br />

Das ISCM (C20) ermöglicht das<br />

parallele programmieren und einlesen<br />

von drei TLI4971 Sensoren.<br />

Somit können auch Geräte mit 3<br />

Phasen in einem Durchgang kalibriert<br />

werden. Auf Grund der parallelen<br />

Programmierung kann die<br />

Kalibrier und Testzeit in der Fertigung<br />

industrieller Produkte signifikant<br />

reduziert werden, insbesondere<br />

wenn „On-the-fly“ in Verbindung<br />

mit einem Referenzsensor<br />

kalibriert wird. Die Auswertung<br />

und Zuordnung der Messwerte<br />

erfolgt in Real-Time im FPGA.<br />

CGS Computer Gesteuerte<br />

Systeme GmbH<br />

www.cgs-gruppe.de


Materialien<br />

Neuer Werkstoff für Hochfrequenz-<br />

Anwendungen<br />

Mit dem Werkstoff Tecacomp LCP LDS 1049426 black erweitert Ensinger das Compound- Portfolio für die Laserdirektstrukturierung<br />

Ensinger GmbH<br />

www.ensingerplastics.com<br />

3/<strong>2020</strong><br />

Der Kunststoffspezialist Ensinger<br />

präsentierte ein neues Compound<br />

für die Laserdirektstrukturierung<br />

(LDS): Tecacomp LCP LDS<br />

1049426 black. Dieser neue Werkstoff<br />

auf Basis eines flüssigkristallinen<br />

Polymers (Liquid Chrystal<br />

Polymer, LCP) ist für dünnwandige<br />

3D-MID-Bauteile mit sehr feinen<br />

Leiterbahnen konzipiert. Der innovative<br />

Werkstoff eignet sich insbesondere<br />

für Hochfrequenz-Anwendungen<br />

in den Bereichen Industrieautomation,<br />

Elektronik (Consumer,<br />

Netzwerke) und Automotive.<br />

Herausforderung gemeistert<br />

Ensinger entwickelt seit mehr als<br />

zehn Jahren Hochtemperatur-Compounds<br />

für dreidimensionale Mikrobauteile<br />

mit leitfähigen Strukturen<br />

(Molded Interconnect Devices, MID).<br />

„Die Anforderungen an integrierte<br />

Elektronikbauteile steigen: Einerseits<br />

werden Bauräume noch kleiner,<br />

andererseits müssen selbst<br />

auf Mikrobauteilen immer mehr<br />

Funktionen untergebracht werden.<br />

Der Mobilfunkstandard 5G erhöht<br />

zudem die Frequenzanforderungen<br />

an Schaltungsträger“, sagt Thomas<br />

Wallner, Leiter Vertrieb und Marketing<br />

Compounds bei Ensinger.<br />

„Unser neues Compound auf Basis<br />

von LCP ermöglicht eine sehr gute<br />

Fine-Pitch-Performance sowie eine<br />

geringe Rauheit der Metallisierung.<br />

Beides Grundvoraussetzungen für<br />

Anwendungen im Hochfrequenzbereich.<br />

Tecacomp LCP LDS ist<br />

zudem reflow-lötbar bis 260 °C –<br />

mit diesem Eigenschaftsprofil bietet<br />

es einen großen Vorteil am Markt.“<br />

Weitere Vorteile<br />

Das innovative Füllstoffkonzept<br />

des neuen Compounds erhöht die<br />

Zuverlässigkeit der Leiterstrukturen<br />

bei klimatischen und mechanischen<br />

Wechselbelastungen: Zum einen<br />

wird eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme<br />

erreicht, zum anderen<br />

ein angepasster Wärmeausdehnungskoeffizient<br />

(CTE), vergleichbar<br />

mit dem von Kupfer. Mineralische<br />

Füllstoffe (


Industrie 4.0<br />

Der digitale Wandel und der neue<br />

Return on Investment<br />

Die digitale Transformation ist für viele Unternehmen ein Muss, wenn es um die Zukunftsfähigkeit geht.<br />

Sie beeinflusst vieles, auch das, was man neuerdings unter Return on Investment verstehen kann.<br />

Bild: IDC/Internet<br />

forderungen. Drei Beispiele (nach<br />

Wikipedia):<br />

1. Die mit der Digitalisierung von<br />

Geschäftsprozessen potentiell wegfallenden<br />

Arbeitsplätze und die veränderten<br />

Anforderungen an die Qualifikationen<br />

von Menschen<br />

2. Die Bildung von Quasi-Monopolen,<br />

beispielsweise im Suchmaschinenmarkt,<br />

und die Frage, ob der<br />

Schumpetersche Mechanismus der<br />

schöpferischen Zerstörung in der<br />

Internet-Wirtschaft überhaupt gilt.<br />

3. Die Konzentration von Kapital,<br />

Knowhow und Daten durch immer<br />

größer und mächtiger werdende<br />

Internet-Konzerne auf wenige Länder<br />

und Personen.<br />

Die Komplexität und Größe des<br />

Themenfeldes „digitale Transformation“<br />

bringen es mit sich, dass<br />

damit noch viele Unternehmen überfordert<br />

sind und noch nicht genau<br />

wissen, was es bedeutet, ihr Unternehmen<br />

im digitalen Zeitalter neu<br />

zu gestalten. So entwickelt sich<br />

beispielsweise zusätzlich zu den<br />

traditionellen Maßstäben für den<br />

ROI (Return on Investment) auch<br />

die Definition des Unternehmungswerts<br />

ständig weiter.<br />

Digitale Transformation<br />

Der Begriff der dritten industriellen<br />

Revolution steht zwar so (noch)<br />

nicht in den Geschichtsbüchern,<br />

doch meint er einen digitalen sowie<br />

mikroelektronischen Wandel, bei<br />

dem das Internet noch stärker in<br />

den Fokus der Gesellschaft rückt.<br />

Man spricht daher auch von digitaler<br />

Transformation.<br />

Die digitale Transformation (auch<br />

„digitaler Wandel“) ist ein fortlaufender,<br />

in digitalen Technologien<br />

begründeten Veränderungsprozess,<br />

der speziell auch Unternehmen<br />

betrifft. Im engeren Sinne ist<br />

dieser hier der durch digitale Technologien<br />

oder darauf beruhenden<br />

Kundenerwartungen ausgelöste<br />

Veränderungsprozess.<br />

Die Basis der digitalen Transformation<br />

bildet innerhalb der qualitativ<br />

und quantitativ wachsenden<br />

digitalen Technologien eine ebenso<br />

an Bedeutung gewinnende digitale<br />

Infrastruktur. Technologien und Infrastruktur<br />

befördern sich dabei wechselseitig.<br />

Eine wesentliche Rolle<br />

spielt hierbei das Internet der Dinge<br />

(IoT). Digitale Anwendungen runden<br />

das Bild ab. Digitale Anwendungen<br />

sind Anwendungsprogramme, die<br />

bestimmte Funktionen und Dienste<br />

realisieren und anbieten, die früher<br />

nicht oder zumindest nicht in digitaler<br />

Form vorhanden waren, zum<br />

Beispiel Apps auf Smartphones.<br />

Die digitale Transformation ist<br />

ein fortlaufender Veränderungsprozess.<br />

Die digitalen Technologien<br />

sowie deren vielfältige Möglichkeiten<br />

und Potentiale der Verwertung<br />

und Anwendung sind ihre<br />

„Ermöglicher“ (Enablers), während<br />

die sogenannten „Akteure“ (z.B.<br />

Konsumenten, Unternehmen und<br />

der Staat) Mitwirkende in der digitalen<br />

Transformation sind.<br />

Fast deckungsgleich mit der digitalen<br />

Transformation ist die Digital<br />

Business Transformation. So<br />

bezeichnet man die Umwandlung<br />

von Geschäftsprozessen in Richtung<br />

der digitalen Welt.<br />

Wie so oft: Licht und Schatten<br />

Für Unternehmen ist die digitale<br />

Transformation vielschichtig. So<br />

hat sie massive Auswirkung auf<br />

die Organisationsstruktur: Die digitalen<br />

Technologien sind nicht nur<br />

ein Werkzeug, um die Geschäftsprozesse<br />

zu unterstützen, sondern<br />

erfordern es auch, dass Organisationen<br />

neu gestaltet werden müssen.<br />

Eine Kernkompetenz in der digitalen<br />

Transformation ist das Software<br />

Engineering. Denn sich ständig wandelnde<br />

Enablers, also digitale Technologien<br />

und Verwertungspotentiale, führen<br />

zu sich entsprechend ändernden<br />

Kundenerwartungen. Die Fähigkeit<br />

zur Anpassung von Software an die<br />

geänderten Organisationsstrukturen<br />

eines Unternehmens wird zur Schlüsselkompetenz<br />

im digitalen Zeitalter.<br />

Kernkompetenzen von Unternehmen<br />

im digitalen Zeitalter sind die<br />

Nutzung des Internets als Plattform,<br />

die Einbeziehung der kollektiven<br />

Intelligenz der Nutzer, die Hoheit<br />

über Daten, die rentable Besetzung<br />

von Nischen, die Erschließung neuer<br />

Betätigungsfelder sowie die Erstellung<br />

oder Beschaffung von Software<br />

über die Grenzen einzelner Geräte/<br />

Maschinen hinweg.<br />

Die digitale Transformation stellt<br />

die Gesellschaft vor große Heraus-<br />

Hinzuzufügen wäre vielleicht<br />

noch:<br />

4. Es wird immer seltener, einen<br />

„Endzustand“ zu erreichen. Die<br />

Komplexität der Prozesse und Verfahren<br />

nimmt immer mehr zu und<br />

gleichzeitig werden die Innovationszyklen<br />

immer kürzer. Unternehmen<br />

sind permanent gezwungen,<br />

vorhandene Prozesse anzupassen<br />

und durch effizientere digitale<br />

Lösungen zu ersetzen.<br />

Andererseits helfen digitale<br />

Lösungen den Unternehmen dabei,<br />

wichtige Ziele zu erreichen und<br />

zukunftsfähig zu bleiben. So können<br />

sie Kundenbeziehungen verbessern<br />

und die Produktivität im<br />

Unternehmen beflügeln.<br />

Die dritte industrielle Revolution<br />

befreit den Unternehmer teilweise<br />

auch von den Fesseln des<br />

Kapitals. Bis heute müssen Unternehmen<br />

mit neuen Ideen erst einmal<br />

in Maschinen und Fabriken<br />

investieren, also Eigenkapital einsetzen,<br />

Kredite aufnehmen und/<br />

oder Aktien ausgeben, bevor sie<br />

Gewinne einstreichen können. In<br />

Zukunft jedoch wird die Planung<br />

von Produkten und die Markterschließung<br />

komplett digital möglich<br />

sein: Mit Software-Lösungen<br />

von Firmen wie Autodesk oder Dassault<br />

Systems können Prototypen<br />

geplant werden und Auftragsfertiger<br />

wie ProtoLabs sorgen dafür, dass<br />

34 3/<strong>2020</strong>


aus digitalen Daten fertige Produkte<br />

mit 3D-Druck, CNC- oder Spritzguss-Verfahren<br />

entstehen.<br />

Obiges skizziert die Komplexität<br />

und Größe des Themenfeldes<br />

„digitale Transformation“. Und es<br />

macht verständlich, warum viele<br />

Unternehmen damit noch überfordert<br />

sind und noch nicht konkret<br />

wissen, was es bedeutet, ihr Unternehmen<br />

im digitalen Zeitalter neu<br />

zu gestalten.<br />

Der klassische ROI<br />

Wie sich eine Investition gelohnt<br />

hat, zeigt der Return on Investment,<br />

die Kapitalrendite, die entscheidend<br />

den Unternehmenswert mitbestimmt.<br />

Die Kennziffer des ROI beschreibt<br />

das prozentuale Verhältnis zwischen<br />

dem investierten Kapital und dem<br />

Gewinn, den das Unternehmen<br />

erwirtschaften konnte. Damit ist der<br />

ROI ein unabhängiger Maßstab für<br />

die Rentabilität und Leis tung eines<br />

Unternehmens.<br />

Die Berechnung des ROI erfolgt<br />

mithilfe zweier Finanzkennziffern:<br />

Umsatzrendite und Kapitalumschlag,<br />

diese werden zum ROI multipliziert.<br />

Die Umsatzrendite wird errechnet,<br />

indem man den Gewinn durch<br />

den Nettoumsatz dividiert.<br />

3/<strong>2020</strong><br />

Digitale Transformation und der<br />

„neue ROI“<br />

Zusätzlich zu den traditionellen<br />

Maßstäben für den ROI und den<br />

Unternehmenswert entwickelt sich<br />

die Definition des Unternehmenswerts<br />

ständig weiter. Insbesondere<br />

angesichts der gegenwärtigen Veränderungen<br />

in Industrie und Wirtschaft<br />

sehen viele die Wertschöpfungsfaktoren<br />

gewissermaßen als<br />

Gesamtkomposition. Wenn solche<br />

Verschiebungen und Wandlungen<br />

digital betrieben werden, so kann<br />

man sie auch als Schritte in Richtung<br />

der langfristigen Vision der<br />

digitalen Transformation ansehen.<br />

Beim Georgia Institute of Technology<br />

(Georgia Tech) ist man jedenfalls<br />

davon überzeugt, dass Unternehmen<br />

drei tiefgreifenden, miteinander<br />

verbundenen Transformationskräften<br />

ausgesetzt sind – zusätzlich<br />

zu den sonstigen Herausforderungen,<br />

die mit einer bestimmten<br />

Branche verbunden sind. Wenn<br />

diese Kräfte, die als „neuer ROI“<br />

bezeichnet werden, im Rahmen der<br />

Strategie zur Transformation des<br />

digitalen Geschäfts berücksichtigt<br />

und angegangen werden, können<br />

sie Beschleunigungskräfte sowohl<br />

für das Unternehmen als auch für<br />

Der neue Return on Investment nach Georgia Tech<br />

Überblick<br />

zur digitalen<br />

Transformation<br />

(Bild: Thomas<br />

Kofler/Wikipedia)<br />

die Gesellschaft sein. Das sind die<br />

drei Kräfte:<br />

Re-X<br />

Nachhaltigkeit und nachhaltiges<br />

Wirtschaften werden nicht mehr<br />

fakultativ sein, sondern auch unternehmenskritisch.<br />

Re-X meint eine<br />

entsprechende Kreislaufwirtschaft<br />

(Re: z.B. Recycling, Wiederverwendung,<br />

Wiederherstellung). Und diese<br />

wird zu einer Priorität, da Nachhaltigkeit<br />

in Zukunft das Endergebnis,<br />

die Marktstellung und den Ruf des<br />

Unternehmens stärkt.<br />

Ergebnis/Outcome<br />

Wie der Trend zu „Software as a<br />

Service“ (SaaS) zeigt, ist der Besitz<br />

eines Produkts heute nicht mehr so<br />

wichtig wie der Zugriff darauf und<br />

die Sicherung der gewünschten<br />

Ergebnisse. Die Aufmerksamkeit der<br />

Kunden verlagert sich vom materiellen<br />

Vermögenswert auf den Service,<br />

die Ausgabe oder das Ergebnis.<br />

Innovative Unternehmen verändern<br />

ihre Strategie und machen neue<br />

Geschäftsmodelle eher von Dienstleistungen<br />

und Ergebnissen als von<br />

Produkten abhängig und wechseln<br />

von einmaliger Zahlung zu wiederkehrenden<br />

Erträgen („Abonnement-<br />

Ökonomie“). Dieses Modell erfordert<br />

eine vollständige Überarbeitung<br />

des Geschäfts.<br />

Integration<br />

Industrie 4.0, die weltweit an<br />

Bedeutung gewinnt, fördert die<br />

nahtlose vertikale (interne/funktionale)<br />

und horizontale Integration in<br />

Echtzeit (entlang der gesamten Lieferkette<br />

bis einschließlich der Kunden)<br />

in ein umfassendes cyber-physisches<br />

System. Unternehmen, die<br />

wettbewerbsfähig bleiben wollen,<br />

müssen diesen Trend annehmen.<br />

Der langfristige Return on Investment<br />

von Unternehmen wird zu<br />

einem großen Teil davon abhängen,<br />

wie Unternehmen diesen neuen ROI<br />

(Re-X, Outcome und Integration)<br />

nutzen. IoT-Technologien und damit<br />

IoT-Projekte zur digitalen Transformation<br />

können in dieser rasanten<br />

Entwicklung eine bedeutende Rolle<br />

spielen. Je nach Vorbereitung und<br />

Bereitschaft sind diese drei Kräfte,<br />

die unaufhaltsam und schnell auftreten,<br />

Gegenwind oder Rückenwind.<br />

Um den Rückenwind zu maximieren<br />

und den Wettbewerb voranzutreiben,<br />

sollten Unternehmen ausdrückliche<br />

Ziele in Bezug auf diese<br />

drei Kräfte definieren. FS<br />

35


Industrie 4.0<br />

OM5-Multimode-Fasern für mehr<br />

Datendurchsatz<br />

Komplexe Applikationen<br />

und hohes Datenvolumen<br />

fordern die Infrastruktur<br />

heraus, die Glasfasertechnik<br />

verspricht Lösungen.<br />

Petra Adamik<br />

freie IT-Autorin aus München<br />

Rosenberger OSI<br />

https://osi.rosenberger.com/de<br />

Die Taktraten beim Datenwachstum<br />

haben sich in den letzten Jahren<br />

deutlich erhöht. Big Data, Cloud<br />

Computing, Internet-of-Things (IoT),<br />

Industrie 4.0 und digitale Arbeitsplätze<br />

sind dabei treibende Kräfte.<br />

Die digitale Transformation verändert<br />

die IT-Welt nachhaltig, Eine<br />

leistungsfähige Verkabelung trägt<br />

maßgeblich dazu bei, dass die Netzwerk-Infrastruktur<br />

den reibungslosen<br />

Datendurchsatz bewältigen<br />

kann. Mit OM5-Fasern drängt eine<br />

neue Kabelgeneration auf den Markt,<br />

die explizit für die Anforderungen<br />

datenintensiver Applikationen entwickelt<br />

wurde.<br />

Mehr zum Hintergrund<br />

Daten sind für Unternehmen rund<br />

um den Globus der wichtigste Rohstoff.<br />

Eine rasant wachsende Zahl<br />

von Verbrauchern und Unternehmen<br />

erzeugen und teilen Daten<br />

mit den verschiedensten Endgeräten.<br />

Das Ende dieser Entwicklung<br />

ist nicht abzusehen, wie die IDC-<br />

Studie „Data Age 2025“ prognostiziert.<br />

Bis 2025 soll sich demnach<br />

die weltweite Datenmenge auf 163<br />

ZByte verzehnfachen. Unternehmen<br />

werden nach Einschätzung der Analysten<br />

60 % dieser globalen Datenmenge<br />

erzeugen.<br />

Zwar stehen viele Organisationen<br />

mit ihrer Strategie für die Digitale<br />

Transformation noch am Anfang,<br />

aber bereits jetzt zeigt sich: Je<br />

mehr Geschäftsprozesse digitalisiert<br />

und je größer die Datenmengen<br />

werden, desto wichtiger wird<br />

die darunterliegende Infrastruktur.<br />

Stimmt der Datendurchsatz nicht,<br />

leidet die Performance von Prozessen<br />

und es verpufft der Effekt<br />

von innovativen Ideen.<br />

Unternehmen benötigen deshalb<br />

eine leistungsfähige IT-Infrastruktur.<br />

Nur so werden sie mittelbis<br />

langfristig in der Lage sein, ihre<br />

Geschäftsprozesse flexibel an die<br />

Anforderung von Kunden, Märkten<br />

und technischen Entwicklungen<br />

anzupassen. Fundament für den<br />

erfolgreichen Weg in die Digitalisierung<br />

ist daher ein sicheres und<br />

zuverlässiges Netzwerk mit einer<br />

zukunftsorientieren Verkabelung.<br />

Die Glasfaser in Gebäuden und<br />

Rechenzentren<br />

Ethernet hat sich im Bereich der<br />

Gebäude- und Rechenzentrumsverkabelung<br />

zur bevorzugten Technologie<br />

entwickelt. Die internationalen<br />

Standardisierungsgremien arbeiten<br />

kontinuierlich an der Weiterentwicklung<br />

von Standards, damit einheitliche<br />

Lösungen entstehen können,<br />

mit denen sich die Herausforderungen<br />

der Zukunft meistern lassen.<br />

So wurde im Oktober 2017 OM5<br />

als Standard für die Verkabelungsklassifizierung<br />

von Breitband-Multimode-Lichtwellenleiter<br />

festgelegt.<br />

Die Bezeichnung ist darüber hinaus<br />

für die Aufnahme in die Ausgaben<br />

der Normungs- und Standardisierungsorganisationen<br />

ISO/IEC 11801,<br />

der DIN EN 50173-1 und der ANSI/<br />

TIA-568.3-D vorgesehen.<br />

Rosenberger Optical Solutions &<br />

Infrastructure (Rosenberger OSI),<br />

Hersteller innovativer Verkabelungslösungen<br />

auf Basis von Glasfasertechnologie,<br />

hat diesen Standard für<br />

seine Produktpalette bereits adaptiert.<br />

Die neuen OM5-Produkte der<br />

Augsburger können 100 GBit Ethernet<br />

über zwei Fasern optimiert übertragen.<br />

Mit einem Wellenlängen-Multiplexverfahren<br />

lassen sich Daten<br />

mit vier verschiedenen Wellenlängen<br />

gleichzeitig übertragen. „Die<br />

ständig wachsenden Datenraten<br />

verlangen der Infrastruktur einiges<br />

ab“, bringt es Thomas Schmidt,<br />

Geschäftsführer von Rosenberger<br />

OSI auf den Punkt. „Damit Unternehmen<br />

fit für Herausforderungen<br />

wie IoT, Industrie 4.0 oder digitale<br />

Workspace sowie BigData werden,<br />

benötigen sie zukunftsorientierte<br />

Infrastrukturlösungen, die mit ihren<br />

Anforderungen wachsen können.“<br />

Hoher Datendurchsatz für<br />

komplexe Applikationen<br />

Die Weiterentwicklung hin zu<br />

OM5 ist eine logische Konsequenz<br />

aus den Anforderungen, die heutige<br />

Anwendungen an eine Infrastruktur<br />

stellen. In der Vergangenheit<br />

lag der Fokus auf der Optimierung<br />

der Übertragungseigenschaften bei<br />

einer einzelnen Wellenlägen. Diese<br />

Faser war bei 850 nm optimiert und<br />

wurde um die Jahrtausendwende<br />

als New Fiber bekannt. Heute wird<br />

sie als OM3 eingestuft. Die OM3-<br />

Faser erlaubt die Realisierung einer<br />

relativ kostengünstigen Lösung. Bei<br />

einer Übertragungslänge von 300<br />

m ist eine Datenübertragungsrate<br />

von 10 GBit/s möglich.<br />

Aufgrund des weltweiten Datenvolumens<br />

und dem Wunsch nach<br />

36 3/<strong>2020</strong>


Industrie 4.0<br />

höheren Durchsatzraten war die die<br />

Weiterentwicklung des Standards<br />

eine logische Konsequenz. Denn<br />

eine Erhöhung der Datenrate geht<br />

immer Hand in Hand mit der Reduzierung<br />

der Datenlänge.<br />

Um eine Steigerung der Übertragungsraten<br />

zu erzielen, war daher<br />

die Weiterentwicklung der Multimode-Faser<br />

erforderlich. In der ISO/<br />

IEC 11801 wurden 2010 deshalb<br />

die Spezifikationen für eine OM4-<br />

Faser definiert. Damit wurde eine<br />

verbesserte Bandbreite möglich.<br />

Die maximale Übertragungslänge<br />

einer OM4-Faser beträgt bei einem<br />

Datendurchsatz von 10 GBit/s spezifizierte<br />

550 m.<br />

Neuer Standard eröffnet weitere<br />

Optionen<br />

Die OM5-Faser hilft mit ihrer Leistungsfähigkeit,<br />

neue Dimensionen<br />

in der Datentechnik zu erschließen.<br />

So werden nun auch für Multimode-<br />

Fasern Wellenlängen-Multiplexverfahren<br />

optimal realisierbar, was für<br />

Singlemode-Fasern schon eine sehr<br />

lang etablierte Technik darstellt. Mithilfe<br />

der SWDM-Technologie (Shortwave<br />

Wavelength Division Multiplexing),<br />

die es ermöglicht, Datenströme<br />

auf verschiedenen Wellenlängen<br />

über eine Faser zu übertragen, können<br />

jetzt pro Faserpaar bis zu 100<br />

GBit/s transferiert werden. Auf diese<br />

Weise lassen sich mit einer OM5-<br />

Verkabelungung vier Datenströme<br />

zu je 25 GBit/s (100 GB Ethernet)<br />

übertragen.<br />

3/<strong>2020</strong><br />

Eine andere Möglichkeit ist, die<br />

bereits etablierte Bidi-Technologie<br />

für Singlemode-Faser auf Multimode<br />

zu projizieren. Für die gleiche<br />

Performance (100 GBbit/s pro<br />

Faserpaar) wird dann allerdings<br />

eine 50G-Transceiver-Technologie<br />

benötigt, welche je 50 GBbit/s<br />

pro Faser in Hin- und Rückrichtung<br />

über zwei verschiedene Wellenlängen<br />

überträgt.<br />

Mit herkömmlichen Fasern sind<br />

die vorgenannten Technologien<br />

nur bedingt realisierbar. Das volle<br />

Potenzial für eine Leitungslänge bis<br />

zu 150 m ermöglich nur die OM5-<br />

Faser. Diese ist im Gegensatz zu<br />

OM4- und OM3-Fasern, welche<br />

lediglich für 850 nm optimiert sind,<br />

über einen größeren Wellenlängenbereich<br />

mit der gleichen Performance<br />

wie eine OM4-Faser<br />

spezifiziert. So werden SWDM-<br />

Signale bei 850, 880, 910 und 940<br />

nm parallel über eine Faser übertagen.<br />

Bei Bidi werden Signale mit<br />

850 nm in eine Richtung und bei<br />

1300 nm in Gegenrichtung gleichzeitig<br />

übertragen.<br />

Damit sind Verkabelungs-Infrastrukturen,<br />

die auf OM5-Fasern<br />

basieren, prädestiniert für komplexe<br />

Anwendungen, in denen ein hohes<br />

Datenvolumen generiert wird und<br />

gleichzeitig extreme Anforderungen<br />

an den Datendurchsatz gestellt werden.<br />

Nur auf diese Weise lassen<br />

sich im produktiven Umfeld Echtzeitanwendungen<br />

realisieren, wie<br />

sie beispielsweise für Industrie 4.0<br />

erforderlich sind.<br />

Power-Pakete im harmonischen<br />

Zusammenspiel<br />

OM5-Multimodefasern sind<br />

prädestiniert für die Zusammenarbeit<br />

mit leistungsstarken Switches<br />

sowie für die Anbindung von<br />

Hochleistungs-Servern. Mit lediglich<br />

zwei OM5-Multimodefasern<br />

lässt sich dabei eine hoch-performante<br />

100-GBbit-Ethernet-Verbindung<br />

aufbauen. Die Kabellänge von<br />

150 m qualifiziert OM5-basierte<br />

Kabel beispielsweise für die stockwerkübergreifende<br />

Gebäudeverkabelung<br />

oder für den Einsatz in Serverräumen.<br />

In Rechenzentren mit ihrer hohen<br />

Zahl an Komponenten sowie in<br />

Applikationen mit einem hohen<br />

Datenvolumen bietet sich zukünftig<br />

400-GBbit-Ethernet an. Eine solche<br />

Lösung lässt sich mit acht OM5-<br />

Fasern realisieren. Auf diese Weise<br />

lassen sich in Rechenzentren hohe<br />

Datendurchsatzraten erzielen. Das<br />

schafft die optimalen Bedingungen<br />

für anspruchsvolle Anwendungen,<br />

für die die OM5-Faser explizit entwickelt<br />

wurde. Anwendern steht damit<br />

eine leistungsstarke Lösung zur Verfügung,<br />

welche das zu erwartende<br />

Datenwachstum in vielen Branchen<br />

optimal bewältigen kann. ◄<br />

37


Security an der Edge<br />

Cyber-Security<br />

Experten warnen:<br />

Es ist nicht die Frage<br />

ob, sondern wann<br />

ein Unternehmen<br />

beziehungsweise eine<br />

Produktion das Ziel<br />

einer Cyber-Attacke wird.<br />

Die sich verlagernde<br />

Angriffsoberfläche für<br />

Cyber-Attacken sorgt für<br />

einen wachsenden Bedarf<br />

an Security-Lösungen an<br />

der Edge.<br />

Autor:<br />

Erik Halthen<br />

ist Product Development<br />

Manager bei Analog<br />

Devices. Als Mitglied des<br />

Cyber Security Center of<br />

Excellence von ADI hat<br />

Halthen die Funktion des<br />

Security Systems Managers<br />

für Industrielösungen<br />

übernommen.<br />

Analog Devices<br />

www.analog.com<br />

Stellen Sie sich vor, Sie sind für<br />

die Nordamerika-Aktivitäten eines<br />

führenden Herstellers zuständig.<br />

An einem scheinbar normalen<br />

Arbeitstag erhalten Sie von einer<br />

ihrer größten Fabriken eine Liste<br />

von Produktdefekten. Der Trend<br />

scheint vor einiger Zeit begonnen<br />

zu haben und verstärkt sich weiter,<br />

jedoch lässt sich die Ursache des<br />

Defekts nicht lokalisieren. Dabei<br />

scheint alles in der Fabrik normal<br />

zu laufen.<br />

Verzwickte Situation<br />

Sie stehen vor der Entscheidung:<br />

Soll die betreffende Anlage für<br />

genauere Diagnosen abgeschaltet<br />

werden oder soll der Betrieb in der<br />

Hoffnung weiterlaufen, der Trend<br />

möge sich von allein umkehren und<br />

der Produktausstoß wieder ein normales<br />

Niveau erreichen? Sie entscheiden<br />

sich, die Anlage herunterzufahren<br />

und eine außerplanmäßige<br />

Wartung durchzuführen.<br />

Nach mehrstündiger Diagnose<br />

scheint es einen Durchbruch zu<br />

geben: Obwohl oberflächlich alles<br />

normal wirkt, gibt es in der SPS-<br />

Software eine Anomalie. Im Laufe<br />

weiterer Diagnosen wird klar, dass<br />

die Fabrik Opfer eines Hackerangriffs<br />

wurde.<br />

Warum hat man dies nicht früher<br />

entdeckt? Die Hacker müssen vorsichtig<br />

vorgegangen sein und den<br />

Schad-Code so verborgen gehalten<br />

haben, dass für die Bediener<br />

scheinbar alles normal lief.<br />

Nachdem die Anlage außer<br />

Betrieb gesetzt werden musste,<br />

kann die Fabrik wieder ihren regulären<br />

Betrieb aufnehmen. Die Frage<br />

aber bleibt: Ist es gelungen, alle<br />

betroffenen Anlagen in Quarantäne<br />

zu nehmen?<br />

Zum Glück sind sämtliche Geräte<br />

in der Fabrik einschließlich der<br />

Antriebe und Servos mit einer Hardware-Root-of-Trust<br />

ausgestattet, die<br />

es ermöglicht, ein Softwareupdate<br />

auf vertrauensvolle Weise an alle<br />

potenziell betroffenen Maschinen<br />

auf der Welt zu pushen. Vielleicht<br />

gelingt es mit diesem Update, das<br />

japanische Werk vor ähnlichen Problemen<br />

zu bewahren.<br />

Security-Lösungen erlangen<br />

immer mehr Bedeutung<br />

Das Beispiel zeigt: Weil sich die<br />

Angriffsoberfläche für Cyber-Attacken<br />

wandelt, gibt es ein erhöhtes<br />

Sicherheitsrisiko und einen gesteigerten<br />

Bedarf an Security-Lösungen<br />

an der Edge. Es ist unerlässlich,<br />

Fabriken auf belastbare Weise<br />

gegen Cyber-Angriffe zu wappnen.<br />

Ein Unternehmen muss in der<br />

Lage sein, Angriffe zu erkennen<br />

und nach einer Attacke wieder zu<br />

einem geordneten Betrieb zurückzukehren.<br />

Daher bedarf es für den<br />

Aufbau einer vernetzten Fabrik intelligenter<br />

Edge Devices, die mit Attacken<br />

fertig werden können. Dies wiederum<br />

macht es notwendig, Security<br />

von der untersten Ebene an, also<br />

der Hardware, einzubauen. Wenn<br />

man den untersten Ebenen der Boot-<br />

Struktur eines Geräts vertrauen und<br />

entsprechende Software-Updates<br />

herausgeben kann, ist eine Fabrik<br />

in der Lage, sich rasch von einer<br />

Attacke zu erholen und ihren regulären<br />

Betrieb wieder aufzunehmen.<br />

Sicherheitsrisiken verändern sich<br />

Die Nachfrage nach Edge-Computing<br />

führt zur Vernetzung von<br />

immer mehr Geräten, die auf der<br />

Basis der von ihnen empfangenen<br />

Daten mit ihrer realen Umgebung<br />

interagieren. Diese intelligenten<br />

Geräte sind von entscheidender<br />

Bedeutung für die Resultate des<br />

heutigen digitalen Zeitalters. Je<br />

mehr Rechenleistung allgemein verfügbar<br />

wird, umso stärker wächst<br />

der Bedarf an Schutz vor den vermehrten<br />

Risiken aus dem Cyberspace.<br />

Es ist nur eine Frage der Zeit,<br />

bis die nächste intelligente Kaffeemaschine<br />

Schlagzeilen macht, weil<br />

sie von einer Cyber-Attacke als Geisel<br />

genommen wurde. Auch wenn<br />

das Lösegeld vernachlässigbar sein<br />

dürfte, gibt es durchaus Anreize für<br />

einen Angriff auf eine Kaffeemaschine,<br />

denn wegen der geringen<br />

Hürden ist das Durchführen einer<br />

solchen Attacke sehr wohl lohnend.<br />

Bedenken Sie einmal, wieviel<br />

Aufwand man wohl treiben würde,<br />

um für eine ganze Fabrik Lösegeld<br />

zu erpressen. Die potenziellen<br />

Einnahmen sind hier deutlich<br />

höher – und damit steigt auch<br />

der Anreiz für etwaige Angreifer.<br />

infolge der zusammengewachsenen<br />

IT- und OT-Netzwerke (Operational<br />

Technology) ist es nicht mehr effektiv,<br />

beim Schutz kritischer Infrastrukturen<br />

ausschließlich auf Firewalls<br />

zu setzen. Man sollte vielmehr die<br />

Annahme zugrundlegen, dass sich<br />

jemand bereits Zugang zum Fabriknetzwerk<br />

verschafft hat, weshalb<br />

Integrität und robuste Authentifizierungs-Protokolle<br />

für sämtliche<br />

vernetzten Geräte vonnöten sind.<br />

Darauf kommt es an<br />

In einem Netzwerk zusammengeschlossener<br />

Geräte müssen diese<br />

die Fähigkeit haben, sich bei anderen<br />

Geräten im Netzwerk zu authentifizieren,<br />

Daten mit Signaturen zu<br />

Ein Cyber-Angriff folgt ökonomischen Aspekten. Je höher der<br />

Schwierigkeitsgrad eines Angriffs, desto geringer ist der Anreiz für<br />

eine Attacke<br />

38 3/<strong>2020</strong>


Cyber-Security<br />

versehen und empfangene Daten<br />

zu validieren. Zwar gibt es hierfür<br />

standardisierte Verfahren, aber<br />

eine Fabrik bringt stets bestimmte<br />

Restriktionen mit sich, die das<br />

Anpassen der Security-Maßnahmen<br />

in einigen Anwendungsfällen<br />

zu einer Herausforderung werden<br />

lassen. Die Abhängigkeit von<br />

der Zeit in Motion-Control-Anwendungen<br />

etwa kann zu Latenz-Toleranzen<br />

führen, die traditionelle<br />

Arten der gegenseitigen Authentifizierung<br />

zwischen Geräten ungeeignet<br />

machen.<br />

Bei der Verwendung der standardmäßigen<br />

Public-Key-Infrastruktur<br />

senden sich die Geräte gegenseitig<br />

Challenges zum Feststellen<br />

der Authentizität, und tauschen dann<br />

mit einer Methode wie etwa TLS<br />

(Transport Layer Security) einen<br />

gemeinsamen Session Key aus.<br />

Auch wenn diese Methode bereits<br />

in vielen Fabriken zur Anwendungen<br />

kommt, verbietet sich ihr Einsatz in<br />

schnellen Motion-Control-Anwendungen,<br />

da hier eine große Zahl von<br />

Geräten in einem bestimmten Zeitrahmen<br />

zusammenarbeiten muss.<br />

Sobald Latenzen im Mikrosekundenbereich<br />

gefordert werden, muss<br />

das Verfahren zum Authentifizieren<br />

von Nachrichten so gewählt werden,<br />

dass das geforderte Geschwindigkeits-<br />

und Sicherheitsniveau erreicht<br />

wird. Der Fluss der Daten vom Controller<br />

zu sämtlichen Komponenten<br />

der Regelschleife muss unbedingt<br />

auf kongruente Weise empfangen<br />

werden.<br />

Eine Möglichkeit, diese Art von<br />

Datenfluss zu erreichen, ist die Verwendung<br />

ein und desselben gemeinsamen<br />

Session Keys durch alle<br />

Geräte. Dies jedoch setzt eine ganz<br />

spezielle Netzwerk-Konfiguration<br />

voraus, die den Geräten die Authentifizierung<br />

bei einem Security Manager<br />

erlaubt, der sämtlichen Geräten<br />

einer bestimmten Security-Gruppe<br />

denselben Session Key zur Verfügung<br />

stellt. Diese Schlüssel werden<br />

mit dem standardmäßigen TSL-Verfahren<br />

ausgetauscht, während bei<br />

zeitkritischen Abläufen auf alternative<br />

Protokolle zurückgegriffen wird.<br />

Ausweitung von Identität und<br />

Integrität bis an die Edge<br />

Die Konnektivitätslösungen<br />

für Industrial-Ethernet der Reihe<br />

ADI Chronous ermöglichen eine<br />

geschützte Kommunikation an der<br />

Edge, das heißt an den Außengrenzen<br />

der Regelschleife. Die Lösungen<br />

sind an den Kommunikations-Endpunkten<br />

angesiedelt und können<br />

die Netzwerk-Kommunikation an<br />

jedem Knotenpunkt innerhalb des<br />

Systems absichern. Diese skalierbaren<br />

Ethernet-Lösungen ermöglichen<br />

das Ausweiten der Security<br />

in hochgradig zeitsensiblen Anwendungen,<br />

um mit wechselnden Sicherheitsrisiken<br />

fertig zu werden. Dazu<br />

zählen folgende Aspekte:<br />

• Absicherung der Außengrenzen<br />

des Fabriksteuerungs-Netzwerks<br />

mit dem Ziel, eine belastbare und<br />

verlässliche Architektur aufzubauen<br />

• Ermöglichen einer geschützten<br />

Konnektivität von Robotern, Antrieben<br />

und Produktionsmaschinen in<br />

einem integrierten OT/IT-ISN<br />

• Schaffung der Möglichkeit für<br />

Authentifizierung und Verschlüsselung<br />

(je nach Bedarf) in einer hochgradig<br />

zeitkritischen Umgebung<br />

Beispiel einer Industrial-Ethernet-<br />

Lösung<br />

Die Security-Lösungen von<br />

Analog Devices für ADI Chronous<br />

Industrial Ethernet ermöglichen<br />

eine rasche Umstellung auf die<br />

vernetzte Fabrik. Auf der Basis<br />

der geschützten Entwicklungsprozesse<br />

bieten die Industrial-Ethernet-<br />

Lösungen die Gewähr dafür, dass<br />

das Security Design die Systemapplikation<br />

möglich macht, gleichzeitig<br />

aber ein Risikomanagement über<br />

den gesamten Produkt lebenszyklus<br />

hinweg erlaubt.<br />

Zu den Security Features zählen<br />

das Generieren und Verwalten<br />

der Schlüssel sowie Schutz für<br />

Bootvorgänge, Updates und Speicherzugriffe.<br />

Die Einbindung von Security in die<br />

Geräte an den Außengrenzen eines<br />

industriellen Regelkreises schafft<br />

jenes Vertrauen in die Daten, das<br />

zum Skalieren von Lösungen nötig<br />

ist, die für Echtzeitentscheidungen<br />

in der Fabrik benötigt werden.<br />

Zusammenfassung<br />

Entscheidend für Unternehmen<br />

ist, sich den wandelnden Cyber-<br />

Risiken anzupassen. Haben es<br />

die Angreifer auf die Software des<br />

jeweiligen Geräts abgesehen oder<br />

wird es sich beim nächsten Cyber-<br />

Angriff um eine Netzwerkattacke<br />

handeln, die verfälschte Daten<br />

einschleust? Unabhängig hiervon<br />

müssen die verwendeten Geräte<br />

geschützt kommunizieren und<br />

sich vom nächsten Angriff erholen<br />

zu können. Dazu ist es notwendig,<br />

die Security von Anfang<br />

an, nämlich bereits in der Hardware,<br />

zu implementieren. Wenn<br />

man sich auf einer ganz elementaren<br />

Ebene auf den Bootvorgang<br />

eines Geräts verlassen und Software-Updates<br />

herausgeben kann,<br />

ist die Fabrik in der Lage, sich von<br />

einer Attacke zu erholen und den<br />

normalen Betrieb wiederaufzunehmen.<br />

◄<br />

Der Schaden durch einen Cyber-Angriff ist in einer vernetzten Produktion besonders hoch. Wichtig ist daher, die Betriebsumgebung sicher zu<br />

machen<br />

3/<strong>2020</strong><br />

39


Dosiertechnik<br />

Roboter für maximale Dosiergeschwindigkeiten<br />

Mit der neuen geschwindigkeitsabhängigen Dosiertechnologie FlexSpeed von Rampf Production Systems<br />

werden Durchlaufzeiten in der Serienfertigung um mehr als 50 % reduziert.<br />

Rampf Production Systems<br />

GmbH & Co. KG<br />

production.systems@rampfgroup.com<br />

www.rampf-group.com<br />

FlexSpeed-Dosierroboter von<br />

Rampf Production Systems fahren<br />

hochpräzise um die Ecke und beeindruckend<br />

schnell auf der Geraden,<br />

womit Durchlaufzeiten von Dicht-,<br />

Schäum- und Klebeprozessen in<br />

der Serienfertigung mehr als halbiert<br />

werden. Die neuentwickelte Technik<br />

beruht auf der volumetrischen<br />

Zwangsdosierung und der direkten<br />

Kopplung von Dosierleistung und<br />

Achsvorschub, wodurch das Dosiersystem<br />

extrem flexibel und reaktionsschnell<br />

ist.<br />

Wo ein Dosierroboter bislang<br />

mit gleichmäßiger Geschwindigkeit<br />

appliziert hat, ist er mit der neuen<br />

FlexSpeed-Technik nun mit bis zu<br />

40 m/min. auf der Geraden unterwegs,<br />

um kurz vor Ecken und Rundungen<br />

kontrolliert auf 20 m/min.<br />

abzubremsen, wodurch konstante<br />

Dichtungsquerschnitte und minimale<br />

Eckradien gewährleistet werden.<br />

Der wesentliche Vorteil<br />

von Rampf FlexSpeed beim Dichten,<br />

Schäumen und Kleben ist eine<br />

optimale Maschinenauslastung bei<br />

gleichzeitiger Schonung der Mechanik.<br />

Durch die nur kurzzeitige Vollbelastung<br />

tritt kaum Verschleiß ein, die<br />

Mechanik wird beim geschwindigkeitsabhängigen<br />

Dosieren geschont<br />

und die Maschinenauslastung kann<br />

deutlich gesteigert werden.<br />

Fazit<br />

„Ziel jeder Serienfertigung ist es,<br />

bei maximaler Maschinenauslastung<br />

eine maximale Stückzahl zu produzieren<br />

– und das bei gleichbleibend<br />

höchster Qualität. Für unsere Kunden<br />

in der Automobil-, Elektro-/Elektronik-,<br />

Haushaltsgeräte-, Filter- und<br />

Medizintechnikindustrie sind solche<br />

schnelle Prozessketten in der Produktion<br />

ein Muss, um im globalen<br />

Wettbewerb bestehen zu können.<br />

Mit FlexSpeed leisten wir hierfür<br />

einen entscheidenden Beitrag“, so<br />

Alexander Huttenlocher, Vertriebsund<br />

Marketingleiter bei Rampf Production<br />

Systems. ◄<br />

Dosierung flüssiger TIMs und Gap Filler<br />

ViscoTec Pumpen- und<br />

Dosiertechnik GmbH<br />

www.preeflow.com<br />

www.viscotec.de<br />

Das Auftragen und Einspritzen<br />

bzw. die Befüllung durch Injektion<br />

von TIMs oder Gap Fillern auf und in<br />

Batteriemodule oder elektronische<br />

Bauteile erfordert einen absolut<br />

prozesssicheren Umgang mit einoder<br />

zweikomponentigen Materialien.<br />

Eine präzise, vollautomatisierte,<br />

leicht regelbare und endlose<br />

Dosierung ist die Voraussetzung.<br />

ViscoTec-Dosiersysteme ermöglichen<br />

genau das: eine kontinuierliche,<br />

wiederholgenaue und materialschonende<br />

Dosierung von TIMs,<br />

Gap Filler, Dichtungsmaterialien<br />

sowie Klebstoffen – unabhängig<br />

von deren Viskosität. Ein speziell<br />

entwickelter Keramikrotor sichert<br />

selbst bei der Verwendung höchst<br />

abrasiver Materialien hohe Standzeiten.<br />

Ein Langzeitversuch mit<br />

einem 2K-Gap-Filler mit Aluminiumoxid-Füllstoffen<br />

zeigte beispielsweise<br />

eine neunfache Standzeit im<br />

Vergleich zum Standardrotor (s.<br />

auch https://youtu.be/NidHtfUdFMI).<br />

Beispiel Batteriezellenmontage<br />

Hochspannungs-Batteriezellen<br />

müssen innerhalb eines bestimmten<br />

Temperaturbereichs betrieben werden,<br />

um ihre Leistung zu erhalten<br />

und eine Überhitzung zu vermeiden.<br />

Thermische Einflüsse können aber<br />

die Leistung und Sicherheit einer<br />

HV-Batterie und der angeschlossenen<br />

Komponenten beeinträchtigen.<br />

Für dauerhaftes Arbeiten auf<br />

hohem Effizienzniveau ist deshalb<br />

ein zuverlässiges Wärmemanagement<br />

erforderlich – dafür wird eine<br />

wärmeleitende Paste aufgetragen.<br />

Um die Wärmeableitung zwischen<br />

Batteriemodulen und Gehäusen<br />

optimal zu gewährleisten, sind<br />

die dafür verwendeten Materialien<br />

hochgefüllt. Es handelt sich dabei<br />

meist um 1K- oder 2K-Silikone oder<br />

40 3/<strong>2020</strong>


Diamond-Coated Rotor für die Mikrodosierung<br />

ViscoTec Pumpen- und<br />

Dosiertechnik GmbH<br />

www.preeflow.com<br />

www.viscotec.de<br />

Dosiertechnik<br />

Diamond-Coated Rotoren verlängern speziell im Klein- und Kleinstmengenbereich die<br />

Standzeit des Systems bei der Verarbeitung hochabrasiver Materialien signifikant<br />

Präzise, wiederholgenaue und prozesssichere<br />

Anwendungen im Bereich der Mikrodosierung sind<br />

seit jeher die Paradedisziplin der Marke preeflow by<br />

ViscoTec. Durch das volumetrische Endloskolben-Prinzip<br />

können nahezu sämtliche niedrig- bis hochviskosen<br />

Materialien verarbeitet werden.<br />

Gegenwärtig und auch in Zukunft gewinnen feststoffbeladene<br />

bzw. gefüllte Medien mit teils hochabrasiven<br />

Eigenschaften an Bedeutung. Dabei handelt<br />

es sich meist um thermisch oder elektrisch leitfähige<br />

Materialien im 1K- und 2K-Bereich. Besonders<br />

häufig handelt es sich um Anwendungen mit thermischen<br />

Gap-Fillern bzw. Wärmeleitpasten, welche<br />

durch den anhaltenden Boom im Bereich der Elektronik-<br />

und Platinenfertigung von kleinen Wearables<br />

über Smartphones und Tablets bis hin zu Elektrofahrzeugen<br />

immer wichtiger werden.<br />

Die abrasiven Eigenschaften derartiger Materialien<br />

sind sehr herausfordernd für das Dosier-Equipment<br />

und können zu frühzeitigem und starkem Verschleiß<br />

führen. Durch die Wahl des am besten geeigneten<br />

Setup sowie passender Parameter lässt sich<br />

die Standzeit mit Standard-Equipment zwar optimieren,<br />

dennoch verschleißen Rotor und Stator schneller<br />

als üblich und müssen ausgetauscht werden. Dies<br />

ist technologiebedingt und für alle nach der Exzenterschnecken-Technologie<br />

arbeitenden Dispenser der Fall.<br />

Dieser Herausforderung hat sich preeflow angenommen<br />

und eine Lösung entwickelt, um speziell im Kleinund<br />

Kleinstmengenbereich die Standzeit des Systems<br />

bei der Verarbeitung hochabrasiver Materialien signifikant<br />

zu verbessern. Am Ende einer intensiven Entwicklungsarbeit<br />

und nach vielfältigen Feld- und Langzeittests<br />

stellten sich speziell beschichtete Rotoren<br />

als gegenwärtig technisch als auch kaufmännisch<br />

optimale Lösung dar. Diese mit einem sogenannten<br />

Diamond Coating (kurz: DC) veredelten Rotoren können<br />

die Lebenszeit des Systems verdoppeln bis verdreifachen,<br />

bis ein Austausch des Rotors notwendig<br />

wird. Auf Laborebene konnte die Standzeit mit einem<br />

sehr weit verbreiteten und hochabrasiven 2K-Gap-Filler<br />

sogar deutlich darüber hinaus verbessert werden.<br />

Für bereits bestehende als auch neue Anwender ergeben<br />

sich daraus zahlreiche Vorteile, unter anderem:<br />

• Verbesserung der Prozesssicherheit durch volumetrisches<br />

Dosiersystem<br />

• Kostenreduzierung durch geringeren Ersatzteilbedarf<br />

• verringerte Rüst- und Standzeiten<br />

• sichereres und einfacheres Handling gegenüber<br />

Keramikrotoren<br />

• Ersatzteilcharakter, keine weiteren technischen<br />

Anpassungen zur Verwendung nötig<br />

Die Rotoren mit Diamond Coating sind ab sofort für<br />

die eco-PENs und eco-DUOs der Baugrößen 330, 450<br />

und 600 verfügbar. ◄<br />

um silikonfreie Materialien, wie zum<br />

Beispiel Acrylate. Diese hochgefüllten<br />

Materialien müssen blasenfrei<br />

dosiert werden, nur so kann<br />

eine optimale Wärmeleitfähigkeit<br />

gewährleistet werden. Allerdings<br />

wird die Umsetzung erschwert, da<br />

das flüssige Lückenfüllmaterial in<br />

großen Mengen aufgetragen wird.<br />

Zusätzlich ist das Material sehr<br />

abrasiv und die Dosieranlage kann<br />

schnell verschleißen.<br />

Vorteile der ViscoTec-<br />

Dosiertechnik<br />

Gelöst werden die Herausforderungen<br />

in den meisten Anwendungen<br />

durch hohe Durchflussraten<br />

bei Verwendung des verschleißfesten<br />

Keramikrotors. Mithilfe einer<br />

Materialaufbereitungsanlage kann<br />

zusätzlich die Sedimentation von<br />

Füllstoffen verhindert werden. Zur<br />

Verbesserung des Fließverhaltens<br />

kann zusätzlich eine Erwärmung der<br />

Materialien oder der verarbeitenden<br />

Geräte erforderlich sein.<br />

Dosiersysteme nach dem Endloskolbenprinzip<br />

überzeugen durch<br />

eine hochpräzise Dosierung von<br />

ein- und zweikomponentigen Wärmeleitpasten<br />

– auch bei extremen<br />

Mischungsverhältnissen der Letztgenannten.<br />

Es erfolgt eine wiederholbare<br />

Dosierung der gefüllten und<br />

hoch abrasiven Materialien, ohne<br />

Ladezeit. Füllstoffe erhalten ihre<br />

Eigenschaften, denn sie sind dank<br />

des Niederdrucksystems nur einer<br />

geringen Scherbeanspruchung ausgesetzt.<br />

Durch die Wahl geeigneter<br />

Werkstoffe der Dosierkomponenten<br />

können hohe Standzeiten erreicht<br />

werden. ◄<br />

3/<strong>2020</strong><br />

41


Dosiertechnik<br />

Dosierroboter-Lösung: Technische Qualität und<br />

Präzision kostenbewusst umgesetzt<br />

Der Tisch-Dosierroboter WRL300<br />

wurde speziell für Dosieranwendungen<br />

konstruiert und technisch<br />

entsprechend abgestimmt. Er verfügt<br />

über ein selbsttragendes,<br />

robustes Gehäuse aus Stahl und<br />

Aluminium. Schrittmotoren mit<br />

Kugelumlaufspindeln und Zahnriemen<br />

sorgen für zuverlässigen<br />

Antrieb und gewährleisten hohe<br />

Präzision und Wiederholgenauigkeit.<br />

Linien und Kurven interpoliert<br />

dieser kartesische Dosierroboter in<br />

allen Achsen automatisch.<br />

Der 300 x 300 mm große Arbeitsbereich<br />

bewegt das Bauteil in die<br />

X-Richtung. Die Dosiereinheit (bspw.<br />

eine Kartusche oder ein Dosierventil)<br />

verfährt auf der Y- bzw.<br />

Z-Achse und bringt das zu dosierende<br />

Medium von oben auf das<br />

Werkstück auf.<br />

Das Alleinstellungsmerkmal des<br />

WRL300 ist die reduzierte Verfahrgeschwindigkeit<br />

seiner Achsen (X,<br />

Y: 250 mm/s, Z: 100 mm/s). Er ist<br />

dadurch bereits CE-konform, ohne<br />

dass zusätzlich eine Schutzumhausung<br />

benötigt wird. Die benutzerfreundliche<br />

wie leistungsstarke<br />

Programmiersoftware Alpha SW ist<br />

bereits im Lieferumfang enthalten.<br />

Sie ist eigens für das Dosieren entwickelt<br />

worden. Alpha SW ist kompatibel<br />

mit Windows und lässt sich<br />

auch ohne Programmierkenntnisse<br />

sehr einfach bedienen. Die intuitive,<br />

grafische Programmieroberfläche<br />

erleichtert die Umsetzung extrem<br />

komplexer Vorgänge in sehr kurzer<br />

Zeit. Die erstellten Programme<br />

werden im PC oder Laptop gespeichert<br />

und in den Arbeitsspeicher<br />

des Roboters geladen. Der Anwender<br />

kann sie jederzeit bequem über<br />

das gut ablesbare LC-Display des<br />

Funktionspanels auswählen, starten<br />

und stoppen.<br />

Ab Werk verfügt der WRL300<br />

über zwei Ein- und vier Ausgänge,<br />

die frei belegbar sind. Optional lässt<br />

er sich mit einer 16-I/O-Schnittstellen-Karte<br />

sowie einer Analogkarte<br />

aufrüsten. Über den analogen<br />

Ausgang können unter anderem<br />

volumetrische Dosierpumpen<br />

bei Bedarf direkt angesteuert werden.<br />

Ziel hierbei ist der gleichmäßige<br />

Materialfluss unabhängig von<br />

der Verfahrgeschwindigkeit.<br />

Der WRL300 präsentiert sich<br />

durch die kluge Kombination von<br />

schnörkellosem Design und technisch<br />

hochwertiger Ausstattung als<br />

absolut wettbewerbsfähige und leistungsstarke<br />

Alternative zu deutlich<br />

höherpreisigen Dosierrobotern.<br />

Globaco GmbH<br />

www.globaco.de<br />

Edelstahl-Kit für Dispenser<br />

Verschiedene Anforderungen in spezifischen Anwendungen haben<br />

die Erweiterung des Portfolios nötig gemacht:<br />

Spezielle Anforderungen erfordern spezielle Maßnahmen. Um den<br />

Anforderungen der Kunden und Vertriebspartner gerecht zu werden,<br />

hat preeflow ein Edelstahl-Kit für die eco-PEN-Dispenser 300, 330<br />

und 450 entwickelt. Die alternativen Gehäusebauteile sind ab sofort<br />

ab Lager erhältlich. Das Edelstahl-Kit eignet sich nahezu perfekt für<br />

den Umbau eines eco-PEN-Standard-Dispensers. Die Edelstahlkomponenten<br />

ersetzen die standardmäßig verbauten POM-Gehäusebauteile<br />

(Polyoxymethylen). Alle produktberührenden Teile der neuen Kits<br />

sind aus hochwertigem Edelstahl 1.4404 (AISI 316L).<br />

• Einige Anwendungsfälle haben zur Vorgabe, dass alle produktberührenden<br />

Teile des Dosier-Equipments aus Edelstahl, VisChem<br />

und FFKM sind.<br />

• In anderen wirken sich bestimmte Bestandteile der Dosiermaterialien,<br />

z.B. Lösemittel oder Weichmacher, negativ auf den Werkstoff POM<br />

aus (Degradation in Abhängigkeit von Temperatur, Zeit und Materialkonzentration).<br />

Diese Materialien können ab sofort nach eingehender<br />

Prüfung einwandfrei dosiert werden.<br />

• Je nach verwendetem Material kann es auch erforderlich sein, dass<br />

die produktberührenden Gehäusebauteile beständig gegen Flussmittel<br />

zum Löten, Oxidationsmittel (Peroxide oder Ozon) oder organische<br />

und anorganische Säuren unter ph4 sind.<br />

• Und in einigen Anwendungen ist eine robuste Bauform aufgrund<br />

einer großen Anzahl an Reinigungsintervallen nötig.<br />

Maßlich ist die Edelstahlvariante absolut identisch zur Standardversion<br />

aus Kunststoff. Das Mehrgewicht gegenüber der POM Version<br />

beträgt 100 g beim eco-PEN 300 bzw. 185 g beim eco-PEN<br />

330 und 450.<br />

ViscoTec Pumpen- und Dosiertechnik GmbH<br />

www.preeflow.com<br />

www.viscotec.de<br />

42 3/<strong>2020</strong>


Dosiertechnik<br />

Kompakte Misch- und Dosieranlage für zwei<br />

Komponenten<br />

Die platzsparende,<br />

kompakte Dosierzelle<br />

Sonderhoff 3E für das<br />

Schaumdichten, Kleben<br />

und Vergießen steht<br />

für eine ökonomische,<br />

effiziente und ökologische<br />

Fertigung<br />

Autor:<br />

Florian Kampf<br />

Sonderhoff Holding GmbH<br />

(Teil der Henkel AG & Co.<br />

KGaA)<br />

Henkel AG & Co. KGaA<br />

www.henkel.com<br />

www.henkel-adhesives.com<br />

www.sonderhoff.com<br />

Die neue, kompakt konstruierte<br />

Dosierzelle Sonderhoff 3E ist ökonomisch<br />

(Economic), effizient (Efficient)<br />

und ökologisch (Ecological).<br />

Mit dieser Misch- und Dosieranlage<br />

für zwei Komponenten werden<br />

flüssige, mittel- und hochviskose<br />

Polyurethane oder andere<br />

polymere Reaktionswerkstoffe exakt<br />

verarbeitet. Unter Einsatz der FIP-<br />

Technologie (Formed-in-Place) werden<br />

Zweikomponenten-Dichtungsschäume,<br />

Klebstoffe oder Vergussmassen<br />

über den CNC-gesteuerten<br />

Mischkopf freiprogrammierbar und<br />

präzise direkt auf das Bauteil aufgetragen.<br />

Die Dosierzelle Sonderhoff 3E<br />

kann als komplett montierte Anlage<br />

sehr einfach in einem 20-Fuß-Container<br />

verpackt, transportiert und<br />

ausgeliefert werden. Die CE-konforme<br />

3E-Zelle ist so vorbereitet,<br />

dass sie am Bestimmungsort nur<br />

noch aufgestellt und an die Strom-,<br />

Druckluft- und Wasserversorgung<br />

angeschlossen werden muss.<br />

Sobald Strom, Druckluft und Wasser<br />

verfügbar sind und das konditionierte<br />

Material sich in den Materialdruckbehältern<br />

befindet, kann die<br />

Produktion beginnen.<br />

Die Sonderhoff 3E ist als vollständig<br />

geschlossene Dosierzelle konstruiert<br />

und kann somit platzsparend<br />

in der Produktion eingesetzt werden.<br />

Die manuelle Hubtür mit integriertem<br />

Sicherheitsschalter an der<br />

Zellenfront ermöglicht den Zugang<br />

zum Dosierbereich im Inneren der<br />

Maschine und grenzt den Gefahrenbereich<br />

sicher ab.<br />

Allround-Dosierzelle für<br />

Standardanwendungen<br />

Die 3E ist als Einstiegsmaschine<br />

für häufige Standardanwendungen<br />

konzipiert. Der Linearroboter der<br />

Dosierzelle steuert den Mischkopf<br />

Sonderhoff MK 425 in einem Verfahrbereich<br />

von 2,5 x 1,25 x 0,25<br />

m (B x T x H). Der Mischkopf ist für<br />

Ausbringmengen von 0,5 bis 5 g<br />

pro Sekunde ausgelegt, wobei das<br />

Mischungsverhältnis von 10:1 bis<br />

1:2 stufenlos verstellbar ist. Damit<br />

lassen sich ca. 80 % der aktuellen<br />

Anwendungen abdecken. Eine weitere<br />

Besonderheit ist der Einsatz<br />

der Hochdruck-Wasserspültechnik,<br />

die eine umweltverträgliche Reinigung<br />

der Mischkammer im Mischkopf<br />

mit Leitungswasser anstatt mit<br />

Lösungsmitteln ermöglicht.<br />

Video auf www.sonderhoff.com/de/loesungen/maschinensysteme/sonderhoff3e/<br />

Der optional bestellbare Wechseltisch<br />

ermöglicht das Bearbeiten<br />

der Teile auf zwei im Pendelbetrieb<br />

arbeitenden Aufnahmeplatten<br />

in einer Ebene. Damit können kurze<br />

Taktzeiten und ein kontinuierlicher<br />

Betrieb gewährleistet werden. Bei<br />

größeren Teilen können die beiden<br />

Aufnahmeplatten zu einem großen<br />

Wechseltisch verbunden werden.<br />

Wie gemacht für eine effiziente<br />

Fertigung<br />

Die Dosierzelle Sonderhoff 3E<br />

gewährleistet mit ihren voreinstellbaren<br />

Betriebsparametern einen<br />

sicheren, präzisen und damit effizienten<br />

Produktionsablauf, bei einer<br />

maximalen Verfahrgeschwindigkeit<br />

von bis zu 15 m in der Minute sowie<br />

einem reproduzierbaren Materialdosierauftrag<br />

mit einer hohen Wiederholgenauigkeit<br />

von 1 mm (±0,5 mm).<br />

Die Sonderhoff 3E ist für schnelle<br />

und kurze Rüst- und Programmierzeiten<br />

ausgelegt, mit der vor allem<br />

öfter wechselnde kleine bis mittlere<br />

Stückzahlen wirtschaftlich produziert<br />

werden können. Durch einen<br />

sehr attraktiven Einstiegspreis ermöglicht<br />

sie außerdem eine sehr<br />

kurze Armortisationszeit. ◄<br />

3/<strong>2020</strong><br />

43


Lasertechnik<br />

Kontaktlose Bearbeitung auf höchstem Niveau<br />

Mit der GL.smart läuft´s rund: Der Laser als Drehmeißel hebt die Zerspanungstechnik auf ein neues Level.<br />

Die neue GL.smart stellt mit bis zu 16 simultanen Achsen das Allroundtalent im Bereich der<br />

Lasermikrobearbeitung dar und kann dabei die Flexibilität, die der Laser bietet, voll ausschöpfen. Durch<br />

den berührungslosen Abtrag bleibt das Werkstück während der gesamten Bearbeitungszeit kraft- und<br />

verformungsfrei. So kommt es auch bei sehr filigranen Bauteilen nicht zu Genauigkeitsverlusten<br />

GFH GmbH<br />

info@gfh-gmbh.de<br />

www.gfh-gmbh.de<br />

Die Drehbearbeitung ist eines<br />

der wichtigsten und ältesten Fertigungsverfahren<br />

zur Herstellung von<br />

Bauteilen in nahezu jedem Industriebereich.<br />

Bereits seit dem Mittelalter<br />

wird dieses Verfahren kontinuierlich<br />

weiterentwickelt und an<br />

die sich verändernden Herausforderungen<br />

angepasst.<br />

Die Zerspanungstechnik bringt<br />

die Produzenten jedoch insbesondere<br />

bei Klein- und Kleinstbauteilen<br />

vor allem hinsichtlich<br />

Drehmeißelverschleiß, Standzeit,<br />

Bearbeitungskräfte und Wärmeeinflusszone<br />

an die Grenzen des<br />

technisch Machbaren. Doch nun<br />

heben die Laserexperten der GFH<br />

GmbH diese Fertigungsmethode<br />

auf eine neue Stufe: Der Drehmeißel<br />

wird durch einen berührungslosen<br />

Laser ersetzt, der das Material<br />

mit ultra-kurzen Laserpulsen<br />

verdampft. Diese Technologieerweiterung<br />

wurde von der GFH in eine<br />

eigens dafür konzipierte Produktionsmaschine<br />

integriert. Dabei wird<br />

der verfahrensbedingte Technologienachteil<br />

des geringeren Abtragvolumens<br />

pro Zeiteinheit gegenüber<br />

dem spanabhebenden Verfahren<br />

durch das Doppelspindlerkonzept<br />

eliminiert. Die mit dieser Technik<br />

ausgestattete GL.smart stellt in Verbindung<br />

mit den integrierten CAD/<br />

CAM Lösungen den nächsten Meilenstein<br />

in der Geschichte der Drehbearbeitung<br />

dar.<br />

Die Einsatzbereiche der neuen GL.smart sind vielfältig und reichen von der Medizintechnik zur Herstellung<br />

von Mikrowerkzeugen wie Pinzetten, Mikroschneiden oder Implantaten bis hin zur Uhrenindustrie zur<br />

Fertigung sogenannter Pivots, die in Uhrwerken verbaut werden<br />

Background<br />

„Rotationssymmetrische Bauteile<br />

werden im Zuge der Miniaturisierung<br />

immer kleiner und anspruchsvoller“,<br />

berichtet Florian Lendner,<br />

Geschäftsführer der GFH GmbH.<br />

„Hier stoßen die konventionellen Fertigungstechnologien<br />

an ihre Grenzen,<br />

denn die Zerspankräfte, die auf<br />

das Bauteil und die geringen Werkzeuggrößen<br />

wirken, erschweren die<br />

Bearbeitung und machen diese bei<br />

besonders sensiblen Geometrien<br />

sogar unmöglich. Dies gilt insbesondere<br />

wenn Werkstoffe benötigt<br />

werden, die als schwer zerspanbar<br />

gelten.“<br />

Bereits vor mehreren Jahren hat<br />

die GFH GmbH daher auf ihren<br />

universellen Lasermikrobearbeitungsanlagen<br />

die Möglichkeit der<br />

Dreh-Schleifbearbeitung mit Laser<br />

demonstriert und erste Produktivlösungen<br />

geliefert. Jedoch konnte<br />

das volle Potential der neuen Fertigungstechnologie<br />

nur teilweise ausgeschöpft<br />

werden, da die Maschinen<br />

nicht für diese Anwendungen konzipiert<br />

waren. Einschränkungen gab<br />

es etwa bei der Rotationsgeschwindigkeit<br />

der Bauteile, der effizienten<br />

Verwendung der Laserstrahlung und<br />

generell am kompletten Workflow.<br />

Diese Einschränkungen konnten<br />

schließlich beseitigt werden: „Nach<br />

einer mehrjährigen intensiven Entwicklungsarbeit<br />

zusammen mit Referenzkunden<br />

und unterstützt durch<br />

eine europäische Forschungsförderung<br />

im Rahmen des Projekts Horizon<br />

<strong>2020</strong> können wir voller Stolz<br />

unsere neue Dreh- und Schleiflösung<br />

vorstellen“, so Lendner. „Sie<br />

ist als Doppelspindler in Kurz- und/<br />

oder Langdrehbauform erhältlich,<br />

wahlweise mit einer Dreh-Schwenk-<br />

Einheit als Gegenspindel. Damit<br />

sind der Komplexität der Bauteile<br />

keine Grenzen gesetzt und sogar<br />

eine stirnseitige Endenbearbeitung<br />

wird ermöglicht.“<br />

Allround-Talent für rotationssymmetrische<br />

Präzisionsbauteile<br />

Neben der reinen Dreh- und<br />

Schleifbearbeitung ist die Maschine<br />

auch in der Lage Bohr-, Schneidund<br />

Gravur-Operationen durchzuführen<br />

– ganz ohne Umbauarbei-<br />

44 3/<strong>2020</strong>


Lasertechnik<br />

In dieser vereinfachten Darstellung wird die zugrundeliegende<br />

Doppelbearbeitung der Anlage deutlich<br />

ten. Dadurch wird die GL.smart zu<br />

einem Allroundtalent für rotationssymmetrische<br />

Präzisionsbauteile.<br />

Ein wesentlicher Faktor, um<br />

dies zu gewährleisten, ist die hohe<br />

Geschwindigkeit bei absoluter Präzision,<br />

mit der bearbeitet werden<br />

kann. Die luftgelagerte Hauptspindel<br />

wird hierfür mittels Torque-<br />

Antrieb positionsgeregelt innerhalb<br />

von 0,4 sec. auf bis zu 3500<br />

U/min beschleunigt. Radiale und<br />

axiale Rundläufe im Nanometerbereich<br />

ermöglichen die Fertigung<br />

mit Schleiftoleranzen. Ein kraftgeregeltes<br />

Zug-Spannzangensystem<br />

mit Taumelkorrektur und automatischen<br />

Stangenvorschub stellt die<br />

Schnittstelle zum Bauteil dar.<br />

Näher betrachtet<br />

Als neueste Maschine der GL-<br />

Serie bietet die GL.smart mit Maßen<br />

von 2212 x 1026 x 2320 mm (L x<br />

B x H) Produktivität auf kleinstem<br />

Raum. Neben ihrem kompakten<br />

Design besticht die Anlage durch<br />

eine innovative, schwarze Glasumhausung.<br />

Diese gewährt neben dem<br />

vollumfänglichen Schutz vor Laserstrahlung,<br />

auch eine sichere und<br />

durch Testverfahren nachgewiesene<br />

Abschirmung vor auftretender Röntgenstrahlung.<br />

Durch den Einsatz<br />

von Hochleistungslasern in Kombination<br />

mit einer Strahlteilung ist die<br />

gleichzeitige Bearbeitung auf zwei<br />

Stationen möglich, was gleichzeitig<br />

einen doppelten Output bedeutet.<br />

„Auf Wunsch kann die Maschine<br />

zudem mit einem Stangenlader als<br />

Beschickungseinheit ausgerüstet<br />

werden, so dass sie in Kombination<br />

mit einem integrierten Bauteil-<br />

Handling mittels Roboter ohne Einschränkung<br />

mannlos im 24/7-Betrieb<br />

eingesetzt werden kann“, erläutert<br />

Lendner. „Die Zuführung des Rohmaterials<br />

sowie die Entnahme der<br />

Fertigteile erfolgt ohne Unterbrechung<br />

der Produktion.“ Darüber<br />

hinaus werden SPC- und N.I.O.-<br />

Teile getrennt gehalten und ebenfalls<br />

über den Roboter unterbrechungsfrei<br />

ausgegeben.<br />

Einsatzbereiche von der<br />

Medizintechnik bis zur<br />

Uhrenindustrie<br />

Die Einsatzbereiche der neuen<br />

GL.smart sind vielfältig und reichen<br />

von der Medizintechnik zur Herstellung<br />

von Mikrowerkzeugen wie Pinzetten,<br />

Mikroschneiden oder Implantaten<br />

bis hin zur Uhrenindustrie zur<br />

Fertigung sogenannter Pivots, die<br />

im Uhrwerk verbaut werden. Die<br />

Vorteile der Laserbearbeitung liegen<br />

dabei zum einen in den attraktiven<br />

Fertigungszeiten, die dank des<br />

Schrupp- und Schlicht-Verfahrens<br />

mittels Ultrakurzpuls-Laser realisierbar<br />

sind. In einem ersten Schritt<br />

wird dabei durch das Schruppen mit<br />

hohem Energieeintrag möglichst viel<br />

Material abgetragen. Für die Feinbearbeitung<br />

wird im Schlichtprozess<br />

mit weniger Energie die finale Qualität<br />

erreicht. Zum anderen kann bei<br />

der berührungslosen, verschleißfreien<br />

Bearbeitung auch kleinster<br />

Bauteile nahezu jedes Material verwendet<br />

werden.<br />

„Das Laserdrehen ermöglicht<br />

insbesondere bei der Herstellung<br />

und Bearbeitung von Präzisionsteilen<br />

eine ungewöhnlich hohe Genauigkeit,<br />

sodass andere, aufwendigere<br />

Verfahren wie beispielsweise<br />

das konventionelle Schleifen oder<br />

Rollieren eingespart werden können“,<br />

erläutert Lendner. „Durch den<br />

Durch den Einsatz von Hochleistungslasern in Kombination mit einer<br />

Strahlteilung ist die gleichzeitige Bearbeitung auf zwei Stationen<br />

möglich, was gleichzeitig einen doppelten Output bedeutet<br />

berührungslosen Abtrag bleibt das<br />

Werkstück während der gesamten<br />

Bearbeitungszeit kraft- und verformungsfrei.<br />

So kommt es auch bei<br />

sehr dünnen und filigranen Bauteilen<br />

nicht zu Genauigkeitsverlusten.“<br />

Auf diese Weise können auch Teile<br />

mit großer Ausspannlänge einfach<br />

bearbeitet werden.<br />

Steuerungs-Software basiert<br />

auf mehr als 20 Jahren<br />

Prozesserfahrung<br />

Über die ebenfalls von GFH entwickelte<br />

Software GL.control lassen<br />

sich die Anlagen uneingeschränkt<br />

programmieren und steuern, wobei<br />

der Software Prozess-Knowhow<br />

aus über 20 Jahren zugrunde liegt.<br />

„Durch die eigene Software-Entwicklung<br />

und tägliche Anwendung im<br />

Haus, befindet sich die GL.control<br />

in einem stetigen Verbesserungsund<br />

Weiterentwicklungsprozess“,<br />

so Lendner. „Das intuitive und einfache<br />

Bedienkonzept, die Integration<br />

der CAD-CAM-Funktionen<br />

sowie die vollständige Einbindung<br />

und Integration aller Subsysteme,<br />

wie dem Laser, Scanner oder Bohroptik<br />

vereinfachen dem Anwender<br />

die Bedienung der Maschine<br />

getreu dem Motto ‚Nur eine Software<br />

für alles‘.“<br />

Auch die in die GL.smart integrierte<br />

Steuerung, die als schnellste<br />

CNC-Steuerung auf dem Markt gilt,<br />

unterliegt seit mehr als zehn Jahren<br />

einem Weiterentwicklungsprozess,<br />

der speziell auf die Laserbearbeitung<br />

ausgerichtet ist. So bietet<br />

diese Steuerung Echtzeitzugriff für<br />

die Laseransteuerung, sodass der<br />

Laser bei voller Dynamik der Achsen<br />

auf 40 nm genau eingeschaltet<br />

werden kann. ◄<br />

Die GL.smart ist als Doppelspindler in Kurz- und/oder<br />

Langdrehbauform erhältlich, wahlweise mit einer Dreh-Schwenkeinheit<br />

als Gegenspindel<br />

3/<strong>2020</strong><br />

45


Lasertechnik<br />

Schonende Bearbeitung von Kohlefaser-<br />

Materialien mit dem UV-Laser<br />

Als native UV-Lasertechnologie sind Excimerlaser die einzige praktische Quelle für Hochleistungs-UV-Laserlicht.<br />

Daher sind diese prädestiniert für großflächige Prozesse, was vor allem in der Display-Herstellung zum Einsatz kommt.<br />

Autoren:<br />

Matthias Trenn<br />

Fraunhofer Institut für<br />

Lasertechnik (ILT)<br />

Ralph Delmdahl<br />

Coherent LaserSystems<br />

GmbH & Co. KG<br />

https://de.coherent.com/<br />

Bild 1: UV-Laserlinienstrahl-System am Institut für Lasertechnik in<br />

Aachen<br />

Ihre einzigartigen Eigenschaften<br />

stellen sie für unterschiedliche<br />

hochpräzise Fertigungsaufgaben,<br />

insbesondere in der Herstellung<br />

von Smartphones unter Beweis.<br />

Die hohe Zuverlässigkeit und die<br />

besonderen Leistungsmerkmale<br />

des Excimerlasers, die für heutige<br />

Highend-Anwendungen notwendig<br />

sind, haben diese leistungsstarke<br />

UV-Technologie an der Spitze der<br />

industriellen Lasermikrofertigung<br />

etabliert.<br />

Schonende Funktionalisierung<br />

Da kurzwellige Excimerlaser<br />

eine geringe optische Eindringtiefe<br />

und kurze Pulsdauer haben, ist der<br />

thermische Einfluss auf die jeweiligen<br />

Komponenten vernachlässigbar<br />

klein. Sie eignen sich daher<br />

zur schonenden Funktionalisierung<br />

dünner Schichten aus allen Arten<br />

von leitenden, halbleitenden oder<br />

isolierenden Materialien.<br />

Um diese Eigenschaften auf verschiedene<br />

Schichtsysteme und eine<br />

große Produktpalette zu übertragen,<br />

betreibt das Fraunhofer Institut<br />

für Lasertechnik (ILT) in Aachen<br />

in Zusammenarbeit mit Coherent<br />

Göttingen eine neuartige UV-Laser-<br />

Linienstrahl-Anlage (Bild 1). Dieses<br />

System bildet die technologische<br />

Basis für die Entwicklung innovativer<br />

Oberflächenfunktionalitäten<br />

und neuer Produkte und erweitert<br />

das Anwendungsfeld für die Großserienfertigung.<br />

Mit der verwendeten Wellenlänge<br />

von 248 nm können Materialien<br />

mit einer Tiefenauflösung von<br />

unter 0,1 µm selektiv modifiziert werden.<br />

Darüber hinaus ermöglicht das<br />

System dem Anwender, empfindliche<br />

Mehrschichtsysteme präzise<br />

zu strukturieren, ohne thermische<br />

Schäden zu verursachen.<br />

Die Funktionalität des kurzwelligen<br />

Linienstrahlsystems und die<br />

erzielbare Schichtqualität werden<br />

für den Abtrag von Matrixmaterial<br />

in kohlenstofffaserverstärkten<br />

Polymeren (CRFP) evaluiert. Basierend<br />

auf diesen Experimenten werden<br />

neue industrielle Laserbearbeitungsanwendungen<br />

für die Automobil-<br />

und Luftfahrtindustrie konzipiert.<br />

Charakterisierung<br />

des Excimerlaser-<br />

Bearbeitungssystems<br />

Der im System eingesetzte Coherent<br />

LEAP Excimerlaser liefert eine<br />

UV-Ausgangsleistung von 150 W<br />

bei einem Joule stabilisierter Pulsenergie.<br />

Die Standardabweichung<br />

der Pulsenergie liegt unter 1% bei<br />

einer Pulsdauer von etwa 30 ns.<br />

Die Pulsfrequenz lässt sich bei<br />

gleichbleibender UV-Performance<br />

je nach Lasermodell über einen<br />

Bereich von 1 bis 150 Hz einstellen.<br />

Mit einer typischen Lebensdauer<br />

der Laserentladungseinheit<br />

von über sechs Milliarden Pulsen<br />

kann der Excimerlaser und das<br />

248 nm Linienstrahlsystem durch<br />

den Einsatz der neuesten halbleitergeschalteten<br />

Laserentladungstechnologie<br />

im Produktionsprozess<br />

über mehrere Jahre in der Serienproduktion<br />

mit geringer Routinewartung<br />

betrieben werden.<br />

Das Strahlprojektions-Design<br />

des 248-nm-Linienstrahlsystems<br />

bietet eine maximale Energiedichte<br />

von 1,2 J/cm² in der Substratebene<br />

und eine nominale Strahlgröße von<br />

155 mm Länge und 0,3 mm Breite.<br />

Durch die hohe Strahlhomogenität<br />

gewährleistet das Linienstrahlsystem<br />

genaue und reproduzierbare Ergebnisse<br />

bei der Dünnschichtbearbeitung.<br />

Sowohl die kurze als auch die<br />

lange Strahlachse sind zu einem<br />

ausgezogenen, rechteckigen Flat-<br />

Top-Profil geformt. Sigma-Homogenitätswerte<br />

von etwa 1% für die<br />

kurze und die lange Strahlachse<br />

werden leicht erreicht.<br />

Einer der wichtigsten optischen<br />

Parameter, der die Reproduzierbarkeit<br />

bei der selektiven Bearbeitung<br />

dünner Schichten auf größeren<br />

Substraten bestimmt, ist die<br />

Tiefenschärfe eines Lasersystems.<br />

Das Abbildungssystem ist mit einer<br />

niedrigen numerischen Apertur ausgelegt,<br />

was zu einer sehr hohen<br />

Schärfentiefe von ±100 µm bei<br />

der Oberflächen-Bearbeitung führt.<br />

Daher haben typische Substrathöhenschwankungen<br />

während des<br />

Überfahrens der Probe keinen Einfluss<br />

auf das Bearbeitungsergebnis.<br />

Darüber hinaus kann die Strahlführungstechnologie<br />

des 248 nm Linienstrahlsystems<br />

so ausgelegt werden,<br />

dass verschiedene Linienstrahlgeometrien<br />

bis hin zu quadratischen<br />

Bearbeitungsfeldern möglich sind,<br />

um eine perfekte Anpassung an<br />

diverse Substratgrößen oder Bauteilmuster<br />

zu erreichen.<br />

46 3/<strong>2020</strong>


Lasertechnik<br />

Vorteile der Excimerlaser-<br />

Bearbeitung<br />

Im Vergleich zu mechanischen<br />

Verfahren erfordert die Excimerlaser-Bearbeitung<br />

keine Oberflächenpräparation<br />

und sie wird ohne<br />

Einsatz von Chemikalien durchgeführt.<br />

Ebenso sind keine Nachreinigungsprozesse<br />

erforderlich. Darüber<br />

hinaus ist die Laserbearbeitung mit<br />

der schnellen Bearbeitung großer<br />

Bereiche kompatibel, lässt sich leicht<br />

automatisieren und liefert äußerst<br />

reproduzierbare Ergebnisse, da es<br />

sich um eine selektive und berührungslose<br />

Prozessführung handelt.<br />

Entscheidend für Kohlefasermaterialien<br />

ist, dass die Laserbearbeitung<br />

keine Beschädigung der Fasern<br />

hervorruft. Die vom Excimerlaser<br />

abgegebenen hochenergetischen<br />

UV-Lichtpulse wirken hauptsächlich<br />

durch temperaturneutralen, photochemischen<br />

Materialabtrag, sodass<br />

keine nennenswerte Wärmebelastung<br />

entsteht. Darüber hinaus ermöglicht<br />

die Steuerung der Pulszahl<br />

pro Fläche, eine präzise Tiefenkontrolle<br />

des Materialabtrags im<br />

Bereich von 100 nm.<br />

Bei der Wellenlänge von 248 nm<br />

des Excimerlasers liegt die verwendete<br />

Energiedichte um mindestens<br />

eine Größenordnung unter der Energiedichte,<br />

die notwendig wäre, um<br />

die Kohlefasern selbst zu ablatieren.<br />

Es wird also in selektiver Weise nur<br />

das Matrixmaterial aus Epoxidharz<br />

abgetragen, während die Kohlefasern<br />

strukturell unbeeinflusst bleiben.<br />

So lassen sich je nach Bedarf<br />

die Faserlagen teilweise oder vollständig<br />

freilegen (Bild 2).<br />

UV-Laserbearbeitungskonzepte<br />

im Luftfahrtsektor<br />

Die großflächige Excimerlaser-<br />

Bearbeitung von kohlenstofffaserverstärkten<br />

Polymeren ist für die<br />

Luftfahrtindustrie von besonderem<br />

Interesse. Hier kommt es auf neue<br />

Technologien an, die den Luftverkehr<br />

funktionaler, effizienter und<br />

umweltverträglicher gestalten. Dabei<br />

gewinnt der Einsatz von Luft- und<br />

Raumfahrtkomponenten aus CFK<br />

zunehmend an Bedeutung. Die<br />

bei dessen Verwendung erzielte<br />

Gewichtsreduzierung bei gleicher<br />

mechanischer Belastbarkeit führt<br />

zu Treibstoffeinsparungen und damit<br />

zu einer deutlichen Kostenreduzierung.<br />

Vielversprechende Ansätze<br />

im Bereich der Primärstrukturen<br />

von Flugzeugen sind die nachträgliche<br />

Reduzierung von Rumpfteiltoleranzen<br />

sowie die Sensorintegration<br />

in dynamisch stark belasteten<br />

Tragflächen.<br />

Hohe Fertigungstoleranz<br />

Aufgrund der hohen Fertigungstoleranzen<br />

mangelt es den CFK-Komponenten<br />

an hoher Präzision, was<br />

zu Herausforderungen bei der Montage<br />

großer Flugzeug-Primärstrukturen<br />

führt. Um Fügespalte zu vermeiden,<br />

werden die Rumpfstrukturen<br />

größer als erforderlich gefertigt<br />

und anschließend lokal nachgearbeitet.<br />

Der notwendige Materialabtrag,<br />

das sogenannte Shimming<br />

kann mit einem Excimerlasersystem<br />

sehr genau durchgeführt<br />

werden. Ein Sensorsystem identifiziert<br />

dafür überschüssige Materialstellen,<br />

die dann vom UV-Laserstrahl<br />

abgetragen werden (Bild 3,<br />

links). Sowohl eine thermische als<br />

auch eine mechanische Beschädigung<br />

der Karbonfasern am hochwertigen<br />

Flugzeugbauteil, welches<br />

im Flugbetrieb zudem sehr hohen<br />

Belastungen ausgesetzt ist, muss<br />

dabei vermieden werden.<br />

Ein weiteres Beispiel für die Weiterverarbeitung<br />

von CFK-Komponenten<br />

ist die Sensorintegration<br />

(Bild 3, rechts). Die Anforderungen<br />

an den schadensfreien Abtrag des<br />

Matrixmaterials sind die gleichen<br />

wie bisher. Um das Matrixmaterial<br />

lokal abzutragen, können wahlweise<br />

UV-Linienstrahlsysteme, maskenbasierte<br />

Rechteckstrahlsysteme oder<br />

robotergeführte Excimerlaser zur<br />

Freilegung der Fasern von Vorteil<br />

sein. Über einen anschließenden<br />

Metallisierungsprozess der obersten<br />

freigelegten Kohlenstofffaserlage<br />

kann die Sensorik für Luftund<br />

Raumfahrtkomponenten in die<br />

Struktur integriert werden. Aufgrund<br />

der Wellenlänge von 248 nm sind<br />

die Eindringtiefen sehr gering, so<br />

dass ein präziser Abtrag des oberflächennahen<br />

Matrixmaterials ohne<br />

Schädigung der Kohlenstofffasern<br />

erhalten wird.<br />

Faserfreilegung am Beispiel des<br />

Luftfahrt-Kompositmaterials<br />

Hexply M21<br />

Der wesentliche Bestandteil der<br />

CFK-Werkstoffe sind die Kohlenstofffasern.<br />

Kohlenstofffasern werden<br />

aus Precursor-Fasern hergestellt,<br />

die zunächst stabilisiert,<br />

dann karbonisiert und je nach Werkstoff<br />

und mechanischer Beanspruchung<br />

abschließend graphitiert werden.<br />

Durch diesen Veredelungsprozess<br />

liegen die Fasern in einer<br />

Graphitstruktur mit getrennten Graphenschichten<br />

vor. Bei der völligen<br />

Freilegung der Faserlagen mit UV-<br />

Strahlung muss eine Oxidation der<br />

Kohlenstofffaser verhindert werden,<br />

um Querverbindungen und damit<br />

Störstellen zwischen den Graphenschichten<br />

zu vermeiden.<br />

Die Orientierung der Schichten<br />

erfolgt entlang der radialsymmetrischen<br />

Achse der Fasern. Diese<br />

sind je nach Materialklasse kreisförmig<br />

oder radial angeordnet. In<br />

der Realität gibt es jedoch Defekte<br />

innerhalb der Schichten und Vernetzungen<br />

zwischen den verschiedenen<br />

Schichten, die nach dem Karbonisierungsprozess<br />

zu einer turbostratischen<br />

Struktur führen. Einerseits<br />

verstärken diese Vernetzungen die<br />

Verbindung zwischen den Schichten,<br />

andererseits führt dies aber auch<br />

zu einer Verhärtung der Fasern,<br />

was zu einer geringeren Elastizität<br />

und mechanischen Beanspruchung<br />

führt. Um Defekte zu redu-<br />

Bild 2: Laser-Scanning-Mikroskop-Bilder (a, b) und Rasterelektronenmikroskop-Bilder (c, d) von Karbonfaserproben (e) für verschiedene<br />

Ablationsparameter<br />

3/<strong>2020</strong><br />

47


Lasertechnik<br />

Bild 3: Prinzip der Laserablation für das Shimming der Rumpfkomponenten (links) und zur Einbringung<br />

von Metallsensoren in tiefere Lagen der Tragflächenstruktur (rechts)<br />

zieren und die mechanischen Eigenschaften<br />

zu erhöhen, werden die<br />

Fasern zusätzlich in einer Argon-<br />

Inert-Atmosphäre wärmebehandelt.<br />

Dies wird als Graphitisierungsprozess<br />

bezeichnet, bei dem der oxidierte<br />

Faseranteil durch Rekombination<br />

der Kohlenstoffatome zur<br />

Graphitstruktur reduziert werden.<br />

Im Ergebnis liegt ein typischer<br />

Oxidationsanteil im Bereich von<br />

0,5 bis 1,5 Volumenprozent vor,<br />

was etwa fünfmal kleiner ist als<br />

nach dem Karbonisationsprozess.<br />

Abschließend werden die Fasern<br />

mit einem als Sizing bezeichneten<br />

Haftvermittler oberflächenbehandelt,<br />

um die Reibung mit dem Matrixmaterial<br />

zu erhöhen und die Faser vor<br />

Umwelteinflüssen zu schützen. Die<br />

Fasern werden anschließend zu<br />

Faserbündeln zusammengeführt.<br />

Diese Bündel bestehen aus 1000<br />

bis 24.000 Fasern. Je nach angestrebter<br />

mechanischer Beständigkeit<br />

werden die Bündel dann zu<br />

mehreren Kohlefaserlagen verwebt.<br />

Eine der bevorzugten CFK-Materialien<br />

in der Aerospace-Industrie<br />

ist Hexply M21. Dieses besteht aus<br />

einer Epoxidmatrix, die vierzehn<br />

Kohlefaserschichten einer Dicke<br />

von jeweils etwa 400 µm in Leinwandbindung<br />

umgibt. Hexply M21<br />

wird in erster Linie für Strukturen in<br />

Luft- und Raumfahrtanwendungen<br />

eingesetzt und bietet eine hohe<br />

Zähigkeit und Restdruckfestigkeit.<br />

Die beobachteten Werte für den<br />

Oxidationsanteil der Fasern bleiben<br />

auch nach der Excimerlaser-<br />

Freilegung unter den 5%, die nach<br />

dem Karbonisationsvorgang erreicht<br />

werden. Daher ist der Abtrag des<br />

Oberflächenmatrixmaterials mit<br />

der Excimerlaserwellenlänge 248<br />

nm für die Sensorintegration vielversprechend.<br />

Karbonfaserverstärkte<br />

Kunststoffe<br />

werden nicht nur in der Luftfahrt<br />

zunehmend wichtiger. Ihre Weiterverarbeitung<br />

und Oberflächenmodifikation<br />

erfordert diverse oberflächennahe<br />

Abtragsprozesse mit teilweiser<br />

oder vollständiger Faserfreilegung.<br />

Kurzwellige und in ihrer Lichtleistung<br />

bis in den Kilowattbereich<br />

skalierbare Excimerlaser-Systeme<br />

ermöglichen selektives und damit<br />

faserschonendes Bearbeiten mit<br />

hohem Durchsatz. ◄<br />

Maschinen zur hochpräzisen Laserbearbeitung<br />

Die Maschinensysteme von Busch Microsystems<br />

bilden in der hochpräzisen Laserbearbeitung<br />

eine Klasse für sich. Mithilfe der Synchronized<br />

Scan Motion-Technologie (SSM)<br />

setzten sie neue Maßstäbe in punkto Genauigkeit,<br />

Arbeitsgeschwindigkeit und Produktivität<br />

(Steigerung um bis zu 41 %). Dahinter verbirgt<br />

sich die hochpräzise, synchronisierte<br />

Bewegung eines Laser-Scanners und eines<br />

XY-Positioniertisches. Die Effizienz der Scanner-Technologie<br />

wird darin deutlich, dass man<br />

für das Markieren eines Kreises von 200 mm<br />

Durchmesser mit umlaufender Schrift lediglich<br />

3,3 Sekunden benötigt.<br />

Innerhalb eines Scanfelds von etwa 100<br />

mm erreicht man eine Genauigkeit von 2...3<br />

µm, und mikroskopische Untersuchungen<br />

beweisen, dass diese Technologie keine Stiching-Fehler<br />

aufweist. Eine Software zerlegt<br />

die Bewegungsmuster in optimierte Anteile<br />

für das hochdynamische Scanner-System<br />

und den superpräzisen Positioniertisch und<br />

leitet die separaten Bewegungsprofile an die<br />

beiden Systeme weiter.<br />

Geplante Veranstaltungen sind die Photonics<br />

West (USA) vom 9. bis 11.3.2021, Stand 3176,<br />

die Laser World of Photonics (München) vom<br />

21. bis 24.6.2021 und zuletzt die productronica<br />

(München) vom 16. bis 19.11.2021<br />

Busch Microsystems Consult GmbH<br />

www.busch-microsystems-consult.de<br />

48 3/<strong>2020</strong>


Lasertechnik<br />

Laser statt Fräse:<br />

Nutzentrennen per Laser revolutioniert<br />

Mikromaterialbearbeitung<br />

Verbleibt beim Trennen der Nutzen<br />

per Säge oder Fräse aufgrund des<br />

notwendigen Spielraums für Sägeblätter<br />

oder Fräsköpfe immer ein<br />

Leiterplattenrest, sitzen beim Trennen<br />

per Laser die Nutzen nahtlos<br />

aneinander. Überschüssiges Material<br />

nach dem Prozess wird somit<br />

vermieden und Kosten eingespart.<br />

Demnach steigert die spezielle<br />

Laserschneidtechnologie die Effizienz<br />

aus produktivem und aus ökologischem<br />

Gesichtspunkt. Doch nicht<br />

nur die Ausnutzung hebt sich von<br />

den gängigen mechanischen Verfahren<br />

ab, auch der Trennvorgang<br />

an sich ist präziser.<br />

Die Laserschneidtechnologie<br />

zählt zu den<br />

innovativsten Verfahren,<br />

um Leiterplatten aus<br />

einem Gesamtnutzen zu<br />

vereinzeln, die derzeit auf<br />

dem Markt sind.<br />

Ardalan Masoumi<br />

Director Sales Electronics bei<br />

Photonics Systems Group<br />

InnoLas Solutions GmbH<br />

www.innolas-solutions.com<br />

Wenige Branchen können mit der<br />

rasanten Entwicklung der Laserindustrie<br />

mithalten. Und noch weniger<br />

von ihnen sind so innovativ und<br />

revolutionär. Laut Statista lag der<br />

weltweite Umsatz mit Lasertechnik<br />

2019 bei 15,1 Milliarden US-<br />

Dollar. Einer der Innovationstreiber,<br />

der die Branche derzeit bewegt, ist<br />

das Nutzentrennen per Laser. Die<br />

Laserschneidtechnologie zählt zu<br />

den innovativsten Verfahren, um<br />

Leiterplatten aus einem Gesamtnutzen<br />

zu vereinzeln, die derzeit<br />

auf dem Markt sind.<br />

Berührungslose Nutzentrennung<br />

Im Gegensatz zu den klassischen<br />

bzw. mechanischen Verfahren Fräsen<br />

oder Sägen werden beim Nutzentrennen<br />

per Laser die Nutzen<br />

voneinander getrennt, ohne dass<br />

eine Berührung von außen stattfindet.<br />

Vielmehr geschieht die Trennung<br />

durch die schichtweise Ablation<br />

des Materials mit dem Laser. Die<br />

kontaktlose Bearbeitungstechnik ist<br />

für Unternehmen besonders lukrativ,<br />

da sie sowohl schonend für das<br />

zu bearbeitende Material als auch<br />

für den Laser selbst ist. Durch den<br />

äußerst geringen Verschleiß werden<br />

die Betriebskosten gesenkt, gleichzeitig<br />

bleibt die Qualität langfristig<br />

gewährleistet. Und selbst sehr sensible<br />

Nutzen werden bei dem Verfahren<br />

nicht beschädigt, da durch<br />

den Laser nur an der vorgesehenen<br />

Stelle Wärme erzeugt und das Material<br />

nicht mechanisch gestresst wird.<br />

Hohe Flexibilität<br />

Um den Bedürfnissen des<br />

Marktes einerseits und den individuellen<br />

Anforderungen auf Kundenseite<br />

andererseits gerecht zu<br />

werden, sieht sich jedes Unternehmen<br />

kontinuierlich mit neuen Herausforderungen<br />

konfrontiert. Stellt<br />

die Erfüllung individueller Kundenwünsche<br />

doch gleichermaßen den<br />

Anspruch in den Raum, in Bezug<br />

auf Anwendungen und Prozesse flexibel<br />

agieren zu können. Das Nutzentrennen<br />

per Laser ist ein Verfahren,<br />

das eine derartige Flexibilität<br />

bereits mit sich bringt: Durch die flexible<br />

Linienführung und den gebündelten<br />

Laserstrahl können sowohl<br />

äußerst feine als auch sehr komplexe<br />

Strukturen realisiert werden,<br />

und zwar ohne dass die Qualität leidet.<br />

Auch das Material ist flexibel:<br />

von starren, über flexiblen bis hin<br />

zu starr-flexiblen können alle Arten<br />

von Leiterplatten bearbeitet werden.<br />

Lasern statt Fräsen oder Sägen...<br />

... lautet also die Devise. Durch<br />

Full Cut – auch Frameless Routing<br />

genannt – lassen sich zudem bis zu<br />

30% mehr Flächennutzung erzielen.<br />

Qualität hat Priorität<br />

Gerade in der Mikromaterialbearbeitung<br />

hat die Gewährleistung<br />

von Qualität oberste Priorität.<br />

Da bei der Bearbeitung mit dem<br />

Laser das Material verdampft wird,<br />

kommt es bei dieser Art des Nutzentrennens<br />

weder zu einer Staubentwicklung<br />

noch zu einer Karbonisierung<br />

an den Schnittkanten<br />

der einzelnen Nutzen. Nachbearbeitung<br />

oder Reinigung nach<br />

dem Prozess entfallen. Durch die<br />

präzisere Bearbeitung der Leiterplatten<br />

wird eine höhere Schnittgenauigkeit<br />

bei einem gleichzeitig<br />

höheren Produktionsdurchsatz<br />

garantiert. Unternehmen müssen<br />

also mit keinerlei Qualitätsbeeinträchtigung<br />

rechnen, im Gegenteil:<br />

Die Qualität wird noch gesteigert.<br />

Der Prozess des Nutzentrennens<br />

per Laser ist signifikant dafür, wie<br />

schnell und wirtschaftlich die Produktion<br />

erfolgt. Im Vergleich zu herkömmlichen<br />

Verfahren schlägt der<br />

Laser die Mechanik in den Punkten<br />

Fertigungsgeschwindigkeit, Produktionsdurchsatz<br />

sowie Präzision und<br />

Sauberkeit beim Trennen der Nutzen.<br />

Gerade durch die Kombination<br />

aus einer erheblichen Steigerung<br />

des Produktionsdurchsatzes<br />

und einer deutlich höheren Produktqualität<br />

wird das Nutzentrennen<br />

per Laser den Anforderungen<br />

in der Elektronikfertigung und damit<br />

den hohen Erwartungen auf Unternehmensseite<br />

gerecht. ◄<br />

3/<strong>2020</strong><br />

49


Lasertechnik<br />

Laser-Kunststoffschweißen – flexibel und mit hoher Qualität<br />

Die IPTE Factory Automation stellte neue Lösungen zum Laser-<br />

Kunststoffschweißen (Laser Plastic Welding, LPW) vor. Die Lösungen<br />

von IPTE bieten eine hohe Schweißqualität sowie eine große Flexibilität<br />

in der Anwen- dung im Vergleich mit anderen Technologien.<br />

Background: Der Laser hat sich zum bevorzugten Verfahren beim<br />

Schweißen von Kunststoffen in verschiedenen Industriezweigen entwickelt.<br />

IPTE hat auf die steigende Nachfrage seiner Kunden reagiert<br />

und verschiedene Lösungen für das Laser- Kunststoffschweißen mit<br />

Verbindungen in höchster Qualität entwickelt. Das Grundprinzip des<br />

Laser-Kunststoffschweißens besteht darin, dass die Laserenergie durch<br />

eine durchlässige Oberschicht hindurchgeht und eine absorbierende<br />

Unterschicht erreicht. Die durch die Laserenergie erzeugte Wärme<br />

bringt die Kunststoffe zum Schmelzen. Das Ergebnis ist eine hervorragende<br />

Schweißverbindung, nachdem das Material abgekühlt ist.<br />

Das IPTE-Laser-Kunststoffschweißen hat viele Vorteile, beginnend<br />

mit einer herausragenden Schweißverbindung, gefolgt von großer Präzision<br />

und Genauigkeit. Anwender können dank des ergonomischen<br />

Designs leicht zwischen verschiedenen Produkten zum Schweißen<br />

wechseln. Es werden keine Verbrauchsmaterialien benötigt, was zu<br />

minimaler Wartung und niedrigen Betriebskosten führt. Der Schweißprozess<br />

erfolgt ohne Staub und Vibrationen.<br />

Die IPTE-Lösungen für das Laser-Kunststoffschweißen eignen<br />

sich für verschiedene Arten von Produktionsumgebungen. Wie alle<br />

anderen Produktionsausrüstungen von IPTE sind auch die Lösungen<br />

für das Laser-Kunststoffschweißen maßgeschneidert auf Kundenbedürfnisse<br />

erhältlich.<br />

IPTE Germany GmbH<br />

www.ipte.com<br />

Hochentwickelte Dünnschicht- und<br />

Schaltungsdesigntechnologie<br />

Hamamatsu Photonics hat einen räumlichen Lichtmodulator entwickelt, welcher mit den weltweit höchsten<br />

Pulslaserleistungen von bis zu 400 GW/cm2 arbeiten kann.<br />

Fähigkeit besitzt mit den weltweit höchsten Puls-Laserleistung<br />

von bis zu 400 GW/cm 2 arbeiten zu können<br />

Dieser neue SLM für industrielle gepulste Hochleistungslasersysteme<br />

kann dazu beitragen, einen hohen<br />

Durchsatz und eine hochpräzise Laserbearbeitung zu<br />

erreichen, um widerstandsfähige Materialien wie beispielsweise<br />

leichte und hochfeste kohlenstofffaserverstärkte<br />

Kunststoffe (CFK) zu bearbeiten.<br />

Diese Arbeit wird teilweise vom Rat für Wissenschaft,<br />

Technologie und Innovation (CSTI), dem Ministerien-übergreifenden<br />

strategischen Innovationsförderungsprogramm<br />

(SIP) und „Photonics and Quantum<br />

Technology for Society 5.0“ (Förderagentur: Nationale<br />

Institute für Quanten- und radiologische Wissenschaft<br />

und Technologie, QST) unterstützt.<br />

Ziel dieses Projekts<br />

Hamamatsu Photonics<br />

Deutschland GmbH<br />

www.hamamatsu.de<br />

Hamamatsu Photonics ist es durch den Einsatz<br />

hochentwickelter Dünnschicht- und Schaltungsdesigntechnologien<br />

gelungen, einen neuen Flüssigkristall-<br />

Raumlichtmodulator (SLM) zu entwickeln, welcher die<br />

ist der Nachweis und die Demonstration innovativer<br />

Herstellungs- und Fabrikationstechniken unter Verwendung<br />

eines cyber-physikalischen Systems (CPS), das<br />

den Cyberspace (virtueller Raum) und den physischen<br />

Raum (realer Raum) in hohem Maße kombiniert. Der<br />

SLM kann das Bestrahlungsmuster von Lasern frei<br />

steuern und wird als ein wesentliches Gerät für neue<br />

Fertigungs- und Herstellungstechniken angesehen,<br />

die künstliche Intelligenz (KI) nutzen, wie z.B. Laserbearbeitungssysteme<br />

vom CPS-Typ. ◄<br />

50 3/<strong>2020</strong>


Löt- und Verbindungstechnik<br />

Klebstoffe für universelle Anwendungen<br />

Panacol-Elosol GmbH<br />

Member of Hönle Group<br />

www.panacol.de<br />

3/<strong>2020</strong><br />

Klebstoffe für<br />

Zellkontaktiersysteme<br />

Panacol hat spezielle UV-Klebstoffe<br />

entwickelt, die Schweißstellen<br />

auf Zellkontaktiersystemen und<br />

Batteriepacks von Elektroautos vor<br />

Korrosion schützen. Die flexiblen<br />

Klebstoffe ermöglichen vibrationsbeständige<br />

Verbindungen und besitzen<br />

einen niedrigen Ionengehalt.<br />

Leistungsfähige Zellkontaktierungssysteme<br />

(ZKS), die einzelne<br />

Lithium-Ionen-Batteriezellen für<br />

Hybrid- und Elektrofahrzeuge zu<br />

Batteriepacks zusammenfassen,<br />

werden häufig durch Litzen oder<br />

Drähte verbunden und verschweißt.<br />

Um diese Schweißstellen vor Korrosion<br />

zu schützen, hat Panacol<br />

spezielle UV-Klebstoffe mit niedrigem<br />

Ionengehalt entwickelt, die<br />

als Schutzbeschichtung aufgetragen<br />

werden. Diese bieten bei Vibrationen<br />

zusätzlich mechanischen<br />

Halt und können thermische Ausdehnungen<br />

der unterschiedlichen<br />

Materialien kompensieren.<br />

Die UV-härtenden Klebstoffe<br />

Vitralit UV 2113 und Vitralit UV 2114<br />

zeichnen sich durch sehr hohe Haftung<br />

auf vielen Werkstoffen aus und<br />

erfüllen die Anforderungen bezüglich<br />

Medien- und Temperaturbeständigkeit<br />

der Automobilindustrie.<br />

Sowohl Vitralit UV 2113 als auch<br />

Vitralit UV 2114 können in ihren rheologischen<br />

Eigenschaften an individuelle<br />

Kundenanforderungen angepasst<br />

werden. Auch fluoreszierende<br />

Klebstoffvarianten für optische Prozesskontrollen<br />

sind erhältlich.<br />

In nur wenigen Sekunden<br />

lassen sich die genannten Klebstoffe<br />

mit Licht im UVA- oder im<br />

sichtbaren Bereich aushärten. Dazu<br />

können sowohl Gasentladungslampen<br />

als auch LED-Strahler eingesetzt<br />

werden. Perfekt auf Panacol-<br />

Klebstoffe abgestimmt sind die UV-<br />

und LED-UV-Aushärtesysteme der<br />

Dr. Hönle AG, zum Beispiel die hochintensive<br />

LED Powerline AC/IC HP.<br />

Für komplexe ZKS-Geometrien<br />

mit Schattenbereichen steht mit<br />

Vitralit UD 8050 ein dualhärtender<br />

Klebstoff auf Acrylatbasis zur Verfügung.<br />

Dieser ionenreine Klebstoff<br />

härtet nach erfolgter UV-Bestrahlung<br />

in den Schattenzonen durch<br />

Luftfeuchtigkeit nach.<br />

Neuer wärmeleitfähiger Klebstoff<br />

für hitzeempfindliche Bauteile<br />

Der neue Klebstoff Elecolit 6607<br />

von Panacol ist wärmeleitfähig und<br />

kann schon bei Temperaturen ab<br />

80 °C im Ofen ausgehärtet werden.<br />

Er zeichnet sich durch exzellente<br />

Metallhaftung aus und ist elektrisch<br />

isolierend.<br />

Elecolit 6607 ist ein auf Epoxidharz<br />

basierender Klebstoff, der mit<br />

Aluminiumoxid gefüllt ist. Er ist einkomponentig<br />

und kann aufgrund<br />

seiner Fließeigenschaften mittels<br />

Dispenser, Siebdruck oder Spachtel<br />

verarbeitet werden.<br />

Da Elecolit 6607 schon bei Temperaturen<br />

ab 80 °C aushärtet, können<br />

auch hitzeempfindliche Bauteile<br />

miteinander verbunden werden.<br />

Höhere Aushärtetemperaturen<br />

verkürzen die Aushärtezeit.<br />

Nach der Aushärtung isoliert der<br />

hellgraue Klebstoff elektrisch und<br />

leitet Wärme gleichzeitig hervorragend<br />

ab. Aufgrund seiner Eigenschaften<br />

eignet sich Elecolit 6607<br />

insbesondere zum Verkleben von<br />

Metallbauteilen und Kühlkörpern<br />

auf elektronischen Leiterplatten. ◄<br />

Neuer wärmeleitfähiger Klebstoff für hitzeempfindliche Bauteile<br />

51


Produktion<br />

Trends <strong>2020</strong>: KI revolutioniert die Fertigungs-IT<br />

KI revolutioniert die Fertigungs-IT. Die Nutzung von KI in der Fertigung ist ein grundlegender Schritt in die Zukunft und kann Unternehmen den<br />

entscheidenden Wettbewerbsvorteil bieten. (Bild: AdobeStock 268784457)<br />

MPDV Mikrolab GmbH<br />

www.mpdv.com<br />

Auch wenn noch lange die eigentlichen<br />

Anwendungen im Fokus der<br />

Fertigungsindustrie stehen werden,<br />

so kann man den technologischen<br />

Einfluss auf IT-Lösungen für die<br />

Smart Factory kaum mehr leugnen,<br />

insbesondere wenn es dabei<br />

um Künstlichen Intelligenz (KI)<br />

geht. Aber nicht nur die Wissenschaft<br />

beschäftigt sich mit diesem<br />

Thema. Auch in der Industrie sind<br />

mittlerweile viele innovative KI-<br />

Lösungen angekommen – und ein<br />

Ende ist noch lange nicht in Sicht.<br />

Grundsätzlich hat sich an der Aufgabenstellung<br />

an die Fertigungs-<br />

IT wenig geändert – sie soll immer<br />

noch den Fertigungsbetrieb unterstützen<br />

und Optimierungen ermöglichen.<br />

Was sich geändert hat, ist<br />

die Komplexität. Losgrößen sind<br />

nun wesentlich kleiner, was die<br />

Variantenvielfalt enorm steigert. In<br />

Folge dessen wächst die Datenflut,<br />

mit der sowohl Software als auch<br />

Menschen umgehen müssen. Für<br />

einen effizienten Umgang mit diesen<br />

Massendaten braucht es neue<br />

Methoden – die Künstliche Intelligenz<br />

schafft hier Abhilfe.<br />

Die Methoden der Künstlichen<br />

Intelligenz sind vielseitig und können<br />

in nahezu jedem Anwendungsfeld<br />

der Fertigungs-IT zum Einsatz<br />

kommen. Die folgenden Beispiele<br />

sollen zeigen, welche Potenziale in<br />

den jeweiligen Anwendungen stecken,<br />

wenn man sie mit KI anreichert.<br />

Qualität vorhersagen<br />

Grundannahme für die Vorhersage<br />

der Qualität ist, dass es auch<br />

zu Ausschuss oder Nacharbeit kommen<br />

kann, wenn sich alle Prozessparameter<br />

innerhalb der jeweils gültigen<br />

Toleranzen bewegen. Grund<br />

dafür sind komplexe Zusammenhänge<br />

und Wechselwirkungen, die<br />

oftmals auf die eigentliche Fertigungstechnologie<br />

zurückzuführen<br />

sind. Predictive Quality berücksichtigt<br />

diese Zusammenhänge und gibt<br />

Mitarbeitern in der Fertigung die<br />

Möglichkeit, sofort zu sehen, ob<br />

der aktuell produzierte Artikel Ausschuss<br />

oder ein gutes Teil ist – und<br />

das unter Angabe der Eintrittswahrscheinlichkeit.<br />

Damit lässt sich etwa<br />

die Qualität eines Motorblocks vor-<br />

Auf lange Sicht wird die KI-basierte IT die klassische IT ablösen. Der<br />

steigende Detaillierungsgrad und die riesigen Daten mengen lassen<br />

sich nicht mehr mit herkömmlichen Verfahren abbilden. Es werden<br />

selbstlernende Systeme gebraucht, um die Massen an Daten, die es<br />

in der Fertigung gibt, zu beherrschen und die richtigen Schlüsse zu<br />

ziehen. (Bild: AdobeStock 168494444)<br />

52 3/<strong>2020</strong>


Produktion<br />

Predictive Quality sagt auf Basis von Prozesswerten und Künstlicher<br />

Intelligenz die Qualität vorher (Bild: MPDV, Adobe Stock, Alterfalter)<br />

hersagen, während dieser gerade<br />

noch abkühlt. Mitarbeiter können<br />

also frühzeitig entscheiden, ob es<br />

sich lohnt, weiter in ein Teil zu investieren<br />

oder, ob sie es direkt wieder<br />

einschmelzen, was Zeit spart<br />

und Kosten senkt, da poten ziell<br />

fehlerhafte Teile frühzeitig ausgeschleust<br />

werden können. Predictive<br />

Quality basiert auf der Ausführung<br />

eines Modells, das beispielsweise<br />

mittels Machine Learning erstellt<br />

wurde und erfasste Prozessdaten<br />

in Echtzeit verarbeitet.<br />

Reinforcement Learning<br />

Gemäß Wikipedia steht<br />

Reinforcement Learning bzw.<br />

Bestärkendes Lernen „für<br />

eine Reihe von Methoden des<br />

maschinellen Lernens, bei<br />

denen ein Agent selbständig<br />

eine Strategie erlernt, um erhaltene<br />

Belohnungen zu maximieren.<br />

Dabei wird dem Agenten<br />

nicht vorgezeigt, welche Aktion<br />

in welcher Situation die beste ist,<br />

sondern er erhält zu bestimmten<br />

Zeitpunkten eine Belohnung, die<br />

auch negativ sein kann. Anhand<br />

dieser Belohnungen approximiert<br />

er eine Nutzenfunktion,<br />

die beschreibt, welchen Wert<br />

ein bestimmter Zustand oder<br />

Aktion hat.“ Vergleichbar ist<br />

dieses Vorgehen mit der Erziehung<br />

eines Hundes durch Belohnung<br />

mit Extra-Futter<br />

Rüstzeitvorhersage<br />

Im Rahmen der Fertigungsplanung<br />

wird auf eine Reihe von Vorgabewerten<br />

zurückgegriffen, um<br />

eine Grundlage für die zu berücksichtigende<br />

Bearbeitungsdauer<br />

eines Vorgangs und für die Übergangszeiten<br />

zwischen zwei Vorgängen<br />

eines Auftrags zu haben.<br />

Die Rüstzeit ist eine dieser Vorgaben,<br />

die bisher meist manuell mit<br />

der Stoppuhr gemäß REFA ermittelt<br />

wird. Um die wachsende Zahl<br />

der möglichen Kombinationen aus<br />

Werkzeugen, Material, Personal und<br />

sonstigen Einflussfaktoren gerecht<br />

zu werden kann KI die Rüstzeitvorhersage<br />

unterstützen. Dazu wird auf<br />

Basis historischer Daten aus einem<br />

MES ein Modell erstellt, dass alle<br />

Faktoren berücksichtigt, wie etwa<br />

die Länge der Rüstzeit bezogen<br />

auf die Kombinationen aus Artikel,<br />

Maschine, Werkzeug. Im Rahmen<br />

der Modellerstellung können die<br />

verwendeten historischen Daten<br />

auch auf ihre Eigenschaft als Einflussfaktor<br />

untersucht werden. Eine<br />

herkömmliche Rüstwechselmatrix<br />

kommt dabei schnell an ihre Grenzen,<br />

da es einfach zu viele mögliche<br />

Kombinationen gibt.<br />

Der eigentliche Clou besteht<br />

jedoch in der Verwendung des<br />

erzeugten Modells und somit in<br />

der Vorhersage der Rüstzeit. Wird<br />

beispielsweise ein Arbeitsgang<br />

auf einer Maschine zu einem<br />

bestimmten Zeitpunkt mit einem<br />

bestimmten Werkzeug eingeplant,<br />

werden diese und gegebenenfalls<br />

weitere Daten verwendet, um auf<br />

Basis des zuvor erstellten Modells<br />

die wahrscheinliche Rüstzeit vorherzusagen.<br />

Auch für neue Kombinationen<br />

können Rüstzeiten auf<br />

Basis von Ähnlichkeitserwägungen<br />

abgeschätzt werden. Die KI agiert<br />

dabei im Wesentlichen so, wie die<br />

manuelle Pflege erfolgen würde:<br />

ein Fachexperte schließt von ver-<br />

gleichbaren Artikeln, Werkzeugen<br />

etc. auf die neue Kombination. Die<br />

Prognose wird damit nicht die Genauigkeit<br />

erreichen, die bei Kenntnis<br />

aller Faktoren möglich wäre,<br />

liegt jedoch sicherlich auch nicht<br />

hinter den herkömmlichen manuellen<br />

Schätzungen zurück.<br />

Was die Rüstzeitvorhersage im<br />

Vergleich mit der herkömmlichen<br />

Methode leisten kann, wurde auf<br />

Basis von mehreren realen Produktionsszenarien<br />

untersucht. Es zeigt<br />

sich, dass die KI-basierte Vorhersage<br />

den herkömmlichen Vorgabemechanismen<br />

deutlich überlegen ist.<br />

So entfallen unnötige Pufferzeiten.<br />

Erste Analysen zeigen, dass durch<br />

den Einsatz von KI-Systemen rund<br />

20 Prozent neue Kapazitäten in der<br />

Produktion frei werden.<br />

Analyse von Einflussfaktoren<br />

Für viele Unternehmen würde<br />

allein die Benennung der tatsächlichen<br />

Einflussfaktoren auf Basis<br />

historischer Daten schon einen<br />

Mehrwert darstellen. Denn meist<br />

fehlen Informationen darüber wie<br />

relevant ein Einflussfaktor in diesem<br />

Fall für die zu erwartende<br />

Rüstzeit ist. Zum Beispiel könnte<br />

die Tageszeit eher weniger relevant<br />

sein – das Rüsten dauert also in der<br />

Frühschicht genauso lang wie in der<br />

Nachtschicht. Andererseits könnte<br />

das verwendete Material sich signifikant<br />

auswirken – beispielsweise<br />

dauert das Rüsten mit dem Material<br />

von Lieferant A deutlich länger<br />

als mit den Material von Lieferant B.<br />

Die Analyse der Einflussfaktoren<br />

auf ihre Relevanz hin ist quasi ein<br />

nützliches Nebenprodukt bei der<br />

Machine Learning<br />

Laut Wikipedia ist Machine<br />

Learning bzw. Maschinelles<br />

Lernen „ein Oberbegriff für<br />

die „künstliche“ Generierung<br />

von Wissen aus Erfahrung: Ein<br />

künstliches System lernt aus<br />

Beispielen und kann diese nach<br />

Beendigung der Lernphase verallgemeinern.<br />

Dazu bauen Algorithmen<br />

beim maschinellen Lernen<br />

ein statistisches Modell auf,<br />

das auf Trainingsdaten beruht.“<br />

Modellerstellung für die Rüstzeitvorhersage.<br />

Die Methodik kann aber<br />

auf jedes andere Anwendungsfeld<br />

übertragen werden, in dem Vorhersagen<br />

von Interesse sind.<br />

Ganzheitliche Fertigungsplanung<br />

Auch bei der eigentlichen Fertigungsplanung<br />

profitiert die Industrie<br />

davon, dass in der heutigen Zeit<br />

deutlich leistungsfähigere Rechner<br />

verfügbar sind als früher. Damit können<br />

signifikant größere Datenmengen<br />

verarbeitet und immer bessere<br />

Algorithmen entwickelt werden. Im<br />

Vergleich zum bisher heuristischen<br />

Vorgehen bei der automatischen<br />

Fertigungsplanung kann mit Künstlicher<br />

Intelligenz ein entscheidender<br />

Schritt in Richtung optimale Fertigungsplanung<br />

gemacht werden. Im<br />

Gegensatz zum schrittweisen Vorgehen<br />

der Heuristik, werden mittels<br />

Reinforcement Learning zahlreiche<br />

Entscheidungsmöglichkeiten<br />

geprüft, bevor eine endgültige Planungsentscheidung<br />

getroffen wird.<br />

Reinforcement Learning, was als<br />

Rüstvorgänge sind in der Fertigung an der Tagesordnung und<br />

nehmen nicht selten viel Zeit in Anspruch. Durch KI – speziell durch<br />

Machine Learning – kann die Rüstzeit auf der Basis historischer Daten<br />

vorausgesagt werden. (Bild: AdobeStock 70322502)<br />

3/<strong>2020</strong><br />

53


Produktion<br />

verstärkendes Lernen übersetzt<br />

werden kann, bewertet die getroffenen<br />

Entscheidungen, hinterfragt<br />

diese und lernt daraus. Der Algorithmus<br />

lernt mit jeder getroffenen<br />

Entscheidung, bewertet diese und<br />

setzt dieses Wissen bei zukünftigen<br />

Planungen ein. Dabei hinterfragt<br />

der Algorithmus getroffene Entscheidungen<br />

und prüft nicht automatisch<br />

alle Möglichkeiten, sondern<br />

nur die mit den besten Ergebnissen.<br />

Mit jeder Entscheidung sammelt<br />

das System neue Informationen<br />

über die vorhandenen Daten,<br />

was Schritt für Schritt die Qualität<br />

der Planungsentscheidung weiter<br />

verbessert.<br />

Dieses Vorgehen einer intelligenten<br />

Fertigungsplanung bringt<br />

enorme Vorteile mit sich. Alle ausschlaggebenden<br />

Faktoren wie Aufträge,<br />

Arbeitsplätze, Transportwege,<br />

Rüstzeiten, begrenzte Ressourcen<br />

sowie Personalverfügbarkeiten<br />

berücksichtigt das System<br />

bereits bei der Entscheidungsfindung.<br />

So lassen sich Rüstzeiten<br />

minimieren, Durchlaufzeiten verkürzen,<br />

die Termintreue erhöhen,<br />

Personal kosten minimieren<br />

oder eine Materialverfügbarkeitsprüfung<br />

durchführen. Es gibt bereits<br />

Lösungen bei denen der Anwender<br />

selbst festlegen kann, welche Faktoren<br />

das System berücksichtigen<br />

soll und in welchem Maße.<br />

Königsdisziplin:<br />

Automated Data Science<br />

Insbesondere bei der Modellbildung<br />

macht sich die Leistungsfähigkeit<br />

des verwendeten KI-Systems<br />

bemerkbar. Leistungsfähige KI-<br />

Systeme zeichnen sich dadurch aus,<br />

Vergleich heutiger Planungsalgorithmen mit der KI-basierten kognitiven Planung. (Bild: MPDV)<br />

dass sie für die Modellbildung verwendeten<br />

historischen Daten selbständig<br />

aufbereiten können. Hierzu<br />

zählt im Rahmen der Vorbereitung<br />

auf die eigentliche Modellerstellung<br />

neben der Datensynchronisation<br />

auch die unüberwachte Anomalie-Erkennung<br />

– also das automatisierte<br />

Erkennen von Ausreißern<br />

und deren Bereinigung. Dieses<br />

Vorgehensmodell, welches den herkömmlichen<br />

und größtenteils manuellen<br />

CRISP-DM-Ansatz automatisiert,<br />

wird auch als Automated Data<br />

Science bezeichnet.Kombiniert man<br />

darüber hinaus das methodische<br />

Knowhow eines KI-Spezialisten mit<br />

der Praxisnähe eines MES-Anbieters,<br />

so können schnell einsetzbare<br />

Standardprodukte und flexible<br />

Lösungen entstehen. Deren Hauptvorteil<br />

besteht darin, dass die zur<br />

Verfügung stehenden Daten nicht<br />

erst aufwendig vorbereitet werden<br />

müssen. Damit sind Kosteneinsparungen<br />

von bis zu 80 Prozent gegenüber<br />

dem heute üblichen Vorgehen<br />

gemäß CRISP-DM möglich.<br />

Grund dafür ist, dass die zur Verfügung<br />

stehenden Daten nicht erst<br />

aufwendig und manuell vorbereitet<br />

werden müssen.<br />

Fazit und Ausblick<br />

Die Nutzung von KI in der Fertigung<br />

ist ein grundlegender Schritt<br />

in die Zukunft und kann Unternehmen<br />

den entscheidenden Wettbewerbsvorteil<br />

bieten. Mit Hilfe von<br />

MES kann dieser enorme Vorteil<br />

genutzt werden und Unternehmen<br />

dabei helfen, ihr Ziel von Industrie<br />

4.0 und der Smart Factory<br />

zu erreichen. Nichtsdestotrotz<br />

kommt es in erster Linie auf die<br />

Anwendung an und erst dann um<br />

die genutzte Technologie – auch<br />

im Jahr <strong>2020</strong>. ◄<br />

Überprüfung der KI-basierten Rüstzeitprognose in drei realen Produktionsszenarien. (Bild: MPDV)<br />

54 3/<strong>2020</strong>


Produktion<br />

IoT-Displays mit vorinstallierter Zerynth-Lizenz<br />

Bild: ipopba - stock.adobe.com<br />

TRS-STAR GmbH<br />

www.trs-star.de<br />

Bei den IoT-Displays von Riverdi<br />

handelt es sich um LCD-Touchscreen-Anzeigemodule<br />

mit vorinstallierter<br />

Zerynth-Lizenz, die über<br />

Python programmierbar sind.<br />

Die 5-Zoll-TFT-Screens verfügen<br />

über einen integrierten<br />

ESP32-Mikrocontroller, der für IoT-<br />

Anwendungen mit geringem Stromverbrauch<br />

und tragbarer Elektronik<br />

entwickelt wurde, so dass eine Verbindung<br />

über WiFi und Bluetooth<br />

zur Cloud ohne externen Controller<br />

möglich ist. Die Auflösung beträgt<br />

800 x 480. Die Ansteuerung des<br />

Bildschirms erfolgt über den Grafikcontroller<br />

Bridgetek BT81x. Somit<br />

kann eine grafische Benutzeroberfläche<br />

dank der zuge hörigen<br />

Zerynth-Bibliothek in relativ kurzer<br />

Zeit realisiert werden.<br />

Das Display ist in den Varianten<br />

Resistive, Capacitive und<br />

uxTouch erhältlich und kann über<br />

zwei MikroBUS-Steckplätze und<br />

zwei Grove-Anschlüsse erweitert<br />

werden. Der Betriebstemperaturbereich<br />

reicht von -20 bis +70 °C.<br />

Geeignet sind die Touch Screens<br />

als Mensch-Maschine-Schnittstelle<br />

(HMI) oder zur IoT-Steuerung.<br />

Typische Anwendungen sind in<br />

medizinischen Geräten, in Kassensystemen<br />

und Verkaufsautomaten<br />

sowie in Ladestationen oder Aufzugskabinen.<br />

Auch in Fernbedienungen<br />

mit Videofunktionalität oder<br />

in Laborgeräten finden die Displays<br />

Verwendung. ◄<br />

Freianzeige_Anlassspende_104 x 43_Layout 1 23.05.16 15:07 Seite 1<br />

Und was feiern Sie in diesem Jahr?<br />

Ob Geburtstag, Taufe oder Jubiläum – Nutzen Sie diesen Tag<br />

der Freude, um Gutes zu tun und wünschen Sie sich von Ihren<br />

Gästen etwas Besonderes: Eine Spende für den BUND!<br />

Fordern Sie unser kostenloses Informationspaket an:<br />

info@bund.net oder Tel. 0 30/275 86-565<br />

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3/<strong>2020</strong><br />

55


Produktion<br />

Mehr UV-LED-Power im Standardgehäuse<br />

Excelitas Technologies hat sein<br />

OmniCure-AC-Sortiment für die UV-<br />

Härtung um Strahler mit höherer<br />

optischer Leistung ergänzt. Die Baureihe<br />

OmniCure AC8-HD (HD = High<br />

Dose) bietet mehr als die doppelte<br />

Dosis der AC8-Serie und zwei Drittel<br />

mehr als die AC9-Serie. Damit<br />

härten diese Strahler größere Flächen<br />

in kürzester Zeit. Die Bestrahlungsstärke<br />

>15 W/cm² erlaubt große<br />

Arbeitsabstände. Preis und Stromverbrauch<br />

liegen dabei nur moderat<br />

über denen der AC8- und AC9-<br />

Systeme. Dank identischer Bauform<br />

und -größe aller drei Serien lassen<br />

sich die neuen Modelle leicht in<br />

Bestandsanlagen nachrüsten. Das<br />

Juki Automation Systems arbeitet mit Mentor zusammen<br />

OmniCure-AC-Sortiment zeichnet<br />

sich durch die Möglichkeit zur Einzelansteuerung<br />

von LED-Submodulen<br />

aus. Diese patentierte Funktion<br />

erlaubt es, Fertigungsunterschiede<br />

und Alterserscheinungen von LEDs<br />

auszugleichen oder auch die Leistung<br />

den verwendeten Farben und<br />

Substraten individuell anzupassen,<br />

um höchste Qualität, Wiederholbarkeit<br />

und Gleichmäßigkeit über<br />

die gesamte Bestrahlungsbreite<br />

zu erreichen.<br />

Die UV-Quellen in den drei Standardbreiten<br />

150 mm, 225 mm und<br />

300 mm lassen sich nahtlos miteinander<br />

zu längeren Linien anreihen.<br />

Eine RS485-Schnittstelle bietet<br />

noch mehr Flexibilität bei der<br />

Integration der AC8-HD-Modelle<br />

in Maschinen. Des Weiteren sind<br />

neue PLC-Controller zur Ansteuerung<br />

mehrerer Köpfe gleichzeitig<br />

verfügbar.<br />

Excelitas Technologies, Corp.<br />

www.excelitas.com<br />

Von links: Hiroaki Yamazaki, President Juki Automation Systems<br />

GmbH, und Dan Hoz, General Manager, Valor, A Siemens Division,<br />

auf dem Juki-Messestand bei der productronica 2019 in München<br />

Die Juki Automation Solutions<br />

GmbH, führender Anbieter von<br />

SMT-Produktions- und Inspektionslinien,<br />

und Mentor, ein Siemens-Unternehmen,<br />

haben eine<br />

OEM-Kooperationsvereinbarung<br />

unterzeichnet. Demnach wird die<br />

Valor-Prozessvorbereitungs-Software,<br />

eine vollständige technische<br />

Lösung für die Leiterplattenmontage<br />

und -prüfung, Teil des Produktportfolios<br />

von Juki. Der Kundenstamm<br />

von Juki, in der Regel<br />

kleine und mittlere Unternehmen<br />

in der SMT-Produktion, kann von<br />

den Vorteilen dieser führenden<br />

Engineering-Lösung profitieren<br />

und diese direkt aus einer Hand<br />

von Juki beziehen.<br />

„Wir haben den Markt gründlich<br />

untersucht, um das richtige Tool<br />

auszuwählen, das in unser Portfolio<br />

passt und unseren Kundenstamm<br />

am besten bedient“, sagt<br />

Jürgen Kugler, Produktmanager<br />

Software bei Juki. „Wir sind davon<br />

überzeugt, dass wir unseren Kunden<br />

mit Valor Process Preparation<br />

das vorteilhafteste verfügbare<br />

Tool bereitstellen. Unsere<br />

Anforderung bei der Marktevaluierung<br />

war, ein Tool zu finden,<br />

das einfach zu verwenden und<br />

skalierbar ist. Auch Investitionsund<br />

Zukunftsicherheit spielten<br />

natürlich eine sehr große Rolle.<br />

All dies haben wir in Valor Process<br />

Preparation gefunden.“<br />

Für Juki bedeutet dies einen<br />

wichtigen Schritt mit einer niedrigen<br />

Eintrittsbarriere in die digitale<br />

Welt. Juki-Kunden können in ihrem<br />

eigenen Tempo voranschreiten,<br />

um ihre Produktion zu einer volldigitalen<br />

Fabrik ausbauen, wenn<br />

sie dies wünschen. Alle Module<br />

arbeiten Hand in Hand. Das Einstiegspaket<br />

geht weit über ein einfaches<br />

Werkzeug für die CAD-<br />

Datenkonvertierung hinaus und<br />

kann als Simulationswerkzeug<br />

angesehen werden, das die Verschwendung<br />

mikroelektronischer<br />

Teile von Beginn des Entwurfsprozesses<br />

an reduziert, wodurch<br />

eine sehr hohe Gutmenge erzielt<br />

werden kann.<br />

Juki Automation Systems<br />

GmbH<br />

www.juki-smt.com<br />

56 3/<strong>2020</strong>


Pick&Place mit reinraumtauglicher Linearachse<br />

Zorn Maschinenbau GmbH<br />

zorn@zorn-maschinenbau.<br />

com<br />

www.zorn-maschinenbau.com<br />

Produktion<br />

Bestückt mit reinraumoptimierten Linearachsen, hat das Bearbeitungszentrum von Zorn<br />

jetzt auch staubempfindliche Fertigungsabläufe sicher im Griff<br />

Bestückt mit reinraumoptimierten Linearachsen, hat<br />

das Bearbeitungszentrum von Zorn jetzt auch staubempfindliche<br />

Fertigungsabläufe sicher im Griff. Sei es<br />

in der Mikromontagetechnik oder beim Produzieren<br />

von medizinischen und zahnmedizinischen Produkten.<br />

Die reinraumoptimierten Linearachsen<br />

ZLAG von Zorn gibt es in drei Baugrößen mit unterschiedlichen<br />

Hublängen. So hat das Fraunhoferinstitut<br />

IPA in Stuttgart der Reinraumachse ZLAG1-100-Z,<br />

gefertigt aus leicht zu reinigenden eloxierten Aluminiumprofilen,<br />

als Gesamtergebnis bei den Partikelemissionen<br />

die Luftreinheitsklasse 6 bescheinigt. Bei<br />

Parametern mit Geschwindigkeiten von 0,5 m/s und<br />

Beschleunigungen von 1 m/s 2 ist sogar Luftreinheitsklasse<br />

5 testiert. Erreicht werden diese Werte dank<br />

geringstmöglichem Abrieb der beweglichen Komponenten,<br />

leichten Reinigungsmöglichkeiten sowie integrierter<br />

Laminar-Flowboxen und geführter Abluft.<br />

Hochflexible Pick&Place-Applikationen<br />

Konfigurierbar sind hochflexible Pick&Place-Applikationen<br />

bei minimalem Platzbedarf. Herzstück ist<br />

ein elektrischer Linearmotor von Linmot, ausgelegt<br />

auf maximale Dauerkraft und hohe Beschleunigung.<br />

Die Baureihe umfasst drei unterschiedliche Varianten.<br />

Allen drei gemeinsam sind die Wiederholtoleranzen<br />

von 0,05 mm (Standard) und 0,01 mm (Präzision).<br />

Der Unterschied im Detail: Die Version ZLAG1 gibt<br />

es abgestuft in fünf Versionen, sie benötigt als Platzbedarf<br />

72 x 48 x 475 mm – je nach Hublänge (300<br />

mm). Als Maximalkraft sind jeweils 67 N angegeben.<br />

Die zwei anderen Baureihen haben eine größere<br />

Grundfläche, nämlich 94 x 60 mm. Die Achstypversion<br />

ZLAG2 kann Hublängen bis 350 mm bei einer Maximalkraft<br />

von 122 N ausführen. Auf eine Maximalkraft<br />

von 255 N hingegen ist die Version ZLAG3 ausgelegt,<br />

bei Hublängen bis 400 mm.<br />

Bearbeiten empfindlicher Bauteile<br />

Die reinraumoptimierten Linearachsen lassen sich<br />

zum Bearbeiten empfindlicher Bauteile verwenden,<br />

und zwar überall dort, wo Staubpartikel stören: in der<br />

Feinwerktechnik, in der Mikromontage, in der Mikroautomation<br />

sowie bei der Herstellung von medizinischen<br />

oder zahnmedizinischen Produkten. ◄<br />

Integrated Production & Test Engineering in neuem Design und mit modularem<br />

Baukastensystem für die unterschiedlichsten Prozesse<br />

Der neuen Entwicklung und Konstruktion der<br />

Produktionszellen im neuen IPTE Standard<br />

lagen veränderte Kundenanforderungen,<br />

technische Weiterentwicklungen, Technologien<br />

für Industrie 4.0 sowie umfassende<br />

Erfahrungen aus den bisherigen<br />

unterschiedlichsten Einsatzfeldern in der<br />

elektronischen- und mechanischen Fertigung<br />

zu Grunde.<br />

Hochmodular und skalierbar bis zu 9<br />

verschiedene Größen<br />

Fokus liegt auf dem Prozess<br />

Zu 100% Einsatzbereit für Industrie 4.0<br />

Hohe Genauigkeit<br />

Hohe Flexibilität<br />

Hochdynamisch<br />

3/<strong>2020</strong><br />

57<br />

+49 (911) 4878-0 www.ipte.com<br />

info@ipte.com


Absaugung in der Elektronikproduktion:<br />

Zwei Konzepte, ein Ziel<br />

Bei der manuellen Nutzentrennung von Leiterplatten für kleinere<br />

Produktionsmengen setzt Schmersal einen Staub-Ex-Sauger ein, der<br />

mit zwei Schneidanlagen verbunden ist<br />

Ruwac Industriesauger GmbH<br />

ruwac@ruwac.de<br />

www.ruwac.de<br />

Bei der manuellen Nutzentrennung<br />

von Leiterplatten für kleinere<br />

Produktionsmengen setzt Schmersal<br />

einen Staub-Ex-Sauger ein, der<br />

mit zwei Schneidanlagen verbunden<br />

ist. Und bei größeren Stückzahlen<br />

erfolgt die Nutzentrennung<br />

automatisiert. Die (ebenfalls automatische)<br />

Absaugung übernimmt<br />

ein Ruwac-Staub-Ex-Sauger der<br />

Baureihe DAV.<br />

Hintergrund<br />

Die Elektronik in modernen<br />

Sicherheitsschaltgeräten ist<br />

Bei größeren Stückzahlen erfolgt die Nutzentrennung automatisiert.<br />

Die (ebenfalls automatische) Absaugung übernimmt ein Ruwac-Staub-<br />

Ex-Sauger der Baureihe DAV<br />

Produktionsausstattung<br />

ebenso komplex wie kompakt.<br />

Die Schmersal-Gruppe mit Hauptsitz<br />

in Wuppertal bietet dem Maschinen-<br />

und Anlagenbau ein extrem<br />

breites Spektrum an Sicherheitsschaltgeräten<br />

und -systemen in<br />

mehr als 10.000 Baureihen und<br />

Varianten. Darunter sind Geräte,<br />

die jährlich in fünf- und sechsstelliger<br />

Anzahl gefertigt werden, aber<br />

auch kundenspezifische Schaltgeräte<br />

in Kleinserien.<br />

Entsprechend flexibel<br />

muss die Fertigung an den weltweiten<br />

Produktionsstandorten sein.<br />

Um diese Anforderung zu erfüllen,<br />

arbeitet Schmersal traditionell mit<br />

hoher Fertigungstiefe. Zum Beispiel<br />

erfolgt die Elektronikfertigung im<br />

eigenen Hause nach den Grundsätzen<br />

der Lean Production, und<br />

viele Arbeitsplätze und Betriebsmittel<br />

werden ebenfalls mit eigenen<br />

Mitteln entwickelt, projektiert<br />

und installiert.<br />

Dazu gehört die Absaugung an<br />

den Schneidstationen einer Fertigungsinsel<br />

für das manuelle Bearbeiten<br />

und Löten von SMD-Platinen.<br />

Die Gesamtleiterplatten (Nutzen)<br />

werden hier manuell geschnitten,<br />

weil die Stückzahlen klein sind<br />

und ein automatisiertes Trennen<br />

daher unwirtschaftlich ist.<br />

Für den Sauberraum<br />

gemäß VDA 19 konstruierten die<br />

Betriebstechniker von Schmersal<br />

eine Absaugung, bei der die mobile<br />

Sauganlage mit beiden Schneidanlagen<br />

verbunden ist und den Staub<br />

direkt an der Entstehungsstelle aufnimmt.<br />

Dabei entschieden sie sich<br />

für einen „Leisesauger“ vom Typ<br />

DS 1222 aus dem Ruwac-Programm.<br />

Er steht wenige Meter von<br />

der Fertigungsinsel entfernt und<br />

ist über einen Saugleitungsverteiler<br />

und eine Saugluftregulierung<br />

– die ebenfalls in Eigenregie projektiert<br />

und installiert wurde – mit<br />

den beiden Absaugorganen an den<br />

Schneidwerkzeugen verbunden.<br />

Diese Lösung<br />

entspricht der Vorschrift „Absaugung<br />

von Leiterplattenstäuben“.<br />

Der Sauger ist mit einer Fernauslösung<br />

ausgestattet, d.h., er schaltet<br />

sich selbsttätig zu, wenn die<br />

Schneidanlage eingeschaltet wird.<br />

Die schwarze Gehäusefarbe verrät,<br />

dass es sich um einen Sauger<br />

in Staub-Ex-Ausführung handelt,<br />

weil Leiterplattenstäube unter<br />

bestimmten Bedingungen explosionsfähig<br />

sind. Zu den Vorteilen<br />

des „semimobilen“ Saugers gehören<br />

aus Sicht von Schmersal der<br />

leise Betrieb, die Integrationsfähigkeit<br />

in die Gesamtanlage und<br />

der flexible Standort.<br />

Bei großen Stückzahlen<br />

kommen in der Schmersal-Elektronikfertigung<br />

automatisierte Fräsanlagen<br />

zum Einsatz. Hier werden<br />

die Nutzen in Werkstückträger eingelegt<br />

und mit einer hohen Genauigkeit<br />

von unter 1/10 mm in einzelne<br />

Leiterplatten getrennt. Das Fräswerkzeug<br />

erzeugt dabei feinste<br />

Stäube, die ebenfalls abgesaugt<br />

werden müssen. An der Anlage<br />

befinden sich zwei Ruwac-Sauger<br />

vom Typ DAV 1150 H, ebenfalls in<br />

Staub-Ex-Ausführung. Bei dieser<br />

Gerätebaureihe lagert sich das<br />

Sauggut zunächst in einer Vorfilterzelle<br />

ab und passiert dann einen<br />

Reststaubfilter. Die Sauger sind mit<br />

einem H 13-Filter und einem Vorfilter<br />

der Staubklasse M ausgestattet, so<br />

dass rechnerisch die Staubklasse H<br />

14 erreicht wird. Zwei Anlagen sind<br />

es aus Redundanzgründen: Wenn<br />

der eine Sauger in einem belüfteten<br />

„Schwarzraum“ gefahren wird, um<br />

den Filtersack zu wechseln, stellt<br />

der jeweils andere die wirkungsvolle<br />

Absaugung sicher.<br />

Die Ruwac-Sauger an den verschiedenen<br />

Nutzentrenn-Anlagen<br />

gewährleisten nicht nur die erforderliche<br />

Sauberkeit. Sie leisten<br />

auch einen Beitrag zum Gesundheitsschutz<br />

der Mitarbeiter, weil<br />

sie Leiterplatten- und Metallstäube<br />

absaugen, für die definierte Arbeitsgrenzwerte<br />

(AGW) gelten. Dieser<br />

Aspekt ist für Schmersal sehr wichtig.<br />

Schließlich stellt das Unternehmen<br />

Produkte und Systeme her, die<br />

ebenfalls der Sicherheit und dem<br />

Schutz der Mitarbeiter in der industriellen<br />

Produktion dienen. ◄<br />

58 3/<strong>2020</strong>


Produktionsausstattung<br />

COMPLETE AND FLEXIBLE SMT SOLUTIONS<br />

Neuer ESD-Personentester<br />

ESD-Protect GmbH<br />

info@esd-protect.de<br />

www.esd-protect.de<br />

Das EPA-Resist 8000 ist die neueste<br />

Eigenentwicklung von dem<br />

ESD-Systemhaus ESD-Protect.<br />

Acht verschiedene Testmodi<br />

Mit seinen acht verschiedenen<br />

Testmodi bis hin zur sicheren Überprüfung<br />

von Schwangeren und Trägern<br />

von Herzschrittmachern ist das<br />

Gerät sehr innovativ im Bereich der<br />

EPA-Personentester und bietet die<br />

größte Bandbreite von Personenüberprüfungen<br />

zum Eintritt in ESD-<br />

Zonen an. Dies erledigt die intergierte<br />

Testeinheit rasend schnell.<br />

So können in kurzer Zeit vielzählige<br />

Mitarbeiter über die Teststation<br />

geprüft werden. Und das völlig<br />

papierlos.<br />

Durch die Kompatibilität mit<br />

nahezu allen gängigen RFID-Technologien<br />

erfolgt die Zutrittskontrolle<br />

problemlos mit den bereits im Unternehmen<br />

eingesetzten RFID-Chips.<br />

Durch drei eingebaute Relaisausgänge<br />

können drei Durchgänge freigeschaltet<br />

werden. Außerdem ist<br />

das Gerät erweiterbar durch weitere<br />

Testanlagen oder Zugänge,<br />

kaskadieren ist also kein Problem.<br />

Gemessene Daten<br />

werden digital verwaltet und können<br />

über das interne Netzwerk an<br />

Endgeräte gepusht und dort im<br />

Webinterface verarbeitet werden.<br />

Die Installation des EPA-Resist<br />

8000 erfolgt ohne jegliche Softwareinstallation.<br />

◄<br />

Manuelle<br />

SMD Fertigung<br />

protoLINE<br />

printALL005<br />

Einfaches Handling mit<br />

universellen Spannrahmen<br />

DRUCKEN<br />

Multi Placer MP904<br />

Höchst präzise und vielseitig<br />

mit speziellem Visionsystem<br />

Reinste Luft auf klein(st)em Raum<br />

In Ihrem Unternehmen ist es notwendig, kontrollierte<br />

Produktionsumgebungen unter Reinraumbedingungen<br />

zu schaffen, um Prozesssicherheit zu<br />

gewährleisten? Sie erhalten von Ihren Kunden die<br />

bedingungslose Vorgabe, Produkte bei hoher Prozesssicherheit<br />

in gleich bleibender Qualität zu liefern?<br />

Warum in einen ganzen Reinraum investieren,<br />

wenn man definierte Reinraumbedingungen<br />

uneingeschränkt, flexibel und kostengünstig auch<br />

an jedem Arbeitsplatz zusichern kann?<br />

Einen Reinraum zu errichten und durchgängig<br />

zu betreiben bedeutet für eine Firma eine grundlegende<br />

Herausforderung, die mit Aufwand und<br />

Risiken verbunden ist, obwohl manchmal eigentlich<br />

nur in einem Abschnitt der Fertigungskette Reinraumbedingungen<br />

benötigt werden.<br />

Genau für solche Anwendungen in begrenzten<br />

Bereichen hat die Firma Spetecâ die Laminar Flow<br />

Box FBS entwickelt, mit der sich exakt dort Reinraumbedingungen<br />

schaffen lassen, wo sie tatsächlich<br />

erforderlich sind. Die mit einer einzigen Spetecâ<br />

Flow Box FBS erreichte effektive Reinraumfläche<br />

beträgt zwischen 0,37 und 1,12 m². Das ist<br />

oft mehr als ausreichend, da der in der Flow Box<br />

FBS verwendete Filter des Typs H14 mindestens<br />

99,995 % aller Partikel herausfiltert – bezogen auf<br />

eine Partikelgröße von 0,12 µm nach MPPS.<br />

Somit verfügt die Spetecâ Flow Box FBS über<br />

einen Isolationsfaktor von 10 4 und verbessert die<br />

Luftqualität um mindestens das 10.000-fache gegenüber<br />

der Umgebungsluft. Damit werden Reinraumbereiche<br />

der ISO Klasse 5 erreicht, und das<br />

ohne Baumaßnahmen und zu mehr als vertretbaren<br />

Kosten.<br />

Die Spetecâ Flow Box FBS (vom Fraunhofer<br />

Institut für Produktionstechnik und Automatisierung<br />

getestet und zertifiziert) ist in verschiedenen<br />

Modellvarianten unterschiedlicher Größe erhältlich.<br />

Spetec GmbH, spetec@spetec.de, www.spetec.de<br />

3/<strong>2020</strong> 59<br />

BESTÜCKEN<br />

MRO160<br />

Energie-effizient mit Bedienerfreundlicher<br />

Oberfläche<br />

LÖTEN<br />

Fritsch GmbH<br />

D-92280 Kastl-Utzenhofen<br />

Tel. +49 (0) 96 25/92 10 - 0<br />

info@fritsch-smt.com<br />

www. fritsch-smt.com


Dienstleistung<br />

KATEK-Tochter beflex gründet neues<br />

Prototyping-Center in Hamburg<br />

Segelt künftig für beflex in nordischen Gewässern: Andreas Klinger ist verantwortlicher<br />

Business Development Manager am neuen beflex electronic Standort Hamburg<br />

Bild: beflex electronic GmbH<br />

beflex electronic GmbH<br />

www.katek-group.com<br />

www.beflex.de<br />

Seit 1. Juli baut die beflex electronic ein neues<br />

EMS-Kompetenz-Center in Hamburg aus. Zusammen<br />

mit den bestehenden Standorten in Frickenhausen<br />

bei Stuttgart, Witten und München führt der zur<br />

Katek Group gehörende Prototyping-Spezialist auch<br />

hier seine deutschlandweite Standortstrategie fort,<br />

um Kundennähe und Time-to-Market Vorteile optimal<br />

kombinieren zu können. Vornehmlich Kunden aus der<br />

Aerospace-, Medizin- und Industrieelektronik sichert<br />

der Standort den nahtlosen Übergang vom Prototyping<br />

in die Kleinserie zu. Auch die High-Volume-Fertigung<br />

ist im Katek-Verbund sichergestellt.<br />

Schnelles Prototyping<br />

„Wir werden auch an der Elbe den Fokus auf das<br />

schnelle Prototyping legen. Dort primär für Kunden,<br />

die in der Luft- und Raumfahrt und der Medizintechnik<br />

beheimatet sind, sowie jene, die hochwertige Industrieprodukte<br />

entwickeln und komplexe Elektronikbaugruppen<br />

benötigen. Der große Vorteil besteht darin,<br />

dass wir am Standort Hamburg im Anschluss vom Prototyping<br />

nahtlos in die Kleinserie übergehen können<br />

und für die Großserienproduktion lediglich das Werk,<br />

aber nicht der Lieferant gewechselt werden muss“,<br />

sagt beflex-Geschäftsführer Jens Arnold.<br />

Damit vervollständigt die beflex electronic seinen<br />

Aussagen zufolge das Leistungsspektrum im Gefüge<br />

der Katek Group um einen wichtigen Faktor: von der<br />

Fertigung hochkomplexer Elektronikprototypen innerhalb<br />

einer Woche bis hin zum Übergang in die Serienfertigung<br />

jeder Losgröße – und das aus einer Hand.<br />

Andreas Klinger verantwortet die<br />

Geschäftsentwicklung im norddeutschen Raum<br />

Seit Anfang Juli ist der geborene Hamburger und<br />

studierte Elektrotechniker damit betraut, als Business<br />

Development Manager im Vorfeld die bestehenden<br />

Geschäftsbeziehungen im Norden zu pflegen und für<br />

beflex Hamburg das Neugeschäft strategisch auszurichten.<br />

Der 55-jährige Familienvater zweier Söhne kennt<br />

den norddeutschen Markt seit langem. Mit zwei Jahrzehnten<br />

EMS-Branchenerfahrung betreute er in der<br />

Vergangenheit schwerpunktmäßig Projekte zur Entwicklung<br />

und Einführung neuer Produkte mit Design<br />

for Cost, Manufacturing und Testability. Darin sieht<br />

Klinger auch den Schlüssel seiner Strategie für den<br />

Hamburger Standort: „Die Begleitung des Kunden von<br />

der ersten Idee bis zum fertigen Produkt verändert die<br />

Zusammenarbeit hin zu einer strategischen Partnerschaft,<br />

bei der individuelle Lösungen im Team generiert<br />

werden und die Erfahrungen aller Seiten einfließen.<br />

Das macht den Prozess der Produkteinführung<br />

schneller und effizienter und sorgt dafür, dass das<br />

Knowhow beim Kunden verbleibt und die Produktion<br />

in räumlicher Nähe stattfindet.“<br />

Nach der Besetzung der Schlüsselposition im Business<br />

Development durch Andreas Klinger werden in<br />

Kürze die Positionen eines SMD-Operators, eines Projektleiters<br />

und weiterer Fachkräfte zu besetzen sein.<br />

Der Aufbau des neuen beflex Standorts in Hamburg<br />

ist ein klares Zeichen der Katek Group: Das Prototyping<br />

wird zukunftsgerichtet ausgebaut und als unverzichtbarer<br />

Bestandteil des Gesamtportfolios im Unternehmensverbund<br />

gesehen.<br />

Der Produktionsbeginn an der Elbe ist für das dritte<br />

Quartal <strong>2020</strong> geplant und bietet den Norddeutschen<br />

Kunden noch mehr Nähe in der Zusammenarbeit mit<br />

den damit verbundenen Time-to-Market Vorteilen.<br />

Zur KATEK Group<br />

Die international tätige KATEK SE Group gehört zu<br />

den führenden Elektronikdienstleistern in Europa. Mit<br />

ihren rund 2.400 Mitarbeitern*innen an Standorten in<br />

Deutschland und Osteuropa erzielt die KATEK Gruppe<br />

einen Umsatz von mehr als 350 Millionen Euro. Das<br />

Leistungsspektrum deckt den gesamten Lebenszyklus<br />

elektronischer Baugruppen und Geräte ab, von der<br />

Entwicklung über das Material- und Projektmanagement,<br />

die Elektronikfertigung, bis zum Box-Building,<br />

der Prüftechnik, der Logistik und zum After-Sales-<br />

Service. KATEK bedient damit ein Produktionsvolumen<br />

von Prototypen und Kleinserien bis hin zu Großserien<br />

für alle Branchen.<br />

PRIMEPULSE<br />

Die KATEK Gruppe bildet den Geschäftsbereich<br />

Electronics der PRIMEPULSE, einer technologieorientierten<br />

Beteiligungsholding mit Sitz in München.<br />

Sie unterstützt aktiv die Wachstumsambitionen ihrer<br />

Gruppenunternehmen. ◄<br />

60 3/<strong>2020</strong>


Dienstleistung<br />

Automotive-Produkte in Großserienfertigung<br />

Automotive Großserienfertigung<br />

RAWE Electronic GmbH<br />

www.rawe-electronic.de<br />

Die RAWE Electronic GmbH ist<br />

Systemdienstleister der Elektronikbranche<br />

mit Sitz in Weiler im Allgäu.<br />

Mit nahezu 300 Mitarbeitern werden<br />

elektronische Baugruppen und<br />

Systeme für namhafte Unternehmen<br />

aus unterschiedlichen Industriebereichen<br />

entwickelt und produziert.<br />

RAWE fertigt für viele Branchen<br />

wie „Profiküchentechnik und<br />

Hausgeräte“, „Nutzfahrzeuge“, „Gasmesstechnik“<br />

oder „Heizung und<br />

Sanitär“. Insbesondere für Automotive-Lösungen<br />

werden Großserien<br />

mittels vollautomatischen Fertigungs-,<br />

Montage- und Prüfanlagen<br />

aufgelegt. Gerade in wirtschaftlich<br />

schwierigen Zeiten darf die Produktqualität<br />

in der Elektronikfertigung<br />

nicht aus den Augen geraten.<br />

Daher wurde für die Fertigung der<br />

beleuchteten Automobil-Einstiegsleisten<br />

in eine neue Bügellötanlage<br />

der Firma Hartmann investiert.<br />

Drehteller und integrierte<br />

Flussmittelstation<br />

Das XXL Bügellötsystem<br />

BL40iXXL mit Drehteller und integrierter<br />

Flussmittelstation passt ideal<br />

zu den gestellten Anforderungen der<br />

Produktion elektronischer Baugruppen<br />

bei RAWE. Diese vierte Anlage<br />

bringt zusätzliche Fertigungskapazität<br />

in die Produktion um u.a. die<br />

steigende Nachfrage aus Asien<br />

decken zu können. Darüber hinaus<br />

herrscht nun mehr Flexibilität in der<br />

Produktion der Teile.<br />

„Best-in-Class“-Reflow-<br />

Konvektionslötsystem VXP+ VAC<br />

Die SMD-Linien werden permanent<br />

erweitert und auf dem aktuellen<br />

Stand der Technik gehalten.<br />

Hier unterstützt künftig das „Bestin-Class“-Reflow-Konvektionslötsystem<br />

VXP+ VAC von Rehm.<br />

Dieses energieeffiziente System<br />

sorgt für wartungsfreie Fertigung.<br />

In nur einem Prozess ermöglicht ein<br />

Vakuum-Modul Konvektionslötprozesse<br />

mit Unterdruck. So werden<br />

Poren, Gaseinschlüsse und Voids<br />

direkt nach dem Lötvorgang zuverlässig<br />

entfernt solange sich das Lot<br />

noch im optimal aufgeschmolzenen<br />

Zustand befindet. Eine aufwendige<br />

Bearbeitung der Baugruppe durch<br />

ein externes Vakuumsystem ist<br />

nicht mehr notwendig, die Werkstücke<br />

werden aus den Peak zonen<br />

direkt in den Vakuumprozess übergeben.<br />

Beide Anlagen gingen im<br />

Juni in Betrieb.<br />

RAWE-Verwaltungsgebäude am Ortsrand von Weiler<br />

RAWE Electronic GmbH<br />

www.rawe-electronic.de<br />

3/<strong>2020</strong><br />

61


„Das Prototyping gehört gestrafft,<br />

zum schnelleren Markteinstieg“<br />

Zeit- und Kostenvorteile bei verkürztem Prototypingprozess<br />

beflex electronic GmbH<br />

www.katek-group.com<br />

www.beflex.de<br />

Entwicklungsleiter und deren<br />

Projektbeteiligte können ein Lied<br />

davon singen: In der Endphase einer<br />

nahezu jeden Produktentwicklung<br />

geht es hektisch zu – der möglichst<br />

schnell geforderte Markteinstieg<br />

macht Druck, insbesondere den<br />

EMS-Dienstleistern, wenn es um<br />

die Prototypenfertigung geht. Die<br />

beflex electronic GmbH zeigt auf,<br />

dass Zeitgewinn in dieser Phase<br />

durchaus finanzielle Vorteile mit<br />

sich bringt.<br />

Vernachlässigte Größe<br />

„Prototyping ist häufig noch eine<br />

vernachlässigte Größe, wenn es<br />

im Projektplanungsstadium um<br />

die Bemessung der Time-to-Market-Größe<br />

geht“, konstatiert Jens<br />

Arnold, Geschäftsführer der beflex<br />

electronic GmbH im nahe Stuttgart<br />

gelegenen Frickenhausen.<br />

Das Unternehmen ist darauf spezialisiert,<br />

hochqualifiziertes PCB-<br />

Prototyping im Expressverfahren<br />

durchzuführen. „Wir haben aus<br />

der Pflicht eine Tugend gemacht<br />

und einen gesicherten Prozessablauf<br />

implementiert, der selbst in<br />

dringenden Fällen höchste Qualität<br />

gewährleistet“, äußert Arnold,<br />

„als Standard gehen wir die Erledigung<br />

von der ersten Anfrage bis<br />

zur Lieferung des Prototypen in nur<br />

einer Woche an – vorausgesetzt,<br />

die erforderlichen Bauteile sind<br />

verfügbar. Das ist in der Regel ein<br />

Dienstleistung<br />

Viertel der Zeit, die normalerweise<br />

für den Fertigungsprozess benötigt<br />

wird. Ein schnellerer Markteinstieg<br />

führt zu einer schneller sich einstellenden<br />

Liquidität.“<br />

Zeitbedarf signifikant kürzen<br />

Das sieht auch der Branchenexperte<br />

für Hightech-Elektronik,<br />

Matthias Holsten, so: „Ich kann<br />

den Original Equipment Manufacturers,<br />

den OEMs, und Entwicklungsverantwortlichen<br />

in der Industrie<br />

nur wärmstens ans Herz<br />

legen, dem externen Prototypingprozess<br />

genügend Augenmerk zu<br />

schenken. Gelingt es dem EMS-<br />

Dienstleister, den Zeitbedarf signifikant<br />

zu kürzen, hat das zwei klare<br />

Benefits.“ So sieht Holsten bei einer<br />

Verringerung des Zeitbedarfs um<br />

drei Wochen eine Reduktion der<br />

Time-to-Market-Kosten zwischen<br />

10.000 und 20.000 Euro, je nach<br />

Größe der Entwicklungsabteilung<br />

eines Unternehmens. Viel mehr<br />

Bedeutung misst er jedoch dem<br />

realen Zeitgewinn bei: Unternehmen,<br />

die ihr neuentwickeltes Produkt<br />

etliche Wochen früher in den<br />

Markt lancieren, können nach seiner<br />

Einschätzung einen signifikanten<br />

Vorsprung gegenüber dem Wettbewerb<br />

einfahren. Derartige Überlegungen<br />

sollten sich, rechtzeitig in<br />

den Köpfen derer verankern, die<br />

eine schnelle Marktabsicherung<br />

zu vertreten haben.<br />

Beflex-Geschäftsführer Arnold<br />

bezieht den Vorteil seines Express-<br />

Services zudem auf die aktuelle<br />

Corona-Pandemie-Situation: „Als<br />

systemrelevantes Unternehmen<br />

haben wir uns mit allen erdenklichen<br />

Vorkehrungsmaßnahmen auf den<br />

Schutz unserer Mitarbeiterinnen<br />

und Mitarbeiter eingestellt. Der reibungslose<br />

Betrieb in allen drei Produktionsstätten,<br />

in Frickenhausen,<br />

München und Witten, ist somit ohne<br />

Unterbrechung gesichert.“<br />

Zwei Fliegen mit einer Klappe<br />

Mit jedem Tag der Verkürzung<br />

des Prototyping lassen sich die<br />

Time-to-Market Kosten spürbar<br />

senken – auch und gerade, wenn<br />

anteilig höhere Entwicklungs- bzw.<br />

Eildienstkosten einbezogen werden.<br />

Zudem sorgt ein damit einhergehender<br />

früherer Markteinstieg für<br />

eine schnellere Etablierung gegenüber<br />

dem Wettbewerb.<br />

Über beflex electronic GmbH<br />

Die beflex electronic GmbH, 1999<br />

gegründet, ist eine 100-prozentige<br />

Tochter der KATEK Frickenhausen<br />

GmbH. Als EMS-Dienstleister hat<br />

sich beflex an seinen Standorten<br />

in Frickenhausen, München und<br />

Witten als Spezialist für den Prototypenbau<br />

und die Kleinstserienfertigung<br />

etabliert. Produziert wird in<br />

Reinraumumgebung. Aufgrund des<br />

speziellen Services und des langjährigen<br />

Knowhows der inzwischen<br />

60 Mitarbeiter*innen, fertigt beflex<br />

innerhalb kürzester Zeit zuverlässig<br />

hochkomplexe Prototypen. ◄<br />

Jens Arnold, Geschäftsführer<br />

beflex electronic GmbH<br />

62 3/<strong>2020</strong>


Elektronikfertigung<br />

Sichtschutz/Spuckschutz<br />

nach Maß in ESD<br />

EPA<br />

Tischabtrennung<br />

- Polycarbonat max.<br />

1000 x 2000 mm<br />

- stabiles Aluminiumprofil<br />

- Erdungsanschluss<br />

DK 10,3 mm<br />

- elektrisch<br />

ableitfähige<br />

Tischklammern<br />

Tischaufsteller<br />

- Polycarbonat max.<br />

(L) 1000 x (H) 900 mm<br />

Raumtrenner<br />

- Polycarbonat max.<br />

1000 x 2000 mm<br />

- Erdungsanschluss<br />

DK 10,3 mm<br />

- Tischklammern<br />

- stabiles Aluminiumprofil<br />

- Erdungsanschluss<br />

DK 10,3 mm<br />

- 7,5 Kg schwere Standfüße<br />

Alle Trennwände werden aus einer 1000 x 2000 mm großen ableitfähigen<br />

Polycarbonatplatte hergestellt. Bitte teilen Sie uns Ihre Wunschabmessungen mit.<br />

Technische Änderungen vorbehalten<br />

Mehr Informationen zu unseren Produkten erhalten Sie unter www.bjz.de<br />

BJZ<br />

GmbH & Co. KG<br />

Berwanger Str. 29 • D-75031 Eppingen/Richen<br />

Telefon: +49 -7262-1064-0<br />

Fax: +49 -7262-1063<br />

E-Mail: info@bjz.de<br />

Web: www.bjz.de


Laser Assisted Bonding<br />

SMD<br />

• SMD-Platzierung auf<br />

Dünnfilmsubstraten<br />

• Spannungsfreies Fügen in ms<br />

• Optisch-thermische Wechselwirkung<br />

nur im Kontaktstellenbereich<br />

LED<br />

• Platzierung von Mini & Mico LED<br />

auf Displaygläsern & -panels<br />

• Reparatur von defekten Subpixeln<br />

• Löten von gekapselten<br />

Hochleistungs-LEDs<br />

Pin Bonding<br />

• Einzelpin- oder Multipinplatzierung<br />

• Lösung zur Substitution von VIA<br />

Kontakten<br />

• Gestaltung effizienter Board zu<br />

Board Verbindungen<br />

VCSEL<br />

• Anbindung von Laserdioden an<br />

Kühlkörpern (z.B. WCu)<br />

• elektrische Kontaktierung mittels<br />

gelöteten Drahtkontakten<br />

(SB²-WB)<br />

2D - 2.5D Packaging<br />

• Stressfreies Fügen von<br />

Halbleiterbauelementen<br />

• Chip auf Chip/Wafer/Board oder<br />

Package auf Package<br />

• für alle gängigen<br />

Kontaktkonfigurationen<br />

3D Packaging<br />

• Stacking einer Vielzahl von<br />

Chiplagen<br />

• Platzierung und Umschmelzen in<br />

einem Arbeitsgang<br />

• keine Aufheizung des gesamten<br />

Stacks durch Wärmeleitungseffekte<br />

3.5D Multilayer Die Stacking<br />

• Vertikale Anbindungsmöglichkeit von<br />

Halbleiterbauelementen an 3D<br />

Chip-Stacks<br />

• Wegfall von TSV Strukturen<br />

• Vereinfachung komplexer<br />

Packagingformen<br />

Selective Chip Rework<br />

• selektive & lokale Reparatur von<br />

defekten Chips & Packagings<br />

• vernachlässigbares IMC Wachstum<br />

durch Wechselwirkung im ms<br />

Bereich<br />

• direkte Nachplatzierung<br />

www.pactech.de<br />

sales@pactech.de

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