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3-2021

Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion - Fertigungstechnik, Materialien und Qualitätsmanagement

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August/September/Oktober 3/<strong>2021</strong> Jahrgang 15<br />

Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion<br />

Baugruppentest bei hoher Integrationsdichte<br />

und reduzierter Kontaktierfähigkeit<br />

SPEA, Seite 10


Elektrische Aufladung<br />

blitzschnell neutralisieren<br />

mit Ionisiergeräten von „CORE“<br />

Facility Monitoring<br />

System Interface (FMS)<br />

IR Remote Controller<br />

Automatische Reinigung<br />

der Emitterspitzen<br />

Audio + LED Alarm<br />

Auto-Stop und<br />

Auto-cleaning brush<br />

Keine Kalibrierung<br />

notwendig<br />

Offset<br />

Überwachung des<br />

elektrostatischen Feldes<br />

(ion-balanced)<br />

Einsetzbar auch in<br />

durch z.B. Stäube<br />

stark belasteten<br />

Bereichen<br />

Auch bei Ausfall oder Abnutzung<br />

der Emitterspitzen keine ungewollte<br />

Aufladung wie bisher, sondern nur<br />

langsame Entladung durch die<br />

Core Self-balanced Technology<br />

Erhältlich in unterschiedlichen Ausführungen<br />

Weitere Informationen finden Sie unter www.bjz.de sowie in unserem neuen Katalog<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


Editorial<br />

Florian Kampf<br />

Senior Marketing Manager<br />

Kommunikation & PR<br />

Sonderhoff Holding GmbH<br />

www.sonderhoff.com/<br />

FIP(FG)-Technologie (Formed-<br />

In-Place-(Foam-Gasket) als<br />

Standardverfahren in der Industrie<br />

Das Abdichten, Vergießen oder Verkleben von Elektronikbauteilen unter ESDkonformen<br />

Bedingungen gewinnt in Zeiten von Industrie 4.0, E-Mobilität und<br />

selbstfahrenden Autos immer mehr an Bedeutung. Denn hier wird zunehmend<br />

komplexere und damit hochsensible Elektronik eingesetzt, verpackt in immer<br />

kleineren Bauteilen. Um sie vor widrigen Umwelteinflüssen zu schützen und<br />

einen möglichst langen und störungsfreien Betrieb ohne Ausfall der Elektronik<br />

zu gewährleisten, wird die Elektronik in diesen Bauteile abgedichtet, vergossen<br />

oder verklebt. Durch die Miniaturisierung der Elektronik fragt die Industrie in den<br />

letzten Jahren verstärkt kleine und kleinste Gehäusedichtungen, die sogenannten<br />

Mikrodichtungen, aber auch Mikroverguss und -verklebung von Kleinstbauteilen<br />

nach.<br />

Hierfür haben sich die Vorteile der FIP(FG)-Technologie (Formed-In-Place-<br />

(Foam-Gasket) als Standardverfahren in der Industrie bewährt. Insbesondere<br />

das Dichtungsschäumen dreidimensionaler Bauteilkonturen wird so effizient und<br />

prozesssicher sowie in reproduzierbarer Qualität möglich. Mit Hilfe innovativer<br />

Mischkopftechnik ist die Applikation flüssig aufgetragener Schaumdichtungen<br />

direkt vor Ort auf dem Bauteil auch in sehr schmalen Nuten möglich. Für<br />

das präzise Ausbringen von Dichtungs-,Verguss- oder Klebematerial von<br />

0,05 bis 0,2 g/s in den sehr engen Konturverläufen von Kleinstteilen ist vor<br />

allem die punktgenaue Führung des Mischkopfes der vollautomatischen<br />

Misch- und Dosiermaschinen verantwortlich. Linearroboter sorgen hierbei<br />

mit einer maximalen Toleranz von ± 0,1 mm für eine Wiederholgenauigkeit<br />

der Bahnsteuerung, die es ermöglicht, den Mischkopf immer punktgenau an<br />

dieselbe Stelle zu positionieren. Mit einem dafür geeigneten Mischkopf lassen<br />

sich Kleinstmengen bis zu einer Untergrenze von 0,1 g/s für geschäumte<br />

Dichtungen oder sogar nur 0,05 g/s bei Verguss oder Klebstoff verarbeiten. Die<br />

Dosiermaschine sollte z. B. mit einer druckgeregelten Rezirkulationstechnik und<br />

einer Hochdruckwasserspülung zum wartungsfreien und ökologisch nachhaltigen<br />

Reinigen der Mischkammer ausgestattet sein.<br />

Elektrostatisch gefährdete Bauelemente wie Sensoren oder<br />

Halbleiterschaltungen müssen vor unkontrollierten elektrischen Entladungen<br />

(Electro Static Discharge) geschützt werden, um Beschädigungen und<br />

Funktionsausfälle zu vermeiden. ESD verursacht jährlich Millionenschäden in<br />

der Wirtschaft. Fehler in der IT-Steuerung automatisierter Fertigungsstraßen<br />

haben ihre Ursache nicht immer in der Software. Vielmehr sind bei integrierten<br />

Schaltkreisen auf Halbleiterbasis elektrostatische Entladungen eine der häufigsten<br />

Ausfallursachen. Die zunehmende Komplexität der Halbleiterbauelemente bei<br />

immer höheren Taktraten und die kontinuierliche Verringerung von Strukturen<br />

elektronischer Bauelemente von 1,5 ?m (1985) hin zu 32 nm (2008) sowie eine<br />

rapide steigende Leistungsfähigkeit der Steuergeräte und ihrer zunehmenden<br />

Vernetzung untereinander erhöhen die Anfälligkeit für eine elektrostatische<br />

Entladung. Heute wird davon ausgegangen, dass 10% der „ESD-gestressten“<br />

Halbleiterbauelemente Fehler verursachen. Bleibt dies unerkannt, kann es zu<br />

teuren Rückrufaktionen kommen. Daher ist der Schutz vor elektrostatischen<br />

Entladungen durch ESD-konforme Maßnahmen in der Fertigung gemäß IEC<br />

61340-5-2 heute in allen Bereichen der Mikroelektronik unverzichtbar. Hierzu<br />

gehört vor allem die Schulung des Personals. Denn nur wenn es mit den<br />

notwendigen ESD-Kontrollmaßnahmen vertraut ist, kann das Personal bewusst<br />

mit den ESD-Maßnahmen umgehen und diese einhalten.<br />

Florian Kampf<br />

3/<strong>2021</strong><br />

3


Inhalt<br />

3 Editorial<br />

4 Inhalt<br />

6 Aktuelles<br />

10 Qualitätssicherung<br />

22 Rund um die Leiterplatte<br />

31 Rework<br />

32 Produktion<br />

38 Produktionsausstattung<br />

42 Löt- und Verbindungstechnik<br />

51 Speicherprogrammierung<br />

52 Lasertechnik<br />

56 Beschichten/Lackieren/Vergiessen<br />

59 Dosiertechnik<br />

60 Reinigung<br />

64 Dienstleistung<br />

70 Software<br />

74 Künstliche Intelligenz<br />

76 Komponenten<br />

78 IoT/Industrie 4.0<br />

August/September/Oktober 3/<strong>2021</strong> Jahrgang 15<br />

Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion<br />

Baugruppentest bei hoher Integrationsdichte<br />

und reduzierter Kontaktierfähigkeit<br />

SPEA, Seite 10<br />

Zum Titelbild<br />

Testzelle bietet hohe<br />

Testabdeckung und<br />

optimiert Prüfzeit<br />

Smart Devices sind<br />

auf dem Vormarsch.<br />

Das wirkt sich auf das<br />

Layout der Baugruppen<br />

aus. SPEA offeriert mit<br />

der neuen Testzelle<br />

eine Lösung, die eine<br />

maximale Testabdeckung<br />

bei optimierter Testzeit<br />

bietet. 10<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 />

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 />

Bonifatius GmbH, Paderborn<br />

www.bonifatius.de<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 />

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 />

Mit dem Micro System Analyzer durch Wände messen<br />

Mit dem neuen MSA-650 IRIS Micro System Analyzer von Polytec können die MEMS-Entwickler<br />

nun direkt durch die Siliziumkappe des Bauelementes hindurch die Bewegung der MEMS-<br />

Komponenten hochaufgelöst in Echtzeit erfassen – bei Frequenzen bis zu 25 MHz. 19<br />

Over IP ins rechte<br />

Licht gerückt<br />

STV Electronic stellte mit<br />

dem PWM-Modul DAV1200<br />

einen neuen IP-basierten Controller für die LED-<br />

Beleuchtungssteuerung vor. Der DAV1200 wurde speziell für<br />

industrielle Bildverarbeitungsanwendungen entwickelt und<br />

kommt beispielsweise in Bohrmaschinen, Fräsmaschinen,<br />

Belichtern und Ritzmaschinen für die Leiterplattenherstellung<br />

zum Einsatz. 21<br />

4 3/<strong>2021</strong>


Das Problem der Gratbildung<br />

Zur Herstellung von Präzisionskomponenten für die<br />

unterschiedlichen Branchen eignen sich vor allem das Stanzen<br />

und das Laserschneiden. Doch obwohl diese beiden Verfahren<br />

so verbreitet sind, sind sie nicht ganz unproblematisch. So tritt<br />

dabei häufig unerwünschte Gratbildung auf. Karl Hollis von<br />

Precision Micro erläutert, inwiefern das fotochemische Ätzen<br />

dazu beitragen kann, die Qualität und Leistungsfähigkeit der<br />

gefertigten Komponenten zu steigern und gleichzeitig die Kosten<br />

zu senken. 32<br />

Neue Prüfadapter-<br />

Generation<br />

Die neue Prüfadapter-Baureihe<br />

BAL des 3D-Druck-Start-<br />

Ups eloprint ermöglicht das<br />

Programmieren und Prüfen<br />

von Leiterplatten auf kleinstem<br />

Raum mit höchster<br />

Individualität und<br />

der Option auf<br />

doppelseitige<br />

Kontaktierung. 17<br />

Inline-3D-Solder-Paste-Inspektionssystem erweitert<br />

SMD-Bestückungslinie<br />

Ein neues 3D-SPI-System stärkt und verbessert bei der productware<br />

GmbH die Qualität und die Produktionsprozesse bei der<br />

automatisierten Verarbeitung von SMD-Komponenten. 69<br />

Fertigung von Präzisionsbauteilen<br />

Angesichts zunehmend komprimierten Bauraums und<br />

wachsender Leistungsdichten steigen die Anforderungen<br />

an das Design elektronischer Komponenten. Damit<br />

werden auch die Vergussmaterialien zu entscheidenden<br />

Faktoren für die dauerhafte Funktion elektronischer<br />

Baugruppen. Vergussmaterialien von Otto-Chemie lassen<br />

sich schnell applizieren und schützen zuverlässig sensible<br />

Komponenten. 57<br />

3/<strong>2021</strong><br />

5


Aktuelles<br />

Kooperationsvereinbarung für<br />

Reinigungsmedien<br />

Factronix und Zestron Europe gehen eine projektorientierte Kooperation in Deutschland ein<br />

Freuen sich über eine projektorientierte Kooperation (v.l.n.r.): Stefan Theil, Vertriebsleiter von<br />

Factronix, und Adam Meinert, Sales Director Europe von Zestron Europe.<br />

factronix GmbH<br />

www.factronix.com<br />

Zestron Europe<br />

www.zestron.com<br />

Seit 01. Mai <strong>2021</strong> haben Factronix und Zestron<br />

Europe eine projektorientierte Kooperation für den Vertrieb<br />

der Reinigungsmedien für die Elektronikfertigung<br />

vereinbart. Die Kooperation stellt eine Erweiterung der<br />

langjährigen erfolgreichen Geschäftsbeziehung dar.<br />

Bestandteil der Vertriebskooperation<br />

sind ph-neutrale, wässrige und wasserbasierte Reinigungsmedien<br />

von Zestron Europe. Diese werden<br />

künftig von Factronix im Tandem mit den im Portfolio<br />

des Systempartners befindlichen Reinigungssystemen<br />

des tschechischen Herstellers PBT Works innerhalb<br />

Deutschlands angeboten: Für die Baugruppenreinigung<br />

kommen die Sprühreinigungsanlagen Hyperswash,<br />

Superswash und Compaclean zum Einsatz,<br />

wofür sich die Reinigungslösungen Vigon A201 und<br />

Vigon N600 eignen. Die Reinigungsmedien Vigon SC<br />

200 und Hydron SC 300 sind für die Reinigung von<br />

Druckschablonen konzipiert, wofür das vollautomatische<br />

Reinigungssystem Miniswash ausgelegt ist.<br />

Darüber hinaus kann Factronix mit Vigon EFM eine<br />

Lösung für die manuelle Reinigung anbieten. Schließlich<br />

sind die wässrigen Reinigungsmedien Atron SP<br />

200 und Atron SP300 für die Wartungsreinigung nun<br />

ebenfalls im Angebotsspektrum von Factronix enthalten.<br />

„Mit diesen vielfältigen Lösungen können wir<br />

unsere Kunden bei der Auswahl der für sie am besten<br />

geeigneten Reinigungsprozesse unterstützen“, betont<br />

Stefan Theil, Vertriebsleiter von Factronix,<br />

auch mit Blick auf die hohe Umweltverträglichkeit<br />

der Reinigungschemie: „Die<br />

Umweltanforderungen an maschinelle<br />

Reinigungslösungen werden durch den<br />

Gesetzgeber immer enger gefasst. Auch<br />

der Anwender erwartet ein gutes Reinigungsmedium<br />

mit breitem Prozessfenster<br />

nebst „grünen“ Sicherheitsdatenblatt<br />

und somit geringster Gesundheitsgefahr<br />

für den Anwender.“<br />

Bereits seit einigen Jahren arbeiten der<br />

Systemlieferant Factronix und Zestron<br />

Europe projektbezogen zusammen. So<br />

nimmt Factronix bei Auslieferung der im<br />

Portfolio befindlichen PBT-Reinigungssysteme<br />

auf Kundenwunsch die Erstbefüllung<br />

mit einem Reinigungsmedium von<br />

Zestron Europe vor. Zur projektbezogenen<br />

Zusammenarbeit gehörte bislang auch die<br />

Kundenberatung im Technischen Zentrum<br />

von Zestron Europe, die künftig noch weiter<br />

vertieft wird. Dort sind alle Modelle der<br />

PBT-Reinigungssysteme für Evaluierungen<br />

der Reinigungsprozesse und Reinigungsversuche<br />

installiert. Mit der Reinigungsanlage<br />

Hyperswash wurde unlängst die<br />

jüngste Installation vorgenommen. Kunden<br />

können sich direkt an den Reinigungssystemen<br />

über deren Leistungsmerkmale unter realen<br />

Praxisbedingungen überzeugen. Factronix bietet<br />

hierbei solide Beratung und erörtert Fragestellungen<br />

zur Zuverlässigkeit der Baugruppenreinigung mit den<br />

unterschiedlichen Reinigungsmedien. Gemeinsame<br />

Workshops mit Zestron Europe, um fundiertes und<br />

praxisrelevantes Wissen hinsichtlich der zuverlässigen<br />

und effizienten Reinigung elektronischer Baugruppen,<br />

Druckschablonen und Fehldrucke zu vermitteln,<br />

werden auch weiterhin Bestandteil der Vertriebspartnerschaft<br />

sein. „Wir sind ein kompetenter Partner<br />

für die Präzisionsreinigung, da wir Reinigungssysteme<br />

für die unterschiedlichen Anforderungen in der<br />

Elektronikfertigung anbieten können. Mit der Kooperation<br />

mit Zestron Europe bauen wir nicht nur unsere<br />

Linecard weiter aus. Uns steht nun auch die führende<br />

Reinigungschemie für die Elektronikreinigung zur Verfügung“,<br />

resümiert Stefan Theil.<br />

Adam Meinert, Sales Director Europe von Zestron<br />

Europe, begrüßt die erweiterte Kooperation: „Elektronikfertiger<br />

müssen ihre Fertigungsprozesse immer<br />

effizienter gestalten und gleichzeitig eine hohe Zuverlässigkeit<br />

ihrer elektronischen Baugruppen gewährleisten.<br />

Deshalb stellen sie höchste Anforderungen an die<br />

Reinigungsqualität. Mit Factronix haben wir über die<br />

Jahre eine vertrauensvolle und erfolgreiche Zusammenarbeit<br />

aufgebaut, die wir nun intensivieren.“ ◄<br />

6 3/<strong>2021</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 />

Ionisationssysteme<br />

Messgeräte & Zubehör<br />

Permanentes Überwachungssystem für<br />

Handgelenkbänder an einem ESD Arbeitsplatz,<br />

alternativ können Ionisatoren kontrolliert werden.<br />

Erweiterte Anforderungen nach DIN IEC/TR 61340-5-2<br />

für ESD Arbeitsplätze!<br />

Handschuh - Prüfeinrichtung<br />

B.E.STAT<br />

European ESD competence centre<br />

Ihr kompetenter Partner für<br />

ESD Dienstleistungen<br />

Analysen - Audits - Zertifizierungen<br />

Material - Qualifizierungen<br />

Maschinen + Anlagen Zertifizierungen<br />

Kalibrierungen<br />

Training - Seminare - Fach-Symposien<br />

- Workshops - Online Seminare<br />

ESD Nitril Handschuhe (weiß + blau)<br />

Shielding Tester für<br />

ESD Abschirmbeutel<br />

Nur ESD Abschirmbeutel<br />

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ESD Schutz außerhalb der<br />

EPA - sofort lieferbar in<br />

verschiedenen Größen<br />

und Mengen<br />

Neues<br />

Feldstärkemessgerät PFM 711B<br />

mit<br />

CPM 720 Charge Plate Aufsatz<br />

zur regelmäßigen Überprüfung<br />

von Ionisationsgeräten<br />

Unsere nächsten<br />

ESD Seminare vom<br />

6. - 9. September <strong>2021</strong> + 4. - 7. Oktober <strong>2021</strong><br />

+ 22. - 25. November <strong>2021</strong><br />

B.E.STAT Elektronik Elektrostatik GmbH<br />

B.E.STAT European ESD competence centre<br />

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 />

Frische Ideen für den europäischen PCB- und EMS-Markt<br />

30 Jahre Eurocircuits<br />

Agiler als je zuvor feiert Eurocircuits sein 30-jähriges Bestehen mit noch besseren Webtools, mehr Service und<br />

mehr Produktionskapazitäten in Europa.<br />

Ein Erfolgsduo seit 30 Jahren: Luc Smets (l.) und Dirk Stans (r.), geschäftsführende Gesellschafter und<br />

Gründer von Eurocircuits<br />

Eurocircuits GmbH<br />

www.eurocircuits.de<br />

Der Lagenaufbau-Editor ist ein interaktives Werkzeug aus Eurocircuits Tool-Box, die Leiterplattendesignern<br />

zur freien Verfügung steht. Der Lagenaufbau-Editor bietet über 940 vordefinierte Standardaufbauten für<br />

Leiterplatten bzw. Multilayer sowie eine integrierte Preisanzeige.<br />

Wenn ein Leiterplattenhersteller,<br />

der in Europa produziert, ein Jubiläum<br />

von mehreren Jahrzehnten<br />

feiern und auf eine erfolgreiche<br />

Geschäftsentwicklung zurückblicken<br />

kann, dann ist das eine besondere<br />

Nachricht wert. Die Akteure<br />

dieser Erfolgsgeschichte sind Luc<br />

Smets und Dirk Stans, geschäftsführende<br />

Gesellschafter von Eurocircuits<br />

in Mechelen, Belgien. Das<br />

Erfolgsrezept: eine klare Fokussierung<br />

auf Prototypen und Kleinserien<br />

für Leiterplatten und elektronische<br />

Baugruppen in Standardtechnologie,<br />

um Hardware-Entwickler in<br />

Europa schnell, kostengünstig und<br />

zuverlässig zu beliefern.<br />

Im Mai 1991 gründeten Luc Smets<br />

und Dirk Stans ihr Unternehmen<br />

zur Herstellung von Leiterplatten.<br />

Ende der 1990er Jahre erkannten<br />

sie schnell das Potenzial des Internets<br />

und nutzten das damals neue<br />

Medium für ihre Geschäftsideen.<br />

Anfang 2000 gründeten sie eurocircuits.de,<br />

ein Portal zur Bestellung<br />

von Leiterplatten. Mit der Philosophie,<br />

„dem Kunden stets die beste<br />

professionelle Qualität zu attraktiven<br />

Preisen zu bieten“, stellte sich der<br />

Visionär und Stratege Luc Smets<br />

immer wieder neuen Herausforderungen<br />

des Informationszeitalters<br />

und ebnete neue Wege für Innovationen.<br />

Das Potenzial des Internets<br />

erkannt und ausgeschöpft<br />

Durch die Verlagerung des<br />

Bestellvorgangs ins Internet wurden<br />

die Verwaltungskosten stark<br />

reduziert, da der Kunde direkt online<br />

bestellte. Mit dem Fokus auf die<br />

Standardisierung der Technologie<br />

wurden Leiterplatten aus verschiedenen<br />

Aufträgen auf einem Nutzen<br />

zusammengefasst und gemeinsam<br />

produziert (Pooling von Aufträgen).<br />

Schritt für Schritt wuchs das Serviceangebot<br />

und inzwischen können<br />

Entwickler ihre Leiterplatten<br />

in einem Bestellvorgang bei Eurocircuits<br />

fertigen und bestücken lassen.<br />

Die Verfügbarkeit der Bauteile<br />

vorausgesetzt, versendet Eurocircuits<br />

bestückte Leiterplatten für<br />

Prototypen und Kleinserien nach<br />

6 Arbeitstagen zum Kunden.<br />

Eurocircuits beschäftigt heute 450<br />

Mitarbeiter und fertigt und bestückt<br />

Leiterplatten in zwei modernen Werken<br />

in Ungarn und Deutschland nach<br />

den hohen europäischen Nachhaltigkeitsstandards.<br />

Für fast 20.000<br />

Nutzer und mehr als 12.000 aktive<br />

Kunden produziert Eurocircuits mehr<br />

als 110.000 Aufträge. 88% aller Auf-<br />

8 3/<strong>2021</strong>


Aktuelles<br />

träge haben eine Vorlaufzeit von ?5<br />

Arbeitstagen.<br />

Interaktive, intelligente<br />

Web-Tools und wertvolles<br />

Wissen für PCB-Designer<br />

Entwickler haben rund um die<br />

Uhr Zugang zu nutzerfreundlichen,<br />

interaktiven, intelligenten Web-Tools<br />

für Designevaluierung, Preiskalkulation<br />

und Bestellung. Darüber hinaus<br />

gibt es einen Online-Chat-Support<br />

in sechs verschiedenen Sprachen.<br />

Besonders nützlich und wertvoll<br />

ist der Visualizer, der das Design virtuell<br />

fertigt, noch bevor der Kunde<br />

seine Bestellung aufgibt. Eurocircuits<br />

prüft zum Beispiel alle Daten<br />

für die Leiterplattenfertigung sowie<br />

die BOM und CPL für die Leiterplattenbestückung<br />

auf Fertigbarkeit<br />

und Vollständigkeit. „So können<br />

wir Hardware-Designer proaktiv<br />

dabei unterstützen, ihre Projekte<br />

pünktlich und budgetgerecht<br />

abzuliefern“, betont Eurocircuits.<br />

„Unser Ziel ist es, unseren Kunden<br />

zu helfen, Designs auf Anhieb<br />

richtig für die Fertigung zu erstellen,<br />

egal ob es sich um Muster oder<br />

eine Kleinserie handelt“, so die beiden<br />

Geschäftsführer.<br />

Der Visualizer gibt Designer<br />

zudem sofort einen Überblick über<br />

die Verfügbarkeit von Bauteilen<br />

oder mögliche Alternativen sowie<br />

eine exakte Preiskalkulation, noch<br />

bevor die Bestellung aufgegeben<br />

wird. Nach Auslieferung des Prototyps<br />

oder der Kleinserien stehen<br />

dem Kunden die validierten Produktionsdaten<br />

zur Verfügung, so dass<br />

die reibungslose Großserienfertigung<br />

bei spezialisierten EMS-Firmen<br />

möglich ist.<br />

Eurocircuits teilt sein Wissen<br />

absolut transparent und für jeden<br />

zugänglich. Ein wöchentlicher Technology<br />

Thursday in den sozialen<br />

Medien, ein Blog mit wertvollen<br />

Tipps für Designer und ein spezieller<br />

TV-Kanal erklären Designern<br />

anhand von Beispielen anschaulich<br />

und kurzweilig die Zusammenhänge<br />

zwischen Leiterplattendesign, Leiterplattenfertigung<br />

und Bestückung.<br />

Verantwortungsvoll und<br />

nachhaltig arbeiten und leben<br />

in Europa<br />

Einen hohen Stellenwert hat der<br />

technische Nachwuchs. „Für uns<br />

ist es selbstverständlich, die Designer<br />

von morgen und ihre Lehrkräfte<br />

in der europäischen Elektronikindustrie<br />

aktiv zu fördern“, sagt<br />

Dirk Stans. Aktuell unterstützt Eurocircuits<br />

mehr als 50 Studentenprojekte<br />

in Europa. Neben der Lieferung<br />

von Leiterplatten und Baugruppen<br />

gibt Eurocircuits sein Wissen<br />

in Workshops weiter, um den Studenten<br />

das praktische Rüstzeug<br />

für das Design von Leiterplatten<br />

zu vermitteln.<br />

In diesem Jahr investiert Eurocircuits<br />

7 Millionen Euro in seine beiden<br />

Werke in Ungarn und Deutschland.<br />

Hohe Priorität hat das laufende<br />

Umwelt- und Nachhaltigkeitsprojekt<br />

nach ISO 26000. Eurocircuits investiert<br />

mehr als 2 Millionen Euro in die<br />

Produktion von erneuerbarer Energie<br />

und Maßnahmen zur Reduzierung<br />

des Wasser- und Energieverbrauchs,<br />

Null-Abfall-Produktion,<br />

Reduzierung der Luftverschmutzung<br />

und klimaneutralen Transport.<br />

„Wir glauben, dass uns diese Maßnahmen<br />

einen Wettbewerbsvorteil<br />

gegenüber unseren außereuropäischen<br />

Konkurrenten verschaffen.<br />

Und vor allem glauben wir, dass wir<br />

damit die Zukunft unseres Europas<br />

sichern“, betonen die CEOs.<br />

Bei allem Erfolg schwingt rückblickend<br />

auch Wehmut mit. Der europäische<br />

Leiterplattenmarkt, der vor<br />

30 Jahren noch über 40% der Leiterplatten<br />

des Weltmarktes produzierte,<br />

fertigt heute nur noch 2,5%. Dafür<br />

produziert China mehr als 50% der<br />

weltweiten Leiterplattenproduktion.<br />

„Diese Abhängigkeit, wie sie auch<br />

bei anderen elektronischen Bauteilen<br />

besteht, ist gefährlich und kann<br />

Europa teuer zu stehen kommen“,<br />

warnt Dirk Stans. ◄<br />

Welches Kabel wofür?<br />

Die Kabelwelt kann verwirrend sein…Welches<br />

Kabel benötigt man in welchem Anwendungsbereich?<br />

Gerade Kommunikationskabel haben<br />

unterschiedlichste Einsatzmöglichkeiten, vom<br />

Videokoaxialkabel über Hochfrequenzkabel bis<br />

zum Nano-Sensorkabel ist die Kabelwelt heterogen<br />

und für das jeweilige Anwendungsgebiet<br />

spezialisiert. Inspiriert durch die zunehmende<br />

Digitalisierung sowie durch das Feedback der<br />

Kunden hat bda connectivity die Kabelsuche in<br />

einer schnell zugänglichen und anschaulichen<br />

Weise verarbeitet. Für die Welt der Kommunikationskabel<br />

wurde ein neues Portal geschaffen:<br />

https://welches-kabel-wofuer.de<br />

Hier werden allgemeine Einsatzbereiche<br />

für die verschiedenen Kabeltypen gezeigt und<br />

kurz beschrieben.<br />

Intuitive Bedienung<br />

Der Besucher der Website gelangt intuitiv,<br />

ja fast spielerisch, in die jeweiligen Anwendungsbereiche<br />

und kann dort auf die in diesem<br />

Bereich gängigen Kabeltypen klicken, um sich<br />

über die Besonderheiten der einzelnen Kabel in<br />

Kürze zu informieren. Diese Angaben enthalten<br />

einen Link zur jeweiligen Produktseite des<br />

Unternehmens, wo weiterführende Informationen<br />

über das jeweilige Kabel zu finden sind. Bei<br />

Bedarf gelangt der Nutzer von dort aus zur Produktdatenbank,<br />

um die Spezifikationen für das<br />

entsprechende Kabel zu erhalten. „Auf diese<br />

Weise nehmen wir dem Besucher Berührungsängste<br />

und schaffen eine erste Orientierung in<br />

der Kabelwelt.“, so Alexandra Zange, Marketing-Verantwortliche<br />

der bda connectivity GmbH.<br />

„Das Portal ist der Anfang unserer Reise zusammen<br />

mit dem Kunden – wir möchten das beste<br />

Nutzererlebnis bieten, vom Orientierungsportal<br />

welches-kabel-wofür über die Website bis zur<br />

Online-Produktdatenbank.“<br />

Anwendungsbereiche<br />

Die Kunden sind in den Bereichen Elektround<br />

Elektronik industrie, Telekommunikation,<br />

Elektrofachgroßhandel, Automobilzulieferindustrie,<br />

Audio- und Studio technik sowie Medizintechnik<br />

und Wissenschaft tätig.<br />

bda connectivity<br />

www.bda-connectivity.com<br />

3/<strong>2021</strong><br />

9


Qualitätssicherung<br />

Baugruppentest bei hoher Integrationsdichte und reduzierter Kontaktierfähigkeit<br />

Testzelle bietet hohe Testabdeckung und<br />

optimiert Prüfzeit<br />

Gleichzeitig spielt die Testgeschwindigkeit<br />

eine große Rolle.<br />

Gerade bei Baugruppen mit<br />

hohen Integrationsdichten und<br />

fehlenden Prüfpads wird die<br />

Kontaktierung mit einem Nadelbettadapter<br />

immer problematischer<br />

bzw. kostenaufwändiger.<br />

Auch wenn Flying-Probe-Tester<br />

immer höhere Testgeschwindigkeiten<br />

erreichen, können sie in<br />

dem Punkt nie so schnell sein<br />

wie ein Adaptersystem.<br />

Die SPEA-Testzelle<br />

Die Firma SPEA bietet mit ihrer neuen Testzelle eine Lösung, die eine maximale Testabdeckung bei<br />

optimierter Testzeit erlaubt<br />

SPEA GmbH<br />

www.spea.com<br />

Die Funktionsansprüche an<br />

elektronische Geräte steigen<br />

ständig, die sogenannten Smart<br />

Devices sind auf dem Vormarsch.<br />

Das wirkt sich auf das Layout<br />

der Baugruppen aus. Es müssen<br />

immer mehr Funktionalitäten<br />

auf der gleichen Fläche untergebracht<br />

werden, sodass die Bauteile<br />

immer kleiner werden und<br />

die Integrationsdichten steigen.<br />

Diese Miniaturisierung beeinflusst<br />

die Kontaktierbarkeit der Baugruppen.<br />

Prüfpads werden wesentlich<br />

kleiner bzw. sind gar nicht mehr<br />

vorhanden. Das macht den klassischen<br />

ICT mit Nadelbettadapter<br />

zunehmend problematischer<br />

und kostenintensiver. Flying Probe<br />

Tester stoßen beim Thema „Testzeit“<br />

an ihre Grenzen. SPEA<br />

offeriert mit der neuen Testzelle<br />

eine Lösung, die eine maximale<br />

Testabdeckung bei optimierter<br />

Testzeit bietet.<br />

Hintergrund<br />

Auch wenn der klassische<br />

ICT bei immer mehr Baugruppen<br />

immer schwieriger wird, ist<br />

er dennoch unverzichtbar in der<br />

Baugruppenfertigung, denn elektrische<br />

Parameter lassen sich nur<br />

elektrisch testen. Der ICT bietet<br />

durch die detaillierte und eindeutige<br />

Fehlerlokalisation eine optimale<br />

Prüfaussage.<br />

Das Ziel beim Baugruppentest<br />

ist eine möglichst hohe Testtiefe.<br />

Optimalerweise wird jedes<br />

Bauteil und jedes Netz getestet<br />

– entweder durch einen Nadelbett-Tester<br />

oder durch ein Flying-Probe-System.<br />

Bei Testanforderungen, wo<br />

weder der Nadelbett- noch der<br />

Flying-Probe-Tester klar favorisiert<br />

wird, kann die optimale<br />

Lösung eine Kombination aus<br />

beiden sein. Die Kombination aus<br />

Flying-Probe- und klassischem<br />

ICT-Tester zu einer Testzelle ermöglicht<br />

eine nahezu vollständige<br />

Testabdeckung für Baugruppen,<br />

die mit einem Nadelbettadapter<br />

nur eingeschränkt<br />

kontaktierfähig wären, ohne die<br />

Taktzeit zu gefährden. Man nutzt<br />

die Vorteile beider Systeme, ohne<br />

dabei Nachteile in Kauf nehmen<br />

zu müssen.<br />

Die Baugruppe wird von beiden<br />

Systemen geprüft, wobei jeder<br />

Tester die Teile übernimmt wo er<br />

im Vorteil ist. Der SPEA Flying<br />

Probe übernimmt die Netze, die<br />

mit dem Adapter nicht erreicht werden<br />

können, und der Boardtester<br />

SPEA 3030 prüft die Bereiche, die<br />

Testpunkte für den Adapter bieten.<br />

Prüfprogramm für beide<br />

Testsysteme<br />

SPEA bietet für seine Test systeme<br />

eine einheitliche Entwicklungs- und<br />

Prüf-Software. Leonardo, die SPEA-<br />

Systemsoftware, generiert für den<br />

Board- und für den Flying-Probe-<br />

Tester ein Testprogramm und<br />

behandelt die beiden Tester als<br />

wären sie einer. Leonardo definiert<br />

10 3/<strong>2021</strong>


Qualitätssicherung<br />

verschiedenen Stationen der Fertigung<br />

– in der Linie oder standalone<br />

– zum Einsatz kommen.<br />

• Man erreicht eine maximale<br />

Testabdeckung.<br />

• Die Kosten für den Nadelbettadapter<br />

werden reduziert.<br />

• Nachträgliche Layout-Änderungen<br />

erfordern keine Modifikation des<br />

Adapters durch Übernahme dieser<br />

Bereiche in den Part des Flying-Probe-Testers.<br />

• Mit der Kombination erreicht man<br />

hohe Produktivität und einen hohen<br />

Durchsatz bei einer niedrigen<br />

Taktzeit (die Zykluszeit zwischen<br />

Boardtester und Flying Probe ist<br />

optimiert).<br />

• Das Flying-Probe-System kann<br />

zusätzlich bei der Produkteinführung,<br />

beim Prototypentest und<br />

beim End-of-Line-Test genutzt<br />

werden.<br />

Immer mehr Baugruppen weisen hohe Integrationsdichten und<br />

eingeschränkte Kontaktierfähigkeit auf. Hier sind 1700 Komponenten<br />

auf 7 x 4 cm verbaut<br />

automatisch, welche Komponenten<br />

und Bereiche des Boards mit dem<br />

Nadelbett-Tester geprüft werden<br />

können und welche Tests der Flying<br />

Probe übernimmt.<br />

Dabei kann ebenfalls definiert<br />

werden, ob der Schwerpunkt auf<br />

einem hohen Prüfdurchsatz liegt<br />

– dann werden möglichst viele<br />

Bereiche mit dem Boardtester<br />

geprüft - oder ob man eher bei den<br />

Adapterkosten sparen möchte und<br />

in etwa gleiche Anteile vom Boardund<br />

vom Flying-Probe-Tester übernommen<br />

werden.<br />

Prüfprogrammerstellung<br />

automatisch, flexibel, optimiert<br />

3/<strong>2021</strong><br />

Leonardo erkennt anhand der<br />

CAD-Daten Netze, die nicht über<br />

das Nadelbett erreichbar sind, und<br />

ordnet diese automatisch dem Flying<br />

Probe zu, da dieser kleinste<br />

Geometrien kontaktieren kann<br />

(Prüfpads mit geringem Abstand<br />

und geringer Fläche, Kontaktierung<br />

auf Lötpads usw.).<br />

Mit dem Einsatz des Flying-<br />

Probe-Testers besteht die Möglichkeit,<br />

die Baugruppe beidseitig<br />

zu kontaktieren. Damit werden<br />

die Zugriffsmöglichkeiten erweitert,<br />

ohne in teure Adapter investieren<br />

zu müssen.<br />

Außerdem kann der Flying-<br />

Probe-Tester auch neue Funktionalitäten<br />

wie Schalter, Taster,<br />

LEDs, Displays usw. prüfen.<br />

Die Achsen des SPEA-Flying-<br />

Probe-Testers können neben den<br />

Prüfnadeln mit verschiedensten<br />

Prüftools und Aktuatoren bestückt<br />

werden, die bei Bedarf zum Einsatz<br />

kommen. Und mit Kameramodulen<br />

lassen sich LEDs und<br />

Anzeigeelemente überprüfen.<br />

Gibt es nachträgliche Änderungen<br />

im Layout der Baugruppe,<br />

sodass Teile des Adapters nicht<br />

mehr passen, ist auch dieses Problem<br />

einfach lösbar. Man grenzt<br />

diese Bereiche im Boardtester aus<br />

und übernimmt sie in den Teil des<br />

Prüfprogramms, den der Flying-<br />

Probe-Tester bedient.<br />

Neben der automatischen Prüfprogrammerstellung<br />

durch Leonardo<br />

können natürlich auch<br />

manuell Anpassungen erfolgen<br />

und manuell erstellte Programmanteile<br />

jederzeit integriert werden.<br />

Man sieht: Mit der Erstellung<br />

eines Prüfprogramms für beide<br />

Systeme werden Doppelprüfungen<br />

vermieden, die Testabdeckung<br />

wird maximiert und die Prüfkosten<br />

werden optimiert.<br />

Wie werden Tester zur Testzelle?<br />

Es gibt verschiedene Möglichkeiten,<br />

die beiden Systeme zu<br />

kombinieren. Sie können direkt<br />

hintereinandergeschaltet werden<br />

– ggf. als Inline-Lösung – oder an<br />

Vorteile der Testzelle<br />

aus Flying-Probe- und<br />

Nadelbett-Tester:<br />

Fazit<br />

Der Trend der Miniaturisierung,<br />

der hohen Integrationsdichten und<br />

der zunehmenden Funktionalitäten<br />

in der Elektronikfertigung<br />

wird sich in Zukunft noch verstärken.<br />

Für die Qualitätssicherung<br />

ist ein möglichst vollständiger<br />

ICT absolut notwendig. Da die<br />

Zugriffsmöglichkeiten für Nadelbettadapter<br />

immer weniger werden,<br />

Flying Probe-Tester im Vergleich<br />

aber mehr Testzeit benötigen,<br />

kann die Testzelle hier die<br />

optimale Lösung darstellen. Die<br />

Kombination von Board- und Flying-Probe-Tester<br />

vereint die Vorteile<br />

beider Systeme zu einer<br />

innovativen, praxistauglichen und<br />

zukunftssicheren Testlösung. ◄<br />

Die SPEA-Systemsoftware Leonardo behandelt die beiden Testsysteme<br />

als wären sie eines und definiert automatisch welche Komponenten<br />

und Bereiche des Boards mit dem Nadelbett-Tester geprüft werden<br />

können und welche Tests der Flying Probe übernimmt<br />

11


Qualitätssicherung<br />

Vorteile generieren durch Kombinieren<br />

Klassische 2/3D-Machine-Vision, Deep Learning<br />

und intelligenter Robotertechnologie<br />

Machine Vision und Robotik gibt es in der Industrie schon seit geraumer Zeit. Dennoch werden viele Erzeugnisse<br />

noch immer manuellen bzw. visuellen Qualitätsprüfungen unterzogen. Warum dies und wie geht es besser?<br />

können. Ein Variantenmix war mit<br />

diesen unbeweglichen Kamerasystemen<br />

in vielen Fällen nicht automatisch<br />

zu inspizieren. Mehrfachaufnahmen<br />

von bestimmten Prüfmerkmalen<br />

aus verschiedenen Winkeln<br />

und mit verschiedenen Beleuchtungsszenarien<br />

waren damit ohnehin<br />

nicht möglich.<br />

Kosten mangelhafter Qualität<br />

Ein Nachteil von manuellen bzw.<br />

visuellen Qualitätskontrollen durch<br />

Mitarbeiter besteht darin, dass sie<br />

fehlerbehaftet und inkonsistent sein<br />

können. Mögliche Gründe dafür sind<br />

Ermüdung durch die eintönige Tätigkeit,<br />

Routinefehler und Betriebsblindheit.<br />

Außerdem können verschiedene<br />

Mitarbeiter aufgrund unterschiedlicher<br />

Erfahrungen, Fähigkeiten<br />

und Konstitutionen zu unterschiedlichen<br />

Bewertungen und damit<br />

zu unterschiedlichen Prüfergebnissen<br />

kommen. Dies kann sogar dazu<br />

führen, dass Fehler übersehen und<br />

mangelhafte Produkte an den Kunden<br />

ausgeliefert werden.<br />

In solchen Fällen können hohe<br />

Kosten auf den Hersteller zukommen.<br />

Die Kosten mangelhafter<br />

Qualität (engl. Costs of Poor Quality,<br />

QOPQ) beinhalten die Kosten<br />

für zurückgegebene oder zurückgewiesene<br />

Waren, Verschrottungen,<br />

Nacharbeit und in vielen Fällen auch<br />

die monetär messbaren negativen<br />

Auswirkungen auf die Reputation<br />

des Unternehmens sowie auf die<br />

Kundenzufriedenheit. In einigen<br />

Lieferanten-Kunden-Beziehungen<br />

kann sogar schon ein einzelnes<br />

fehlerhaftes Produkt zur Ablehnung<br />

einer gesamten Lieferung und<br />

zu möglichen finanziellen Sanktionen<br />

führen.<br />

Die Tabelle aus dem Magazin<br />

Quality Digest listet typische Werte<br />

Kitov Systems Ltd.<br />

www.kitov.ai<br />

Ansprechpartner für den<br />

deutschsprachigen Raum:<br />

ATEcare Service<br />

www.atecare.de<br />

Herkömmliche Prüfungen konnten<br />

sich behaupten, da die bisher<br />

verfügbaren technischen Lösungen<br />

nicht flexibel genug wa ren, um verschiedene<br />

Produkte und Baugruppen<br />

ohne aufwendiges Umrüsten<br />

vollständig von allen Seiten auf Fehler<br />

überprüfen zu können.<br />

Für solche Zwecke mussten<br />

Vision-Systeme bisher speziell auf<br />

das zu inspizierende Produkt zugeschnitten<br />

werden, indem mehrere<br />

um das Produkt herum positionierte<br />

Kameras fest montiert wurden.<br />

Bei Chargenwechseln mussten<br />

diese Kameras dann jeweils manuell<br />

umpositioniert werden, um die<br />

neuen Prüfmerkmale erfassen zu<br />

Industrielles Erzeugnis<br />

Flugzeugtriebwerke/Triebwerksteile 5,4 bis 6,3<br />

Flugzeugteile 4,5 bis 8,6<br />

Aluminium-Gussteile 5,3 bis 7,1<br />

extrudierte Aluminiumteile 4,4 bis 7<br />

Automobil-Pressteile 5,3 bis 7<br />

Motorteile 5 bis 7,1<br />

Verbindungselemente 6,2 bis 7,1<br />

Schmiedeteile 5,9 bis 6,9<br />

Wohnmobile 4,8 bis 5,3<br />

Wohnmobil-/Autokarosserien 4,3 bis 5,4<br />

Autoteile und Autozubehör 6,1 bis 8<br />

Motorrad-/Fahrradteile 6,1 bis 6,8<br />

Motoren/Generatoren 5,2 bis 6,1<br />

Batterien/Akkumulatoren 5,1 bis 5,4<br />

Reifen und Schläuche 6,9 bis 8<br />

Wohnwagen/Wohnmobile 4,9 bis 5,9<br />

Lkw-/Bus-Karosserien 4,3 bis 5,4<br />

COPQ in % vom Umsatz<br />

Diese Tabelle aus dem Magazin “Quality Digest” listet typische<br />

Werte für die Kosten mangelhafter Qualität (COPQ) in der<br />

Fertigungsindustrie auf<br />

12 3/<strong>2021</strong>


Qualitätssicherung<br />

Oberflächenfehler an einer Aluminium-Felge für Pkw werden mit dem entsprechenden Bereich eines „goldenen“<br />

(fehlerfreien) Produkts (jeweils grün umrandet) verglichen. Die linke (rot umrandete) Aufnahme<br />

zeigt Kratzer an der Seitenwand des Rades, und auf der rechten Seite sieht man eine Einkerbung an der<br />

Radkante<br />

für die Kosten mangelhafter Qualität<br />

(COPQ) in der Fertigungsindustrie<br />

auf. In einer kürzlich durchgeführten<br />

Umfrage von Tata Consultancy<br />

Services wurden die Produktqualität<br />

und die Nachverfolgung<br />

von Fehlern als Hauptvorteile der<br />

Verwendung von Big Data in der<br />

Fertigung aufgeführt.<br />

Fachkräftemangel und ständig<br />

steigende Lohnnebenkosten stellen<br />

viele Unternehmen vor große<br />

Herausforderungen. Dies betrifft<br />

auch und vor allem die Qualitätssicherung.<br />

Sollte es hier dauerhaft<br />

zu Engpässen kommen, kann<br />

dies zu einer nachlassenden Qualität<br />

und damit zu einer Erhöhung<br />

der QOPQ führen, was im Endeffekt<br />

negative Auswirkungen auf die<br />

Rentabilität des Unternehmens zur<br />

Folge haben kann.<br />

Zukunftsweisende Technologien<br />

wie Robotik, Künstliche Intelligenz<br />

(KI), Internet der Dinge (IoT) und Big<br />

Data, die im Zuge der Einführung<br />

von Industrie 4.0 ständig wachsende<br />

Bedeutung erlangen, können Unternehmen<br />

helfen, den oben genannten<br />

Herausforderungen in der Fertigung<br />

zu begegnen.<br />

Automatisierte optische Inspektionssysteme<br />

liefern Daten, mit<br />

denen die Ursachen von Produktionsfehlern<br />

identifiziert werden können.<br />

Diese Informationen fließen in<br />

umfangreiche Datenbanken ein und<br />

können zu Korrekturen und zur Effizienzsteigerung<br />

genutzt werden.<br />

3/<strong>2021</strong><br />

Durch die Erfassung und Analyse<br />

der gewonnenen Produktionsdaten<br />

können Unternehmen die Entwicklung<br />

der Qualität ihrer Produkte, häufig<br />

auftretende Mängel sowie sich<br />

entwickelnde Qualitätsprobleme<br />

rechtzeitig erkennen und nachverfolgen.<br />

Auf der Basis dieser Informationen<br />

können sie gezielt Verbesserungen<br />

im Produktionsprozess,<br />

im Produkt-Design und im Lieferketten-Management<br />

einführen.<br />

Regelbasiert ist zu unflexibel<br />

Während viele OEM-Hersteller<br />

bereits automatisierte Vision-<br />

Systeme in der Qualitätssicherung<br />

einsetzen, tun sich andere schwer<br />

damit, weil ihre Produkte einen<br />

sehr hohen Anteil an kundenspezifischen<br />

Varianten aufweisen. Herkömmliche<br />

regelbasierte Bildverarbeitungsprozesse<br />

sind oft nicht<br />

flexibel genug, um diese Herausforderung<br />

zu meistern. Die Erstellung<br />

eines verlässlichen Inspektionsplans,<br />

der keinen Schlupf und<br />

dabei nur eine geringe Pseudofehlerrate<br />

zulässt, kann je nach Produkt<br />

und den Fähigkeiten des Programmierers<br />

viele Stunden oder Tage in<br />

Anspruch nehmen. Bei einer Vielzahl<br />

von Produktvarianten multipliziert<br />

sich dieser Programmieraufwand<br />

entsprechend. Zudem sind<br />

viele herkömmliche Bildverarbeitungssysteme<br />

generell sehr anfällig<br />

bezüglich Pseudofehlern, was<br />

ein ständiges Nachtunen der eingestellten<br />

Parametertoleranzen<br />

erfordert. Dies ist für viele Unternehmen<br />

nicht akzeptabel.<br />

Mehr Flexibilität dank Deep<br />

Learning<br />

Mittels Deep Learning kann die<br />

Kitov-Software anhand von Referenzbildern<br />

qualitativ einwandfreier<br />

sowie mit Mängeln behafteter Teile<br />

trainiert werden, damit sie flexibler<br />

auf verschiedene Situationen und<br />

unterschiedliche Fehlerbilder reagieren<br />

kann. Die Auswahl und Bewertung<br />

dieser Aufnahmen sollte von<br />

qualifiziertem Fachpersonal vorgenommen<br />

werden, das mit dem Produktionsprozess<br />

und mit den dabei<br />

auftretenden Fehlern vertraut ist.<br />

Die Deep-Learning-Algorithmen<br />

analysieren die Bilder statistisch auf<br />

Merkmale und Beziehungen zwischen<br />

Merkmalen. Anschließend<br />

wird eine gewichtete Tabelle bzw.<br />

ein neuronales Netzwerk erstellt,<br />

das definiert, was ein gutes oder<br />

ein schlechtes Teil ausmacht.<br />

Das klingt einfacher als es tatsächlich<br />

ist. Der beschriebene Prozess<br />

beinhaltet jedoch tatsächlich<br />

eine sehr rechenintensive Analyse<br />

– etwa für eine Lösung an einer<br />

automatisierten Fertigungslinie.<br />

Während der Inferenz – also während<br />

der Anwendung des in der<br />

Trainingsphase Gelernten – benötigt<br />

das System erheblich weniger<br />

Rechenleistung. Daher wird keine<br />

Anbindung an eine performante IT-<br />

Infrastruktur wie ein Hochleistungs-<br />

Rechenzentrum oder eine Serverfarm<br />

benötigt, wodurch auch an<br />

Standorten ohne entsprechende<br />

Voraussetzungen ein Betrieb des<br />

Systems möglich ist.<br />

Um den Anwendern das Trainieren<br />

ihrer Systeme abzunehmen, liefern<br />

viele Anbieter von KI-Lösungen<br />

vorab trainierte neuronale Netze<br />

bereits mit, die für bestimmte Zwecke<br />

entwickelt wurden – z.B. zur<br />

Schriftlesung (OCR), für das Lesen<br />

beschädigter oder verzerrter Barcodes,<br />

für die Erkennung von Kratzern<br />

auf Smartphone-Gehäusen<br />

oder zur Überprüfung von Komponenten<br />

auf Leiterplatten.<br />

Kitov One, das roboterbasierte<br />

smarte Inspektionssystem von Kitov<br />

Systems, ist standardmäßig mit mehreren<br />

vorab angelernten neuronalen<br />

Netzen zum Überprüfen von Merkmalen<br />

wie Verschraubungen, Oberflächen,<br />

Etiketten, Beschriftungen<br />

13


Qualitätssicherung<br />

oder Netzwerkanschlüssen ausgestattet.<br />

Kitov Systems fügt dem Software-Paket<br />

ständig neue vorgefertigte<br />

neuronale Netze (semantische<br />

Detektoren) hinzu, um immer mehr<br />

Kunden in verschiedensten Branchen<br />

Instrumente an die Hand zu<br />

geben, mit denen sie vielfältigste<br />

und anspruchsvollste Inspektionsaufgaben<br />

lösen können.<br />

Hybride Herangehensweise und<br />

Lösung<br />

Die Inspektion hochvariabler<br />

Mehrkomponenten-Produkte und<br />

-Baugruppen wie elektronische<br />

Geräte, Medizingeräte und Autoteile<br />

stellt eine große Herausforderung<br />

für viele herkömmliche Vision-<br />

Systeme dar. Regelbasierte Systeme<br />

erzeugen dabei oft zu viele<br />

Pseudofehler.<br />

Beispiel: Einer der weltweit größten<br />

Hersteller von End-to-End-Kommunikationslösungen,<br />

Speichern und<br />

hyperkonvergenter Infrastruktur sah<br />

sich plötzlich mit einem Problem<br />

im Zusammenhang mit der Herstellung<br />

von High-Mix-Produkten<br />

konfrontiert. Das Unternehmen<br />

produziert Hunderte von verschiedenen<br />

Produkten, einige mit Hunderten<br />

von Variationen, einschließlich<br />

eines Portfolios von High-Mix-<br />

Produkten, die von verschiedenen<br />

globalen Vertragsherstellern produziert<br />

werden. Eine Herausforderung<br />

für eine konsequente Qualitätssicherung.<br />

Eines Tages kam es bei der Fertigung<br />

von Netzwerk-Switches zu elementaren<br />

Mängeln, die unbemerkt<br />

blieben, sodass eine nicht unerhebliche<br />

Menge an defekten Geräten<br />

an Kunden ausgeliefert wurde. Das<br />

Unternehmen setzte damals noch<br />

auf manuelle bzw. visuelle Produktkontrolle<br />

durch Mitarbeiter. Bei<br />

einem Großteil der ausgelieferten<br />

Switches stellte sich erst nach der<br />

Installation heraus, dass sie defekt<br />

sind. Dies zog mehrere hunderttausend<br />

US-Dollar an Kosten für das<br />

Umpacken, Reparieren, für Logistik,<br />

die Anpassung der Bestände<br />

im ERP-System sowie für den Schaden<br />

am Ruf des Herstellers nach<br />

sich. Um ein solches Vorkommnis<br />

in Zukunft zu vermeiden, versuchte<br />

das Unternehmen, die personenabhängige<br />

Inspektion durch eine automatisierte<br />

Lösung mit einer weitaus<br />

höheren Verlässlichkeit zu ersetzen.<br />

Nach einer sechsmonatigen Testphase<br />

stellte sich heraus, dass eine<br />

herkömmliche Bildverarbeitungslösung<br />

aufgrund der hohen Produktvarianz<br />

nicht in Frage kommt.<br />

Dadurch öffnete sich die Tür zum<br />

Kitov-One-System. Dieses ist mit<br />

einer CMOS-Kamera und fünf LED-<br />

Beleuchtungsmodulen ausgestattet<br />

und erstellt 2D-Aufnahmen, die<br />

softwaremäßig zu einem 3D-Modell<br />

des zu inspizierenden Teiles kombiniert<br />

werden können. So können<br />

auch Einrichter ohne Bildverarbeitungskenntnisse<br />

Inspektionspläne<br />

erstellen, indem sie im 3D-Modell<br />

einfach Merkmale wie Schrauben,<br />

LAN-Anschlüsse, Etiketten, Barcodes<br />

oder Oberflächen markieren.<br />

Zum Anlernen des Systems sind<br />

keine Robotik-Kenntnisse erforderlich.<br />

Eine intelligente Software<br />

manövriert den Roboter mit seinem<br />

Kamerakopf automatisch an die zu<br />

inspizierenden Stellen, die vom Einrichter<br />

über eine grafische Bedienoberfläche<br />

per Mausklick in einem<br />

3D-Modell des zu inspizierenden<br />

Teiles ausgewählt werden.<br />

Die Algorithmen entscheiden automatisch,<br />

wohin sich die Kamera bewegen<br />

soll, wählen aus, welche Beleuchtungsmodule<br />

wann und mit welcher<br />

Belichtungszeit eingeschaltet werden<br />

und legen fest, wie viele Bilder<br />

für jedes Prüfmerkmal aufgenommen<br />

werden sollen. Außerdem berechnet<br />

die Software automatisch die optimalen<br />

Verfahrwege des Kamerakopfes.<br />

Die Einführung des Kitov-Systems<br />

hat sich für das Unternehmen ausgezahlt.<br />

Mangelhafte Produkte werden<br />

nun rechtzeitig erkannt und ausgeschleust,<br />

Produktionsprozesse konnten<br />

optimiert, Fehlerquellen gefunden<br />

und ausgeschlossen werden.<br />

Alle Prüfergebnisse werden durchgängig<br />

dokumentiert und abgespeichert,<br />

sodass das System eine nachverfolgbare,<br />

konsistente und personenunabhängige<br />

Qualitätskontrolle<br />

ermöglicht. Die Kosten für mangelhafte<br />

Qualität (QOPQ) konnten deutlich<br />

und nachhaltig gesenkt werden,<br />

sodass sich die Investition in das<br />

Kitov-System innerhalb von wenigen<br />

Monaten amortisiert hat. Das<br />

Unternehmen genießt nun wieder<br />

eine hohe Reputation für die ausgezeichnete<br />

Qualität seiner Produkte,<br />

und die Kundenzufriedenheit<br />

ist seitdem stetig gewachsen.<br />

Fazit<br />

Die smarten Inspektionslösungen<br />

von Kitov Systems werden bereits<br />

in verschiedensten Fertigungsbereichen<br />

weltweit eingesetzt. Sie können<br />

als Standalone-System betrieben<br />

oder in bestehende Linien integriert<br />

werden. Dazu sind verschiedene<br />

Varianten mit Handling-Systemen,<br />

integrierten Hub-/Drehtischen,<br />

zusätzlichen Robotern sowie Cobots<br />

zum Be- und Entladen verfügbar. Die<br />

Software ist über eine vom Hersteller<br />

eingerichtete Schnittstelle auch für<br />

Integratoren interessant – sie können<br />

dann die beschriebenen Möglichkeiten<br />

mit diversen Robot/Cobot-<br />

Geräten verknüpfen und individualisiert<br />

anbieten. ◄<br />

Verbogene Pins an Netzwerkanschlüssen gehören zu den häufigsten<br />

Reklamationsgründen bei hochwertigen elektronischen Geräten. Die<br />

zuverlässige automatische Überprüfung dieser dünnen Stifte am<br />

Boden der Anschlussöffnungen erfordert ein smartes Inspektionssystem<br />

wie Kitov One mit schwenkbarer Kamera, flexibler Beleuchtung<br />

und Unterstützung durch KI. Die Erstellung von Prüfplänen erfolgt<br />

durch intuitives Markieren der Prüfmerkmale im 3D-Modell des zu<br />

inspizierenden Produktes (s. Screenshot). Die intelligente Software<br />

des Systems bewertet, ob die Parameter der Prüfkriterien innerhalb<br />

der vorgegebenen Toleranzbereiche liegen und zieht Erfahrungswerte<br />

heran, die zuvor mittels Deep Learning antrainiert wurden<br />

14 3/<strong>2021</strong>


Qualitätssicherung<br />

Microwave Multiplexer in den Formaten<br />

PXI, PXIe und LXI<br />

Die 67 GHz<br />

Multiplexer<br />

40/42-785C<br />

und 60-800 &<br />

60-803 sind in<br />

den nichtterminierten<br />

Versionen<br />

SP4T und<br />

SP6T mit SMA-<br />

1.85-Anschluss<br />

erhältlich. Die<br />

verwendeten<br />

Komponenten<br />

weisen im Vergleich<br />

zu den<br />

50-GHz-Schaltern<br />

der Vorgängerversion<br />

eine<br />

nahezu identische<br />

Leistung<br />

bis 50 GHz auf.<br />

Dies hilft dabei,<br />

die Leistungsmerkmale<br />

von<br />

existierenden<br />

Testsystemen beizubehalten, in<br />

denen zuvor 50-GHz-Komponenten<br />

zur Anwendung kamen. Darüber<br />

hinaus verfügen die in den<br />

67-GHz-Multiplexern eingesetzten<br />

Relais über die gleiche Lebensdauer<br />

(2 Mio. Schaltzyklen) wie die<br />

Versionen für niedrigere Frequenz<br />

und weisen eine doppelt so hohe<br />

Lebenserwartung gegenüber Mitbewerberprodukten<br />

auf.<br />

Die 67-GHz-SP4T- und SP6T-<br />

Relais können jetzt auch in Pickerings<br />

schlüsselfertigen LXI-Microwave-Schalt-<br />

und Signalrouting-<br />

Subsystemen für eine Konfiguration<br />

gewählt werden. Der Testingenieur<br />

kann somit die erforderliche<br />

Mischung aus Schaltertypen<br />

(SPDT, Transfer usw.), Übertragungsfrequenz<br />

und Verbindungselementen<br />

sowie nicht schaltenden<br />

HF- Komponenten festlegen, um<br />

eine anwendungsspezifische Testlösung<br />

zu realisieren. ◄<br />

Pickering Interfaces gab bekannt,<br />

dass der Produktbereich der Microwave<br />

Multiplexer nun mit einer<br />

maximalen Frequenz von 67 GHz<br />

für die SP4T- und SP6T-Ausführungen<br />

erhältlich ist. Die Multiplexer<br />

PXI/PXIe 40/42-785C und LXI<br />

60-800 und 60-803 besitzen nach<br />

wie vor die gleichen Abmessungen<br />

wie die Modelle für niedrigere Frequenzen,<br />

was dem Anwender eine<br />

Aufrüstung auf 67 GHz Komponenten<br />

unter Beibehaltung der Steckplätze-Anzahl<br />

und Chassis-Höhe<br />

ihrer existierenden Testsysteme<br />

ermöglicht.<br />

Japanische Präzision seit 1935<br />

Spitzentechnologie in der Messtechnik<br />

Entwickelt und hergestellt in Japan<br />

• Flying-Probe Tester mit exklusiver 4-Kontakt Technik<br />

• ICT Testsysteme<br />

• Datenerstellungssoftware für PCB Tester<br />

• FEB-Line Datenerstellung<br />

• Leistungsmessgeräte | Batterietester | LCR-Meter | Widerstandsanalyse<br />

Pickering Interfaces<br />

www.pickeringtest.com<br />

3/<strong>2021</strong><br />

Einführung des PXIe-Formats<br />

Die Einführung des PXIe-Formats<br />

in die Microwave Multiplexer Palette<br />

umfasst den gesamten Bereich von<br />

3 bis 67 GHz.<br />

Steve Edwards, Switching Product<br />

Manager bei Pickering: „Haupteinsatzgebiete<br />

dieser neuen Microwave<br />

Multiplexer sind ATE-Systeme<br />

für die Luft- und Raumfahrt,<br />

bei Militär- und Automobilradaranwendungen,<br />

die Hochfrequenzkommunikation<br />

sowie Anwendungen in<br />

der 5G-Telekommunikation und im<br />

Halbleitertest.“<br />

HIOKI EUROPE GmbH<br />

Rudolf-Diesel-Straße 5 • 65760 Eschborn<br />

Tel. 06173/31856-0 • hioki@hioki.eu • www.hioki.com<br />

15


Qualitätssicherung<br />

Hochflexibler konfokaler 3D-Sensor kombiniert<br />

maximale Leistung mit minimaler Größe<br />

CHRocodile Mini – mini size, maximum performance<br />

Flatness<br />

of metal surface<br />

Step height<br />

of chip<br />

LED<br />

surface tilt<br />

Architecture<br />

glass thickness<br />

Precitec Optronik GmbH<br />

www.precitec.com<br />

State-of-the-art<br />

chromatic confocal sensor<br />

Machine<br />

vision<br />

Lightweight<br />

confocal sensor<br />

with small footprint<br />

Application<br />

examples<br />

Wall thickness<br />

container glass<br />

3C glass quality<br />

inspection<br />

High-precision<br />

measurement,<br />

regardless of<br />

the material<br />

PCB coating<br />

Distance<br />

to workpiece<br />

Glue<br />

thickness<br />

Curved glass<br />

surface<br />

www.precitec.com<br />

Wenn es darum geht, Inline-Inspektionsgeräte in eine<br />

Produktionsumgebung einzubinden, um dort Dickenund<br />

Abstandsmessungen zu ermöglichen, kann der<br />

Bauraum ein Problem sein. Ist das Prüfgerät zu groß<br />

ist, wird die Integration zum Problem. Mit dem neuen<br />

CHRocodile Mini/Mini+ von Precitec Optronik, einem<br />

deutschen Hersteller von hochinnovativen Sensoren<br />

und optischen Messköpfen, ist Platz kein Thema mehr.<br />

Dieser preisgünstige, ultrakompakte 3D-Konfokalsensor<br />

kombiniert maximale Leistung mit minimaler Größe.<br />

Hohe Flexibilität in der Anwendung<br />

Der CHRocodile Mini ist ein preisgünstiger, konfokaler<br />

Sensor, der präzise und berührungslose Dickenund<br />

Abstandsmessungen auf jeder Art von Material<br />

ermöglicht - und das auf kleinstem Raum, was<br />

bei beengten Produktionsbedingungen extrem wichtig<br />

ist. Das kompakte Gerät eignet sich ideal für verschiedene<br />

Anwendungen wie Positions- und Dimensionsbestimmung<br />

(z. B. bei elektronischen Bauteilen),<br />

Topographie-, Profil- und Rauheitsmessungen (z. B.<br />

bei Werkzeugoberflächen) und Dickenmessungen von<br />

Glas oder Kunststoffbeschichtungen.<br />

Überzeugende Alternative zur Laser-Triangulation<br />

Mit einem Gewicht von ca. 500 g und einer Größe von<br />

nur 95 x 106 x 95 mm ist das CHRocodile Mini der ultrakompakte<br />

konfokale 3D-Sensor für Inline-Inspektionsanwendungen.<br />

Der separate optische Messkopf<br />

und der Controller können in nahezu jeden<br />

kleinen Bauraum integriert werden. Als leistungsstarke<br />

und preisgünstige Alternative zu Lasertriangulationssensoren<br />

nutzt dieser hochmoderne<br />

chromatische konfokale Sensor optische Hochleistungslinsen,<br />

um weißes Licht in unterschiedlichen<br />

Abständen entlang der optischen Achse zu<br />

fokussieren. Darüber hinaus vermeidet die koaxiale<br />

Messtechnik Abschattungseffekte, was alternative<br />

Messtechnologien nicht leisten können.<br />

Hochpräzise Messung an jedem beliebigen<br />

Material<br />

Das CHRocodile Mini arbeitet zuverlässig mit<br />

allen Arten von Material - opak oder transparent,<br />

diffus oder reflektierend, glänzend oder lichtabsorbierend,<br />

flach oder gewölbt, rau oder poliert - und<br />

unabhängig davon, ob es sich um eine spiegelnde<br />

Oberfläche, Rohmetall, Keramik oder Klebstoff<br />

handelt. Auf allen Materialien und Oberflächen liefert<br />

das CHRocodile Mini hochpräzise Messungen<br />

mit bis zu 4.000 Hz und einer optionalen Erweiterung<br />

auf 10.000 Hz. Die drei optischen Messköpfe<br />

haben je nach eingesetzter Version einen<br />

Messbereich von 0,6 mm bis 10 mm.<br />

Ein weiterer Vorteil ist, dass diese Messköpfe<br />

keine beweglichen oder elektronischen Teile und<br />

keine Anzeigen enthalten, die Wärme erzeugen<br />

und möglicherweise die Genauigkeit der Messungen<br />

beeinträchtigen könnten.<br />

Intuitive Software: plug-and-measure<br />

Die neue Anwendungssoftware myCHRocodile verfügt<br />

über drei vorinstallierten Einstellungen für drei<br />

unterschiedliche User Level: Benutzer, die einfach nur<br />

schnell ihre Messwerte und Toleranzabweichungen<br />

erhalten wollen; Experten, die Messgeräte installieren,<br />

einstellen und testen müssen; Fortgeschrittene,<br />

die Support-, Entwicklungs- oder Fehlerbehebungsaufgaben<br />

durchführen. Anwendungsspezifische Einstellungen<br />

können anhand der mitgelieferten Zeichnungen<br />

und kurzen Anleitungen einfach ausgewählt<br />

werden. Eine weitere nützliche Funktion ist, dass alle<br />

Benutzereinstellungen auf dem Gerät gespeichert<br />

oder auch exportiert werden können.<br />

Zwei Produktvarianten<br />

Der CHRocodile Mini verfügt über Ethernet- und<br />

RS422-Schnittstellen, während die Produktvariante<br />

CHRocodile Mini+ bei gleichen kompakten Abmessungen<br />

zusätzlich mit drei Encoderanschlüssen,<br />

einem Analogausgang und digitalen Ein- und Ausgängen<br />

ausgestattet ist. Das macht den CHRocodile<br />

Mini+ noch flexibler bei der Integration dieses konfokalen<br />

3D-Sensor in die verschiedensten Anlagen. ◄<br />

16 3/<strong>2021</strong>


Qualitätssicherung<br />

Neue Prüfadapter-Generation<br />

Die neue Prüfadapter-Baureihe<br />

BAL des 3D-Druck-Start-Ups eloprint<br />

ermöglicht das Programmieren<br />

und Prüfen von Leiterplatten auf<br />

kleinstem Raum mit höchster Individualität<br />

und der Option auf doppelseitige<br />

Kontaktierung.<br />

3D-Druck ist nicht nur die preiswerte<br />

Art, Prüfadapter herzustellen,<br />

sondern er ermöglicht auch herausragende<br />

Lieferzeiten und individuelle<br />

Adaptionen für Baugruppen mit<br />

beliebigem Formfaktor.<br />

Durch das neue Design BAL sind<br />

eloprints Prüfadapter nun robuster<br />

gebaut und haben geringeren<br />

Verschleiß. Eine kugelgelagerte<br />

Linearführung ermöglicht zudem<br />

eine doppelseitige Kontaktierung<br />

der Leiterplatten. Mit Fangstiften<br />

werden Platinen über ihren Rand<br />

oder durch Bohrungen positioniert<br />

und auf eine gefederte Trägerplatte<br />

gelegt. Beim Einlegen des Prüflings<br />

besteht kein Kontakt zu den Prüfnadeln<br />

im darunter liegenden Nadelbett.<br />

Durch Betätigung des Hebels<br />

wird der individuelle Niederhalter<br />

von oben nach unten gefahren und<br />

die Platine linear auf die Prüfnadeln<br />

gedrückt. Bestückte Komponenten<br />

werden dabei berücksichtigt.<br />

Bei Bedarf kann in den Niederhalter<br />

ein zweites Nadelbett<br />

integriert werden, was eine doppelseitige<br />

Kontaktierung des Prüflings<br />

ermöglicht.<br />

Die BAL-Bauweise wurde speziell<br />

für kleine Platinen entwickelt. Größere<br />

Leiterplatten werden weiterhin<br />

mit den bewährten PRL-Adaptern<br />

kontaktiert. Anders als bei herkömmlichen<br />

Prüfadaptern wird hier<br />

der Nadelträger durch Betätigung<br />

eines Hebels nach oben zur Platine<br />

bewegt.<br />

Funktionale Prüfadapter werden<br />

innerhalb von ein bis drei Wochen<br />

geliefert. Traditionelle Systeme können<br />

bei mehrmonatiger Entwicklungszeit<br />

schnell ein Vielfaches der<br />

Kosten verursachen.<br />

Beim Entwicklungsprozess werden<br />

individuelle Kundenwünsche<br />

berücksichtigt: Schalter, Stecker,<br />

Anbauteile etc. stellen kein Problem<br />

dar. Die voraussichtlichen Kosten<br />

lassen sich auf der eloprint-Website<br />

individuell berechnen. Dabei werden<br />

auch die Kosten für die Entwicklung<br />

und Fertigung transparent ausgewiesen,<br />

sodass sich automatisch<br />

Mengenrabatte ergeben.<br />

Trotz der Corona-bedingt<br />

erschwerten Auftragslage konnte<br />

eloprint im Jahr 2020 seinen Umsatz<br />

signifikant steigern und viele neue<br />

Kunden gewinnen, was dem Start-<br />

Up ein stetiges Wachstum und die<br />

Weiterentwicklung seiner Produkte<br />

ermöglicht.<br />

Zu den Kunden von eloprint zählen<br />

sowohl kleine wie auch mittelständische<br />

und große Unternehmen<br />

aus diversen Branchen. Nachdem<br />

man sich ein festes Kundennetzwerk<br />

von neuen und wiederkehrenden<br />

Kunden aufgebaut hat, ist es geplant,<br />

sich im deutschen Raum weiter<br />

zu etablieren und im internationalen<br />

Markt Fuß zu fassen. Hierzu<br />

soll auch das Produktportfolio weiter<br />

ausgebaut werden. ◄<br />

eloprint<br />

www.eloprint.de<br />

3/<strong>2021</strong><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,<br />

- Programmgenerator, Debugging Tools,<br />

- internes Digital Scope und Waveform-Generator<br />

an jedem Testpunkt<br />

- Logging- und Statistikfunktionen<br />

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

- grafische papierlose Reparaturstation<br />

Schneller und zuverlässiger Support<br />

Automatic Test System<br />

Incircuit Test<br />

Function Test<br />

Boundary Scan Test<br />

AOI Test<br />

Stand alone - System<br />

Inline - System<br />

Customized - Solution<br />

München 16.-19.11.21<br />

Halle A1 Stand 168<br />

Dr. Eschke Elektronik<br />

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

17


Qualitätssicherung<br />

Perspektivwechsel in der flächenhaften<br />

Vibrometrie<br />

Die Revolution der Schwingungsmessung mit der patentierten QTec-Technologie geht in die nächste Runde –<br />

jetzt auch für das PSV Scanning Vibrometer<br />

Polytec<br />

www.polytec.com<br />

Die Simulation von dynamischen<br />

Eigenschaften erlaubt Vorhersagen<br />

der späteren Produktqualität<br />

hinsichtlich Akustik, Komfort<br />

und Dauerfestigkeit. Dazu werden<br />

die Modelle anhand von Prototypentests<br />

mit der Realität abgeglichen.<br />

Scanning Laser-Doppler-Vibrometer<br />

(SLDV) haben sich<br />

seit Jahrzehnten für diese Tests<br />

etabliert. Mit der neuen Generation<br />

des PSV QTec Scanning Vibrometers<br />

tritt Polytec mit einer<br />

völlig neuen Technologie an, was<br />

nichts weniger als eine Revolution<br />

der flächenhaften optischen Messung<br />

von Schwingformen darstellt.<br />

Bessere Auflösung bei<br />

schnellerer Messung<br />

Bisher waren raue, technische<br />

Oberflächen nur<br />

unter Inkaufnahme zusätzlichen<br />

Rauschens oder<br />

durch vorherige Oberflächenbehandlung<br />

messtechnisch<br />

erfassbar. Beim Streben<br />

nach dem besten Signal-Rausch-Verhältnis,<br />

besonders<br />

auf querbewegten<br />

oder rotierenden Flächen,<br />

weit entfernten oder biologischen<br />

Messobjekten, ist<br />

Polytec mit QTec ein entscheidender<br />

Durchbruch<br />

gelungen. Damit werden<br />

Messungen unter gleichen Voraussetzungen<br />

bis zu zehn Mal schneller,<br />

die nutzbare Auflösung steigt<br />

um bis zu 20 dB und der Einfluss<br />

des Auftreffwinkels wird minimiert.<br />

Dieser Zugewinn an Datenqualität<br />

und Testeffizienz ist gerade dort,<br />

wo optische Schwingungsmessung<br />

ohnehin bereits seine Vorteile als<br />

berührungsloses, nicht-invasives<br />

Testverfahren ausspielen kann,<br />

entscheidend.<br />

Beliebig dichtes Messgitter<br />

In den Forschungs- und Entwicklungsabteilungen<br />

der Industrie wird<br />

das SLDV besonders in seiner 3D-<br />

Variante geschätzt, weil beliebig<br />

dichte Messgitter dank frei positionierbarem<br />

Lasermesspunkt die Testergebnisse<br />

nahe an die Güte der<br />

FE-Simulation heranbringen. Zum<br />

Vergleich mit der Simulation kann<br />

die Ergebnisvisualisierung direkt<br />

auf Basis des 3D-Modells dargestellt<br />

werden, was deutlich intuitiver<br />

ist, als rein quantitative Methoden<br />

oder traditionelle Drahtgittermodelle.<br />

PSV Scanning Vibrometer machen<br />

die Bauteildynamik direkt in<br />

der Software sichtbar.<br />

Laserlicht als<br />

Informationsträger<br />

bringt keine zusätzliche Masse<br />

auf das Messobjekt, sodass gerade<br />

leichte Membranen oder Bleche<br />

nicht-invasiv gemessen werden.<br />

Laservibrometrie misst linear bis<br />

in den MHz-Bereich und ist damit<br />

ein essenzielles Prüfwerkzeug für<br />

die Medizintechnik sowie die zerstörungsfreie<br />

Prüfung.<br />

Wie steigert QTec nun die<br />

Messdatenqualität und<br />

Testeffizienz?<br />

Die Forscher bei Polytec haben<br />

sich die störenden Rauschkomponenten<br />

einer typischen Messung<br />

genau angesehen. Gerade<br />

bei Messungen auf technischen<br />

Oberflächen bringt die Physik der<br />

kohärenten Laserstrahlung eine<br />

wesentliche Rauschkomponente<br />

mit sich. Bewegt sich durch<br />

Schwingung oder Rotation eine<br />

raue Ober fläche quer zum Laserstrahl,<br />

kommt durch gegenseitige<br />

Auslöschung der Lichtwellen kurzzeitig<br />

wenig oder gar kein Licht auf<br />

den Photodetektor des Messgeräts<br />

zurück. Da dieser Effekt von<br />

der Perspektive abhängt, nutzen<br />

QTec Vibro meter mehrere Detektionskanäle<br />

aus leicht unterschiedlichen<br />

Perspektiven und kombinieren<br />

deren beste Werte nach einem<br />

patentierten Verfahren zu einem<br />

Gesamtsignal mit sehr hohem Signal-Rausch-Verhältnis.<br />

Erweitertes Anwendungsfeld<br />

Da jetzt auf allen technischen<br />

Oberflächen mit gleicher Güte<br />

gemessen werden kann, erweitert<br />

sich das Anwendungsfeld der<br />

SLDV-Technologie noch weiter bis<br />

hin zur biomedizinischen Grundlagenforschung,<br />

wo berührungslose<br />

Messung ein Muss ist.<br />

Fazit<br />

Die Scanning Laser-Doppler-Vibrometrie<br />

ist der essenzielle Baustein<br />

in der Prozesskette der Produktentwicklung.<br />

In dieser Prozesskette<br />

macht das neue PSV QTec<br />

Scanning den Unterschied für eine<br />

nie dagewesene Datenverlässlichkeit<br />

und Aussagekraft. ◄<br />

18 3/<strong>2021</strong>


Qualitätssicherung<br />

Mit dem Micro System Analyzer durch Wände<br />

messen<br />

Polytec<br />

www.polytec.com<br />

Mikromechanische Systeme wie<br />

Beschleunigungs- und Drehratensensoren<br />

enthalten komplexe, als<br />

Silizium-Mikromechanik realisierte<br />

bewegliche Komponenten, die hermetisch<br />

von der Umgebungsatmosphäre<br />

abgeschirmt und für optimale<br />

Betriebsbedingungen evakuiert sind.<br />

Die während der Systementwicklung<br />

wichtige direkte optische Messung<br />

des dynamischen Verhaltens<br />

der Mikromechanik erforderte bislang<br />

eine aufwendige Entkappung<br />

des Sensors und Messung in Verbindung<br />

mit sogenannten Vakuum-<br />

Probern.<br />

Micro System Analyzer<br />

Mit dem neuen MSA-650 IRIS<br />

Micro System Analyzer von Polytec<br />

können die MEMS-Entwickler<br />

nun direkt durch die Siliziumkappe<br />

des Bauelementes<br />

hindurch<br />

die Bewegung der<br />

MEMS-Komponenten<br />

hochaufgelöst<br />

in Echtzeit<br />

erfassen – bei Frequenzen<br />

bis zu 25<br />

MHz. Ermöglicht<br />

wird dies durch<br />

eine innovative,<br />

patentierte Messtechnik<br />

mittels<br />

eines speziellen<br />

Infrarot-Interferometers.<br />

Die integrierte<br />

IR-Kamera<br />

schaut ebenfalls<br />

durch die Kappe<br />

hindurch, liefert<br />

hochaufgelöste<br />

Bilder der MEMS-<br />

Mechanik und ermöglicht<br />

mittels<br />

stroboskopischer Videomikroskopie<br />

eine Messung der planaren Bewegungskomponente<br />

(„In-Plane“).<br />

Die Hauptvorteile des neuen MSA<br />

sind die schnelle Messung unter<br />

den tatsächlichen Betriebsbedingungen<br />

ohne aufwendige Präparation<br />

sowie die exzellente Datenqualität<br />

aufgrund der kurzkohärentinterferometrischen<br />

Unterdrückung<br />

von Störeinflüssen. ◄<br />

Hyperspektral abbildendes Mikroskop zur Analyse von Solarzellen und Halbleitern<br />

Das hyperspektral abbildende<br />

Mikroskop IMA von Photon ETC<br />

liefert spektrale und räumliche<br />

Informationen im Wellenlängenbereich<br />

des VIS, NIR und SWIR<br />

(400...1620 nm). Dieses hyperspektrale<br />

System erlaubt Anwendern<br />

eine schnelle Messung der<br />

Photolumineszenz, der Elektrolumineszenz,<br />

der Fluoreszenz, der<br />

Reflektanz und der Transmission<br />

ihrer Probe.<br />

Das IMA-System basiert auf<br />

einer einzigartigen Filtertechnik<br />

mit sehr hohem Durchsatz und<br />

ist dadurch schneller und effizienter<br />

als herkömmliche Systeme.<br />

Der mögliche Einsatzbereich dieses<br />

hyperspektralen Mikroskops<br />

erstreckt sich von komplexen Materialanalysen<br />

zur Qualitätskontrolle<br />

und Charakterisierung von Solarzellen<br />

oder Halbleitern über die<br />

Untersuchungen zu IR-Markern<br />

in komplexen Umgebungen, wie<br />

lebenden Zellen oder Gewebe,<br />

bis hin zu Messungen im Dunkelfeld,<br />

um kontrastreiche Aufnahmen<br />

von transparenten und ungefärbten<br />

Proben, wie Polymeren,<br />

Kristallen oder lebenden Zellen,<br />

zu realisieren.<br />

SphereOptics GmbH<br />

info@sphereoptics.de<br />

www.sphereoptics.de<br />

3/<strong>2021</strong><br />

19


Qualitätssicherung<br />

Kann man Unsichtbares messen?<br />

Autor:<br />

Dr. Denis Dontsov,<br />

Geschäftsführer<br />

SIOS Meßtechnik GmbH<br />

contact@sios.de<br />

www.sios.de<br />

Diese Frage kann Dr. Denis<br />

Dontsov, Geschäftsführer der SIOS<br />

Meßtechnik GmbH, ganz klar mit:<br />

JA! beantworten und fügt ergänzend<br />

hinzu, dass dies mit einem<br />

hochpräzisen ultragenauen Laserinterferometrischen<br />

Messsystem bis<br />

in den Pikometer-Bereich möglich<br />

ist. Beispielsweise kann man mit<br />

dem einstrahligen Laserinterferometer<br />

SP 5000 NG Längenmessungen<br />

von bis zu acht Metern mit<br />

einer Auflösung von fünf Pikometern<br />

durchführen. Dies entspricht<br />

in etwa dem Verhältnis des Durchmessers<br />

der Erde von 12.742 km<br />

zum Durchmesser eines menschlichen<br />

Haares von 50 Mikrometern.<br />

„Precision in Measurement“<br />

Getreu dem Motto „Precision in<br />

Measurement“ entwickelt und fertigt<br />

SIOS Laser-interferometrische<br />

und andere Präzisionsmessgeräte<br />

für die Kalibrier- und Nanomesstechnik<br />

zur Messung von Länge, Winkel,<br />

Schwingung, Geradheit, Masse,<br />

Kraft und anderen Messgrößen mit<br />

höchster Auflösung und geringer<br />

Messunsicherheit.<br />

Die SIOS Meßtechnik GmbH gehört<br />

nicht nur zu den führenden Herstellern<br />

Laser-interferometrischer<br />

Messsysteme. SIOS ist einer der<br />

bedeutendsten europäischen Lieferanten<br />

von stabilisierten He-Ne-Lasern<br />

als messtechnische Lichtquelle<br />

mit hochstabiler Wellenlänge. Mit<br />

der Nanopositionier- und Nanomessmaschine<br />

NMM ist SIOS außerdem<br />

Anbieter des weltweit genauesten<br />

Positioniersystems<br />

und damit alleiniger<br />

Marktführer.<br />

Steigende<br />

Anforderungen<br />

Die Anforderungen<br />

an hochpräzise<br />

Messungen in Reinräumen<br />

und Vakuumkammern<br />

sowohl in<br />

wissenschaftlichen Einrichtungen<br />

als auch<br />

im industriellen Umfeld<br />

steigen stetig.<br />

Präzisionsmaschinen<br />

lösen heute immer anspruchsvollere<br />

Aufgaben,<br />

Bauteile und<br />

Strukturen werden<br />

immer kleiner, das betrifft nicht nur<br />

die Elektronikfertigung oder Halbleiterindustrie<br />

auch im Maschinenbau<br />

werden Messaufgaben zunehmend<br />

komplexer und genauer. Dadurch<br />

wachsen sowohl die Ansprüche<br />

als auch der Bedarf an hochgenauer<br />

Messtechnik.<br />

Hochwertige Standardsensoren<br />

Seit nunmehr 30 Jahren bietet die<br />

SIOS sowohl qualitativ hochwertige<br />

Standardsensoren, kundenspezifische<br />

Produktentwicklungen sowie<br />

individuelle OEM-Lösungen, z. B.<br />

für die Bereiche Forschung & Entwicklung,<br />

Kalibrierwesen, Maschinenbau,<br />

Optik- und Halbleiterindustrie,<br />

Medizintechnik, Nanomesstechnik<br />

und Geowissenschaft.<br />

In den Anfangsjahren der Firmengeschichte<br />

lag der Fokus vor allem<br />

auf den Anforderungen der wissenschaftlichen<br />

Einrichtungen und Prüfinstitute.<br />

Inzwischen sind beide Bereiche<br />

– Wissenschaft und Industrie<br />

- für die Firma gleicher maßen<br />

von Bedeutung.<br />

In Universitäten und Forschungszentren<br />

wird die Zuverlässigkeit, Stabilität<br />

und höchste Genauigkeit der<br />

SIOS-Interferometer für die Arbeit<br />

an vielfältigen Forschungsprojekten<br />

benötigt und Nationale Kalibrierlabore<br />

auf der ganzen Welt arbeiten<br />

mit SIOS-Produkten zur Umsetzung<br />

nationaler Eichvorgaben.<br />

Kundenspezifische Lösungen<br />

Im industriellen Umfeld schätzt<br />

man insbesondere die individuellen<br />

Lösungen der Kundenanforderungen.<br />

Hierin liegt sowohl die Stärke<br />

und zugleich der Wettbewerbsvorteil<br />

der SIOS. Anwender der Messtechnik<br />

profitieren von der langjährigen<br />

Expertise, der hohen Flexibilität,<br />

der zeitnahen Anpassungsentwicklung<br />

sowie dem modularen Aufbau<br />

der Messsysteme.<br />

Eine starke Basis für die Entwicklung<br />

innovativer Produkte bildet seit<br />

jeher die enge wissenschaftlichtechnische<br />

Zusammenarbeit mit<br />

der TU Ilmenau und der Physikalisch-Technischen<br />

Bundesanstalt.<br />

Bis heute wird die Kooperation<br />

zwischen dem Institut für Prozessmess-<br />

und Sensortechnik und der<br />

SIOS Meßtechnik GmbH zum Vorteil<br />

beider Partner weitergeführt. Zahlreiche<br />

Auszeichnungen und Patente<br />

belegen das hohe wissenschaftliche<br />

Niveau der SIOS. So ist es<br />

nicht verwunderlich, dass 20 Prozent<br />

der SIOS Mitarbeiter in der Entwicklungsabteilung<br />

beschäftigt sind.<br />

Hohe Fertigungstiefe<br />

Ein weiterer wesentlicher Wettbewerbsvorteil<br />

der SIOS liegt in der<br />

flexiblen Unternehmensstruktur und<br />

hohen Fertigungstiefe. Alle wichtigen<br />

Produktionsprozesse von der<br />

mechanischen Fertigung über die<br />

Optik bis hin zur Elektronik werden<br />

im Unternehmen durchgeführt. SIOS<br />

steht für Präzision und höchste Qualität<br />

- made in Germany. Dies schätzen<br />

Anwender der SIOS Meßtechnik<br />

auf der ganzen Welt. Zum Service<br />

gehören selbstverständlich die<br />

Beratung und Betreuung der Kunden<br />

vor Ort. Über 25 internationale<br />

Partner vertreten die SIOS in<br />

Europa, Nordamerika, Asien, Afrika<br />

und Australien.<br />

Umsatzwachstum<br />

In den letzten Jahren ist im Unternehmen<br />

ein stetiges Umsatzwachstum<br />

zu verzeichnen, insbesondere<br />

im OEM-Bereich. Zahlreiche namhafte,<br />

renommierte Unternehmen<br />

integrieren SIOS-Interferometer<br />

direkt in die Produktion, um den<br />

heutigen Anforderungen und Qualitätsstandards<br />

gerecht zu werden.<br />

SIOS Meßtechnik verhilft dabei die<br />

für das menschliche Auge unsichtbaren<br />

Messgrößen sichtbar darzustellen.<br />

◄<br />

20 3/<strong>2021</strong>


Qualitätssicherung<br />

Over IP ins rechte Licht gerückt<br />

STV Electronic stellte mit dem PWM-Modul DAV1200 einen neuen IP-basierten Controller für die<br />

LED-Beleuchtungssteuerung vor.<br />

STV Electronic GmbH<br />

info@stv-electronic.de<br />

www.stv-electronic.de<br />

Der DAV1200 wurde speziell für<br />

industrielle Bildverarbeitungsanwendungen<br />

entwickelt und kommt<br />

beispielsweise in Bohrmaschinen,<br />

Fräsmaschinen, Belichtern und Ritzmaschinen<br />

für die Leiterplattenherstellung<br />

zum Einsatz.<br />

PWM-Modul für die Hutschiene<br />

Das neue PWM-Modul für die<br />

Hutschiene lässt sich dank moderner<br />

Prozessorarchitektur besonders<br />

einfach parametrieren und bedienen<br />

– mittels Web-Oberfläche,<br />

HTTP oder Modbus-TCP. Selbst<br />

ohne Programmierkenntnisse können<br />

Anwender in kürzester Zeit die<br />

gewünschte Beleuchtungseinstellung<br />

setzen.<br />

Neben der LED-Dauerbeleuchtung<br />

ist auch der Blitzbetrieb möglich,<br />

der über einen 5-V-Eingang<br />

getriggert wird.<br />

Das DAV1200-Modul ist für alle<br />

LED-Beleuchtungssysteme geeignet,<br />

die über Pulsweitenmodulation<br />

gesteuert werden können. Es bietet<br />

vier 24-V-PWM-Kanäle mit bis zu<br />

jeweils 1 A Ausgangsstrom, sodass<br />

neben RGB-LED-Beleuchtungssystemen<br />

auch vierfarbige und Multi-<br />

Winkel-Beleuchtungen gesteuert<br />

werden können. Darüber hinaus<br />

lässt sich das Modul über den integrierten<br />

STV-Light-Bus erweitern.<br />

„Unser neuer DAV1200 Controller<br />

zur Beleuchtungssteuerung mittels<br />

Pulsweitenmodulation besticht<br />

durch sein anwenderfreundliches<br />

Gesamtpaket: Expertenwissen für<br />

die Parametrierung lässt sich durch<br />

die einfache Auswahl vorkonfigurierter<br />

LED-Beleuchtungssysteme<br />

ersetzen. Einstellungen können IPbasiert<br />

über einen Browser eingestellt<br />

werden, ohne dass man eine<br />

spezielle Software für beispielsweise<br />

Windows braucht. Parameter<br />

lassen sich dadurch auch aus der<br />

Ferne sehr einfach setzen – beispielsweise<br />

um Herausforderungen<br />

bei der Beleuchtung zu lösen, die<br />

nicht über die Beleuchtungssteuerung<br />

einer Bilderkennungssoftware<br />

regelbar sind“, erklärt Markus Hühn,<br />

Geschäftsführer der STV Electronic.<br />

Vier integrierte Kanäle und<br />

vordefinierte Daten<br />

Alternative Systeme sind vergleichsweise<br />

simple Standard-<br />

Controller oder Netzteile, die bei<br />

vergleichbarer Preisstellung deutlich<br />

weniger bieten. Teils müssen<br />

diese beispielsweise über manuell<br />

zu bedienende Drehregler vor<br />

Ort justiert werden. Hierbei kommt<br />

auch nicht selten für jede Lichtfarbe<br />

(RGB) ein eigenes PWM-Modul zum<br />

Einsatz, während das PWM-Modul<br />

von STV Electronic vier integrierte<br />

Kanäle bietet.<br />

Ist eine IP-basierte Steuerung<br />

möglich, fehlt den meisten konventionellen<br />

Pulsweitenmodulatoren dennoch<br />

die beleuchtungssystemspezifische<br />

Auslegung, sodass deren<br />

Konfiguration erheblich aufwendiger<br />

ist und profunde Kenntnisse<br />

der Parametrierung erfordert. Im<br />

PWM-Modul DAV1200 hingegen<br />

kann für jedes LED-Beleuchtungssystem<br />

ein vorkonfigurierter Datensatz<br />

hinterlegt werden, sodass für<br />

die Bedienung kein Elektrik-Wissen<br />

sondern nur noch Ausleuchtungsexpertise<br />

erforderlich ist.<br />

Damit das neue PWM-Modul auch<br />

wirklich mit jeder LED-Beleuchtungssystem-<br />

und Kamerakombination<br />

eingesetzt werden kann, lassen sich<br />

vier PWM-Frequenzen einstellen,<br />

um Interferenzen mit der gewählten<br />

Belichtungszeit der Kamera zu<br />

vermeiden.<br />

Breite Kundenbasis<br />

Zu den Zielkunden für das neue<br />

PWM-Modul DAV1200 zur Beleuchtungssteuerung<br />

mittels Pulsweitenmodulation<br />

zählen Systemintegrationen<br />

und Großhändler für visuelle<br />

Inspektionssysteme sowie optional<br />

auch Hersteller, die die Bedienbarkeit<br />

ihrer LED- Beleuchtungssysteme<br />

erleichtern wollen.<br />

Für jede Zielgruppe sind optional<br />

kundenspezifische Varianten möglich.<br />

Neben OEM-Labeling-Optionen<br />

lassen sich über einen USB-<br />

Anschluss auch Firmware-Updates<br />

durchführen – beispielsweise um die<br />

Benutzeroberfläche an das Corporate<br />

Design des Distributors oder<br />

Systemintegrators anzupassen<br />

oder nur die LED-Beleuchtungssysteme<br />

des OEM vorkonfiguriert<br />

abzubilden. So wird die Inbetriebnahme<br />

eines Beleuchtungssettings<br />

nochmals deutlich erleichtert ◄<br />

3/<strong>2021</strong><br />

21


Rund um die Leiterplatte<br />

Fertigungsgerechtes Leiterplatten-Design<br />

Geeignete Passermarken richtig platzieren<br />

Verschiedene Passermarken an den Kanten der Fertigungsnutzen<br />

Passermarken sind Markierungen,<br />

die als Referenz für<br />

die Platzierung der Leiterplatte<br />

oder Größe verwendet werden.<br />

Im Leiterplatten-Design verwenden<br />

wir sie, um Maschinen und<br />

die Materialien, mit denen sie<br />

arbeiten, so genau wie möglich<br />

auszurichten. Daher sind<br />

die Geometrie und die Platzierung<br />

der Passermarken entscheidend<br />

für die Zuverlässigkeit<br />

der zu fertigenden Leiterplatten.<br />

Auch wenn es recht simpel<br />

erscheint, einfach drei runde Zeichen<br />

auf der Platine anzubringen,<br />

ist das Thema komplexer<br />

als es zunächst scheint.<br />

Warum wir Passermarken<br />

brauchen<br />

Wenn wir eine Leiterplatte fertigen<br />

lassen, schicken wir die physische<br />

Darstellung der Leiterplatte<br />

an den Leiterplattenhersteller normalerweise<br />

als Gerber-Dateien. Um<br />

die Leiterplatte mit Bauteilen bestücken<br />

zu lassen, müssen wir auch<br />

deren Koordinaten und Drehung mitteilen.<br />

Dazu senden wir die Stückliste<br />

(BOM) und die Positionsdaten<br />

(CPL) an den Baugruppenfertiger.<br />

Die Maschinen in der Leiterplattenbestückung,<br />

z.B. Lotpastendrucker,<br />

Bestückautomaten, Inspektionssysteme,<br />

erhalten diese Informationen<br />

und müssen dann die tatsächliche<br />

physische Stelle auf dem<br />

Nutzen finden, auf dem sich eine<br />

oder mehrere Leiterplatten befinden<br />

können.<br />

Die Automaten können wir auf<br />

zwei Arten unterstützen. Wir können<br />

versuchen, den Nutzen (Panel)<br />

mit den Leiterplatten sehr genau auf<br />

der Maschine auszurichten. Das<br />

funktioniert aufgrund der mechanischen<br />

und fertigungstechnischen<br />

Passertoleranzen normalerweise<br />

nicht zuverlässig, weil es von den<br />

mechanischen Toleranzen oder dem<br />

Geschick des Bedieners abhängt.<br />

Viel zuverlässiger sind die Zentriersysteme<br />

der Automaten. Kamerasysteme<br />

erkennen die Passermarken<br />

und vermessen den Versatz in<br />

X- und Y-Richtung und die Drehrichtung<br />

und korrigieren die Position<br />

automatisch.<br />

Passermarken designen und<br />

platzieren<br />

Die gebräuchlichsten Referenzpunkte<br />

einer Leiterplatte bestehen<br />

aus einer runden Fläche freiliegendem<br />

Kupfer und einer zentrierten<br />

Lötstoppmaske mit einem Verhältnis<br />

von 1:2 oder 1:3 (dies ist ein von<br />

der IPC vorgegebener Bereich). Der<br />

Durchmesser des freiliegenden Kupfers<br />

liegt normalerweise irgendwo<br />

zwischen 1 und 2 mm.<br />

Da wir die Passermarken in erster<br />

Linie für die Bauteilplatzierung verwenden,<br />

erstellen wir sie im gleichen<br />

Verfahren wie die Anschlussflächen<br />

für die Bauteile; das muss nach IPC-<br />

Eurocircuits GmbH<br />

www.eurocircuits.de<br />

Passermarken werden aus freiliegendem plattiertem Kupfer mit einer Lötstoppmaske hergestellt, üblicherweise<br />

mit einem Verhältnis von mindestens 1:2 und maximal 1:3<br />

22 3/<strong>2021</strong>


Rund um die Leiterplatte<br />

Nutzen mit zwei Leiterplatten,<br />

die jeweils drei Passermarken<br />

(blau umrandet) enthalten.<br />

Passermarken befinden sich an<br />

den Ecken der Leiterplatte, so<br />

weit wie möglich voneinander<br />

entfernt, aber ohne die Funktion<br />

zu beeinträchtigen, z.B. innerhalb<br />

des Antennensperrbereichs<br />

7351B so erfolgen. Das garantiert<br />

uns eine bessere Passgenauigkeit.<br />

Ein Siebdruck ist dafür ungeeignet,<br />

weil dessen Passtoleranz normalerweise<br />

deutlich größer ist. Dann entfernen<br />

wir die Lötstoppmaske, um<br />

den Kontrast zu erhöhen und Lichtspiegelungen<br />

zu reduzieren, damit<br />

sie von den Kameras gut erkannt<br />

werden und stellen sicher, dass sie<br />

nicht „gelötet“ werden.<br />

Um Platz zu sparen, ist es hilfreich,<br />

die Passermarken auf beiden<br />

Seiten der Leiterplatte an der<br />

gleichen Stelle zu platzieren. Das<br />

ist allerdings nicht vorgeschrieben.<br />

Ein Referenzpunkt auf einer Seite<br />

verhindert, dass ein Via oder ein<br />

durchkontaktiertes Bauteil an dieser<br />

Stelle platziert werden kann. Daher<br />

ist es platzsparender, die Referenzpunkte<br />

„übereinander“ anzuordnen.<br />

Welche Arten von Passermarken<br />

gibt es?<br />

Globale Passermarken sind Referenzpunkte,<br />

die die Ausrichtung der<br />

gesamten Platine gewährleisten.<br />

Normalerweise würden wir drei<br />

von ihnen irgendwo in der Nähe<br />

der Ecken der Leiterplatte platzieren,<br />

und zwar möglichst weit voneinander<br />

entfernt. Wir müssen auch<br />

vermeiden, dass identische Passermarken<br />

nebeneinander liegen. Das<br />

verfehlt nicht nur den Zweck, sondern<br />

kann auch den Bestückautomaten<br />

verwirren. Ein runder Referenzpunkt<br />

gibt uns nicht viel Information;<br />

zwei sind besser, können<br />

aber immer noch Verwirrung über<br />

die Orientierung der Leiterplatte<br />

verursachen.<br />

Drei Referenzpunkte erlauben es<br />

der Maschine, die Lage zu bestimmen<br />

und jegliche Dehnung, Skalierung<br />

oder Verformung zu kompensieren,<br />

die während des Herstellungs-<br />

und Bestückungsprozesses<br />

auftreten. Wenn die Passermarken<br />

in der Nähe der Leiterplattenkante<br />

und weit voneinander<br />

entfernt platziert sind, kann sie der<br />

Fertiger optimal nutzen. Vier Referenzpunkte<br />

können wieder verwirren,<br />

weil die Maschine aufhört zu<br />

suchen, wenn sie drei gefunden hat<br />

und die Ausrichtung falsch versteht.<br />

Lokale Passermarken sind Referenzpunkte,<br />

die Bestückautomaten<br />

noch weiterhelfen, indem sie ihm<br />

Marker in der Nähe von Fine-Pitch-<br />

Bauteilen geben, die eine bessere<br />

Ausrichtung benötigen als andere<br />

Bauteile. Hier verwenden wir die<br />

Passermarken zur Ausrichtung,<br />

obwohl je nach Muster auch Rotationsinformationen<br />

extrahiert werden<br />

können. Die IPC empfiehlt zwei<br />

lokale Referenzpunkte, die diagonal<br />

zueinander und quer zum Bauteil<br />

liegen. Lokale Referenzpunkte<br />

können zwischen nah beieinander<br />

liegenden Komponenten geteilt<br />

werden, wenn der Platz knapp ist.<br />

Während globale Referenzpunkte<br />

in der Regel erforderlich sind, hängt<br />

der Bedarf an lokalen Referenzpunkten<br />

von den Fähigkeiten der<br />

Bestückautomaten und der Größe<br />

der Leiterplatte ab: einige Automaten<br />

brauchen sie nicht und andere nur<br />

bei größeren Leiterplatten. Lokale<br />

Passermarken können lästig sein,<br />

weil sie in diesem kleinen Maßstab<br />

viel Platz einnehmen, normalerweise<br />

genau dort, wo Designer<br />

die Leiterbahnen vom Bauteil weg<br />

auffächern oder einen Bypass-Kondensator<br />

platzieren wollen.<br />

Es ist wahrscheinlich am besten,<br />

mit dem Fertiger darüber zu sprechen,<br />

ob lokale Passermarken überhaupt<br />

hilfreich sind, oder wie man<br />

sie verkleinern kann.<br />

Referenzpunkte auf dem Nutzen<br />

oder Panel auf dem sich mehrere<br />

Leiterplatten befinden, sind eine<br />

Form von globalen Referenzpunkten.<br />

Panel Passermarken werden<br />

auf dem Abfallmaterial des Fertigungsnutzens<br />

platziert.<br />

So handhabt Eurocircuits die<br />

Passermarken<br />

Wenn Eurocircuits eine Leiterplatte<br />

nicht nur fertigt, sondern<br />

auch mit elektronischen Bauteilen<br />

bestückt, sind eigentlich keine<br />

Passermarken auf der Leiterplatte<br />

erforderlich. Der Grund: Wir fügen<br />

eigene Passermarken auf dem Nutzen,<br />

zu dem die Leiterplatte gehört,<br />

hinzu. Außerdem verwenden wir<br />

Merkmale auf der Leiterplatte wie<br />

z.B. Pads als lokale Passermarken,<br />

wenn das notwendig ist. Wir empfehlen<br />

jedoch, drei Referenzpunkte<br />

vorzusehen, wenn die Leiterplatte<br />

künftig von anderen Fertigern produziert<br />

und bestückt wird.<br />

Ein Referenzpunkt mit einem Kupferdurchmesser<br />

von 1,5 mm ist für<br />

die meisten Fälle ideal. Wenn es<br />

nötig ist, kann auch auf 0,6 mm<br />

Durchmesser verkleinert werden.<br />

Eine Mitteilung welche Merkmale<br />

die Passermarken sind, ist nicht<br />

erforderlich; unser Prozess wird sie<br />

so oder so finden. Nur: Passermarken<br />

sollten nicht zu dicht nebeneinander<br />

platziert werden und, wie<br />

erwähnt, einfach weggelassen werden,<br />

wenn es auf der Leiterplatte<br />

keinen Platz mehr gibt. Wir finden<br />

andere Bezugspunkte. ◄<br />

3/<strong>2021</strong><br />

23


Rund um die Leiterplatte<br />

Die Herausforderungen von tragbaren Geräten<br />

meistern<br />

In diesem Artikel besprechen wir die einzigartigen Eigenschaften von Wearables und die Voraussetzungen für das<br />

erfolgreiche Design von Flex- und Rigid-Flex-PCBs.<br />

PCB-Design-Software mit 3D-Modellierung zeigt genau, ob und wie die<br />

PCB-Baugruppen zusammenpassen<br />

Es besteht keine Zweifel daran,<br />

dass tragbare Elektronikgeräte<br />

Produkte „mit Durchschlagskraft”<br />

sind. Der Markt für Wearables soll<br />

bis 2026 auf 150 Mrd. $ wachsen<br />

(Quelle: Wearable Technology 2016-<br />

2026; James Hayward, Dr. Guillaume<br />

Chansin, Harry Zervos; IDTechEx).<br />

Viele dieser Geräte lassen<br />

sich ohne Rigid-Flex in der PCB-<br />

Technologie einfach nicht bewerkstelligen.<br />

Das heißt, dass Elektronikentwickler<br />

und PCBDesigner zu<br />

Experten beim Design, Test und bei<br />

der Herstellung in der tragbaren und<br />

„faltbaren“ Welt werden müssen.<br />

Die bekanntesten Produkte sind<br />

vermutlich Smartwatches, die mit<br />

Smartphones verbunden werden,<br />

und Fitness-Tracker, die ebenfalls<br />

am Handgelenk getragen werden.<br />

Aber neben diesen Verbraucherprodukten<br />

haben Wearables vor allem<br />

bei Medizingeräten und militärischen<br />

Anwendungen Wirkung gezeigt.<br />

Jetzt taucht schon die erste intelligente<br />

Kleidung auf, bei der praktisch<br />

keine festen PCBs mehr verbaut<br />

werden können.<br />

Autor:<br />

Mark Forbes<br />

Director of Marketing<br />

Contents<br />

Altium<br />

www.altium.com<br />

Komplexe Funktionen<br />

erfordern komplexe PCBs<br />

Es versteht sich von selbst, dass<br />

ein tragbares Gerät klein sein und<br />

praktisch vom Träger nicht bemerkt<br />

werden sollte. Bei medizinischen<br />

Wearables möchten die Anwender<br />

für gewöhnlich auch nicht, dass<br />

andere sie bemerken. Noch vor<br />

kurzem waren „tragbare Medizingeräte“<br />

ziemlich groß und mussten<br />

mit einem Gürtel oder Schultergurt<br />

befestigt werden.<br />

Heute sind Wearables überall –<br />

Fitness-Tracker im Armbanduhr-<br />

Design werden zu einer der führenden<br />

tragbaren Geräte. Diese Geräte<br />

nutzen Sensoren, um mehrere Parameter<br />

zu überwachen und verschiedene<br />

fitness-bezogene Werte zu<br />

berechnen. Für solche Ansprüche<br />

sind sie aber auch sehr klein und<br />

erfordern biegsame PCBs.<br />

Smartwatches bieten Designern<br />

etwas mehr Platz, fordern aber mit<br />

ihrem größeren Funktionsumfang<br />

auch mehr Rechenleistung. Tragbare<br />

Medizingeräte haben sich<br />

zu kleinen, unauffälligen „Aufklebern“<br />

entwickelt, die der Benutzer<br />

trägt, um einen bestimmten anatomischen<br />

Bereich zu überwachen.<br />

Sie sind vollkommen unabhängig<br />

und umfassen Elektroden, Klebstoff,<br />

Akkus und Rechenleistung<br />

auf kleinstem Raum, wie in Bild 1<br />

zu sehen.<br />

Design von Rigid-Flex-PCBs<br />

Tragbare Geräte, die am menschlichen<br />

Körper auf irgendeine Weise<br />

angebracht werden, benötigen biegsame<br />

Schaltkreise und sehr dicht<br />

bestückte Layouts. Und nicht nur<br />

das: Oft sind Leiterplattenformen<br />

rund, elliptisch oder sogar noch<br />

unregelmäßiger. Aus der Designer-<br />

Perspektive braucht es für diese<br />

Projekte eine kluge Platzierung<br />

und intelligentes Routing. Für derart<br />

kleine und dicht bestückte Platinen<br />

gestaltet sich die Handhabung<br />

unregelmäßiger Formen wesentlich<br />

leichter, wenn man über ein PCB-<br />

Werkzeug verfügt, das auf Rigid-<br />

Flex-Designs optimiert ist.<br />

Der Großteil der heute entwickelten<br />

PCBs besteht praktisch aus<br />

starren Leiterplatten, die Schaltkreise<br />

verbinden. Wearables stellen<br />

PCB-Designer allerdings vor<br />

viele Herausforderungen, die es<br />

bei steifen Leiterplatten nicht gibt.<br />

Wir führen hier einige dieser Probleme<br />

und mögliche Lösungswege<br />

für Designer auf.<br />

Dreidimensionales Design<br />

Einer der wesentlichen Vorteile<br />

des Rigid-Flex-Designs ist die Möglichkeit,<br />

die biegsamen Teile auf<br />

jede erforderliche Art und Weise zu<br />

falten, um die Elektronik in einem<br />

dreidimensionalen Raum unterzubringen.<br />

Mit den flexiblen Teilen<br />

der Leiterplatte kann die gesamte<br />

Baugruppe so gebogen und gefaltet<br />

werden, wie es das Gehäuse<br />

erfordert. Bild 2 zeigt ein typisches<br />

Rigid-Flex-Produkt. Drei starre Leiterplatten<br />

sind durch flexible Teile<br />

miteinander verbunden. Der biegsame<br />

Teil wird dann gebogen, damit<br />

die starren PCBs in das Produktgehäuse<br />

passen.<br />

Es gibt viel mehr Herausforderungen<br />

bei Rigid-Flex-Designs als<br />

nur die Verbindung von starren Leiterplatten.<br />

Die Biegungen müssen<br />

präzise definiert werden, damit die<br />

starren Teile genau dort liegen, wo<br />

sie montiert werden sollen, ohne<br />

dass die Übergangsspunkte belastet<br />

werden. Bis vor kurzem arbeiteten<br />

Entwickler noch mit Papiermodellen,<br />

um die PCB-Bestückung<br />

zu simulieren. Jetzt gibt es Design-<br />

Werkzeuge, die eine 3D-Modellierung<br />

der Rigid-Flex-Baugruppe und<br />

damit schnelleres Design sowie viel<br />

mehr Präzision ermöglichen, wie im<br />

Aufmacherbild zu sehen ist.<br />

Rigid-Flex-Lagenaufbau<br />

Der Lagenaufbau einer Leiterplatte<br />

beschreibt die Anordnung<br />

der einzelnen Lagen übereinander.<br />

Der Lagenaufbau ist für jedes PCB-<br />

Bild 1: Tragbare Medizingeräte haben sich auf die Größe eines Verbands<br />

verkleinert, enthalten aber eine Menge Speicher und Rechenkraft.<br />

Geräte wie diese nutzen dreidimensionale Rigid-Flex-PCBs in<br />

großem Umfang<br />

24 3/<strong>2021</strong>


Rund um die Leiterplatte<br />

Bild 2: Üblicherweise werden<br />

beim Rigid-Flex-Design die Bauteile<br />

auf den starren Teilen der<br />

Leiterplatte verbaut, die dann<br />

mit flexiblen Teilen verbunden<br />

werden. Diese ermöglichen das<br />

Biegen der Baugruppe<br />

Design essenziell, wird aber beim<br />

Rigid-Flex-Design noch<br />

wichtiger. Die besten Design-<br />

Werkzeuge für Rigid-Flex-PCBs<br />

ermöglichen die Definition eines<br />

Lagenaufbaus, in den die starren<br />

und biegsamen Teile der Baugruppe<br />

integriert werden – so wie schließlich<br />

auch beim Endprodukt. Bei flexiblen<br />

Schaltungen sollte der Biegebereich<br />

so ausgelegt sein, dass<br />

Leiterbahnen und Pads möglichst<br />

wenig belastet werden.<br />

Ein vollständiger Lagenaufbau<br />

mit starren Leiterplatten links und<br />

rechts sowie dem flexiblen Teil<br />

dazwischen ist in Bild 3 zu sehen.<br />

Die Anzahl der Lagen und der verwendeten<br />

Materialien machen das<br />

Design noch komplexer. Deshalb ist<br />

es wichtig, den Lagenaufbau mit<br />

der PCBSoftware sorgfältig zu planen,<br />

damit die gesamte Baugruppe<br />

gehandhabt werden kann.<br />

Biegen der Flex-Leiterplatte<br />

Die Fähigkeit, die endgültige Baugruppe<br />

aus starren und flexiblen<br />

Teilen zur Einpassung in ein Produktgehäuse<br />

zu gestalten, ist der<br />

Hauptvorteil von biegsamen Leiterplatten.<br />

Natürlich sorgt das für<br />

eine Reihe von Problemen, die bei<br />

starren PCBs nicht auftreten, zum<br />

Beispiel die Belastungen durch das<br />

Biegen der flexiblen Teile einer Leiterplatte.<br />

Tipps für ein gutes<br />

Rigid-Flex-Design<br />

Hier sind vier Tipps, die Sie bei<br />

Ihrem nächsten Rigid-Flex-Design<br />

berücksichtigen sollten:<br />

1. Zuverlässigkeit der<br />

Leiterbahnen steigern<br />

Die Biegung von flexiblen Leiterplatten<br />

bedeutet, dass die Ablösung<br />

von Kuper wahrscheinlicher als bei<br />

der starren Leiterplatte ist. Die Haftkraft<br />

des Kupfers auf dem Trägermaterial<br />

ist geringer als auf FR4.<br />

Die meisten Leiterplattenhersteller<br />

empfehlen plattierte Durchkontaktierungen<br />

und Ankerstichleitungen<br />

an SMT-Pads sowie die kleinstmögliche<br />

Öffung bei der Beschichtung.<br />

2. Leiterbahnen und Durchkontaktierungen<br />

mit Teardrops<br />

verstärken<br />

Wenn die Biegung des Trägermaterials<br />

nicht kontrolliert erfolgt,<br />

kann das zur Schichtablösung und<br />

zum Produktausfall führen. Leiterbahnen<br />

und Durchkontaktierungen<br />

können jedoch verstärkt werden, um<br />

die Ablösung zu verhindern. Ersetzen<br />

Sie runde Pads einfach durch<br />

tropfenförmige, s, Bild 4. Tropfenförmige<br />

Pads liefern mehr Materialstärke,<br />

verstärken das Pad und<br />

verhindern eine Ablösung. Außerdem<br />

können sie in der Herstellung<br />

auch weniger Ausschuss erzeugen,<br />

weil sie eine höhere Bohrtoleranz<br />

zulassen.<br />

3. Leiterbahnen auf<br />

doppelseitigen Flex-Schaltungen<br />

versetzt anordnen<br />

Wenn Sie die Leiterbahnen auf<br />

doppelseitigen Flex-Schaltungen<br />

übereinander anordnen, kann das<br />

zu Problemen mit der Verteilung<br />

der Materialspannung führen (insbesondere<br />

an der Biegung). Zum<br />

Ausgleich der Belastungen sowie<br />

für mehr Flexibilität sollten Sie einen<br />

Versatz zwischen Leiterbahnen auf<br />

doppelseitigen Flex-Leiterplatten<br />

vorsehen.<br />

4. Rechte Winkel auf<br />

Leiterbahnen vermeiden<br />

Die Ecken von Leiterbahnen sind<br />

einer wesentlich höheren Biegebelastung<br />

ausgesetzt als gerade Pfade.<br />

Mit der Zeit kann es an Ecken zur<br />

Schichtablösung und zum Produktausfall<br />

kommen. Mit geraden Pfaden<br />

vermeiden Sie eine Ablösung.<br />

Wenn die Leiterbahnen die Richtung<br />

ändern müssen, können Sie<br />

Kurven oder stückweise geradlinige<br />

Kurven verwenden, um rechte<br />

Winkel zu vermeiden.<br />

Rund um die Herstellung<br />

Die Qualifizierung mehrerer Hersteller<br />

ist in den meisten Firmen<br />

Standard, aber die Qualifizierung<br />

von Herstellern von RigidFlex-PCBs<br />

ist ein wenig schwieriger als bei<br />

den üblichen Herstellern von starren<br />

Leiterplatten. Wenn Sie sicherstellen<br />

wollen, dass Ihre Rigid-Flex-<br />

Baugruppe ordnungsgemäß gefertigt<br />

wird, sollten Sie die Hersteller<br />

genau unter die Lupe nehmen und<br />

Ihre Anforderungen klar formulieren.<br />

Die beste Herangehensweise an<br />

die Herstellung ist es, diese von<br />

Beginn des Designs an zu berücksichtigen.<br />

Sie können mit den Herstellern<br />

kommunizieren, um jederzeit<br />

zu gewährleisten, dass Ihr Design<br />

ihren Anforderungen entspricht.<br />

Außerdem können Sie die Anforderungen<br />

der Hersteller in Ihre DFMund<br />

DRC-Regeln berücksichtigen.<br />

Am wichtigsten ist jedoch die Verwendung<br />

von Normen wie der IPC-<br />

2223 zur Kommunikation mit Ihren<br />

Herstellern.Die Fertigungsdaten<br />

müssen zur Übergabe an Ihren<br />

Hersteller zusammengestellt werden.<br />

Das Format Gerber kann bei<br />

starren PCBs funktionieren, aber bei<br />

komplexeren Rigid-Flex-Baugruppen<br />

empfehlen sowohl die Anbieter<br />

von PCB-Software-Werkzeugen<br />

als auch Hersteller die Verwendung<br />

von intelligenten Datenaustauschformaten.<br />

Die beiden beliebtesten<br />

intelligenten Formate sind ODB++<br />

(Version 7 oder neuer) und IPC-2581,<br />

weil diese Anforderungen an den<br />

Lagenaufbau beinhalten.<br />

Werden Sie Experte für Rigid-<br />

Flex-Designs<br />

Wearables erfordern das, was<br />

herkömmliche PCBs nicht leisten<br />

können: Biegsamkeit, Dehnbarkeit<br />

und Beweglichkeit beim Tragen oder<br />

bei der Anbringung am menschlichen<br />

Körper. Kombinationen aus<br />

starren PCBs, auf denen der Großteil<br />

oder alle Bauteile platziert sind,<br />

werden durch flexible Teile verbunden,<br />

die sich bei Körperbewegungen<br />

biegen lassen und den Designern<br />

die Ausführung faltbarer 3D-Baugruppen<br />

ermöglichen.<br />

Das Design flexibler Leiterplatten<br />

birgt mehr Herausforderungen als<br />

die Entwicklung starrer Leiterplatten.<br />

Am wichtigsten ist der Lagenaufbau:<br />

Er muss funktionsgerecht<br />

aber auch langfristig zuverlässig<br />

sein. Da bei der Biegung starke<br />

Kräfte auf das Kupfer wirken, müssen<br />

Sie mit Verfahren arbeiten, welche<br />

die Leiterbahnen und Pads verstärken<br />

und die Haftkraft gewährleisten.<br />

Schließlich müssen Sie sowohl<br />

bei der Suche nach und der Kommunikation<br />

mit Rigid-Flex-Herstellern<br />

sorgfältiger arbeiten.<br />

Altium Designer bietet das reichhaltigste<br />

Werkzeugangebot für die<br />

Arbeit mit Rigid-Flex-Designs. Sie<br />

können den Lagenaufbau definieren<br />

und und 3D-Modelle des PCBs<br />

erstellen. Tropfenförmige Pads und<br />

Zuverlässigkeitsoptimierungsverfahren<br />

lassen sich schnell und einfach<br />

realisieren. Und zur vollständigen<br />

Übergabe an die Fertigung können<br />

Sie Ihrere Herstellungs-Ausgabedaten<br />

entweder im Format ODB++<br />

oder IPC-2581 erstellen. ◄<br />

Bild 3: PCB-Design-Software sollte Ihnen die Arbeit an der gesamten Baugruppe ermöglichen.<br />

Hier befinden sich die starren Leiterplatten jeweils an den Enden und sind durch einen zweischichtigen<br />

flexiblen Teil miteinander verbunden<br />

3/<strong>2021</strong><br />

25


Wichtige Fragen an jeden PCB Designer<br />

© Siemens AG<br />

Quelle:<br />

John McMillan:<br />

7 questions every engineering<br />

manager should ask their pcb<br />

design teams today,<br />

Siemens Business White Paper<br />

übersetzt von FS<br />

1. Wie erstelle oder beschaffe<br />

ich PCB-Bibliotheksdaten?<br />

Komponentensymbole, Land Patterns<br />

und 3D-Modelle – das sind<br />

und bleiben die Bausteine für jedes<br />

PCB Design. Entwickler müssen<br />

sich nicht mehr<br />

auf Designtools<br />

verlassen, um<br />

diese wesentlichen<br />

Teile von<br />

Grund auf neu<br />

zu erstellen,<br />

noch müssen<br />

Rund um die Leiterplatte<br />

Auf die möglicherweise wichtigsten sieben Fragen, die sich jedes PCB Design Team stellen sollte, liefert dieser<br />

Beitrag die Antworten.<br />

„Es ist nicht der Mangel an<br />

Ressourcen, der zum Scheitern<br />

führt, es ist der Mangel an<br />

Einfallsreichtum“.<br />

Tony Robbins<br />

sie manuell Teiledaten sammeln.<br />

Komponenten und parametrische<br />

Daten können von Online-Portalen<br />

bezogen werden, was Komponentenfehler<br />

eliminiert und die<br />

zeitaufwändigen manuellen Teilerstellungsschritte<br />

im traditionellen<br />

Design reduziert.<br />

Es ist auch wichtig, sicherzustellen,<br />

dass die Bibliotheksdaten aktuell<br />

sind, daher werden Master-Bibliotheken<br />

genutzt und Bibliotheksdaten<br />

werden wiederverwendet.<br />

Komponentenpreise zu ermitteln<br />

und die Verfügbarkeit sicherzustellen,<br />

ist jetzt schneller und einfacher<br />

denn je. Daten, Symbole und Land<br />

Patterns, für deren Erstellung man<br />

früher Wochen brauchte, können<br />

jetzt schnell gefunden und heruntergeladen<br />

werden - oder sogar in<br />

wenigen Minuten von Grund auf<br />

neu erstellt.<br />

So wie die Komponentenbibliotheksdaten<br />

von Design zu Design<br />

angepasst werden sollten, so sollten<br />

auch die Designs von Design zu<br />

Design fit für die Wiederverwendung<br />

gemacht werden. Das beschleunigt<br />

das PCB Design aufgrund bekanntermaßen<br />

guter Konstruktionsdaten.<br />

Zum Beispiel im Falle von Produkten<br />

mit ähnlicher Natur lässt sich so<br />

die Entwurfszeit<br />

durch Wiederverwendung<br />

von<br />

Layout-Daten aus<br />

anderen Entwürfen<br />

verkürzen.<br />

Dies gilt insbesondere für gängige<br />

Layout-Bereiche wie physikalische<br />

Schnittstellen, Stromversorgung,<br />

Speicher oder CPU-Breakouts mit<br />

Entkopplung.<br />

2. Wie steht es um die<br />

Zusammenarbeit mit MCAD?<br />

Heute verbinden sich MCAD<br />

und ECAD Tools über Datenaustauschdateien<br />

und arbeiten<br />

zusammen in<br />

Echtzeit. Es<br />

gibt keine vermutlichen<br />

und<br />

unerwarteten<br />

Fehler durch<br />

Änderungen an einer oder einer<br />

anderen Design-Domäne, da<br />

beide synchron gehalten werden.<br />

PCB Designer arbeiten mit echten<br />

MCAD-Daten für den Platinenumriss,<br />

für Komponentenpositionen,<br />

Halterungen, Befestigungslöcher,<br />

Schaltungen und 3D-Modelle,<br />

und die Daten werden sowohl von<br />

ECAD- als auch von MCAD-Datenbanken<br />

geteilt. Alles, was MCADund<br />

ECAD-Nutzer wissen müssen,<br />

wird ausgetauscht, überprüft<br />

und synchronisiert. Komplette Produktbaugruppen<br />

werden jetzt digital<br />

in 3D modelliert, sodass die Platine<br />

während des gesamten Design-Prozesses<br />

verifiziert wird.<br />

Wenn das MCAD Ihres Produkts<br />

von einem Drittanbieter erstellt wird,<br />

etwa einem Design-Büro aus derselben<br />

Stadt oder aus der ganzen Welt,<br />

so ist die Zusammenarbeit stets die<br />

gleiche. Echtzeit-Datenaustausch ist<br />

weder auf eine bestimmte Site noch<br />

auf ein bestimmtes MCAD Toolset<br />

beschränkt, genutzt wird das branchenübliche<br />

Standard-Austauschdateiformat.<br />

Die Vorteile der Erstellung eines<br />

digitalen 3D-Modells einer Elektronikproduktmontage<br />

in ECAD und<br />

MCAD sind mittlerweile gut bekannt.<br />

Unerwartete<br />

Fehler<br />

und nicht<br />

optimale<br />

Prototypen<br />

werden eliminiert,<br />

Geld wird gespart und man<br />

kann Produkte rechtzeitig auf den<br />

Markt bringen.<br />

„Das Maß der Intelligenz ist die<br />

Fähigkeit zur Veränderung.“<br />

Albert Einstein<br />

3. Nutzen Sie alle Möglichkeiten<br />

Ihres PCB Design Tools?<br />

PCB Design Tools entwickeln<br />

sich, wie die Elektronik selbst, ständig<br />

weiter in Funktionen und Fähigkeiten.<br />

Zum Beispiel: Wenn sich die<br />

5G- und DDRx-Technologien weiterentwickeln,<br />

so müssen die Design<br />

Tools dies auch tun, um sie zu unterstützen.<br />

Auch Werkzeuge müssen<br />

sich weiterentwickeln, nicht nur die<br />

Platinen. Mit jeder Veröffentlichung<br />

eines neuen Design Tools sollten<br />

neue Funktionen hinzugekommen<br />

sein. Die Möglichkeit, Funktionen<br />

zu verbessern oder hinzuzufügen,<br />

unterstützt die neusten Design- und<br />

Fertigungs-Technologien.<br />

Die Verwendung der neusten<br />

Release-Funktionen ist jedoch kein<br />

Grund für Designer, um selbstgefällig<br />

zu werden. Wann immer Technologien,<br />

die Prozesse beschleunigen,<br />

wie z.B. Constraint- und Regel-Eingabe,<br />

Trace-Routing und -Tuning,<br />

höhere Frequenzen oder Starrflex-Konzepte<br />

– es kostet Zeit und<br />

Mühe, um sich einzulernen. Etwa<br />

die Denkweise, dass Hand-Routing<br />

am besten ist oder manuelle Eingabe<br />

am schnellsten, sollte überwunden<br />

werden.<br />

Design-Beschleunigung und<br />

technologiezentrierte Fähigkeiten<br />

gehen Hand in Hand. Z.B. muss<br />

26 3/<strong>2021</strong>


Rund um die Leiterplatte<br />

Ihr Werkzeug beim Entwerfen einer<br />

Leiterplatte mit Starr-flex-Technologie<br />

auch starr-flex-zentrische<br />

Fähigkeiten beinhalten,<br />

welche<br />

dann Stack-up-<br />

Regionen und<br />

-Typen für mehrere<br />

Boards, Biegebereichsdefinitionen,<br />

flex-optimale<br />

Platzierung und flex-optimales<br />

Routing sowie 3D-biegespezifische<br />

DRCs und Signalintegritätsvalidierungen<br />

für komplexe Starrflex-Topologien<br />

unterstützen. Ihr<br />

PCB Design Tool soll den Erstellungsprozess<br />

für alle Typen von<br />

Design-Technologien vereinfachen.<br />

4. Analysieren und simulieren<br />

Sie Designs für eine hohe<br />

Performance?<br />

PCB Designs werden nicht einfacher.<br />

Tatsächlich werden sie immer<br />

kleiner und komplizierter und schließen<br />

immer mehr Mixed-Technologien<br />

ein. Sie stellen hohe Herausforderungen<br />

einschließlich stark<br />

eingeschränkter regelgesteuerter<br />

DRRx-Busse, differentieller Leitungspaare,<br />

Timers, TXund<br />

RX-<br />

Signalen und<br />

geteilten Ebenen<br />

mit mehreren<br />

Spannungen.<br />

Diese aktuellen Designs enthalten<br />

wahrscheinlich auch eine Kombination<br />

von HF-, WiFi- und Bluetooth-Schaltkreisen.<br />

Glücklicherweise können Analyse-<br />

und Simulations-Tools Timing-,<br />

Signal- und Power-Integrity-Probleme<br />

erkennen, bevor PCBs in die<br />

Fertigung gehen. Die Tage der Budgetierung<br />

sowohl der Zeit als auch<br />

der Kosten eines Prototypenbaus,<br />

um das Design zu optimieren und<br />

ein perfektes Ergebnis zu erhalten,<br />

sind vorbei.<br />

Heute ist es das Ziel, einen First-<br />

Pass-Design-Erfolg zu erzielen. Dies<br />

kann mit einem Design Flow erreicht<br />

werden, der es Design Teams ermöglicht,<br />

zur Identifizierung von Problemen<br />

und zur Sicherstellung der<br />

Signalintegrität während der gesamten<br />

Produkterstellung zu optimieren<br />

und damit die Time-to-Market für<br />

ihre Produkte zu verkürzen. Wenn<br />

„Wenn alle gemeinsam<br />

vorankommen, dann kümmert<br />

sich der Erfolg um sich selbst.“<br />

Henry Ford<br />

„Indem Sie dabei versagen, sich<br />

vorzubereiten, bereiten Sie sich<br />

auf das Versagen vor.“<br />

Benjamin Franklin<br />

Sie Signalintegritätsprobleme wie<br />

Übersprechen analysieren, so lassen<br />

sich diese schon früh im Design-<br />

Zyklus eliminieren,<br />

was<br />

kostspielige<br />

Nachbearbeitungen<br />

erspart. Die<br />

Analyse der<br />

Signalintegrität<br />

sollte in Ihrem Entwurfsfluss<br />

und bei der Entwurfsüberprüfung<br />

vom Schaltplan bis zum endgültigen<br />

Layout erfolgen. PCB-Ingenieure,<br />

die effizient<br />

analysieren,<br />

bewältigen<br />

kritische Anforderungen<br />

optimal<br />

und vermeiden<br />

kostspielige<br />

Rückmeldungen.<br />

Sie nutzen dazu alle<br />

Fähigkeiten des PCB Design Tools.<br />

5. Sind Sie sicher, dass Ihr PCB<br />

Design eine fertigungsreife<br />

Platine garantiert?<br />

Sicherzustellen, dass PCB Designs<br />

fertigungsbereit sind, ist nicht<br />

etwas, das Sie dem Zufall überlassen<br />

sollten. Tatsächlich<br />

können<br />

die Kosten<br />

und die Verzögerung<br />

durch<br />

eine einzelne<br />

Design-Neubearbeitung<br />

ein konkurrenzfähiges<br />

time-to-market-sensibles Produkt<br />

ernsthaft gefährden. PCB Designer<br />

können und sollten die „integrierte<br />

Fertigung“ nutzen, um Probleme –<br />

wie Splitter, freiliegendes Kupfer,<br />

unsachgemäße Testpunkt-zu-Testpunkt-Abstände<br />

und vieles mehr –<br />

während der Layout-Phase zu identifizieren<br />

und zu beheben.<br />

Wenn diese Probleme im Layout<br />

verbleiben, muss der Hersteller das<br />

Design anpassen,<br />

um sie<br />

zu beheben.<br />

Das könnte<br />

die Produktleistung<br />

gefährden.<br />

Es ist<br />

darum wichtig, die Kontrolle über die<br />

Leiterplatte beim Design zu behalten,<br />

es geht darum, die Leiterplatte<br />

hinsichtlich des Layouts auf Herstellungs-,<br />

Testbarkeits- und Montageprobleme<br />

hin zu überprüfen, bevor<br />

„Manche Regeln sind nichts<br />

anderes als alte Gewohnheiten,<br />

die die Menschen aus Angst nicht<br />

verändern wollen.“<br />

Therese Anne Fowler<br />

der Entwurf zur Fertigung versandt<br />

wird. Nur so entstehen höherwertige<br />

Designs bei Reduzierung von<br />

Fertigungsverzögerungen, niedrigen<br />

Kosten und pünktlicher Vermarktung.<br />

6. Achten Sie darauf, Ihr PCB<br />

Design zu beschleunigen, neue<br />

Trends zu berücksichtigen und<br />

Best Practices zu erreichen?<br />

Die elektronische Technologie<br />

entwickelt sich ständig weiter.<br />

Auch das PCB Design muss sich<br />

daher weiterentwickeln. Von Wearables<br />

über winzige<br />

Sensoren<br />

zu drahtlosen<br />

Ohrhörern<br />

und darüber<br />

hinaus sind<br />

neue Produkte<br />

anspruchsvoller,<br />

haben mehr Funktionalität<br />

und sind kompakter denn je. Die<br />

Fähigkeit, zu verstehen, wie man<br />

neue Technologien – wie etwa 5G<br />

und DDR5, die den Leistungsverbrauch<br />

reduzieren<br />

und eine<br />

höhere Bandbreite<br />

benötigen<br />

– ist nur ein<br />

Teil der Herausforderung.<br />

Viele<br />

„Wenn du die klügste Person<br />

im Raum bist, dann bist du im<br />

falschen Zimmer.“<br />

Konfuzius<br />

Produkte erfordern jetzt Wireless-<br />

Technologien wie WiFi, RF und<br />

Bluetooth – und alle erfordern ein<br />

einzigartiges, technologieorientiertes<br />

Design. Auch in diese Richtung<br />

müssen die Fähigkeiten ausgebaut<br />

werden. Ein Grund liegt z.B.<br />

darin, weil man der Produktminiaturisierung<br />

gerecht werden und<br />

erhöhte Zuverlässigkeitsanforderungen<br />

erfüllen muss. Leiterplatten<br />

erfordern daher heute mehr Starrflex-Technologie<br />

denn je. Zur Unterstützung<br />

von HF-Anwendungen mit<br />

hohen Frequenzen und Bandbreiten<br />

müssen PCB Tools HF-Elemente<br />

unterstützen;<br />

dazu gehören<br />

HF-zentrische<br />

PCB-<br />

Design-Funktionen<br />

für Starrflex-Stack-ups,<br />

Versteifungen, biegefähige Komponenten<br />

und HF-zentriertes Routing.<br />

Designer sollten ständig nach Möglichkeiten<br />

suchen, um schneller zu<br />

entwerfen, Kosten zu senken und<br />

die Produktleistung sicherzustellen.<br />

7. Wann haben Sie Ihr<br />

Design Tool zum letzten Mal<br />

begutachtet?<br />

„Wer Wissen hat, muss<br />

nicht vorhersagen. Die, die<br />

vorhersagen, haben kein Wissen.“<br />

Lao Tzu<br />

So wie Sie nie daran denken würden,<br />

ein neues Produkt mit alter Technologie<br />

zu entwerfen, so sollten PCB<br />

Designer sich nicht für ein Tool entscheiden,<br />

das die neusten Technologieversionen<br />

nicht unterstützt. Doch<br />

in Wirklichkeit verwenden PCB Designer<br />

oft weiterhin ein spezifisches<br />

Design-Werkzeug, basierend auf seiner<br />

Vertrautheit und ihrer Erfahrung<br />

mit der Anwendung, wenn tatsächlich<br />

jedoch ein anderes Werkzeug verwendet<br />

werden kann, das Funktionen und<br />

Fähigkeiten bietet, um das Layout zu<br />

beschleunigen, die Produktleistung<br />

zu verbessern und Reaktionszeiten<br />

zu reduzieren. Ist das PCB Tool, das<br />

Sie vielleicht über viele Jahre verwendet<br />

haben, immer noch in der Lage,<br />

Ihre Prozesse vorantreiben und für<br />

einen optimalen PCB Design Flow<br />

zu sorgen? Oder erfolgt der Design<br />

Flow schon mit einem Werkzeug,<br />

das am besten dafür und auch für<br />

zukünftige Produkte<br />

geeignet<br />

ist? Denn PCB<br />

Designs werden<br />

immer kleiner<br />

und Signale<br />

immer schneller.<br />

Um dieser Nachfrage gerecht zu<br />

werden, sind technologie-zentrische<br />

Fähigkeiten notwendig, die sicherstellen,<br />

dass heutige und zukünftige<br />

Designs schnell und korrekt erstellt<br />

werden können.<br />

Länger als nötig.<br />

Wenn Ihr Design Tool Fähigkeiten<br />

wie MCAD-Kollaboration, RF<br />

Design, DDRx-Routing, DFM, Starrflex-Design,<br />

Hochgeschwindigkeits-<br />

Routing und Tuning nicht aufweist,<br />

dauert Ihre PCB-Layout-Entwicklung<br />

wahrscheinlich viel länger als<br />

nötig. Außerdem wird eine unnötige<br />

Bezahlung von Prototypen infolge<br />

verspäteter Optimierung riskiert.<br />

Engineering Manager und PCB<br />

Designer sollten daher die Design-<br />

Tool-Fähigkeiten jährlich überprüfen.<br />

Wenn etwa das Hochgeschwindigkeits-DDR-Routing<br />

zu einer zeitaufwendigen<br />

Aufgabe gerät oder Probleme<br />

mit der Konstruktionsleistung<br />

nach der PCB-Fertigung aufgrund<br />

fehlender Simulation entstehen,<br />

müssen Sie höchstwahrscheinlich<br />

ein neues Werkzeug einführen.◄<br />

3/<strong>2021</strong><br />

27


Rund um die Leiterplatte<br />

Meilenstein: 100.000 ausgelieferte<br />

Bestückautomaten-Module<br />

den vergangenen Jahren: „Unsere<br />

Bestücksysteme der NXT-Serie<br />

erfüllen die aktuellen SMT-Anforderungen<br />

wie kurze Umrüstzeiten<br />

und Flexibilität, aber auch zunehmend<br />

automatisierte, digitalisierte<br />

Prozesse. Sie passen sich damit<br />

den Bedürfnissen der smarten<br />

Fabriken an.“<br />

Das Modul NXT III<br />

Fuji Europe Corporation<br />

GmbH<br />

www.fuji-euro.de<br />

Die Fuji Corporation verzeichnet<br />

100.000 installierte Module ihrer<br />

Bestückautomaten-Serie NXT. Der<br />

multifunktionale Bestückungsautomat<br />

der neusten Generation ist insbesondere<br />

auf sehr hohe Geschwindigkeit<br />

und Positioniergenauigkeit<br />

ausgelegt. In Europa werden die<br />

Module von der Fuji Europe Corporation<br />

(www.fuji-euro.de) vertrieben.<br />

Zu Gunsten von Flexibilität,<br />

Modernität und Skalierbarkeit<br />

wird die NXT-Serie von Fuji stetig<br />

weiterentwickelt und auf alle neuen<br />

Arten von Produktionstypen und<br />

Technologien abgestimmt.<br />

Die Markteinführung<br />

der skalierbaren Bestückplattform<br />

erfolgte im Jahr 2003 mit der ersten<br />

Generation der NXT. Um den sich<br />

stetig verändernden Kundenanforderungen<br />

und neuen Technologieentwicklungen<br />

gerecht zu werden,<br />

wird die NXT kontinuierlich weiterentwickelt.<br />

2008 erreichte Fuji mit<br />

der NXT II die nächste Entwicklungsstufe.<br />

2013 stellte das Unternehmen<br />

die NXT III vor, die insbesondere<br />

auf Produktivität, Platzierungsqualität<br />

und Benutzerfreundlichkeit<br />

ausgelegt ist, und brachte<br />

2020 die SMT-Plattform NXTR für<br />

die automatisierte Elektronikfertigung<br />

auf den Markt.<br />

Neuer Rekord in<br />

Installationen der modularen<br />

Bestückplattform<br />

Zwischen 2003 und 2015 wurden<br />

weltweit 50.000 NXT-Module<br />

installiert. Bis März <strong>2021</strong> konnte Fuji<br />

die Verkaufszahl verdoppeln und<br />

so einen neuen Meilenstein erreichen.<br />

Die NXT-Module kommen in<br />

Europa, in den USA und im großen<br />

Stil im asiatischen Raum zum Einsatz,<br />

wobei der Großteil der 100.000<br />

installierten Module der Ausbaustufe<br />

NXT III entspricht. Die NXT-Serie<br />

wird in etwa 60 Ländern rund um<br />

den Globus eingesetzt.<br />

Die Fuji Europe Corporation<br />

GmbH vertreibt die NXT-Serie für<br />

den Großraum Europa. Der Spezialist<br />

für Elektronik-Bestückungsautomaten<br />

deckt mit seinem Portfolio<br />

alle Bereiche einer modernen<br />

Produktion ab: von hochflexiblen<br />

Bestücksystemen im High-Mix bis<br />

hin zu kompletten Bestückungslinien<br />

im High-Volume.<br />

Klaus Gross, General Manager<br />

der Fuji Europe Corporation<br />

GmbH, erklärt den starken Anstieg<br />

der Installationszahlen, gerade in<br />

ist in den zunehmend digitalisierten<br />

Fabriken besonders gefragt. Die<br />

NXT III wird z.B. bei der Produktion<br />

von mobilen Geräten, Wearables,<br />

Automobilprodukten und Server-<br />

Computern eingesetzt. Das Modul<br />

unterstützt zudem Prozesse, die<br />

vom Prototyping bis zur Produktion<br />

mit variabler Mischung und variablen<br />

Volumen reichen.<br />

„In der Produktion spielt der Faktor<br />

Zeit eine immer größere Rolle.<br />

Unser multifunktionaler modularer<br />

Bestückungsautomat der dritten<br />

Generation ist daher besonders<br />

auf Geschwindigkeit ausgelegt. Er<br />

unterstützt kleinste Teile, die in der<br />

Massenproduktion verwendet werden,<br />

mit extremer Positioniergenauigkeit.<br />

So wird den neuen Anforderungen<br />

am Markt entsprochen“, sagt<br />

Klaus Gross. ◄<br />

28 3/<strong>2021</strong>


Rund um die Leiterplatte<br />

Ein großer Bruder für den printALL005<br />

Fritsch erweitert die Produktpalette der Schablonendrucker.<br />

Seit Verkaufsstart des manuellen<br />

Schablonendruckers printALL005<br />

im Sommer 2015 erfreut sich das<br />

System einer dauerhaft großen<br />

Nachfrage. Im Laufe der Jahre<br />

gab es immer wieder Anfragen zu<br />

einem etwas größerem System,<br />

welche auch meist durch kundenspezifische<br />

Lösungen erfüllt werden<br />

konnten. Um den Kundenwünschen<br />

gerecht zu werden, hat man<br />

sich bei Fritsch nun dazu entschieden,<br />

ein System in größerer Ausführung<br />

mit Nutzfläche 490 x 280<br />

mm – den printALL005L - ins Produktportfolio<br />

aufzunehmen.<br />

Durch die solide<br />

Grundbauweise steht<br />

auch unser neuer Drucker<br />

für höchste Druckqualität.<br />

Das einfache<br />

Handling garantiert<br />

auch bei kleinen Bauteilen<br />

und feinen Strukturen<br />

bis 0,5 mm Pitch<br />

einen sauberen und<br />

reproduzierbaren Druck.<br />

Die Druckausrichtung<br />

wird in X,Y und Theta<br />

Achse schnell und präzise<br />

durch Drehknöpfe<br />

geregelt. Der Parallelabhub<br />

garantiert ein sauberes Druckbild<br />

durch ein gleichmäßiges Trennen<br />

von Leiterplatte und Schablone.<br />

Unser Drucker wird mit einem universellen<br />

Schablonenspannrahmen<br />

angeboten, in welchen die verschiedensten<br />

Schablonengrößen eingesetzt<br />

werden können. Das Spannen<br />

erfolgt von zwei Seiten mittels einer<br />

Klemmung der Schablone, dadurch<br />

ist zur Aufnahme keine Lochung<br />

notwendig. Alternativ gibt es auch<br />

eine Aufnahmeschiene für Schablonen<br />

in einem festen Rahmen<br />

oder handelsüblichen Schnellspannsystemen.<br />

Die Verwendung<br />

von magnetischen Leiterplattenhaltern<br />

ermöglicht auch einen doppelseitigen<br />

Druck von Leiterplatten.<br />

Der printALL005L hat nun auch<br />

eine Rakelführung, die dafür konzipiert<br />

wurde, den Anwender zu unterstützen.<br />

Gerade bei längeren Leiterplatten<br />

ist sie hilfreich, um den<br />

Rakelvorschub konstant ausführen<br />

zu können. Es stehen verschiedene<br />

Rakel zur Verfügung.<br />

Fritsch GmbH<br />

info@fritsch-smt.com<br />

www.fritsch-smt.com<br />

Weltweit mit Abstand am besten: sicher, effizient, digital<br />

◆ Schulung ◆ Beratung ◆ Service<br />

3/<strong>2021</strong><br />

FUJI EUROPE CORPORATION GmbH<br />

+49 (0)6107 6842-0<br />

fec_info@fuji-euro.de<br />

www.fuji-euro.de<br />

29


TI1LS_mini_4346_<strong>2021</strong>.pdf<br />

Rund um die Leiterplatte<br />

SMT-Technologie für den Entwickler<br />

Die Firma LPKF erweiterte ihr Produktportfolio zum Bestücken von Leiterplatten-Protoypen und -Kleinserien.<br />

LPKF<br />

Laser & Electronics AG<br />

www.lpkf.com<br />

schonend, sicher und<br />

äusserst preisgünstig<br />

Entlöten<br />

www.lotsauglitze.de<br />

www.spirig.com<br />

Mit Fräsbohrplottern und Lasersystemen<br />

für Forschung und Entwicklung<br />

bietet LPKF ein umfassendes<br />

Equipment zur Herstellung<br />

von Leiterplatten-Prototypen an.<br />

Soll eine vorgefertigte Leiterplatte<br />

dann zu einer elektronischen Baugruppe<br />

werden, folgt die SMT-Fertigung.<br />

Für die Prozesse Lotpastendruck,<br />

Bestückung mit SMDs und<br />

Reflow-Löten hat LPKF jetzt das<br />

Portfolio erneuert und erweitert.<br />

ProtoPrint, ProtoPlace &<br />

ProtoFlow<br />

Der LPKF ProtoPrint S4 ist ein<br />

manueller Schablonendrucker für<br />

präzise Druckergebnisse. Das<br />

Gerät ist für die einseitige und doppelseitige<br />

Bedruckung von Leiterplatten-Prototypen<br />

sowie Kleinserien<br />

geeignet. Dank des größenverstellbaren<br />

integrierten Spannrahmens<br />

nutzt der ProtoPrint S4 Stencils<br />

aus Polyimidfolie oder Edelstahl.<br />

Das Bestücken der Prototypen-<br />

Leiterplatte mit winzigen SMDs wird<br />

unterstützt durch den LPKF Proto-<br />

Place E4. Die Komponenten werden<br />

mit dem manuellen Pick&Place-<br />

System sicher aus Bauteilschalen<br />

Weitere Informationen<br />

oder Tape-Zuführungen entnommen,<br />

mit einem ergonomisch geformten<br />

Bestückungskopf an die entsprechende<br />

Stelle über der Leiterplatte<br />

geführt und platziert – alles denkbar<br />

einfach mit nur einer Hand.<br />

Um Leiterplatten wiederkehrend<br />

mit größerer Anzahl an Komponenten<br />

oder Kleinseien komfortabel zu<br />

bestücken, ist der Bestückungsautomat<br />

LPKF ProtoPlace S4 das passende<br />

System. Es ist flexibel für verschiedene<br />

Chip-Bauformen einsetzbar<br />

und erreicht dank Kameraunterstützung<br />

eine sehr hohe Präzision.<br />

Das System verfügt über einen automatischen<br />

6-fach Pipetten-Wechsler<br />

und eine intuitive graphische Bedieneroberfläche<br />

und ist mit einem<br />

CAD-Editor für nahezu alle CAD-<br />

Systeme ausgestattet.<br />

Der kompakte Heißluftofen LPKF<br />

ProtoFlow S4 das ideale Gerät für<br />

das anschließende, bleifreie RoHSkonforme<br />

Reflow-Löten. Die Anwendung<br />

ist durch die PC-gestützte<br />

Bediensoftware sehr einfach. Der<br />

Ofen verfügt über eine LAN-Schnittstelle<br />

für die Remotebedienung, ein<br />

großes Sichtfenster zur Überwachung<br />

des Schmelzprozesses und<br />

eine aktive Kühlung der Prozesskammer.<br />

Optional ist ein Zusatz-<br />

Temperatursensor erhältlich.<br />

Vielseitiges Trio<br />

Mit diesem Equipment stehen sämtliche<br />

Prozesse und Verfahren der<br />

maschinellen SMT-Serienfertigung<br />

auch für das In-house PCB-Prototyping<br />

zur Verfügung – angepasst auf die<br />

Erfordernisse im Elektronik-Labor. Die<br />

kostengünstigen und erprobten Verfahren<br />

führen so in wenigen Schritten<br />

zum elektrisch funktionsfähigen und mit<br />

hoher Präzision erstellten Produkt. ◄<br />

rund um das PCB-Prototyping und die SMT-Fertigung stellt<br />

LPKF in seinem virtuellen Showroom zur Verfügung. Auf diesem<br />

Portal können Anwender sich über die einzelnen Prozessschritte<br />

informieren, Videos aus dem Prototyping-Prozess ansehen und<br />

Informationen über die jeweiligen Produkte dazu abrufen. Der<br />

Showroom stellt vier Themenbereiche vor: PCB Basic Line, Multilayer<br />

Production, RF-Prototyping und Micromaterial Processing.<br />

Er ist in englischer Sprache und einfach online zugänglich unter<br />

https://product-showroom-dq.lpkf.com/<br />

30 3/<strong>2021</strong>


Rework<br />

In Zeiten von Bauteilknappheit stark nachgefragt<br />

Einstieg ins budgetorientierte, flexible<br />

Nacharbeiten<br />

Kurtz Holding GmbH & Co.<br />

Beteiligungs KG<br />

www.kurtzersa.de<br />

Nicht nur der Wunsch nach einer<br />

Nullfehlerproduktion, sondern auch<br />

die Bauteilknappheit, wie unlängst<br />

in den Corona-Zeiten miterlebt,<br />

sowie das Ziel nach ökologischer<br />

und wirtschaftlicher Werterhaltung,<br />

rücken die Nacharbeit von Baugruppen<br />

immer wieder in den Fokus der<br />

Elektronikfertigung.<br />

Wichtig für Elektronikfertiger<br />

Somit ist das Reparieren und<br />

Nacharbeiten mittlerweile auch<br />

ein Thema für Elektronikfertiger,<br />

die sich bis vor Kurzem über diesen<br />

Prozess noch keine Gedanken<br />

gemacht haben. „Gerade die Bauteilknappheit<br />

der letzten Monate<br />

hat verdeutlich, dass das Nacharbeiten<br />

ein durchaus wirtschaftlich<br />

lohnender Prozess ist“, blickt Jörg<br />

Nolte, Produktmanager Lötwerkzeuge,<br />

Rework- und Inspektionssysteme<br />

der Ersa GmbH, zurück.<br />

Aus diesem Grund steigt das Interesse<br />

am Reworksystem HR 500<br />

von Ersa, welches den Einstieg in<br />

das Nacharbeiten von Baugruppen<br />

erleichtert.<br />

„Mit der Entwicklung des HR 500<br />

haben wir das Ziel verfolgt, ein System<br />

anzubieten, dass Bedienern, mit<br />

wenig Erfahrung im Nacharbeiten,<br />

das Reworken von elektronischen<br />

Standardbaugruppen intuitiv ermöglicht“,<br />

führt Nolte weiter aus. So entstand<br />

ein System, das für alle gängigen<br />

Rework-Aufgaben an kleinen<br />

bis mittelgroßen SMD-Baugruppen<br />

eingesetzt werden kann.<br />

Entlöten, Platzieren und<br />

Einlöten<br />

Das HR 500 eignet sich zum Entlöten,<br />

Platzieren und Einlöten von<br />

MLF-, QFP- und BGA-Bauteilen<br />

ebenso wie für zweipolige Elemente<br />

bis zu einer Kantenlänge von 1 mm.<br />

Die Leiterplattenabmessungen<br />

betragen maximal 380 x 300 mm.<br />

Die Rework-Station ist mit einer<br />

900 W hybriden Obenheizung und<br />

einem dynamischen 1600 W Infrarot-Heizelement<br />

im Untenstrahler<br />

ausgestattet, wobei dieser über<br />

zwei schaltbare Zonen verfügt.<br />

Somit ist eine homogene Erwärmung<br />

der gesamten Baugruppe<br />

gewährleistet. Eine zuverlässige<br />

Temperaturerfassung am Bauteil<br />

sowie eine optimierte Prozessführung<br />

unterstützen den Aus- und<br />

Einlötprozess.<br />

Das Gerät ist mit einer motorisierten<br />

Vakuumpipette ausgestattet, die<br />

das entlötete Bauteil von der Baugruppe<br />

entfernt und neue Komponenten<br />

platziert. Die Ausrichtung der<br />

Bauteile, deren Platzierung sowie<br />

die Prozessbeobachtung erfolgen<br />

mit hochauflösenden Kamerabildern<br />

der integrierten Vision Box.<br />

Und die Bauteilbedruckung mit<br />

Lotpaste oder das Aufbringen von<br />

Flussmitteln erfolgt motorisch und<br />

mithilfe der Ersa Dip&Print Station.<br />

Komfortabel und ergonomisch<br />

Zur Prozessbeobachtung und<br />

Dokumentation kann das HR 500<br />

optional mit einer leistungsfähigen<br />

Reflow-Prozesskamera (RPC) mit<br />

LED-Beleuchtung ausgerüstet werden.<br />

„Für den Anwender ist insbesondere<br />

die ergonomisch günstige<br />

Anordnung der Bedienelemente und<br />

die Bauteilausrichtung anhand der<br />

hochauflösenden Kamerabilder<br />

hervorzuheben. Diese ermöglichen<br />

auch ungeübten Anwendern, Bauteile<br />

leicht und präzise auszutauschen“,<br />

erläutert Nolte.<br />

Aus diesem Grund ist das HR 500<br />

nicht nur für Anwender mit wenig<br />

Erfahrungen gut geeignet, die jetzt,<br />

in Zeiten von Bauteilknappheit, ihre<br />

ersten Nacharbeiten selbstständig<br />

durchzuführen möchten, sondern<br />

auch für Studierende und Auszubildene.<br />

So wird das HR 500 beispielsweise<br />

im Labor für Digital- und Mikrocomputertechnik<br />

der Technischen<br />

Hochschule Aschaffenburg eingesetzt,<br />

um Studierenden im Rahmen<br />

ihrer Projektarbeiten das Entwickeln<br />

von Baugruppen zu ermöglichen.<br />

Auch Austauschen ist möglich<br />

Um dabei Bauteile auszutauschen,<br />

aber auch um komplexe<br />

Bauteile wie QFPs oder BGAs professionell<br />

löten zu können, suchte<br />

Prof. Dr. Francesco P. Volpe nach<br />

einem System, das diese beiden<br />

Funktionen vereinte. „Wir haben<br />

uns für das HR 500 entschieden.<br />

Das gesamte System ist so aufgebaut,<br />

dass jeder Anwender einfach<br />

und ohne große Unterstützung Bauteile<br />

ein- und auslöten kann. Die<br />

gesamte Bedienung erfolgt dank<br />

des Einsatzes eines integrierten<br />

Laser Pointers intuitiv, da das System<br />

den Bediener Schritt für Schritt<br />

dich die Prozesse führt“, so Volpe.<br />

Zur Schulung von ungeübten<br />

Anwendern bietet Ersa Trainingsund<br />

Schulungsmöglichkeiten an.<br />

„Natürlich bekommen unsere Kunden<br />

eine detaillierte Einweisung in<br />

die Handhabung des HR 500. Darüber<br />

hinaus gibt es aber Fachliteratur,<br />

die Anwendern den Einstieg in<br />

das Nacharbeiten vereinfacht. So<br />

hat der ZVEI 2017 eine Publikation,<br />

mit dem Titel „Rework elektronischer<br />

Baugruppen – Qualifizierbare Prozesse<br />

für die Nacharbeit“ herausgebracht,<br />

die immer noch aktuell und<br />

hilfreich ist“, so Nolte. ◄<br />

3/<strong>2021</strong><br />

31


Produktion<br />

Blechbearbeitung:<br />

Das Problem der Gratbildung<br />

Wenn von Blechbearbeitung die Rede ist, fallen einem gleich ein paar übliche Verfahren ein. Zur Herstellung<br />

von Präzisionskomponenten für die unterschiedlichen Branchen eignen sich vor allem das Stanzen und das<br />

Laserschneiden.<br />

Precision Micro<br />

www.precisionmicro.com<br />

Wyatt International Ltd<br />

www.wyattinternational.com<br />

Doch obwohl diese beiden Verfahren<br />

so verbreitet sind, sind sie<br />

nicht ganz unproblematisch. So tritt<br />

dabei häufig unerwünschte Gratbildung<br />

auf. Karl Hollis von Precision<br />

Micro erläutert, inwiefern das fotochemische<br />

Ätzen dazu beitragen<br />

kann, die Qualität und Leistungsfähigkeit<br />

der gefertigten Komponenten<br />

zu steigern und gleichzeitig<br />

die Kosten zu senken.<br />

Rund um<br />

Präzisionskomponenten<br />

In fast jeder Branche werden Präzisionskomponenten<br />

benötigt. In der<br />

Elektronikindustrie führt die ständig<br />

steigende Nachfrage zu einem<br />

enormen Preisdruck. Somit müssen<br />

die Produktionslinien immer effizienter<br />

werden. Im Automobil- und<br />

Luftfahrtsektor sorgt die fortschreitende<br />

Verschärfung der Sicherheitsvorgaben<br />

und Leistungsanforderungen<br />

dafür, dass der Bedarf an<br />

hochwertigen Komponenten steigt.<br />

Alle Hersteller von Präzisionskomponenten<br />

müssen heute daher<br />

garantieren, dass jedes gefertigte<br />

Teil die kundenspezifischen<br />

Leistungsanforderungen erfüllt<br />

und den strengen in der jeweiligen<br />

Branche geltenden Standards<br />

entspricht. Zwar lassen sich<br />

mit den herkömmlichen Verfahren<br />

der Metallbearbeitung durchaus<br />

hochpräzise Komponenten fertigen,<br />

doch treten dabei regelmäßig<br />

Probleme auf, die sich nur mit<br />

erheblichem Zeit- und Kostenaufwand<br />

beheben lassen.<br />

Ein häufiger, aber leider unvermeidlicher<br />

Nebeneffekt der herkömmlichen<br />

Bearbeitungsverfahren<br />

ist die Gratbildung. Diese wird entweder<br />

durch Hitzeentwicklung oder<br />

durch mechanische Kräfte verursacht<br />

und muss durch entsprechende<br />

Nachbearbeitungsschritte<br />

wie Schleifen oder Gleitschleifen<br />

behoben werden. Die Präzisionskomponenten<br />

können noch so<br />

genau programmiert und gefertigt<br />

sein – wenn es im Laufe der<br />

Produktion zu Gratbildung kommt,<br />

entsprechen die Endprodukte ohne<br />

diese Nachbearbeitung nicht den<br />

strengen Vorgaben. Somit beeinträchtigt<br />

die Gratbildung die Leistungsfähigkeit<br />

einer Komponente<br />

ganz erheblich. Da jedoch zwingend<br />

gewährleistet sein muss, dass<br />

sämtliche für sicherheitskritische<br />

Anwendungen bestimmte Komponenten<br />

alle Vorgaben zuverlässig<br />

erfüllen, muss die Fertigung entsprechend<br />

angepasst werden.<br />

Gefordert ist also ein Verfahren,<br />

das gratfreie Endprodukte garantiert.<br />

Und genau solch ein Verfahren<br />

ist das photochemische Ätzen.<br />

Somit stellt es eine echte Alternative<br />

zu den herkömmlichen Verfah-<br />

32 3/<strong>2021</strong>


Produktion<br />

ren des Stanzens und Laserschneidens<br />

dar.<br />

Vermeidung von Gratbildung<br />

Um zu verstehen, warum sich<br />

die Gratbildung durch das photochemische<br />

Ätzen so effektiv unterbinden<br />

lässt, muss man sich noch<br />

einmal klarmachen, wodurch dieses<br />

Problem bei den anderen Metallbearbeitungsverfahren<br />

verursacht<br />

wird. Beim Laserschneiden entsteht<br />

durch den hohen Energieeinsatz viel<br />

Hitze, was zur Gratbildung führt.<br />

Beim Stanzen, wo die Bauteile mit<br />

Stempeln aus den Blechen herausgeschnitten<br />

werden, ist die Gratbildung<br />

auf die dabei wirkenden hohen<br />

Kräfte zurückzuführen.<br />

Da das Verfahren des Fotoätzens<br />

weder Hitze noch Kraft erfordert,<br />

treten im Werkstück weder<br />

Spannungen noch Verformungen<br />

auf. Somit besteht die Gefahr einer<br />

Gratbildung hier nicht. Vielmehr ist<br />

durch den Einsatz von Chemikalien<br />

garantiert, dass die physikalischen<br />

Eigenschaften des Ausgangswerkstoffs<br />

im Laufe der Bearbeitung<br />

unverändert bleiben und das Endprodukt<br />

den jeweiligen Vorgaben<br />

genau entspricht.<br />

Keine Kompromisse bei Qualität<br />

und Leistung<br />

Angesichts der Tatsache, dass<br />

die herkömmlichen Bearbeitungsverfahren<br />

bereits seit Jahrzehnten<br />

eingesetzt werden, stellt sich die<br />

Frage, warum man nun auf alternative<br />

Fertigungsverfahren umstellen<br />

sollte. Doch die Antwort liegt auf der<br />

Hand: Die einzelnen Komponenten<br />

müssen zunehmend strengere Vorgaben<br />

erfüllen. Außerdem wird der<br />

weltweite Wettbewerb immer härter.<br />

Somit kommen die Hersteller<br />

nicht umhin, die Fertigung so zu<br />

organisieren, dass die produzierten<br />

Teile zuverlässig und ausnahmslos<br />

die geforderte Qualität aufweisen.<br />

Schließlich sind diese Präzisionskomponenten<br />

unter anderem<br />

für sicherheitskritische ABS-Systeme,<br />

korrosionsbeständige Mikrofilter<br />

und viele andere Anwendungen<br />

bestimmt.<br />

Für das photochemische Ätzen<br />

spricht jedoch nicht nur die hohe<br />

Qualität der Endprodukte. Daneben<br />

weist dieses Verfahren auch noch<br />

einige andere Vorteile auf: Im Vergleich<br />

zu herkömmlichen Metallbearbeitungsverfahren<br />

sind die Werkzeugkosten<br />

und der Rüstaufwand<br />

beim Fotoätzen sehr gering. Infolgedessen<br />

können die Komponenten<br />

innerhalb kürzester Zeit produziert<br />

werden. Da jedes Teil mühelos<br />

immer wieder in exakt der gleichen<br />

Qualität hergestellt werden<br />

kann, lassen sich auch kurzfristige<br />

Aufträge in hoher Stückzahl produzieren.<br />

Außerdem ist es bei diesem<br />

Verfahren sehr einfach und kostengünstig<br />

möglich, die Konstruktion<br />

oder das Design der Endprodukte<br />

bei Bedarf immer wieder an die Vorgaben<br />

anzupassen.<br />

Komponenten mit hochkomplexen<br />

Geometrien, wie sie heute vielfach<br />

gefordert werden, lassen sich<br />

mit herkömmlichen Bearbeitungsverfahren<br />

nicht herstellen, mit dem<br />

photochemischen Ätzen hingegen<br />

ist das ohne weiteres möglich.<br />

Fazit<br />

Zusammenfassend lässt sich<br />

festhalten: Das photochemische<br />

Ätzen erlaubt eine schnelle Herstellung<br />

komplexer Bauteile in gleichbleibend<br />

hoher Qualität. Gleichzeitig<br />

trägt es durch eine Verkürzung<br />

der Rüstzeiten und eine Verringerung<br />

der Werkzeugkosten zu<br />

einer Optimierung des Preis/Leistungs-Verhältnisses<br />

bei. Dies führt<br />

zu einer Reduzierung der Produktionszeiten<br />

und steigert die Wettbewerbsfähigkeit<br />

eines Unternehmens<br />

– zwei Aspekte, die heute von größter<br />

Bedeutung sind. ◄<br />

3/<strong>2021</strong><br />

33


Produktion<br />

Entscheidende Schritte zur<br />

„Null-Fehler-Produktion“<br />

IPC-Plattform für Assistenzsysteme vereinfacht die Systemeinbindung<br />

Scholz. „Mit ihren selbstoptimierenden<br />

Deep-Learning-Algorithmen<br />

brauchen diese nur etwa 30 Bilder<br />

von richtig verbauten Komponenten,<br />

um Regeln zu entwickeln und<br />

Fehler selbständig zu erkennen –<br />

genauso, wie ein erfahrener Werker.“<br />

Damit das aber reibungslos<br />

funktioniert, ist eine permanenten<br />

Kommunikation zwischen SPSen,<br />

Robotern und IPCs erforderlich.<br />

Das klingt einfacher, als es in der<br />

Praxis ist.<br />

Typische Bildschirmanzeige aus SOFA. Links die Stückliste, in der Mitte das Standbild des Anleitungsvideos,<br />

rechts das aktuelle Kamerabild. Das noch fehlende Zahnrad ist im Standbild gelb markiert. Der grüne<br />

Balken unter dem Kamerabild zeigt den Fortschritt des gesamten Montageprozesses an.<br />

© Peter Scholz Software & Engineering GmbH<br />

Um im klassischen mittelständischen<br />

„high-mix, low-volume“ Segment<br />

optimal fertigen zu können,<br />

ist es deutlich cleverer, in „intelligente“<br />

Arbeitsplätze zu investieren,<br />

anstatt ständig die Mitarbeiter<br />

zu schulen, so die Beobachtung<br />

der Peter Scholz Software & Engineering<br />

GmbH. Arbeitsplätze, welche<br />

den Werker aktiv unterstützen,<br />

ihn auf Fehler aufmerksam machen<br />

und die ihm so Gelegenheit geben,<br />

sich stetig zu verbessern, helfen<br />

allen. Die Mitarbeiter haben weniger<br />

Stress, weil sie sich nicht an<br />

jedes Detail eines jeden Teils erinnern<br />

müssen. Das Unternehmen<br />

kann die Mitarbeiter flexibler einzusetzen<br />

– und der Kunde profitiert<br />

von gesteigerter Qualität, die<br />

stark in Richtung „Null-Fehler-Produktion“<br />

geht.<br />

Wie Assistenzsysteme<br />

unterstützen<br />

Moderne Assistenzsysteme sind<br />

„digitale Zwillinge“ der altbekannten<br />

Handlungs- und Montageanweisung;<br />

aber ohne deren Nachteile.<br />

Mit sprachunabhängigen Bildern<br />

helfen sie, Teile eindeutig zu identifizieren.<br />

Video-Sequenzen erläutern<br />

anspruchsvolle Fertigungsschritte<br />

und führen den Werker durch<br />

den Fertigungsprozess. Integrierte<br />

Kameras überprüfen die Arbeitsschritte<br />

und vermeiden so, dass<br />

überhaupt Ausschuss produziert<br />

wird. Anlernzeiten verkürzen sich;<br />

der Stresslevel nimmt deutlich ab.<br />

Nach den bisherigen Erfahrungen<br />

von Scholz arbeiten die Menschen<br />

mit einem Assistenzsystem deutlich<br />

entspannter.<br />

Assistenzsysteme von der Insel<br />

holen<br />

Bei komplexeren Aufgaben oder<br />

Baugruppen stoßen allerdings die<br />

einfacheren Lösungen ohne Systemanbindung<br />

an ihre Grenzen. Dazu<br />

ein einfaches Beispiel: Ein üblicher<br />

Drehmomentschrauber soll in die<br />

Arbeitsabläufe integriert werden.<br />

Dazu sind folgende Interaktionen<br />

im System erforderlich:<br />

• Freigabe des Schraubers<br />

• Einstellen des Drehmoments<br />

abhängig von der anzuziehenden<br />

Schraube<br />

• Einlesen der Rückmeldung des<br />

Schraubers über das Erreichen/<br />

Nichterreichen bestimmter Drehmomente<br />

Bei räumlichen Baugruppen sieht<br />

die fest montierte Kamera nicht alle<br />

relevanten Bereiche. Damit das System<br />

erkennen kann, ob alle Komponenten<br />

richtig verbaut sind, muss die<br />

Baugruppe aus unterschiedlichen<br />

Blickwinkeln betrachtet werden.<br />

Dazu ist es beispielsweise erforderlich,<br />

dass die Kamera auf einem<br />

Cobot montiert und dieser entsprechend<br />

bewegt wird.<br />

Entscheidend ist die<br />

Systemeinbindung<br />

„Im Gegensatz zu früher sind<br />

smarte Kameras heute bezahlbar,“<br />

erläutert Firmengründer Peter<br />

Offene<br />

Kommunikationsplattform<br />

Denn bisher gab es keine brauchbare<br />

Kommunikationsplattform, welche<br />

unterschiedlichste Systeme<br />

zusammenführt und damit die digitale<br />

Kommunikation, die robotergestützten<br />

Kamerafahrten oder<br />

die Steuerung des Drehmomentschraubers<br />

überhaupt erst ermöglicht.<br />

Diese Kommunikationsplattform<br />

hat das Unternehmen Scholz<br />

daher in Form einer Software-Bibliothek<br />

mit dem Namen SOFA – Software<br />

für Assistenzsysteme – selbst<br />

in C# geschrieben.<br />

SOFA ist mit allem ausgestattet,<br />

was die Digitalisierung in den meist<br />

mittelständischen Produktionsbetrieben<br />

erfordert. Angefangen bei<br />

TCP/IP-Protokollen für die Kommunikation<br />

mit IPCs oder übergeordneten<br />

Leit- oder Produktionssteuerungssystemen,<br />

über Routinen zur<br />

Bildverarbeitung, bis hin zu Datenbankanwendungen<br />

für die Rückverfolgbarkeit<br />

(Traceability) und<br />

entsprechender Protokollierung<br />

der Arbeitsschritte. Dabei war es<br />

für das Unternehmen Scholz von<br />

entscheidender Bedeutung, alle<br />

Schnittstellen offen anzulegen.<br />

Denn die Anwendung entscheidet,<br />

was zum Einsatz kommt. Reicht für<br />

die eine Aufgabe ein Linearsystem,<br />

um mit der Kamera zu prüfen, ob<br />

alle Schrauben, THT-Bauteile oder<br />

Stecker richtig angebracht sind, ist<br />

an anderer Stelle ein Roboter oder<br />

mehrere Kameras erforderlich.<br />

Weitere Informationen: https://www.scholzsue.de/visionsysteme-ready-to-use/arbeitsplatz-assistenzsysteme/software-fuer-assistenz-systeme/<br />

34 3/<strong>2021</strong>


Produktion<br />

Fünfachsiges Mikrobearbeitungszentrum ist kompakt und stabil<br />

Nicht allein die Größe einer Maschine entscheidet<br />

bei Kleinstteilen über deren Fertigungsqualität.<br />

Gefordert ist eine besonders<br />

schwingungsarm ausgelegte Struktur des<br />

Maschinengerüstes. Man sieht es nicht auf<br />

den ersten Blick: Eine halbe Tonne Granit ist<br />

bei dem Mikrobearbeitungszentrum microone<br />

verbaut. Zorn Maschinenbau in Stockach widerlegt<br />

damit das Vorurteil, dass kleine Maschinen<br />

– die microone benötigt nur einen Quadratmeter<br />

Platz – oft nicht stabil genug strukturiert<br />

seien, um hochgenau fertigen zu können.<br />

So lassen sich auf dieser Maschine Werkstücke<br />

in µ-Bereich bearbeiten.<br />

Den Nutzen für die Praxis verdeutlichen vor<br />

kurzem ausgeführte Fräsversuche mit harten<br />

Werkstoffen, wie Hartmetall oder Keramik.<br />

Denn um solch spröde Bauteile bearbeiten<br />

zu können, reichen Diamantwerkzeuge allein<br />

nicht aus, die Maschine muss zudem besonders<br />

biegesteif und stabil ausgeführt sein, wie<br />

eben die fünfachsige microone.<br />

Ein weiterer Vorteil, der zählt in der Fabrik:<br />

Kleinstbauteile lassen sich dank der schwingungsarmen<br />

Granitbasis hochgenau fertigen,<br />

ohne eine für solche Aufgaben, meist überdimensionierte<br />

Maschine zu verwenden. Die<br />

„massive“ und damit auch teurere Maschine<br />

im Hintergrund erübrigt sich. Ein solches kompakt<br />

ausgeführtes und auf das Bearbeiten von<br />

Kleinstteilen zugeschnittenes Bearbeitungszentrum<br />

verbraucht zudem weniger Energie<br />

als die „Größeren“ – und das bei gleichhoher<br />

Fertigungsqualität.<br />

Zorn Maschinenbau GmbH<br />

www.zorn-maschinenbau.com<br />

Auf der Rückseite des Eagle-Eyes-IPC AIM von EFCO<br />

befinden sich vier GbE-Schnittstellen mit PoE, die 16<br />

digitalen I/Os sowie rechts unten ein kleines Display,<br />

das für Diagnoseanzeigen, aber auch zur Darstellung<br />

von Firmenlogos des Kunden genutzt werden kann.<br />

© EFCO Electronics GmbH<br />

Passende IPC-Hardware<br />

Gleichberechtigt neben diese Flexibilität<br />

in der selbst entwickelten<br />

Software tritt die passende Hardware<br />

in Form eines langzeitverfügbaren<br />

Industrierechners. Dieser<br />

muss mit allem ausgestattet sein,<br />

was Unternehmen im industriellen<br />

Umfeld an Schnittstellen brauchen.<br />

Und das sind - neben GbE<br />

oder USB-3.0 – vor allem „alte“<br />

serielle Schnittstellen wie RS-485.<br />

Weitere Aspekte sind weitgehende<br />

Wartungsfreiheit, der Aufbau ohne<br />

3/<strong>2021</strong><br />

drehende Teile und ohne Lüfter, ein<br />

robustes Gehäuse, sowie eine einfache<br />

Konfigurierbarkeit entsprechend<br />

der Aufgabe.<br />

Der ideale Partner<br />

Mit EFCO hat Peter Scholz Software<br />

& Engineering jetzt den passenden<br />

Partner gefunden, dessen<br />

skalierbare IPCs sich den Lösungen<br />

flexibel anpassen. Findet die Bildverarbeitung<br />

direkt in der smarten<br />

Kamera statt, reicht ein sparsam<br />

Neben den vier COM-Schnittstellen (einschließlich<br />

RS-485) finden sich auf der Rückseite des AIM<br />

von EFCO die Anschlüsse für die Stromversorgung<br />

und die Fernsteuerung. Hinter der Abdeckung links<br />

unten befindet sich die SSD-Festplatte.<br />

© EFCO Electronics GmbH<br />

ausgestatteter Industrie-PC mit<br />

Gigabit-Ethernet und PoE (Stromversorgung<br />

der Kameras über das<br />

Netzwerkkabel aus dem IPC). Müssen<br />

aber Bilder von mehreren Kameras<br />

gerechnet werden, und kommen<br />

daher alle paar Hundert Millisekunden<br />

30 MB Bilddaten und<br />

mehr an, muss der Industrierechner<br />

entsprechend rechenstark sein.<br />

„An EFCO gefällt uns, dass sie<br />

nicht nur die Industrierechner und<br />

Zusatz module in Deggendorf im<br />

Lager haben, sondern vor allem,<br />

dass im Design-In und im Support<br />

kompetente Leute sitzen, die ihren<br />

Job beherrschen“, fasst ein Projektmanager<br />

bei Scholz seine Erfahrungen<br />

zusammen. „Bei dem bisher<br />

einzigen aufgetretenen Problem<br />

hat EFCO so schnell reagiert,<br />

dass der Endkunde das nicht einmal<br />

bemerkt hat.“<br />

Digitale I/Os auf dem IPC<br />

Die zahlreichen Schnittstellen der<br />

EFCO-IPCs sowie deren 16 digitale<br />

I/Os sind die Hardware-Basis<br />

dafür, dass SOFA praktisch alle<br />

digital steuerbaren Geräten einbinden<br />

kann. Auf der letzten Control-<br />

Präsenzmesse war am Stand von<br />

Schleuniger ein beeindruckendes<br />

Beispiel zu sehen. Die in Systemumgebungen<br />

eingebundenen<br />

Assistenzsysteme sind in der Praxis<br />

angekommen.<br />

• EFCO<br />

www.efcotec.de<br />

• Peter Scholz Software &<br />

Engineering GmbH<br />

www.scholzsue.de<br />

35


Produktion<br />

Notion Systems und Scrona vereinbarten<br />

strategische Partnerschaft<br />

Notion Systems GmbH<br />

www.notion-systems.com<br />

Scrona AG<br />

www.scrona.com<br />

Beide Unternehmen kombinieren<br />

das Knowhow von Notion in der Entwicklung<br />

und Herstellung von High-<br />

End-Drucksystemen für funktionale<br />

Materialien mit Scrona’s neuartigen<br />

Multi-Düsen-EHD-MEMS-<br />

Druckköpfen. Diese Drucktechnologie<br />

der nächsten Generation wird<br />

die Druckauflösung und den Durchsatz<br />

im Mikrometer- und Submikrometerbereich<br />

drastisch verbessern<br />

und hat das Potenzial, viele konventionelle<br />

Produktionsschritte in der<br />

Mikrofabrikation zu ersetzen.<br />

Die Partnerschaft<br />

zwischen Notion und Scrona vereint<br />

eine tiefgreifende Technologie-<br />

Notion n.jet lab Plattform<br />

und Geschäftsstrategie, die Industrialisierung<br />

und die Markteinführung<br />

dieser neuen Technologie in<br />

verschiedenen Anwendungen wie<br />

der Display-, Elektronik- oder Halbleiterfertigung.<br />

Über Notion Systems<br />

Darüber hinaus wird Notion Systems<br />

mit der Herstellung und Vermarktung<br />

von Scrona’s hochauflösendem<br />

NanoDrip Lab Printer beginnen,<br />

der vor allem für hochrangige<br />

F&E-Einrichtungen konzipiert ist.<br />

Der NanoDrip-Druck<br />

von Scrona ist eine Plattformtechnologie<br />

mit potenziellen<br />

Anwendungen in einer Vielzahl von<br />

Märkten. „Basierend auf unserem<br />

proprietären vielseitigen MEMS-<br />

Mikrofabrikationsprozess können<br />

unsere Druckköpfe in Düsengröße<br />

und -layout an die Anforderungen<br />

spezifischer Anwendungen angepasst<br />

werden. Die Technologie ist<br />

skalierbar für hohe Produktionsanforderungen.<br />

Sie arbeitet mit hohen<br />

Tintenviskositäten >1.000 cps und ist<br />

in der Lage, mehrere Materialien mit<br />

den gleichen Druckköpfen zu verarbeiten.<br />

Scrona konzentriert sich<br />

auf anspruchsvolle, wachstumsstarke<br />

Märkte wie neuartige Display-Technologien,<br />

gedruckte Elektronik,<br />

fortschrittliche Halbleiterverpackungen<br />

und digitalen industriellen<br />

Druck“, sagt Patrick Galliker,<br />

CEO von Scrona. ◄<br />

Notion Systems ist ein führender Anbieter von industriellen Tintenstrahldrucksystemen.<br />

Die n.jet-Tintenstrahl-Plattform von Notion<br />

Systems wird von Kunden zur Herstellung von OLED- & QLED-Displays,<br />

Leiterplatten, Sensoren und hochwertigen 3D-Teilen verwendet.<br />

Notion Systems stützt sich auf die jahrzehntelange Erfahrung<br />

seiner Mitarbeiter bei der Bereitstellung präziser Tintenstrahlsysteme<br />

für Kunden und der Skalierung digitaler Druckprozesse für funktionale<br />

Materialien. Notion Systems hat seinen Sitz in Schwetzingen<br />

in der Nähe von Heidelberg.<br />

Scrona Feinliniendruckmuster (


Produktion<br />

Additive Fertigung in der Mikroelektronik<br />

CAD-Ansicht eines Teils mit gekrümmten Vias<br />

© BMF Precision Inc.<br />

Mit dem Modell microArch S130<br />

von BMF haben die HRL Laboratories<br />

in Malibu, Kalifornien, nun Keramikzwischenschichten<br />

mit schrägen<br />

und gekrömmten Vias erzeugt, die<br />

sich bisher nicht herstellen ließen.<br />

Vias sind kleine, offene Kanäle in<br />

isolierenden Schichten, die leitende<br />

Verbindungen zwischen Halbleitern<br />

in Schaltungen ermöglichen.<br />

In einem von HRL entwickelten<br />

niedrigviskosen Keramikharz wurden<br />

verschiedene Anordnungen<br />

gerader, schräger und gekrümmter<br />

Vias mit weniger als 10 µm<br />

Durchmesser gedruckt. Dabei<br />

zeigte sich, dass die additive Fertigung<br />

mit PµSL nahezu grenzenlose<br />

Möglichkeiten für das Routing<br />

bietet. Die in Keramik gedruckten<br />

Vias werden anschließend metallisiert,<br />

um verschiedene Komponenten<br />

und integrierte Schaltkreise elektrisch<br />

zu verbinden.<br />

Die Technologie wird benötigt,<br />

um integrierte mikroelektronische<br />

3D-Subsysteme wie Infrarotkameras<br />

und Radarempfänger zu verbessern.<br />

Wenn die Grenzen der elektrischen<br />

Verbindungen und des<br />

Schichtens entfallen, lassen sich<br />

kleinere, leichtere und energieeffizientere<br />

Systemdesigns realisieren.<br />

Dazu trägt nun die additive Fertigungstechnologie<br />

bei. Mit herkömmlichen<br />

Methoden der Halbleiterbearbeitung<br />

wie chemischem Ätzen<br />

können nur gerade Durchkontaktierungen<br />

hergestellt werden. Größere<br />

Löcher können auch schräg<br />

in das Material gebohrt werden.<br />

Boston Micro Fabrication<br />

www.bmf3d.com<br />

3/<strong>2021</strong><br />

3D-gedrucktes Keramikteil<br />

Die von Boston Micro Fabrication<br />

(BMF) entwickelte Projektionsmikro-<br />

Stereolithografie (PµSL) erweitert<br />

die Möglichkeiten der Mikroelektronik.<br />

So erzeugt das amerikanische<br />

Forschungslabor HRL Laboratories<br />

damit komplexe Kanäle (Vias)<br />

für elektrische Verbindungen in<br />

integrierten, mikroelektronischen<br />

3D-Subsystemen.<br />

Denn der Bedarf an hochpräzisen<br />

Teilen und höherer Auflösung treibt<br />

die Entwicklung der additiven Fertigung<br />

voran. Das neueste 3D-Druckerdesign<br />

von BMF kann mit der<br />

PµSL Polymerteile mit einer Auflösung<br />

von bis zu zwei µm drucken –<br />

eine bisher im 3D-Druck unerreichte<br />

Dimension. Die PµSL-Technologie<br />

ermöglicht einen ultrahochauflösenden,<br />

schnellen 3D-Druck in der<br />

Qualität von Serienteilen.<br />

Doch keine dieser Methoden<br />

erlaubt die Herstellung von Vias<br />

mit Krümmungen.<br />

Eine weitere, bereits erprobte<br />

Anwendung sind mikroelektromechanische<br />

Systeme (MEMS). Zu<br />

dieser Vielzahl von Komponenten<br />

gehören Mikroschalter, Steckverbinder<br />

und Sicherheitsteile, die in vielen<br />

branchenspezifischen Anwendungen<br />

eingesetzt werden – von Mobiltelefonen<br />

bis hin zu SmallSat-Satelliten.<br />

Doch auch Getriebe und Motoren,<br />

Ventile und Aktuatoren sowie eine<br />

große Vielfalt von Sensoren können<br />

als MEMS additiv gefertigt werden.<br />

In der Automobilindustrie finden sie<br />

sich in Beschleunigungssensoren für<br />

die Airbag-Ausösung und Komponenten<br />

für die elektronische Stabilitätskontrolle.<br />

◄<br />

Bild aus der Mikro-Röntgen-Computertomographie mit Keramik<br />

37


Produktionsausstattung<br />

Leitfähige Bodenbeschichtungen schützen<br />

Mensch und Elektronik<br />

Die Entwicklung in der Mikroelektronik führt zu immer kleineren Bauteilen.<br />

Je kleiner die Bauteile, desto höher die Anfälligkeit gegenüber<br />

elektrostatischer Entladung © fox17 / Adobe Stock<br />

Leitfähige<br />

Bodenbeschichtungen<br />

sorgen in Produktions- betrieben<br />

unter anderem für ESD-Schutz (electrostatical<br />

discharge) und verringern<br />

somit das Risiko von Schäden an<br />

elektronischen Bauteilen durch elektrostatische<br />

Entladungen. Durch die<br />

Leitfähigkeit wird der Großteil der<br />

elektrostatischen Potenziale über<br />

die Erdung abgeleitet. Die ausgereiften<br />

StoFloor ESD-Systeme<br />

von StoCretec lassen sich an alle<br />

gebäudespezifischen Anforderungen<br />

anpassen.<br />

Leitfähige Bodenbeschichtungen<br />

haben einen wichtigen Anteil an fehlerfreien<br />

Endprodukten und bewahren<br />

Personen vor einem elektrischen<br />

Schlag, indem sie elektrostatische<br />

Entladungen verhindern.<br />

Unterschieden wird dabei zwischen<br />

dem Schutz von Elektronik, dem Personen-<br />

und dem Explosionsschutz.<br />

Der ESD-Schutz<br />

ist in der Elektronikfertigung, aber<br />

auch in Reinräumen oder OP-Sälen<br />

wichtig. Elektrostatische Potenziale<br />

können Partikel (Stäube) anziehen<br />

und so im Reinraum Verunreinigungen<br />

verursachen. Dadurch drohen<br />

irreparable Schäden an elektronisch<br />

sensiblen Bauteilen.<br />

Anlagen mit explosionsfähigen<br />

Atmosphären, wie Getreide- mühlen,<br />

Chemikalien- und Düngemittellager<br />

oder Munitions- fabriken,<br />

haben normative Vorgaben an bauliche<br />

Maßnahmen, da aufgrund elektrostatischer<br />

Entladung entstehende<br />

Funken als Zündquelle dienen und<br />

Explosionen auslösen können.<br />

In sensiblen<br />

Fertigungsbereichen<br />

gehören elektrostatisch geschützte<br />

Arbeitsplätze zur Grundausstattung<br />

mit ableitfähigen Stühlen,<br />

Tischen, Schuhen, Handgelenk-Erdungsbändern,<br />

Ionisatoren<br />

sowie einer leitfähigen Bodenbeschichtung.<br />

Diese Beschichtung leitet<br />

den Großteil der durch Personen<br />

oder Transportgegenstände generierten<br />

elektrostatischen Potenziale<br />

an die Erdung ab. Um die Funktion<br />

des Beschichtungssystems zu<br />

garantieren, müssen seine Komponenten<br />

perfekt aufeinander abgestimmt<br />

sein.<br />

Die Komponenten der<br />

Beschichtungssysteme<br />

Die Grundierung dient als Haftvermittler<br />

zwischen Untergrund und<br />

Beschichtung und verschließt Poren<br />

im Untergrund. Ist der Boden rau und<br />

uneben, wird eine Ausgleichsspachtelung<br />

empfohlen. Der Ableitwiderstand<br />

eines leitfähigen Beschichtungssystems<br />

resultiert zum Teil<br />

aus der Dicke der Deckschicht. Um<br />

über die gesamte Fläche einen einheitlichen<br />

Widerstand zu erhalten,<br />

StoCreTec GmbH<br />

www.stocretec.de<br />

Aufbau eines leitfähigen Bodenbeschichtungssystems<br />

© StoCretec<br />

38 3/<strong>2021</strong>


Produktionsausstattung<br />

Elektrischer Arbeitstisch ist schnell und leise einstellbar<br />

mm/s – bis zu 630 mm herunter- und 1270<br />

mm hochfahren. So kann sich der Anwender<br />

den Tisch problemlos in einem Bereich von<br />

64 cm einstellen.<br />

Ein großer und schnell justierbarer Höhenverstellungsbereich<br />

ist vorteilhaft für leichte<br />

Montagearbeiten und Anwendungen im Verpackungsbereich.<br />

So lassen sich große als<br />

auch kleine Gegenstände einfach handhaben.<br />

Ein Arbeitstisch mit einem schnell einstellbaren,<br />

großen Höhenverstellungsbereich<br />

sorgt dafür, dass der Mitarbeiter während des<br />

gesamten Arbeitstages komfortabel und ergonomisch<br />

arbeiten kann.<br />

Der elektrisch verstellbare Arbeitstisch TED<br />

ist mit seiner Tragfähigkeit von 200 kg ebenfalls<br />

gut für Forschungs- und Entwicklungslabore<br />

als auch für Industrie- oder Ingenieurbüros<br />

gut geeignet. Der Arbeitstisch kann individuell<br />

mit Zubehör ausgestattet werden, um unterschiedlichen<br />

Anforderungen gerecht zu werden.<br />

Der neue Arbeitstisch TED von Treston<br />

namens Luchs ist schnell und leise einstellbar<br />

und punktet mit einem großen Höhenverstellungsbereich<br />

sowie hoher Tragfähigkeit.<br />

Daher der Name: schnell, leise, hohe<br />

Reichweite. Diese Beschreibung trifft auch<br />

auf einen Luchs zu. TED lässt sich schnell<br />

und leise – mit einer Geschwindigkeit von 22<br />

Das Zubehör lässt sich sowohl über als<br />

auch unter dem Arbeitstisch anbringen. LCD-<br />

Schwenkarme, Dokumentenhalter, Regalböden<br />

mit Kartonteilern, Rollenhalter, Lochplatten für<br />

Werkzeuge sowie Beleuchtung verbessern die<br />

Ergonomie, bieten Platz auf dem Arbeitstisch<br />

und sorgen damit für Ordnung. Eine häufige<br />

Voraussetzung für Arbeitsplätze, die nach der<br />

Lean-Philosophie ausgestattet sind.<br />

Treston Deutschland GmbH<br />

www.treston.de<br />

muss deren Schichtdicke gleichmäßig<br />

sein. Die Leitebene leitet<br />

die elektrostatischen Ladungen mit<br />

kon- stantem Widerstand zur Erde<br />

ab. Die Zwischenschicht besteht in<br />

der Regel aus einer ruß- oder graphitgefüllten<br />

wässrigen Epoxidharzdispersion.<br />

Diese Füllstoffe leiten<br />

Elektrizität gut ab.<br />

3/<strong>2021</strong><br />

Selbstklebende Kupferbänder<br />

oder Leitsets stellen die Verbindung<br />

der Leitebene zur Erdung des<br />

Gebäudes her. Die stabileren Leitsets<br />

bestehen aus fest mit dem Untergrund<br />

verbundenen Dübeln. Über<br />

einen Kabelschuh erfolgt die Kopplung<br />

zur Erdung.<br />

Die Deckschicht dient dem vertikalen<br />

Ladungstransport zur Leitebene.<br />

Hier kommen Epoxid- oder<br />

Polyurethanharze zur Anwendung.<br />

Konventionelle Systeme erhalten<br />

ihre leitfähigen Eigenschaften<br />

durch die Zugabe von Kohlenstofffasern.<br />

Jedoch erfüllen diese nur<br />

die Anforderungen an den Explosionsschutz.<br />

Für die ESD-Normen<br />

ist eine zusätzliche leitfähige Versiegelung<br />

notwendig.<br />

Volumenleitfähige<br />

Deckbeschichtungen<br />

enthalten spezielle Leitfüllstoffe.<br />

Sie gewährleisten den Explosionsund<br />

den ESD- Schutz ohne zusätzliche<br />

Versiegelung. Durch Zugabe<br />

von leitfähigem Siliciumcarbid oder<br />

gecoatetem Quarzsand entsteht<br />

eine rutschhemmende Oberfläche.<br />

Die leitfähigen Beschichtungssysteme<br />

von StoCretec sind umfassend<br />

geprüft und erfüllen alle einschlägigen<br />

Normen. Sie bewähren<br />

sich in zahlreichen Bauvorhaben.<br />

Als Technolo- gieführer für leitfähige<br />

Bodenbeschichtungen entwickelt<br />

StoCretec sein Sortiment stetig<br />

weiter, um zuverlässige und dauerhafte<br />

Systemlösungen anzubieten.<br />

Ein Logistikzentrum, geschützt mit dem wässrigen Dickbeschichtungssystem<br />

StoFloor ESD WB 110. © Guido Erbring / StoCretec<br />

39


Produktionsausstattung<br />

Vollautomatisierung der Bauteilzählung<br />

Bei Nordson hat man vor nicht allzu langer Zeit mit der automatisierten Bauteilzählung begonnen.<br />

Nordson<br />

www.nordson.de<br />

www.nordson.com<br />

Noch vor kurzem war es üblich,<br />

manuell zu zählen oder die Anzahl<br />

der Komponenten auf einer Rolle<br />

zu schätzen. Doch warum wurde<br />

das Komponentenzählverfahren<br />

automatisiert?<br />

Automatisierung aus gutem<br />

Grund<br />

Das Zählen von Komponenten und<br />

die Arbeit mit einem Live-Inventar<br />

hat viele offensichtliche Vorteile.<br />

Durch den Einsatz eines intelligenten<br />

Komponentenzählsystems<br />

können Anwender den Komponentenfluss<br />

zu ihrer Linie maximieren<br />

und sie am Laufen halten. Es gibt<br />

jedoch noch viele andere Elemente<br />

des Zählprozesses.<br />

• Sichere Bestände bei Anlieferung<br />

Assure kann eingehende Komponenten<br />

zählen, um sicherzustellen,<br />

dass Anwender genau das bekommen<br />

haben, was sie bestellt haben.<br />

• Rückverfolgbarkeit von Anfang an<br />

durch die Verwendung eindeutiger<br />

IDs, die eine genaue Bestandsaufnahme<br />

pro Rolle in Bezug auf<br />

die Artikelnummer ermöglichen<br />

• Verbesserung der Bestandsgenauigkeit<br />

beim Aufrüsten einer<br />

Linie und Gewissheit, dass man<br />

die Materialien auf Lager hat<br />

• Eliminieren unnötiger Sicherheitsbestände<br />

und Sonderbestellungen<br />

für den Last-Minute-Bedarf<br />

Kurz gesagt: Mit einem korrekten<br />

Bestandsverwaltungssystem können<br />

Anwender ihre gesamte Produktionseffizienz<br />

mit einem der grundlegendsten<br />

Konzepte verbessern!<br />

Elementar dabei: das Zählen!<br />

Assure entwickelte auf vermehrten<br />

Kundenwunsch zunächst<br />

automatische Be- und Entladesysteme,<br />

die dem Bauteilzähler die<br />

zu zählenden Gebinde automatisch<br />

zuführen, ohne dass ein Bediener<br />

an der Maschine benötigt wird. Der<br />

Bediener füllt die Gebinde in einen<br />

Trolley und schiebt den Trolley in den<br />

Loader. Er holt ihn nach der Zählung<br />

aus dem Unloader heraus, um die<br />

gezählten Gebinde dann ins Lager<br />

zu bringen und einlagern zu lassen.<br />

Natürlich war der nächste logische<br />

Gedanke, auch diesen Prozess mithilfe<br />

von Förderbändern zu automatisieren<br />

und eine sogenannte „Full<br />

Storage Solution“ zu entwickeln,<br />

damit einer der Bausteine zu sein,<br />

die eine vernetzte Fertigung mit<br />

vollautomatischer Materiallogistik<br />

möglich machen.<br />

Nahtlose Lagerprozesse mit<br />

exakten Bestandskenntnissen<br />

durch Assure<br />

Visionen brauchen exzellente<br />

Partner, damit Ideen adäquat umgesetzt<br />

werden können. Nordson<br />

arbeitet mit den weltweit führenden<br />

Lagersystemherstellern zusammen,<br />

die ebenfalls die Realisierung einer<br />

Smart Factory im Fokus haben: „Die<br />

Elektronikbranche gewinnt durch<br />

eine rundum vernetzte Fertigung,<br />

eine vollintegrierte Logistiklösung<br />

für den Transport und die Lagerung<br />

von Leiterplatten, Bauteilen<br />

und Magazinen an Geschwindigkeit<br />

und Verlässlichkeit“, lautet die<br />

übereinstimmende Überzeugung.<br />

Der Inline-Bauteilzähler Assure<br />

Flex komplettiert die Automatisierung<br />

der Materialflüsse innerhalb<br />

der Fertigung. Die Materiallogistik<br />

ist abhängig vom Material selbst –<br />

und da insbesondere von der Anzahl<br />

der Bauteile, die eingelagert oder<br />

auf die Pick-and-Place Maschinen<br />

gerüstet werden, um einen Auftrag<br />

vollumfänglich und zeitgerecht ausführen<br />

zu können.<br />

Das neue Inline-System Assure<br />

Flex lässt sich nahtlos in die breite<br />

Produktpallette von führenden<br />

Lagersystemherstellern integrieren<br />

– ob mit den Laufbändern, den Beund<br />

Entladesystemen oder ob direkt<br />

ins Warehouse oder in einen Dry<br />

Tower. In jedem Fall hat der Kunde<br />

aktuelle Bestandskenntnisse über<br />

jedes Bauteil, das das Lager verlässt<br />

oder wieder eingelagert wird.<br />

DAGE Assure garantiert die<br />

permanente Inventur und<br />

verknüpft sie automatisch mit<br />

dem ERP-System<br />

„Die Integration von Assure Flex<br />

erfolgt mit robusten und gut dokumentierten<br />

Software-Schnittstellen<br />

sowie über ein integriertes Förderband,<br />

sodass der Flex in eine Vielzahl<br />

schon bestehender Lagersystemlösungen<br />

implementiert werden<br />

kann. Somit ein idealer Partner für<br />

ein breites Portfolio von Lagersystemen“,<br />

bestätigt auch Bernd Will, der<br />

Produktmanager der Assure Serie.<br />

Gesicherte Bestandskenntnisse<br />

und vollautomatisierte Materiallogistik<br />

sind untrennbar miteinander verknüpft<br />

und bilden die Grundvoraussetzung<br />

für eine smarte Fabrik. ◄<br />

40 3/<strong>2021</strong>


KI-basierter Codeleser<br />

Verpacken/Kennzeichnen/Identifizieren<br />

Die leistungsstarken und intelligenten<br />

Code Reader DMR410/420<br />

bieten eine automatische Anpassung<br />

der Lesestrategie und ermöglichen<br />

höchste Prozesssicherheit,<br />

kombiniert mit einer benutzerfreundlichen<br />

Bedienung.<br />

Selbstoptimierung<br />

Die Lesestrategie des Readers<br />

verbessert sich im laufenden Prozess<br />

kontinuierlich, je mehr Codierungen<br />

gelesen werden, desto mehr<br />

Strategien erzeugt oder optimiert<br />

die integrierte Software selbstständig.<br />

Das System wird unempfindlich<br />

gegenüber möglichen Prozessschwankungen<br />

und ein ständiges<br />

Anpassen sowie damit verbundene<br />

Kosten entfallen.<br />

Hohe Prozesssicherheit<br />

Die automatische Optimierung<br />

des Leseprozesses hat eine sehr<br />

hohe Prozesssicherheit zur Folge,<br />

selbst in schwierigen Umgebungen.<br />

Selbstverständlich besitzen auch die<br />

Lesesysteme DMR410/420 die IOSS<br />

eigenen Decodieralgorithmen für alle<br />

Markierverfahren inklusive nadelmarkierter<br />

Data Matrix Codierungen.<br />

Komfortable Bedienung<br />

Die Reader lassen sich sehr einfach<br />

und komfortabel auf individuelle<br />

Bedürfnisse einrichten und die<br />

verschiedenen Schnittstellen, wie<br />

z.B. Profinet vereinfachen die Integration<br />

in Anlagen oder Arbeitsumgebungen.<br />

Weitere nützliche Funktionen<br />

wie zum Beispiel ein Autofokus,<br />

eine automatische Beleuchtungseinstellung<br />

und ein automatisches<br />

Teach-in sind ebenfalls vorhanden.<br />

Zudem ist ein Laserpointer für<br />

ein einfaches Ausrichten integriert<br />

und zwei verschiedene Polarisationsfilter<br />

für stark reflektierende<br />

Oberflächen sind verfügbar.<br />

Verschiedene Ausführungen<br />

Die Lesegeräte sind in verschiedenen<br />

technischen Ausführungen<br />

erhältlich. Je nach Aufgabenstellung<br />

mit unterschiedlichen Sensorauflösungen,<br />

Objektiven und<br />

Beleuchtungsfarben. Die kompakte<br />

Bauform der Reader ermöglicht<br />

es, dass Fertigungslinien flexibler<br />

gestaltet werden können.<br />

Anwendbar sind die Reader für<br />

sämtliche Data Matrix Codierungen<br />

in industriellen Bereichen z.B. Automotive,<br />

Halbleiter, Logistik, Automation<br />

und viele weitere Branchen.<br />

IOSS intelligente optische<br />

Sensoren und Systeme GmbH<br />

www.ioss.de<br />

3/<strong>2021</strong><br />

41


Löt- und Verbindungstechnik<br />

Flussmittel- und Feststoffanteile in modernen<br />

Lötmitteln<br />

Wie Flussmittel- und Feststoffanteile in aktuellen Lötmitteln mit moderner Lötanlagentechnik zusammenspielen,<br />

erklärt dieser Artikel.<br />

brechen, verlangen aber eine aufwändige<br />

und kostenintensive Ofentechnologie,<br />

die zudem (wie auch<br />

die Dampfphasentechnologie) nur<br />

eingeschränkt inlinefähig sind.<br />

„State of the Art“ in der Baugruppenfertigung<br />

sind also flussmittelbasierende<br />

Lötprozesse und<br />

die entsprechenden Lötmittel. Die<br />

wichtigsten sind Lötpasten für das<br />

Reflowlöten vonSMDs, feststoffarme<br />

Flussmittel für das Schwalllöten<br />

von THT-Bauteilen in Wellen-<br />

und Selektivlötanlagen sowie<br />

Lötdrähte mit Flussmittelseele(n)<br />

für händische und automatisierte<br />

Kolben-, Induktions-, Heißluft- und<br />

Laserlötprozesse.<br />

Die aktuell sinnvollen Flussmittelanteile<br />

in Lötdrähten und SMD-<br />

Lötpasten sowie die Feststoffanteile<br />

in Flussmitteln für besagte<br />

Schwalllötprozesse sollen hier aus<br />

der Sicht eines Lötmittelherstellers<br />

näher betrachtet werden, insbesondere<br />

sogenannte No-Clean-Flussmitteltypen.<br />

Tabelle 1: Klassifizierung von Flussmitteln nach der EN ISO 9454-1:2016<br />

Autor:<br />

U. Grimmer-Herklotz<br />

Technischer Vertrieb Lote,<br />

Flussmittel und Lötpasten<br />

Felder GmbH<br />

https://www.felder.de/<br />

„Wir sind auf der Suche nach<br />

einem rückstandsfreien Flussmittel!“<br />

oder „Gibt es nicht auch eine<br />

SMD-Lötpaste ohne Flussmittel?“<br />

So oder so ähnlich lauten häufige<br />

Anfragen in der Lötmittelbranche.<br />

Die Vision von einem Lötprozess<br />

ohne lästige Flussmittel und deren<br />

Rückstände beschäftigt seit Jahrzehnten<br />

gleichermaßen Lötmittelhersteller,<br />

Lötanlagenbauer und<br />

Baugruppenfertiger.<br />

Möglichkeiten mit Knackpunkten<br />

Sauerstoffarme Lötatmosphären<br />

wie Vakuum und Schutzgas oder<br />

aber gesättigter Dampf (Dampfphase)<br />

reduzieren oder vermeiden<br />

zwar die Entstehung von Oxiden im<br />

Lötprozess, können aber bestehende<br />

Oxidschichten auf den Lötpartnern<br />

nicht beseitigen.<br />

Lötverfahren mit aktiven Prozessgasen<br />

wie z.B. in Niederdruckplasma<br />

sind in der Lage, die Oxide aufzu-<br />

Tabelle 2: Mindestausbreitung für spezielle flussmittelgefüllte Röhrenlote nach der EN ISO 12224-1:1998<br />

Flussmittelgefüllte<br />

Weichlotdrähte (Röhrenlote)<br />

Weichlotdrähte mit Flussmittelseele(n)<br />

müssen nach der Norm DIN<br />

EN ISO 12224-1 „Massive Lötdrähte<br />

und flußmittelgefüllte Röhrenlote –<br />

Festlegung und Prüfverfahren – Teil<br />

1: Einteilung und Anforderungen“,<br />

die Anforderungen an die entsprechende<br />

Legierung nach ISO 9453<br />

und den entsprechenden Flussmitteltyp<br />

nach ISO 9454-1 erfüllen. Die<br />

aktuelle EN ISO 9454-1:2016 und<br />

die Prüfnormen EN ISO 9455-1 ff.<br />

bestimmen die Eigenschaften der<br />

Flussmittel. Beschränkt man die<br />

Auswahl der Flussmittel auf die in<br />

der Baugruppenfertigung gängigen<br />

Typen (Flussmittelrückstände mit<br />

einen hohen SIR-Wert [Oberflächenwiderstandswert]<br />

>100 MOhm<br />

und keinerlei Korrosionswirkung),<br />

dann sind das die halogenidfreien<br />

Typen 1111, 1131, 1231, 2231 und die<br />

schwach halogenidaktivierten Typen<br />

1122,1222 und 2222. (Tabelle 1).<br />

Die in der DIN EN ISO 12224-<br />

1:1998 beschriebene Ausbreitungsprüfung<br />

und die darin aufgeführten<br />

Mindestausbreitungswerte,<br />

bezogen auf spezielle Röhrenlote,<br />

sind ausschließlich für bleihaltige<br />

Legierungen – Sn63Pb37(E),<br />

Sn60Pb40(E) oder Sn62Pb36Ag2<br />

– zulässig. Da die Ausbreitung<br />

bleifreier Lote grundsätzlich etwas<br />

schlechter ist als die von bleihaltigen<br />

Loten, würden die in Tabelle 2<br />

aufgeführten Werte eventuell nicht<br />

erreicht werden können.<br />

Die wesentlich aktuellere EN ISO<br />

9455-10:2013 ermöglicht neben<br />

Sn60Pb40 und Sn96,5Ag3Cu0,5<br />

auch „jede andere Lot- und Testtemperatur-Kombination,<br />

wie zwischen<br />

Kunde und Hersteller vereinbart.“<br />

Eine Mindestausbreitungsfläche<br />

bzw. ein Mindestausbreitungsverhältnis<br />

wird allerdings nicht vorgegeben.<br />

Die Wirksamkeit des Flussmittels<br />

wird durch das Ausbreitungsverhältnis<br />

im Vergleich zu vorgegebenen<br />

Standard-Referenzflussmit-<br />

42 3/<strong>2021</strong>


Löt- und Verbindungstechnik<br />

Bild 1: Flussmittelrückstand „alter“ Rezeptur<br />

Bild 2: Heller Rückstand eines modernen Lötdrahtes<br />

teln bestimmt. Die „typgerechte“<br />

Wirksamkeit zu erreichen, ist nicht<br />

nur von der qualitativen Aktivierung,<br />

sondern auch vom Feststoffgehalt<br />

im Flussmittel, bzw. vom Flussmittelanteil<br />

(in Draht oder Paste)<br />

abhängig. Der Feststoffgehalt gängiger<br />

No-Clean Flussmittel für den<br />

Wellen- und Selektivlötprozess liegt<br />

zwischen 2 und 5 Gew.- %. SMD-<br />

Lötpasten haben, abhängig von der<br />

Applikation, einen Flussmittelanteil<br />

von 10 bis 30 Gew.- % und flussmittelgefüllte<br />

Lötdrähte werden, heute<br />

wie gestern, also bleihaltig oder bleifrei,<br />

mit Flussmittelanteilen von 0,7<br />

bis 3,5 Gew.- % angeboten.<br />

Die in der „Bleizeit“ entwickelten<br />

Flussmittelrezepturen und Flussmittelgehalte<br />

für Röhrenlote waren perfekt<br />

abgestimmt auf die, durch die<br />

Schmelztemperatur der bleihaltigen<br />

Lotlegierungen, vorgegebenen Prozesstemperaturen<br />

beim Kolbenlöten.<br />

Bei einer Lötspitzentemperatur<br />

von 330 bis 350 °C sind die,<br />

im Flussmittel enthaltenen, Aktivatoren<br />

über die komplette Lötprozesslaufzeit<br />

funktionstüchtig und<br />

auch die Harzkomponente(n) verfärben<br />

sich kaum. Je nach Flussmitteltyp,<br />

Aktivierung oder auch<br />

Anwendung haben sich folgende<br />

Flussmittelanteile in der Baugruppenfertigung<br />

etabliert:<br />

• halogenidfreie Drähte auf Harzbasis:<br />

2,5...3,5 % Flux<br />

• halogenidhaltige Drähte auf Harzbasis:<br />

2,2...2,8 % Flux<br />

• Spezialdrähte für SMD-Rework:<br />

0,7...1,5 % Flux<br />

Mit Inkrafttreten der RoHS im<br />

Jahr 2006 wurde zunächst versucht,<br />

3/<strong>2021</strong><br />

diese Rezepturen 1:1 auch für bleifreie<br />

Lötdrähte zu übernehmen. Da<br />

die Löttemperatur der Schmelztemperatur<br />

der bleifreien Lotlegierungen<br />

angepasst und somit um 30...50 K<br />

angehoben werden musste, war<br />

dies allerdings nur eine Notlösung.<br />

Die Wirksamkeit der Flussmittel<br />

war zwar ausreichend nach<br />

EN ISO 9455-10, aber die Flussmittelrückstände<br />

wurden wesentlich<br />

dunkler (Bild 1) und das Flussmittel<br />

spritzte stark beim Löten.<br />

Zudem wurden neue, kontaktlose<br />

Lötprozesse wie das Laser- oder<br />

Induktionslöten entwickelt, die noch<br />

mehr Wärmeenergie in noch kürzerer<br />

Zeit in die Lötstelle einbringen.<br />

Um diesen Anforderungen gerecht<br />

zu werden, mussten die Flussmittel<br />

nicht nur modifiziert, sondern in<br />

den meisten Fällen vollständig neu<br />

entwickelt werden. Hierzu mussten<br />

andere flussmitteltaugliche Harze<br />

(ideal mit Eigenaktivierung), Dicarbonsäuren<br />

mit passender (höherer)<br />

Aktivierungstemperatur und Additive<br />

gefunden und natürlich auch<br />

ins „richtige“ Mischungsverhältnis<br />

gebracht werden.<br />

Moderne bleifreie Röhrenlote sind<br />

stabil gegenüber den, im Lötprozess<br />

auftretenden Temperaturen,<br />

ermöglichen adäquate Prozesszeiten,<br />

hinterlassen helle, unauffällige<br />

Flussmittelrückstände (Bild 2)<br />

und gewährleisten auch einwandfreie,<br />

reproduzierbare Lötergebnisse.<br />

Die Flussmittelanteile dieser<br />

Drähte und die daraus resultierenden<br />

Flussmittelrückstands-Mengen auf<br />

den Baugruppen haben sich aber<br />

nicht merklich verändert. Durch die<br />

höheren Löttemperaturen entsteht<br />

allerdings mehr Lötrauch. Dadurch<br />

verkürzen sich die Reinigungs- bzw.<br />

Wechselintervalle von Absaugeinrichtungen<br />

und von deren Filtern.<br />

Die oben aufgeführten Flussmittelanteile<br />

sind weiterhin gängig. Die<br />

Tabelle 3: Einstufung der Flussmittel nach IPC J-STD-004 (ohne die anorganischen Stoffe)<br />

Entwicklung neuer Lotlegierungen,<br />

Flussmittel und auch Löttechniken<br />

ist aber sicherlich noch nicht abgeschlossen,<br />

sodass innovative Röhrenlote<br />

mit Fluxanteilen angeboten<br />

werden, die um 0,5 bis 1 % geringer<br />

sind als oben aufgeführt (mit<br />

Ausnahme der Rework-Lötdrähte).<br />

Die Felder-Lötdrähte ISO-Core<br />

„Ultra-Clear“ (1231, REL0), ISO-Core<br />

„Clear“ (1222, REL1) und ISO-Core<br />

„RA-Clear“ (1223, REM1) mit jeweils<br />

2,2 % Standard-Fluxanteil wurden<br />

den Anforderungen der modernen<br />

Baugruppenfertigung angepasst:<br />

• minimale, glasklare, hochohmige,<br />

kolophoniumfreie, nicht korrosive<br />

Flussmittelrückstände<br />

• hohe Benetzungsgeschwindigkeit<br />

und große Ausbreitung<br />

• keine Flussmittelspritzer<br />

• geringe, geruchsarme Lötdämpfe<br />

• lötspitzenschonend<br />

• keine Flussmittelaussetzer<br />

43


Löt- und Verbindungstechnik<br />

Bild 3: Konturenstabilität<br />

Bild 4: Pastenvolumen und Nachtropfen<br />

Bild 5: AOI-Pseudofehler (Brücke?)<br />

Insbesondere die Einhaltung der<br />

Zusammensetzung der Lotlegierung,<br />

des Flussmittelanteils und<br />

des Draht-querschnittes erfordern<br />

eine genaue, kontinuierliche Produktionsüberwachung<br />

und werden<br />

durch modernste Inline-Prüfsysteme<br />

im Produktionsprozess der Felder<br />

GmbH gewährleistet:<br />

• Identifizierung von Flussmittelaussetzern<br />

und -schwankungen<br />

• Feststellung von Veränderungen<br />

in der Lotlegierung<br />

• Identifizierung von Einschlüssen<br />

und anderen Drahtanomalien<br />

• kontinuierlichen Überwachung<br />

des Drahtquerschnittes (mehrachsige<br />

Durchmesserkontrolle)<br />

Bei Abweichungen von den eingestellten<br />

Messgrößen wird der fehlerhafte<br />

Draht aussortiert, sodass<br />

Kunden eine gleichbleibende Drahtqualität<br />

gewährleistet werden kann.<br />

SMD-Lötpasten<br />

Tabelle 4: Gängige Flussmittelanteile in SMD-Pasten in Abhängigkeit von der Applikation<br />

Eine SMD-Lötpaste stellt somit<br />

wohl das komplexeste Lötmittel dar.<br />

Lot und Flussmittel in einem Produkt,<br />

optimal abgestimmt auf mehrere<br />

Prozesse innerhalb der Baugruppen-Fertigungslinie:<br />

Pastenauftrag<br />

(Drucken/Dosieren) – Bauteilebestückung<br />

– Reflowlöten (Konvektion/Dampfphase)<br />

– Inspektion<br />

(AOI/ICT).<br />

Wie die Röhrenlote sind auch<br />

SMD-Lötpasten durch entsprechende<br />

Normen reguliert. Seit<br />

die nationale Norm DIN 32513-1<br />

aus 2005 ersatzlos zurückgezogen<br />

wurde, empfiehlt der Regelsetzer<br />

die Anwendung der DIN EN<br />

61190-1-2 „Verbindungsmaterialien<br />

für Baugruppen der Elektronik – Teil<br />

1-2: Anforderungen an Lotpaste für<br />

hochwertige Verbindungen in der<br />

Elektronikmontage“.<br />

Bezüglich der Flussmitteleigenschaften<br />

der Pasten wird auf die<br />

DIN EN 61190-1-1 „Verbindungsmaterialien<br />

für Baugruppen der Elektronik<br />

– Teil 1-1: Anforderungen an<br />

Weichlöt-Flussmittel für hochwertige<br />

Verbindungen in der Elektronikmontage“<br />

verwiesen, für den<br />

Metallpulveranteil gilt der Teil 1-3:<br />

„Anforderungen an Elektroniklote<br />

und an Festformlote mit oder ohne<br />

Flussmittel für das Löten von Elektronikprodukten“.<br />

Neben dieser ist die IPC J-STD-<br />

004 ein international anerkannter<br />

Standard für die Einstufung von<br />

Weichlötflussmitteln in der elektronischen<br />

Baugruppenfertigung<br />

der im Europäischen Raum sogar<br />

noch populärer ist, als die vorgenannten<br />

Normen.<br />

In Tabelle 3 wurde die Flux-Kategorie<br />

Anorganic (IN) sowie auch der<br />

Activity-Level „High“ aus Gründen<br />

der Übersichtlichkeit nicht aufgeführt.<br />

Diese sind in der Elektronikfertigung<br />

unbedeutend.<br />

Wirft man einen Blick auf die Liste<br />

der durchzuführenden Prüfungen<br />

zur Pastenqualifikation nach DIN<br />

EN 61189-5-3, dann sind neben<br />

der Lotlegierung und dem Flussmittel<br />

die Pulverpartikelgröße, -verteilung<br />

und -form, der Metallgehalt,<br />

die Viskosität, die Konturenstabilität<br />

und der Verlauf, die Aktivität (mittels<br />

Lotkugelprüfung), die Klebefähigkeit<br />

und letztlich die Benetzung<br />

der Paste zu prüfen.<br />

In der Reihenfolge der Prozesse<br />

werden der Paste folgende Eigenschaften<br />

abverlangt:<br />

1. Drucken<br />

• Konturenstabilität (Bild 3)<br />

• konstante Druckbarkeit<br />

• konstantes Pastendepotvolumen<br />

• gutes Auslöseverhalten<br />

• gutes Abrollverhalten am Druckrakel<br />

• gleichmäßige Viskosität über<br />

lange Zeiträume<br />

2. Dosieren<br />

• kein Absetzen des Metallpulvers<br />

in der Kartusche<br />

• konstantes Pastenvolumen<br />

• kein Nachtropfen (Bild 4)<br />

3. Bestücken<br />

• hohe, langanhaltende Klebrigkeit<br />

4. Löten<br />

• gute Benetzung und Ausbreitung<br />

• keine Lotperlenbildung<br />

• geringe Neigung zum Voiding<br />

• geringe Ausgasung<br />

5. Inspektion<br />

• geringe, nicht klebrige Flussmittelrückstände<br />

• möglichst geringer Einfluss auf<br />

AOI (Bild 5)<br />

Einzeln sind diese Anforderungen<br />

recht leicht zu erfüllen. Die Abdeckung<br />

sämtlicher „Pflichten“ führt<br />

aber automatisch auch zu „Kompromissen“,<br />

da sich einige der maßgeblichen<br />

Eigenschaften leider widersprechen.<br />

Die für die Bestückung<br />

maßgebliche Nassklebekraft der<br />

Paste wirkt sich z.B. negativ auf<br />

die Auslösung der Paste aus der<br />

Druckschablone aus. Eine Reduzierung<br />

der Viskosität (die Paste<br />

wird flüssiger), die für die Einstellung<br />

der Druck-bzw. Dosierbarkeit<br />

einer Paste maßgeblich ist,<br />

geht auch mit einer Erhöhung des<br />

Flussmittelanteils einher (also auch<br />

mehr Flussmittelrückstände), was<br />

wiederum die Konturenstabilität<br />

des Pastendepots beeinflusst. Im<br />

Umkehrschluss kann der Flussmittelanteil<br />

nicht ohne Auswirkung auf<br />

die rheologischen Eigenschaften der<br />

Paste reduziert werden.<br />

Berechnet man aus dem Gewichtsanteil<br />

des Flussmittels einer SMD-<br />

Paste mit 89 % Metallpulveranteil<br />

dessen Volumen, so ergibt sich ein<br />

Fluxanteil von ca. 50 Vol.- %! Redu-<br />

44 3/<strong>2021</strong>


Löt- und Verbindungstechnik<br />

Bild 6: Bildliche Darstellung des Unterschiedes zwischen Gew.- % und Vol.- %<br />

ziert man den Flussmittelgehalt dieser<br />

Paste um nur 1 Gew.- % (was<br />

nebenbei zu einer Erhöhung der Viskosität<br />

um bis zu 100 Pa·s führen<br />

würde und erheblichen Einfluss auf<br />

die Druckeigenschaften der Paste<br />

hätte), reduziert sich die Flussmittelmenge<br />

auf dem Board auf gerade<br />

einmal 45 %, was im Vergleich zu<br />

allen anderen Lötprozessen mit<br />

Abstand immer noch die Höchste ist!<br />

Unter bestimmten Voraussetzungen<br />

(Löten in inerten Prozessgasen,<br />

Vakuum oder Heißdampf)<br />

lassen sich die aktiven Bestandteile<br />

des Flussmittelanteils einer SMD-<br />

Lötpaste sehr wohl auf ein Mindestmaß<br />

reduzieren. Auf die Menge der<br />

Flussmittelrückstände hat dies allerdings<br />

keinen merklichen Einfluss,<br />

da die Aktivatoren und Harze im<br />

Flussmittelanteil durch Bindemittel<br />

und Füllstoffe ersetzt werden müssen,<br />

um die für die unterschiedlichen<br />

Applikationen erforderlichen rheologischen<br />

Eigenschaften zu erreichen<br />

(Tabelle 4).<br />

Da also die Menge der Flussmittelmischung<br />

in der SMD-Lötpaste<br />

durch die Anforderungen der SMD-<br />

Bestückungs- und Lötprozesse festgelegt<br />

ist, kann Optimierungspotential<br />

ausschließlich in der Qualität der<br />

Flussmittelbasis gefunden werden.<br />

Die FELDER Lötpasten ISO-Cream<br />

„Clear“ und „Active-Clear“ wurden<br />

nach diesen Maßstäben weiterentwickelt<br />

und bieten dem Anwender<br />

folgende Eigenschaften:<br />

• geringe, farblose und somit unauffällige<br />

Flussmittelrückstände in<br />

No-Clean-Qualität<br />

• erstklassige Benetzung auf allen<br />

bekannten Oberflächen<br />

• kaum Fluchtanteile und größere<br />

Reinigungsintervalle des Reflow-<br />

Ofens<br />

• Dadurch wird auch das Ausgasen<br />

der Paste im Lötprozess und<br />

3/<strong>2021</strong><br />

Bild 7: 2-Kopf-Sprühfluxer<br />

somit die Voidbildung bei großen<br />

Kontaktflächen stark reduziert.<br />

• hervorragende Druckqualität hohe<br />

Standzeit von mind. 72 h<br />

• einwandfreie Lötergebnisse mit<br />

allen gängigen Lötprofilen<br />

• unempfindlich gegen Umwelteinflüsse<br />

• Beständigkeit der Viskosität auch<br />

bei langen Druckpausen<br />

Die Felder ISO-Cream „Clear“ und<br />

„Active-Clear“ unterscheiden sich<br />

ausschließlich in ihrer Aktivierung.<br />

Während es sich bei der „Clear“-Version<br />

um einen REL0-Typen gänzlich<br />

ohne Halogenide handelt (2,5 % gewährleisten eine stabile<br />

feinporige Schaumkrone und eine<br />

gleichmäßige Flussmittelverteilung<br />

auf der Leiterplatte.<br />

Die qualitativen Anforderungen<br />

sollten der DIN EN 61191-1 Abschnitt<br />

5.3 „Flussmittel“ entnommen werden.<br />

Demnach sollen für die Baugruppenfertigung<br />

Flussmittel nach<br />

DIN EN 61190-1-1 (Tabelle 3) verwendet<br />

werden, die den Typen L<br />

oder M entsprechen. Für Baugruppen,<br />

bei denen die Flussmittelrückstände<br />

nach dem Löten nicht entfernt<br />

werden (No-Clean-Lötprozesse)<br />

sollten ausschließlich Flussmittel<br />

der Gruppe L verwendet werden,<br />

die die Anforderungen nach DIN<br />

EN 61191-1 Abschnitt 9.2.2 „Reinheitsgrad“<br />

ohne Reinigung/Prüfung<br />

(C-00) erfüllen (Tabellen 5 und 6).<br />

Auch die Anforderung an die thermische<br />

Stabilität des Flussmittels<br />

ist von Lötanlage zu Lötanlage<br />

unterschiedlich. Wellenlötanlagen<br />

mit einer Doppelwelle erfordern<br />

eine hohe thermische Stabilität<br />

des Flussmittels. Dies wird mit<br />

einem entsprechenden Feststoffanteil<br />

im Flussmittel erreicht. Ein Feststoffanteil<br />

von 2,5 bis 3,5 % ist unter<br />

Normalatmosphäre ausreichend um<br />

die Funktionalität des Flussmittels<br />

über den gesamten Lötvorgang bis<br />

zum Austritt der Baugruppe aus der<br />

letzten Lötwelle zu gewährleisten.<br />

Um eine gute Benetzung und<br />

einen ausreichenden Durchstieg<br />

zu gewährleisten, ist die Lötwellentemperatur<br />

in Selektivlötanlagen<br />

höher einzustellen als bei konventionellen<br />

Wellenlötanlagen (um<br />

bis zu 20 K). Dies basiert auf der<br />

geringeren Wärmeübertragung auf<br />

die Lötstelle durch eine wesentlich<br />

geringere Kontaktzeit mit der kleinen<br />

Lötwelle. Einerseits muss das<br />

Flussmittel diesem Anspruch gerecht<br />

werden (Aktivität, Quantität), andererseits<br />

besteht die Gefahr, dass die<br />

Flussmittelrückstände, die nicht vollständig<br />

der Löttemperatur ausgesetzt<br />

und somit nicht ausreichend<br />

ausreagiert sind, zu Ausfällen der<br />

45


Löt- und Verbindungstechnik<br />

Bild 9: Schaumfluxer<br />

Baugruppe durch Korrosion oder<br />

Migration führen können! Flussmittel<br />

für selektive Lötprozesse sollten<br />

dementsprechend abgestimmt sein.<br />

Prozessunterstützenden Schutzgase,<br />

die den Löttiegel abdecken<br />

und im Bereich um die Lötwellen für<br />

eine Reduzierung des Sauerstoffeinflusses<br />

sorgen, ermöglichen die<br />

Verwendung feststoffärmerer Flussmittel.<br />

Insbesondere bei den sogenannten<br />

N2-Volltunnel-Wellenlötanlagen<br />

sind Flussmittel mit Feststoffgehalten<br />

zwischen 1,8 und 2,2 %<br />

„state of the art“. Da aber, abgesehen<br />

von Leiterplatten und Bauteilen<br />

mit ENIG-Oberfläche, sämtliche<br />

Metallisierungen von elektronischen<br />

Bauteilen und PCBs bereits<br />

vor dem Eintritt in den inerten Prozessraum<br />

einer Volltunnel-Wellenlötanlage<br />

eine mehr oder weniger<br />

0 keine Oberfläche zu reinigen<br />

1 Eine Seite (die mit der Lötmittelgruppe) ist zu reinigen.<br />

2 Beide Seiten der Baugruppe sind zu reinigen.<br />

Tabelle 5: Bezeichnung der zu reinigenden Flächen<br />

(Reinigungsoptionen)<br />

0 eine Prüfung erforderlich<br />

1 Prüfung für Kolophonium-Rückstände erforderlich<br />

2 Prüfung für ionische Rückstände erforderlich<br />

starke Oxidschicht aufweisen, kann<br />

auf eine Befluxung nicht vollständig<br />

verzichtet werden.<br />

Auf dem Markt für Elektronikflussmittel<br />

gibt es eine unüberschaubare<br />

Anzahl von Produkten mit unterschiedlichsten<br />

Eigenschaften. Ob<br />

für bleifreie oder bleihaltige Lote,<br />

für Wellen- oder Selektivlötprozesse<br />

mit offenem oder gekapselten<br />

Prozessraum mit unterschiedlichsten<br />

Applikationssystemen wie<br />

Sprüh-, Schaum- oder auch Jetfluxern,<br />

für Baugruppen in der Konsumer-,<br />

Automobil-, Leistungselektronik<br />

oder auch Avionic, stehen dem<br />

Anwender diverse Spezialflussmittel<br />

zur Auswahl.<br />

Mit dem neuen ISO-Flux „Clear-<br />

Wave“ stellt die Felder GmbH ein<br />

innovatives, modulares und somit<br />

multifunktionelles Elektronikflussmittel<br />

für die anspruchsvolle Baugruppenfertigung<br />

vor. Ausgehend<br />

von einer ORL0-Basisversion mit<br />

einem Feststoffgehalt von 2 %, werden<br />

durch die Zugabe von Harzund<br />

Aktivatormodulen Varianten mit<br />

bis zu 3,7 % Feststoff mit und ohne<br />

Harzanteil zur Verfügung gestellt.<br />

Diese Harz- und Aktivator-Module<br />

werden entweder von Felder für Kunden<br />

dem Basisflussmittel zugegeben<br />

und Kunden erhalten ein fertiges<br />

Produkt zum sofortigen Einsatz,<br />

z.B. ClearWave M3 (Harzfrei<br />

mit 3,5 % Feststoffgehalt), oder Kunden<br />

fügen diese, je nach Bedarf,<br />

selbst zu und generieren z.B aus<br />

dem Basisflussmittel ClearWave +<br />

zwei Aktivatormodulen + Harzmodul<br />

die Variante ClearWave SM2 (Harzhaltig<br />

mit ca. 30 % höherer Aktivierung).<br />

Somit kann z.B. jeder EMS-<br />

Dienstleister wesentlich flexibler auf<br />

wechselnde Kundenanforderungen<br />

in der Baugruppen-fertigung reagieren<br />

und mit seinem Lötprozess eine<br />

größere Produktvarianz erreichen.<br />

ISO-Flux „ClearWave“ und „Clear-<br />

Wave S“ wurden entwickelt für die<br />

hochqualifizierte bleifreie Fertigung<br />

kommerzieller Elektronikbaugruppen<br />

und erzielen bei Schaltungen<br />

mit Mischbestückung beste Lötergebnisse.<br />

Die Applikation des<br />

Flussmittels auf die Leiterplatte ist<br />

mit allen bekannten Fluxverfahren<br />

durchführbar (z.B. Schäumen, Sprühen,<br />

Jetten).<br />

ISO-Flux „ClearWave“ ist für Wellenlötanlagen<br />

mit Sprühfluxer als<br />

auch für modernste Selektivlötanlagen<br />

mit Dropjet-Fluxern bestens<br />

geeignet, da ein Verkleben der<br />

Jet-Düsen ausgeschlossen werden<br />

kann.<br />

Die harzhaltige Variante ISO-Flux<br />

„ClearWave S“ ist für Wellenlötanlagen<br />

mit Schaumfluxer-Auftrag und<br />

auch für das Selektivlöten mit Sprühfluxersystem<br />

optimiert worden. Der<br />

minimale Harzanteil sorgt für eine<br />

3 Prüfen Sie den Oberflächen-Isolationswiderstand so wie es zwischen dem Anwender und dem Hersteller<br />

vereinbart wurde.<br />

4 Prüfen Sie die Oberflächen auf organische Verunreinigungen so wie es zwischen dem Anwender und<br />

dem Hersteller vereinbart wurde.<br />

5 weitere Prüfungen, wie zwischen dem Anwender und dem Hersteller vereinbart<br />

Tabelle 6: Prüfung der Rückstände für die Prozesssteuerung<br />

sehr feinporige Schaumkrone und<br />

bildet bei Flussmittelrückständen,<br />

die nicht vollständig ausreagiert<br />

sind, eine physikalische Kapselung<br />

(Inertisierung).<br />

Diese beiden Basisvarianten wurden<br />

bereits bei diversen Elektronikfertigern<br />

getestet und freigegeben.<br />

Weitere Testresultate für Varianten<br />

(M1 bis M3) mit höheren Feststoffgehalten<br />

werden schnell Marktreife<br />

erlangen.<br />

Zusammenfassung<br />

Entwicklungstechnisch sind die<br />

bleifreie Löttechnik und die dazugehörenden<br />

Lötmittel den „Kinderschuhen“<br />

entwachsen. Nach<br />

15 Jahren ist der Umgang mit bleifreien<br />

Loten in der Baugruppenfertigung<br />

vom Grundsatz her klar, die<br />

Prozesse sind mittlerweile eingefahren.<br />

Die Phase der Optimierung<br />

dieser Prozesse ist angelaufen. Mit<br />

dieser Prozessoptimierung wird<br />

nun auch eine Optimierung der<br />

entsprechenden Lötmittel erforderlich.<br />

Insbesondere die Anforderungen<br />

aus modernen Selektivlötprozessen<br />

stellen für die Flussmittelentwicklung<br />

eine Herausforderung<br />

dar.<br />

Die fortlaufende Miniaturisierung<br />

von Bauteilen erfordert u.a. eine<br />

Reduzierung der Körnung in SMD-<br />

Lötpasten oder auch der Drahtquerschnitte<br />

von Lötdrähten. Je feiner<br />

das Metallpulver, desto größer wird<br />

die Gesamtoberfläche des Pulvers<br />

im Verhältnis zu seinem Volumen.<br />

Dies erfordert eine stärkere Aktivierung<br />

des Pastenflussmittels.<br />

Neue Technologien, wie z.B. der<br />

Einzug von LEDs in der Fahrzeugund<br />

Straßenbeleuchtung, haben<br />

die Diskussion um die Reduzierung<br />

von Löttemperaturen neu entfacht.<br />

Bismutbasierende Lotlegierungen<br />

stellen ein Lösungsweg dar, haben<br />

aber Eigenschaften die noch genau<br />

geprüft werden müssen. Hier ist eine<br />

höher aktivierte Flussmittelformulierung<br />

erforderlich, da die Benetzung<br />

mit diesen Loten schlechter ist als<br />

mit SAC-Loten.<br />

Neben der Aktivierung der Metallisierung<br />

der Bauteile und des Metallpulveranteiles<br />

der SMD-Lötpaste,<br />

dient das Flussmittel in SMD-Lötpasten<br />

auch zur Einstellung der Viskosität<br />

und ist somit obligatorisch für<br />

die Druck- und Dosierbarkeit und die<br />

Klebrigkeit der Paste. Das wiede-<br />

46 3/<strong>2021</strong>


Löt- und Verbindungstechnik<br />

Bild 10: Aufbau ClearWave-System<br />

rum würde den Ersatz der aktiven<br />

Bestandteile durch neutrale „Füllstoffe“<br />

erforderlich machen, die aber<br />

ebenso verhalten müssten wie die<br />

Aktivatorenmischung. Daher gibt es<br />

keine flussmittelfreie SMD-Lötpaste<br />

die in diesem Sinne besonders für<br />

einen Vakuumprozess geeignet ist.<br />

Zwar wären die Reduzierung der<br />

Flussmittelanteile bzw. Feststoffgehalte<br />

in den einzelnen Lötmitteln<br />

und die damit einhergehende Verringerung<br />

der Rückstände auf der<br />

Baugruppe wünschenswert, allerdings<br />

nicht auf Kosten der Löt-Performance!<br />

Die Entwicklung und Optimierung<br />

von Lötmitteln muss in enger<br />

Zusammenarbeit mit dem Lötanlagenherstellern<br />

den Innovationen<br />

der Prozesstechnik geschehen. Für<br />

die Fertigungs-Projektierung neuer<br />

Elektronikprodukte ist nicht nur die<br />

Performance moderner Lötanlagen,<br />

sondern auch die Eigenschaften der<br />

Lote und Flussmittel im Zusammenspiel<br />

zu betrachten.<br />

Normen und Quellen<br />

DIN EN ISO 12224-1:1998 „Massive<br />

Lötdrähte und flußmittelgefüllte<br />

Röhrenlote – Festlegung und Prüfverfahren<br />

– Teil 1: Einteilung und<br />

Anforderungen“<br />

EN ISO 9454-1:2016 „Flussmittel<br />

zum Weichlöten – Einteilung und<br />

Anforderungen – Teil 1: Einteilung,<br />

Kennzeichnung und Verpackung“<br />

DIN EN ISO 9453:2014 „Weichlote<br />

— Chemische Zusammensetzung<br />

und Lieferformen“<br />

DIN EN ISO 9455-10:2013<br />

„Flussmittel zum Weichlöten – Prüfverfahren<br />

– Teil 10: Bestimmung<br />

der Wirksamkeit des Flussmittels,<br />

Ausbreitungsprüfung“<br />

DIN EN 32513-1:2005 „Weichlotpasten<br />

– Teil 1: Zusammensetzung,<br />

Technische Lieferbedingungen“<br />

DIN EN 61190-1-1:2003 „Verbindungsmaterialien<br />

für Baugruppen<br />

der Elektronik – Teil 1-1: Anforderungen<br />

an Weichlöt-Flussmittel für<br />

hochwertige Verbindungen in der<br />

Elektronikmontage“<br />

DIN EN 61190-1-2:2014 „Verbindungsmaterialien<br />

für Baugruppen<br />

der Elektronik – Teil 1-2: Anforderungen<br />

an Lotpaste für hochwertige<br />

Verbindungen in der Elektronikmontage“<br />

DIN EN 61190-1-3:2015 „Verbindungsmaterialien<br />

für Baugruppen<br />

der Elektronik – Teil 1-3: „Anforderungen<br />

an Elektroniklote und an<br />

Festformlote mit oder ohne Flussmittel<br />

für das Löten von Elektronikprodukten“<br />

DIN EN 61189-5-3:2015 „Prüfverfahren<br />

für Elektromaterialien,<br />

Leiterplatten und andere Verbindungsstrukturen<br />

und Baugruppen<br />

– Teil 5-3: Allgemeine Prüfverfahren<br />

für Materialien und Baugruppen<br />

– Lotpaste für bestückte<br />

Leiterplatten“<br />

DIN EN 61191-1:2015 „Elektronikaufbauten<br />

auf Leiterplatten –<br />

Teil 1: Fachgrundspezifikation –<br />

Anforderungen an gelötete elektrische<br />

und elektronische Baugruppen<br />

unter Verwendung der Oberflächenmontage<br />

und verwandter<br />

Montagetechniken“<br />

IPC J-STD004 „Requirements<br />

for Soldering Fluxes<br />

Bildnachweis<br />

Bild 1 bis 6, 10, 11:<br />

Felder GmbH Löttechnik<br />

Bild 7 und 9: Pedro Ximinez,<br />

Lizenz: CC BY-SA 2.0 de<br />

Bild 8: Fa. Pillarhouse International<br />

Ltd.<br />

Bild 11: Schematische Darstellung der modularen Flussmittelzusammensetzung<br />

3/<strong>2021</strong><br />

47


Löt- und Verbindungstechnik<br />

Automatisiertes, punktgenaues und<br />

reproduzierbares Präzisionskolbenlöten<br />

Eine Alternative zum klassischen manuellen Baugruppenlöten bietet Ersa mit dem Lötroboter Solder Smart.<br />

Fahrzeugbau auf den Solder Smart<br />

zurück. Auf die Baugruppe abgestimmte<br />

Werkstückträger und Adapter<br />

helfen dabei, die Baugruppen zu<br />

fixieren und im Falle von Kabeln<br />

oder anderen flexiblen Materialien,<br />

diese an der Lötstelle zu positionieren.<br />

Diese unterstützenden Werkzeuge<br />

entwickelt Ersa zusammen<br />

mit den Kunden, abgestimmt auf<br />

deren individuellen Bedürfnisse.<br />

„Es gibt allerdings auch weitere<br />

Anwendungsbereiche, für die der<br />

Lötroboter idealerweise eingesetzt<br />

werden kann, wie z.B. beim Einlöten<br />

von Platinen in Gehäusen oder<br />

dem Löten in Kavitäten“, beschreibt<br />

Greß die zusätzlichen Anwendungsbereiche.<br />

Kurtz Holding GmbH & Co.<br />

Beteiligungs KG<br />

www.kurtzersa.de<br />

Beim Ersa Solder Smart handelt<br />

es sich um ein hochgenaues und<br />

wartungsarmes Achssystem, das<br />

in Kombination mit einer Lotdrahtzuführung<br />

und dem integrierten leistungsstarken<br />

150-W-Industrielötkolben<br />

i-Tool präzise und reproduzierbar<br />

elektronische Baugruppen lötet.<br />

Sowohl Punkt- als auch<br />

Linienlöten<br />

„Mit dem Lötroboter können wir<br />

sowohl Punkt- als auch Linienlöten.<br />

Dank des genauen und zuverlässigen<br />

Drahtvorschubs sind wir so<br />

in der Lage, präzise THT-Lötstellen<br />

zu erzeugen. Diese Reproduzierbarkeit<br />

stellt eine echte Alternative<br />

zum manuellen Löten dar,<br />

gerade bei Kleinserien, im Prototypenbau<br />

oder bei Arbeitsschritten,<br />

die mit einer Selektivlötanlage nicht<br />

umgesetzt werden können“, erklärt<br />

Julian Greß, Product Manager Tools<br />

and Rework. Besonders bei Anwendungen,<br />

wo klassische Selektivlötanlagen<br />

an ihre Grenzen stoßen,<br />

wird der Solder Smart immer öfter<br />

eingesetzt. „Wenn z.B. Kabellitzen<br />

an ein Board gelötet werden sollen,<br />

ist eine Selektivlötanlage mit Punktdüse<br />

oder Miniwelle nicht geeignet,<br />

da die Litze bei der Lötung an der<br />

Baugruppenunterseite nicht auf der<br />

Kontaktfläche fixiert werden kann“,<br />

beschreibt Greß die Herrausforderung,<br />

vor der viele Elektronikfertigungs-Unternehmen<br />

stehen.<br />

Im Fahrzeugbau von Vorteil<br />

In der Regel werden diese Aufgaben<br />

im Nachgang durch das manuelle<br />

Löten erledigt. „In einigen Branchen,<br />

wie beispielsweise im Zulieferbereich<br />

der Automobilindustrie, ist dies aber<br />

nicht erlaubt. Daher haben wir viele<br />

Kunden aus diesem Bereich, die das<br />

Anlöten von Kabeln an die Baugruppe<br />

über den reproduzierbaren Prozess<br />

im Solder Smart laufen lassen“, führt<br />

Greß weiter aus.<br />

So greifen mittlerweile große<br />

Hersteller von Kommunikationsund<br />

Multimediaanwendungen im<br />

Anatomisches<br />

Der Solder Smart verfügt über<br />

ein x-y-Achssystem, das über einen<br />

Arbeitsbereich von 500 x 400 mm<br />

verfügt. Die Lötspitze wird über eine<br />

zweifach getrennte z-Achse präzise<br />

an der Lötstelle positioniert. „Die<br />

z-Achse wird nicht wie üblich mit<br />

einem Pneumatikzylinder betrieben<br />

wird, sondern rein elektrisch. Das hat<br />

den Vorteil, dass jede gewünschte<br />

Lötposition sanft und stufenlos angefahren<br />

werden kann“, so Greß.<br />

Des Weiteren kann die Lötstelle<br />

über eine Drehachse von jeder Seite<br />

vom Lötkolben und der Drahtzuführung<br />

angefahren werden. „Um<br />

einen möglichst hohen Durchsatz<br />

zu erreichen, haben wir die Lötroboter<br />

mit einem Wechselschubladen-System<br />

ausgestattet. In der<br />

Zeit, in der der Lötkolben ein Baugruppe<br />

lötetet, kann die zweite<br />

Schublade aus der Anlage gezogen<br />

und mit einer ungelöteten Baugruppe<br />

bestückt werden“, erläutert<br />

Greß. Zudem ist der Lötroboter mit<br />

einer Lötspitzenreinigung ausgestattet,<br />

die mittels rotierender Bürsten<br />

die Spitzen vor dem Einsatz<br />

von Altlot befreit.<br />

Der Solder Smart ist mit einer<br />

Schutzhaube inklusive LED-<br />

Beleuchtung ausgestattet. Diese<br />

schützt den Arbeitsbereich vor<br />

Verschmutzungen, verhindert das<br />

Hineingreifen des Bedieners wäh-<br />

48 3/<strong>2021</strong>


Löt- und Verbindungstechnik<br />

rend des Betriebs und sichert einen<br />

zuverlässigen Lötprozess.<br />

Tausendsassa<br />

„Unser Lötroboter erlaubt die Programmierung<br />

von Einzellötungen,<br />

das Fließlöten mit vorbeloteter Lötspitze<br />

bei Kontaktabständen, sowie<br />

das Löten von wiederkehrenden<br />

Baugruppen im Linienlötverfahren“,<br />

verdeutlich Greß die verschiedenen<br />

Lötprozesse, die mit dem Lötroboter<br />

abgedeckt werden können. Um eine<br />

qualitativ hochwertige Lötstelle zu<br />

erreichen, lassen sich der Lotdrahtvorschub,<br />

die Vorheiz- und die Lötdauer<br />

an den Lötwärmebedarf jeder<br />

Lötstelle exakt anpassen.<br />

Zur Prozessüberwachung ist der<br />

Solder Smart mit einer Kamera ausgerüstet,<br />

die alle Arbeitsschritte<br />

überwacht und visualisiert. Des<br />

Weiteren werden auch alle Prozessschritte<br />

abgespeichert und stehen<br />

im Falle einer Nachverfolgbarkeit<br />

bereit. ◄ SOLDER SMART von Ersa im Einsatz<br />

Mit herstellerneutraler Beratung zum optimalen Klebstoff<br />

Klebstoffe in Industrie und Handwerk<br />

sind unsichtbare Hightech-<br />

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Mit dem Ziel, stets die „beste<br />

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industrielle und handwerkliche<br />

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3/<strong>2021</strong><br />

Strukturklebstoff mit vierfacher<br />

Temperaturfestigkeit<br />

Delo hat einen Klebstoff mit einer außergewöhnlich<br />

hohen Temperaturfestigkeit auf den<br />

Markt gebracht. Delo Monopox HT2999 erzielt<br />

bei 180 °C Festigkeiten von 20 MPa – viermal<br />

so viel wie die Vorgängergeneration. Entwickelt<br />

wurde das Produkt vor allem für die Automobilindustrie<br />

und den Maschinenbau. Besonders optimiert<br />

ist sein Leistungsprofil für das Verkleben<br />

von Magneten in Elektromotoren. So liegt die<br />

Druckscherfestigkeit von Magnetmaterial-Verklebungen<br />

(NdFeB) bei 180 °C bei 20 MPa. Dabei<br />

ist die Verbindung thermisch langzeitstabil. Sie<br />

erreicht selbst nach 10.000 h Lagerung bei 180<br />

°C eine Temperaturfestigkeit von 20 MPa. Bei<br />

Elektromotoren beträgt die maximale Betriebstemperatur<br />

oft 180 °C, da sich die leistungsstarken<br />

Seltenerdmagnete bei höheren Temperaturen<br />

entmagnetisieren. Falls in einer Anwendung<br />

Beständigkeit bei höheren Temperaturen<br />

gefordert ist, kann Delo Monopox HT2999 sogar<br />

bis 220 °C eingesetzt werden.<br />

Delo<br />

www.delo.de<br />

49


Löt- und Verbindungstechnik<br />

Neue Epoxies härten bei 60 °C<br />

Panacol-Elosol GmbH<br />

info@panacol.de<br />

www.panacol.de<br />

Panacol hat eine Reihe von neuen<br />

1K-Epoxidharz-Klebstoffen entwickelt,<br />

die schon ab Temperaturen<br />

von 60 °C aushärten. Diese neue<br />

Klebstofftechnologie ist speziell für<br />

Elektronikanwendungen geeignet<br />

und besitzt insbesondere eine sehr<br />

hohe Adhäsion auf Substraten mit<br />

niedriger Oberflächenspannung.<br />

Mit den Klebstoffen Structalit<br />

5511, 5521 und 5531 wurde eine<br />

Reihe an Klebstoffen entwickelt,<br />

die im ausgehärteten Zustand unterschiedliche<br />

physikalische Eigenschaften<br />

aufweisen. Sie ermöglichen<br />

den Einsatz der Epoxytechnologie<br />

bei unterschiedlichen Bauteilgeometrien,<br />

Substraten und Anforderungsprofilen.<br />

Alle drei sind einkomponentige<br />

Klebstoffe auf Epoxidharzbasis<br />

und härten bereits bei 60 °C aus,<br />

sodass sie besonders für temperatursensible<br />

elektronische Bauteile<br />

geeignet sind. Bei höheren Aushärtetemperaturen<br />

kann die Aushärtung<br />

beschleunigt und die Haftfestigkeit<br />

noch weiter erhöht werden.<br />

Structalit 5511 besticht durch<br />

einen niedrigen Ionengehalt und<br />

ist daher optimal für die Anwendung<br />

in Elektroniken geeignet.<br />

Durch die Kombination eines hohen<br />

E-Moduls mit einer Bruchdehnung<br />

von mehr als 8% sorgt er für eine<br />

hohe Haftung auf vielen Substraten<br />

mit zusätzlicher Schock- und<br />

Vibrationsfestigkeit.<br />

Structalit® 5521 ist nach der Aushärtung<br />

etwas weicher und flexibler,<br />

sodass der Klebstoff Spannungen<br />

zwischen den Substraten besser<br />

ausgleichen kann. Durch den sehr<br />

niedrigen E-Modul ist dieser Klebstoff<br />

sehr gut als Verguss oder für<br />

den Auftrag dickerer Klebstoffschichten<br />

geeignet.<br />

Als dritter Klebstoff der neuen<br />

Epoxytechnologie verfügt Structalit<br />

5531 über einen besonders niedrigen<br />

thermischen Ausdehnungskoeffizienten<br />

(CTE) und ist dennoch<br />

flexibel genug, um Fall- und Vibrationstests<br />

zu bestehen. In den Klebstoff<br />

eingearbeitete Füllstoffpartikel<br />

machen den Klebstoff äußerst<br />

beständig gegen mechanische und<br />

chemische Einflüsse.<br />

Sehr hohe Haftfestigkeit<br />

Die vorgestellten Structalit-Klebstoffe<br />

besitzen eine sehr hohe Haftfestigkeit<br />

auf vielen gängigen Werkstoffen<br />

in der Elektronikindustrie,<br />

zudem haften sie sehr gut auf LCP<br />

(Flüssigkristallpolymer) und anderen<br />

Hightech-Kunststoffen mit niedriger<br />

Oberflächenenergie. Die Klebstoffe<br />

haben einen niedrigen Halogengehalt<br />

und erfüllen die internationalen<br />

Standards für Elektronikklebstoffe.<br />

◄<br />

Panacol bezieht Neubau<br />

Der stetig wachsende Hersteller<br />

von Industrie- und Spezialklebstoffen<br />

Panacol-Elosol GmbH<br />

hat seine Firmenzentrale mit verdoppelter<br />

Büro-, Labor- und Produktionsfläche<br />

in Steinbach bei<br />

Frankfurt/Main bezogen. Bis zu<br />

100 Mitarbeiter werden im neuen<br />

Panacol-Standort arbeiten können.<br />

Das neue Gebäude liegt im<br />

neuen Steinbacher Gewerbegebiet<br />

„Im Gründchen“, unweit der<br />

ehemaligen Firmenzentrale. Der<br />

neue Standort bietet Mitarbeitern<br />

auf über 6000 m 2 modernste<br />

Arbeitsplätze. Die Labore für die<br />

Forschung & Entwicklung, Anwendungstechnik<br />

sowie Qualitätssicherung<br />

sind mit hochmodernster<br />

Technologie ausgestattet und<br />

ermöglichen die Inhouse-Durchführung<br />

vieler spezifischer Messungen<br />

und Tests. Durch die vergrößerte<br />

Produktionsfläche und<br />

modernste Gerätetechnik ist die<br />

Produktion effizienter und die Produktionskapazitäten<br />

können mit<br />

den steigenden Kundenanforderungen<br />

ausgebaut werden.<br />

Panacol steht für kundenorientierte<br />

Lösungen und kompetente<br />

Klebeberatung, und das international,<br />

mit Tochterfirmen in Frankreich,<br />

USA, China und Korea. Beliefert<br />

werden weltweit Kunden in der<br />

Automobil- und Flugzeugindustrie,<br />

im Optik-, Elektronik- und Consumer-Electronics-Bereich,<br />

sowie<br />

Hersteller von Luxusverpackungen,<br />

Haushaltsgeräten, Medizintechnik<br />

und Medizinprodukten. Maßgeschneiderte<br />

Klebelösungen werden<br />

an den Standorten in Steinbach<br />

und in den USA entwickelt<br />

und produziert.<br />

Das Produktspektrum von Panacol<br />

reicht von UV-Klebstoffen über<br />

Strukturklebstoffe bis hin zu leitfähigen<br />

Klebstoffen für die verschiedensten<br />

Anwendungen.<br />

Gegründet wurde die Panacol-<br />

Elosol GmbH 1978 in Frankfurt<br />

als deutsche Tochtergesellschaft<br />

der Schweizer Panacol AG. Seit<br />

2008 gehört Panacol zur Münchner<br />

Dr. Hönle AG, einem weltweit<br />

führenden Anbieter industrieller<br />

UV-Technologie. Als Mitglied<br />

der Hönle-Gruppe ist Panacol<br />

ein verlässlicher Systemanbieter<br />

vom Kleben bis hin zum Aushärten<br />

der Klebstoffe.<br />

Panacol-Elosol GmbH<br />

info@panacol.de<br />

www.panacol.de<br />

50 3/<strong>2021</strong>


Speicherprogrammierung<br />

„Fast-Alles-Programmiergerät“ mit extra großem<br />

Speicher<br />

Segger Microcontroller GmbH<br />

www.segger.com<br />

3/<strong>2021</strong><br />

Der Segger Flasher Pro XL ist<br />

ein mit allen sinnvollen Funktionen<br />

ausgestattetes, also universelles<br />

In-Circuit-Programmiergerät<br />

mit extra großer Speicherkapazität<br />

(2 GB, erweiterbar). Damit ist er<br />

besonders dafür ausgelegt, große<br />

Images zu programmieren und/oder<br />

mehrere Images während des Programmierungsprozesses<br />

im Produktionsablauf<br />

zu speichern. Ziel-<br />

Hardware sind dabei Systeme, die<br />

auf großen Betriebssystemen laufen,<br />

wie z.B. Android, Linux, Windows<br />

IoT oder andere. Dies schließt<br />

auch bei deeply embedded Systemen<br />

den Fall mit ein, dass umfangreiche<br />

Datensätze zu programmieren<br />

sind. Um auch größte Systeme<br />

abzudecken, kann der Speicher bei<br />

Bedarf mit einer industrietauglichen<br />

microSD-Karte erweitert werden.<br />

„Verbraucher stellen hohe Anforderungen<br />

an grafische Benutzeroberflächen,<br />

etwa bei Geräten, Industrieanlagen<br />

oder Fahrzeug-Dashboards“,<br />

sagt Ivo Geilenbrügge,<br />

Geschäftsführer von Segger. „Der<br />

Flasher Pro XL kann solch große<br />

Datenmengen in rasanter Geschwindigkeit<br />

programmieren und verifizieren,<br />

so dass Montagelinien mit<br />

höchster Effizienz betrieben werden<br />

können. Damit hebt dieses<br />

Programmiergerät die Beschränkung<br />

von Image-Größen ein für<br />

alle Mal auf.“<br />

Der Flasher Pro XL<br />

ist wie alle Geräte aus der Flasher-Familie<br />

ist er sehr schnell, robust<br />

und zuverlässig. Zudem kann er im<br />

Stand-alone- oder PC-based-Modus<br />

betrieben werden. In Bezug auf die<br />

Geschwindigkeit kommt der Flasher<br />

Pro XL sehr nah an die theoretische<br />

Mindestprogrammierzeit für die<br />

Ziel-Hardware heran. Das ist insbesondere<br />

dann wichtig, wenn es gilt,<br />

große Images zu programmieren.<br />

Segger-Flasher sind professionelle<br />

In-Circuit-Programmiergeräte,<br />

die speziell für den Einsatz in<br />

der Serienfertigung und im Servicebereich<br />

konzipiert sind. Sie werden<br />

zur Programmierung von nichtflüchtigen<br />

Speichern in Mikrocontrollern<br />

und Systems-on-a-Chip<br />

(SoCs) sowie von (Q)SPI Flashes<br />

eingesetzt.<br />

Alle Segger-Flasher<br />

werden mit einer Setup- und<br />

Steuerungs-Software für Linux,<br />

macOS und Windows ausgeliefert.<br />

Software- und Firmware-Updates<br />

sind inbegriffen. Ebenso kann der<br />

Flasher alle derzeit unterstützten<br />

Zielgeräte programmieren sowie<br />

alle weiteren, die zukünftig noch<br />

hinzukommen werden. Weitere<br />

Pluspunkte: keine zusätzlichen<br />

Lizenzen erforderlich, keine versteckten<br />

Kosten und keine zukünftigen<br />

Kosten. ◄<br />

51


Lasertechnik<br />

Effiziente Verbindungslösungen<br />

Automatisierung des Laserschweißens von Kunststoffen<br />

Bild 1: EVO 0800 Prozessmodul zur Integration in Montagelinien<br />

Autoren:<br />

Frank Brunnecker,<br />

Christian Ebenhöh<br />

Evosys Laser GmbH<br />

info@evosys-laser.de<br />

www.evosys-group.de<br />

Wie andere Fügeverfahren müssen<br />

auch Systeme zum Laserschweißen<br />

von Kunststoffen intuitiv<br />

und leicht in vollautomatische<br />

Produktionslinien integrierbar sein.<br />

Für eine gute Integrierbarkeit sorgen<br />

extra dafür ausgelegte mechanische<br />

und steuerungstechnische<br />

Schnittstellen der Schweißstationen.<br />

Mehrere typische Vorteile<br />

Das Laserschweißen von Kunststoffen<br />

ist in vielen Bereichen der<br />

industriellen Produktion weit verbreitet,<br />

insbesondere wegen der<br />

typischen Vorteile des Verfahrens<br />

und seines enormen Potenzials.<br />

Heute werden weltweit Tausende<br />

von Produkten mit dieser Technologie<br />

hergestellt. Von Mikro bis<br />

Makro sind beliebig große Baugruppen<br />

vertreten, von Linsenpaketen<br />

für Smartphone-Kameras bis hin<br />

zu 3D-Strukturbauteilen für Elektrofahrzeuge.<br />

Ein weiteres typisches Anwendungsbeispiel<br />

für eine lasergeschweißte<br />

Automobilkomponente ist<br />

in Bild 2 dargestellt. Das Gehäuse<br />

für eine mechatronische Baugruppe<br />

wird in großen Stückzahlen und in<br />

verschiedenen Varianten durch<br />

Laserschweißen hergestellt.<br />

Überall dort, wo Fügetechnologien<br />

wie Kleben, Vibrations- oder Ultraschallschweißen<br />

an ihre Grenzen<br />

hinsichtlich Festigkeit, Geschwindigkeit<br />

oder der mechanischen Beanspruchung<br />

der Bauteile stoßen, bietet<br />

das Laserschweißen eine kostengünstige<br />

Alternative mit enormen<br />

Prozessreserven. Das berührungslose<br />

Verfahren zeichnet sich nicht<br />

nur durch eine hohe Wirtschaftlichkeit<br />

aus, sondern auch durch<br />

einen sehr gut kontrollierbaren, lokal<br />

begrenzten Energieeintrag bei sehr<br />

geringer mechanischer Beanspruchung<br />

der Fügepartner.<br />

Neben den sich ständig weiterentwickelnden<br />

thermoplastischen<br />

Werkstoffen, die immer besser an<br />

die Anforderungen dieses Verfahrens<br />

angepasst werden können,<br />

wird der breite industrielle Einsatz<br />

Bild 2: Typische lasergeschweißte Automotive-Baugruppe<br />

52 3/<strong>2021</strong>


Lasertechnik<br />

insbesondere durch die Fortschritte<br />

auf dem Gebiet der Systemtechnik<br />

vorangetrieben.<br />

Der Schlüssel ist der modulare<br />

Aufbau<br />

3/<strong>2021</strong><br />

Bild 3: EVO-0700-Modul zum Radialschweißen<br />

Ein hoher Anteil der heute eingesetzten<br />

Kunststoff-Schweißsysteme<br />

ist nicht als manuell bedienbare<br />

Arbeitsplätze konzipiert, sondern<br />

wird in der Regel in vollautomatische<br />

Anlagen integriert. Daraus<br />

ergeben sich vielfältige Anforderungen<br />

hinsichtlich Bauteilhandling, Prozesssteuerung<br />

und Datenaustausch<br />

mit übergeordneten Steuerungssystemen.<br />

Darüber hinaus muss<br />

die mechanische Konstruktion für<br />

die Integration in Fertigungslinien<br />

geeignet sein. Es reicht heute nicht<br />

mehr aus, nur kompakte Schweißmaschinen<br />

anzubieten. Vielmehr<br />

sollten sich die Systeme in eine<br />

Fertigungslinie integrieren lassen,<br />

ohne durch eigenständiges Aussehen<br />

aufzufallen.<br />

Die Evosys Laser GmbH ist als<br />

Innovationsführer bei integrierten<br />

Laserschweißanlagen mit Out-Of-<br />

The-Box-Modulen (OOTB) ein Spezialist<br />

für verkettete Lösungen und<br />

kann auf eine langjährige Erfahrung<br />

in diesem Bereich zurückgreifen.<br />

Das Unternehmen bietet<br />

für jede Prozessvariante geeignete<br />

Arbeitsplätze an.<br />

Das Aufmacherbild zeigt ein<br />

OOTB-Prozessmodul der Baureihe<br />

EVO 0800, das sowohl für das quasisimultane<br />

als auch für das Konturlaserschweißen<br />

eingesetzt werden<br />

kann. Das Modul ist mit einem<br />

kompakten Standardschaltschrank<br />

ausgestattet, der alle wesentlichen<br />

Komponenten enthält. Die Laserquelle<br />

ist über Lichtwellenleiter mit<br />

dem Galvanometer-Scanner verbunden.<br />

Die Einheit enthält auch<br />

die erforderliche Spannvorrichtung,<br />

die unterhalb der Strahlführung<br />

montiert ist, und ist mit allen<br />

erforderlichen Laserschutzeinrichtungen<br />

ausgestattet.<br />

Die EVO 0800 lässt sich leicht<br />

in ein konventionelles Werkstückträgersystem<br />

und aufgrund ihrer<br />

Kompaktheit und ihres innovativen<br />

Spannkonzepts auch in einen Rundschalttisch<br />

integrieren. Da das System<br />

in Kombination mit dem Werkstückträger<br />

der Laserklasse 1 entspricht,<br />

muss lediglich im Bereich<br />

der Schweißstation ein entsprechender<br />

Quetschschutz realisiert<br />

werden.<br />

Noch mehr Prozessmodule<br />

Eine weitere intelligente Lösung<br />

ist das in Bild 2 dargestellte Prozessmodul<br />

EVO 0700 zum radialen<br />

Schweißen. Laserstrahlung<br />

und Prozessüberwachung werden<br />

über einen drehbaren Spiegelarm<br />

in die Bearbeitungszone geleitet.<br />

Das Modul wird z.B. zum Schweißen<br />

von Verbindern an Rohrenden<br />

in der Automobilindustrie oder für<br />

radialsymmetrische Sensoren und<br />

Aktoren eingesetzt. Bei beiden<br />

Anwendungen werden die Baugruppen<br />

in der Regel vor dem Schweißvorgang<br />

mit unterschiedlich langen<br />

Kabeln bestückt.<br />

Der Vorteil des Systemdesigns<br />

liegt insbesondere in der hohen<br />

Flexibilität in Bezug auf bestehende<br />

und zukünftige Bauteilgeometrien,<br />

wie Kabellängen, Durchmesser<br />

oder auch die Position der<br />

Schweißnaht. Die EVO 0700 ist<br />

bisher das einzige Modul auf dem<br />

Markt, das optional mit einem entsprechenden<br />

Laserschutz ausgestattet<br />

werden kann. Damit entfallen<br />

aufwändige Einhausungen, die<br />

anschließend umfassend zertifiziert<br />

werden müssen.<br />

Während Bild 2 das Innere einer<br />

manuellen Arbeitsstation zeigt, wird<br />

das Prozessmodul in Bild 3 an einem<br />

4-Stationen-Rundschalttisch betrieben.<br />

Diese kundenspezifische Komplettlösung<br />

– die komplett bei der<br />

Evosys Laser GmbH entwickelt und<br />

gefertigt wurde – besteht zunächst<br />

aus einem Montage- und Prüfarbeitsplatz<br />

inklusive kameragesteuerter<br />

Bauteilabtastung. Anschließend<br />

werden die Bauteile in der nächsten<br />

Station auf das erforderliche Maß<br />

zusammengepresst und anschließend<br />

zum Laserschweißen zur Station<br />

Nr. 3 transportiert.<br />

Das Laserschweißen erfolgt temperaturgesteuert<br />

und die Prozessdaten<br />

sowie das Ergebnis werden<br />

über eine Datenschnittstelle an<br />

einen Zentralrechner übertragen.<br />

Mögliche Schlechtteile werden in<br />

der letzten Station automatisch von<br />

den Gutteilen getrennt und zuverlässig<br />

aussortiert.<br />

Weltweit bewährt<br />

Evosys OOTB-Prozessmodule<br />

sind weltweit im Einsatz und wurden<br />

mit zahlreichen Automatisierungsfirmen<br />

und Integratoren optimiert.<br />

Sowohl die mechanischen als auch<br />

die elektrischen Schnittstellen sind<br />

durch geschickte Standardisierung<br />

optimal integrierbar. Aufgrund des<br />

durchdachten Designs lassen sich<br />

die Module schnell und einfach an<br />

nahezu jede Anwendung anpassen<br />

- ohne langfristige Service- und<br />

Wartungsprobleme zu verursachen.<br />

Hohe Verfügbarkeit in der<br />

Serienfertigung<br />

Nach erfolgreicher Integration in<br />

eine Produktionslinie entscheidet<br />

allein der Produktionsalltag über<br />

die Wirtschaftlichkeit eines Massenproduktionssystems.<br />

Wichtig für<br />

einen störungsfreien Serienbetrieb<br />

– und damit für eine hohe Verfügbarkeit<br />

– ist eine robuste Ausführung<br />

der Schweißanlage. Dabei<br />

bezieht sich „robust“ nicht nur auf<br />

die mechanische Konstruktion der<br />

Maschine, sondern auch auf die<br />

Strahlformung und die Laserquelle.<br />

Für die optischen Einheiten der<br />

OOTB-Prozessmodule setzt die Evosys<br />

Laser GmbH auf das bewährte<br />

Calibrated Quality Concept (CQC).<br />

Alle optischen Komponenten einschließlich<br />

der Galvanometer-Scanner<br />

werden im hauseigenen Laserlabor<br />

vermessen und kalibriert. Der<br />

mechanische Aufbau der Strahlformung<br />

folgt dem Prinzip „einfach<br />

und robust bei maximaler Wirkung“.<br />

Dies gewährleistet minimale Ausfallzeiten<br />

und extrem schnelle Austauschzeiten.<br />

Ein weiterer Aspekt<br />

für die Verfügbarkeit des Gesamtsystems<br />

ist die häufig diskutierte<br />

Auswahl der Strahlquelle. Für das<br />

Laserdurchstrahlschweißen stehen<br />

dem Anwender zwei Lasertypen zur<br />

Verfügung, Faser- oder Diodenlaser.<br />

Beide Typen werden heute mit<br />

53


Lasertechnik<br />

Bild 4: EVO-0700-Modul mit Laserschutz auf einem<br />

Rundschalttisch integriert<br />

hervorragenden Standzeiten produziert.<br />

Darüber hinaus wird die<br />

Laserausgangsleistung kontinuierlich<br />

überwacht und bei einem Abfall<br />

kann ohne Stillstandszeit rechtzeitig<br />

reagiert werden.<br />

Die allgemeinen elektrischen und<br />

pneumatischen Komponenten spielen<br />

bei der Betrachtung der Verfügbarkeit<br />

eine meist untergeordnete<br />

Rolle. Hier ist es besonders wichtig,<br />

dass regelmäßige Wartungsund<br />

Instandhaltungsarbeiten nicht<br />

zeitaufwendig sind, da dies einen<br />

erheblichen Einfluss auf die Verfügbarkeit<br />

hat. Insofern sind die OOTB-<br />

Module für einen nahezu wartungsfreien<br />

Betrieb optimiert.<br />

Benutzerfreundlich auch durch<br />

Standardschnittstellen<br />

Neben der hohen Verfügbarkeit<br />

eines Systems ist in der Serienfertigung<br />

eine zuverlässige Steuerung<br />

mit intuitiver Bedienung von entscheidender<br />

Bedeutung. Sie gewährleistet<br />

eine kontinuierliche Überwachung<br />

des Schweißprozesses und<br />

der Anlagenkomponenten, archiviert<br />

die Prozessdaten und bietet<br />

die Möglichkeit der Prozessanpassung<br />

bei sich ändernden Randbedingungen.<br />

Die Evosys Laser GmbH setzt<br />

bei den Anlagensteuerungen für<br />

die OOTB-Prozessmodule SPS-<br />

Technologie der Marktführer ein. Ein<br />

speziell entwickeltes HMI sorgt für<br />

eine einheitliche Bedienoberfläche,<br />

unabhängig vom SPS-Hersteller.<br />

Auf zwei zentralen Cockpits erhält<br />

der Bediener die für seinen Tätigkeitsbereich<br />

relevanten Informationen.<br />

Hier werden aktuelle Prozessdaten<br />

visualisiert und ausgewertet.<br />

Neben dem Laserschweißprozess<br />

können auch andere Prozesse dargestellt<br />

werden. Die menügesteuerte<br />

Benutzeroberfläche mit Passwortschutz<br />

für sensible Bereiche<br />

ermöglicht eine einfache Handhabung<br />

der Steuerung. Aufgrund der<br />

leicht anpassbaren Grundfunktionen<br />

der Steuerung ist von der Verwaltung<br />

mehrerer Parametersätze für<br />

ein Bauteil bis hin zur vollautomatischen,<br />

chaotischen Produktion<br />

von unterschiedlichen Baugruppen<br />

alles möglich. Die hauseigene<br />

Prozesssoftware EvoLaP ist ebenfalls<br />

in das HMI integriert. Damit<br />

sind Anpassungen an bestehende<br />

oder die Einrichtung neuer Prozesse<br />

schnell möglich. Durch den Einsatz<br />

hochwertiger Industrie-PCs ist die<br />

Datenarchivierung bzw. Datenverarbeitung<br />

an der Schweißstation<br />

problemlos möglich.<br />

Eine weitere Kontrollfunktion, die<br />

heute obligatorisch ist, ist die vollständige<br />

Rückverfolgbarkeit jeder<br />

hergestellten Einheit. Um dies zu<br />

gewährleisten, müssen die während<br />

des Schweißvorgangs gesammelten<br />

Informationen archiviert und dem<br />

Werkstück zugeordnet werden. Zur<br />

Lösung dieser Aufgabe bieten die<br />

OOTB-Prozessmodule verschiedene<br />

Möglichkeiten. Angefangen<br />

von der einfachsten Variante – der<br />

fortlaufend nummerierten Archivierung<br />

der Daten auf dem Industrie-<br />

PC an der Schweißstation – über die<br />

Anbindung der Steuerung an einen<br />

Leitrechner bis hin zum komplexen<br />

Datenaustausch mit der zentralen<br />

Datenbank dieses übergeordneten<br />

Systems ist alles realisierbar. Dazu<br />

werden die in der industriellen Produktion<br />

gängigsten Schnittstellen<br />

verwendet.<br />

Fazit<br />

Aufgrund der kompakten Bauweise<br />

lassen sich Laser-Kunststoff-<br />

Schweißmaschinen heute sehr einfach<br />

in vollautomatische Produktionslinien<br />

integrieren. Die Verfügbarkeit<br />

der Anlagen wird durch die<br />

robuste Komponententechnik, die<br />

hohe Zuverlässigkeit moderner<br />

Laser und industrieller Steuerungskonzepte<br />

sowie den geringen Wartungsaufwand<br />

gewährleistet. Durch<br />

die Entwicklung neuer, leistungsfähiger<br />

und prozesssicherer Systemlösungen,<br />

speziell angepasster Werkstoffe<br />

und tausender bisher erfolgreich<br />

realisierter industrieller Anwendungen<br />

positioniert sich das Laser-<br />

Kunststoffschweißen gegenüber<br />

den herkömmlichen Fügeverfahren.<br />

Zusammen mit den bewährten Verfahrensvorteilen<br />

bietet es auch unter<br />

dem Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit<br />

durch geringere Gesamtproduktionskosten<br />

eine wettbewerbsfähige<br />

Alternative. ◄<br />

54 3/<strong>2021</strong>


Lasertechnik<br />

Innovative Allzweckwaffe für die Lasermikrobearbeitung<br />

Innovative Bearbeitungsmöglichkeiten für die Medizintechnik dank neuester Maschinentechnologie<br />

Die kompakte und moderne Laserbearbeitungsanlage GL.smart der<br />

GFH GmbH<br />

GFH GmbH<br />

www.gfh-gmbh.de<br />

Mikro-Dreischneider, hergestellt von der GFH GmbH<br />

3/<strong>2021</strong><br />

Die neu entwickelte Laserbearbeitungsanlage<br />

GL.smart der<br />

GFH GmbH stellt mit bis zu 16 simultanen<br />

Achsen eine innovative<br />

Allzweckwaffe für die Lasermikrobearbeitung<br />

dar. Insbesondere rotationssymmetrische<br />

Bauteile, die<br />

vor allem in der Medizintechnik häufig<br />

Verwendung finden, können mit<br />

Hilfe dieser Methode problemlos bearbeitet<br />

werden. Das neuartige Maschinenkonzept<br />

der GL.smart bietet<br />

für den Kunden neben der Möglichkeit<br />

der Kombinationsbearbeitung<br />

aus Laserbohren,- Drehen,-<br />

und Schneiden eine Output-Steigerung<br />

durch die Parallelbearbeitung<br />

auf zwei Stationen. Die Einbindung<br />

eines Stangenladers als Beladeeinheit<br />

und die Entnahme der Fertigteile<br />

durch einen Sechs-Achs-Roboter<br />

gewährleistet vollständige Autonomie<br />

der Laseranlage.<br />

Aktive Kühlung<br />

Alle Wärmequellen dieser Maschine<br />

werden aktiv mit Wasser gekühlt,<br />

unter anderem die Direktantriebe<br />

aller Achsen. Die Einsatzbereiche<br />

der GL.smart erstrecken sich von<br />

der Bearbeitung flächiger Bauteile<br />

bis zu einer Maximalgröße von 40<br />

x 40 x 10 mm über die Bearbeitung<br />

rotationssymmetrischer Bauteile bis<br />

zu einem Durchmesser von bis zu<br />

12 mm und einer Länge von maximal<br />

200 mm bis hin zur 3+2 Achs-<br />

Bearbeitung von Bauteilen der Dimension<br />

30 x 30 x 30 mm.<br />

Hochpräzise und leistungsfähig<br />

Dank hochpräziser Anlagetechnik<br />

schafft die GFH GmbH mit ihren Maschinen<br />

neben Eisen- und Nichteisen-Metallen<br />

auch nicht-metallische<br />

Stoffe, wie beispielsweise Keramik<br />

bis zu einer Stärke von wenigen<br />

Millimetern zu schneiden. Die Vorteile<br />

der hochleistungs fähigen GFH-<br />

Maschinen liegen in ihrer erstklassigen<br />

Qualität, Präzision und Stabilität.<br />

Genau auf diese Parameter<br />

kommt es bei der Herstellung medizinischer<br />

Präzisionsinstrumenteund<br />

Komponenten an.<br />

Mittels moderner Lasertechnik<br />

können eben diese sehr feinen<br />

und filigranen Geometrien, wie sie<br />

in der Medizintechnik für beispielsweise<br />

der Herstellung minimalinvasiver<br />

Instrumente benötigt werden,<br />

ohne Einwirkung mechanischer<br />

Kräfte auf das Bauteil bearbeitet<br />

werden. Somit wird Werkzeugverschleiß<br />

verhindert und eine gleichbleibende<br />

Qualität sichergestellt.<br />

Vorteile<br />

Die Vorteile der Ultrakurzpuls-<br />

Laserbearbeitung lassen sich anhand<br />

eines Kundenprojektes der<br />

GFH GmbH zur Herstellung minimalinvasiver<br />

Mikro-Dreischneider<br />

vorstellen. Hierfür wurden mittels<br />

Laserschneidprozess, oft auch als<br />

Feinschneiden oder Mikroschneiden<br />

bezeichnet, Flächen mit speziellen<br />

Schneidwinkeln, die einer<br />

Skalpellklinge ähneln hochgenau<br />

geschnitten.<br />

Die Vorteile des Laserschneidens<br />

liegen im Gegensatz zu herkömmlichen<br />

Bearbeitungsmethoden darin,<br />

Schneidwinkel flexibel einstellen zu<br />

können und somit die Formgebung<br />

an der Schneide schnell und einfach<br />

zu verändern.<br />

Des Weiteren können durch Einsatz<br />

der innovativen Lasertechnik<br />

einzelne Arbeitsschritte wie das Erodieren<br />

und Schleifen ersetzt, flexible<br />

Schneidkonturen (3D) problemlos<br />

bearbeitet, sowie die Möglichkeit<br />

der Automatisierung geschaffen<br />

werden. Es ermöglicht neben vielfältigen<br />

Einstellungsoptionen der Trepanier-<br />

und der Fokussieroptik für<br />

Schnittspaltdurchmesser, Schnittwinkel,<br />

Fokuslinse und Schneiddüse<br />

ebenso eine unkomplizierte<br />

Anpassung an den jeweiligen Anwendungsfall<br />

und somit eine wirtschaftliche<br />

Produktion bereits bei<br />

geringen Stückzahlen.<br />

Online-Überwachung<br />

Die tiefe Integration der Komponenten<br />

in die Steuerung ermöglicht<br />

die Online-Überwachung der Produktionsprozesse<br />

sowie einen effizienten<br />

Service und erfüllt damit<br />

alle Anforderungen einer modernen<br />

Produktionsmaschine.<br />

Fazit<br />

Damit ist die Ultrakurzpulslaserbearbeitung<br />

eine zukunftsfähige<br />

Allzweckwaffe für die Herstellung<br />

medizintechnischer Instrumente<br />

und Komponenten, die viele Optionen<br />

bietet und mit der schnell, flexibel<br />

und höchst präzise gearbeitet<br />

werden kann. ◄<br />

55


Beschichten/Lackieren/Vergießen<br />

Polyamid-basierte Schmelzklebstoffe für<br />

High Quality<br />

Herausragende Leistungen für langfristige Anwendungen in der IoT-Industrieelektronik sind durch das<br />

Niederdruck-Spritzgussverfahren von Henkel möglich.<br />

Niederdruckvergussvorgang: Offenliegende Elektronikteile werden in<br />

eine vorgefertigte Form eingesetzt. Mit Technomelt wird die Elektronik<br />

bei niedrigem Druck verkapselt. Nach der Verkapselung werden die<br />

Teile getestet und zur Endmontage transportiert<br />

Das Niederdruck-Spritzgussverfahren<br />

(Low Pressure Molding,<br />

LPM) von Henkel, das hauptsächlich<br />

auf Polyamid-Schmelzklebstoffen<br />

basiert, wird zunehmend<br />

für den Schutz von elektronischen<br />

Komponenten in den Bereichen<br />

Medizintechnik, Energieerzeugung<br />

und Industrieautomation, Heizung-,<br />

Lüftungs- und Klimatechnik sowie<br />

Beleuchtungstechnik eingesetzt.<br />

Dabei bietet die Technologie zahlreiche<br />

wirtschaftliche, prozessgesteuerte,<br />

konstruktive und ökologische<br />

Vorteile gegenüber traditionell<br />

eingesetzten Methoden, wie<br />

dem Verguss von elektronischen<br />

Komponenten mit Zweikomponenten-Gießharzen<br />

oder dem Hochdruckspritzguss.<br />

Vorteile bei der Verarbeitung<br />

LPM wurde von Henkel vor über<br />

30 Jahren erfunden (damals unter<br />

dem Namen Macromelt Molding).<br />

Dabei wird die schnelle Umspritzung<br />

empfindlicher Bauteile mit<br />

hauptsächlich Polyamid-basierten<br />

Schmelzklebstoffen in Kombination<br />

mit entsprechenden Verarbeitungsanlagen<br />

und kostengünstigen<br />

Spritzwerkzeugen ermöglicht.<br />

Da die Technomelt Produkte<br />

nicht abrasiv sind und es im Vergleich<br />

zu herkömmlichem Spritzguss<br />

mit deutlich geringerem Druck eingespritzt<br />

wird, sinkt das Risiko der<br />

Beschädigung von empfindlichen<br />

Bauteilen während des LPM Prozesses<br />

erheblich.<br />

Die Technologie eignet sich insbesondere<br />

für den Schutz von empfindlichen<br />

Bauteilen, wie z.B. Leiterplatten<br />

oder Stecker-Kabel-Verbindungen.<br />

Technomelt Schmelzklebstoffe<br />

sind dabei besonders widerstandsfähig,<br />

jedoch gleichzeitig flexibel,<br />

was sie besonders geeignet für<br />

diese Anwendungen macht.<br />

Matthew Hayward, Global Key<br />

Account bei Henkel für Power &<br />

Industrial Automation betont:<br />

„Für mich stellen die Schmelzklebstoffe<br />

von Technomelt einen spannenden<br />

Teil unseres Portfolios im<br />

Bereich des Leiterplattenschutzes<br />

dar. Es hat zahlreiche einzigartige<br />

Vorteile, die herkömmliche Vergussoder<br />

Beschichtungsverfahren nicht<br />

bieten können. Die Möglichkeit, dieses<br />

Material nur dort aufzutragen,<br />

wo es tatsächlich benötigt wird, ist<br />

ein großer Vorteil. Das ermöglicht es,<br />

eine Anwendung zu ‚skylinen‘ (nur<br />

die empfindlichen Komponenten zu<br />

schützen) und durch einen wesentlich<br />

geringeren Materialeinsatz das<br />

Gewicht deutlich zu reduzieren.“ Das<br />

Material bietet eine hohe elektrische<br />

Isolierung, ist gleichzeitig gegenüber<br />

einer großen Bandbreite von<br />

chemischen Stoffen, Temperaturzyklen<br />

und gegen Vibrationen resistent.<br />

Die Bauteile sind somit vollständig<br />

gegen Einwirkungen von<br />

außen wie eindringendes Wasser<br />

oder Staub sowie UV-Langzeiteinwirkung<br />

geschützt.<br />

Michael Otto, Key Account Manager<br />

im Bereich Engineering Adhesives<br />

für Niederdruck-Spritzgussverfahren<br />

bei Henkel erklärt: „Im<br />

Gegensatz zu herkömmlichen Zweikomponenten-Gießharzen<br />

sind die<br />

beim LPM Verfahren eingesetzten<br />

Polyamide Thermoplaste. Die<br />

Zykluszeiten sind deutlich kürzer<br />

und es werden keine flüchtigen<br />

Bestandteile freigesetzt. Während<br />

es bei einem herkömmlichem Vergussverfahren<br />

von mehreren Stunden<br />

bis Tagen bis zur vollständigen<br />

Aushärtung dauern kann, wird mit<br />

dem Technomelt-Low-Pressure-<br />

Molding-Verfahren eine Zykluszeit<br />

von wenigen Sekunden erreicht.“<br />

Hohe Nachhaltigkeit<br />

Technomelt-Schmelzklebstoffe<br />

von Henkel erfüllen die europäische<br />

RoHS (Restriction of Hazardous<br />

Substances)-Direktive sowie<br />

die REACH (Registration, Evaluation,<br />

Authorisation and Restriction<br />

of Chemicals)-Vorschriften. „Ein<br />

weiterer wichtiger Umweltaspekt<br />

dieser Polyamide, der zunehmend<br />

an Bedeutung gewinnt, ist die Tatsache,<br />

dass sie großenteils biobasiert<br />

sind, das heißt bis zu 80 % ihrer<br />

Inhaltsstoffe stammen aus erneuerbaren<br />

pflanzlichen Quellen“, fügt<br />

Michael Otto hinzu.<br />

Henkel bietet eine große Bandbreite<br />

an Technomelt Produkten für<br />

das LPM Verfahren, deren Rezeptur<br />

für spezifische Anwendungen<br />

entwickelt wurde. So haben einige<br />

eine besonders gute Wärmebeständigkeit,<br />

während andere eine<br />

erhöhte Zähigkeit aufweisen oder<br />

auf bestimmten Substraten besonders<br />

gut haften.<br />

Effizienter Materialeinsatz<br />

Ein Vorteil des LPM Verfahrens<br />

gegenüber herkömmlichen Vergusssystemen<br />

ist die wesentlich größere<br />

Wirtschaftlichkeit beim Materialverbrauch.<br />

Bei herkömmlichen Vergussverfahren<br />

wird normalerweise das zu<br />

schützende Bauteil in ein Gehäuse<br />

platziert, und so lange gefüllt, bis<br />

alle Komponenten abgedeckt sind.<br />

Beim Technomelt LPM Verfahren<br />

wird das Bauteil in ein genau definiertes<br />

Werkzeug eingelegt und<br />

dieses dann mit Technomelt gefüllt.<br />

Dadurch werden die Komponenten<br />

mit möglichst geringem Masseeinsatz<br />

geschützt. Das bedeutet, dass<br />

man dabei beispielsweise der Topologie<br />

einer Leiterplatte folgt. Auch<br />

sind hier Mehrkavitätenwerkzeuge<br />

möglich, um gleichzeitig mehrere<br />

Bauteile zu umspritzen. Die For-<br />

Platine für einen Batteriesensor vor und nach dem Niederdruckverguss.<br />

Elektronikbauteile werden gegen Feuchtigkeit, chemische Substanzen<br />

und hohe Temperaturen geschützt<br />

56 3/<strong>2021</strong>


Beschichten/Lackieren/Vergießen<br />

Angepasster Verguss für anspruchsvolle Elektronik<br />

Angesichts zunehmend komprimierten<br />

Bauraums und wachsender<br />

Leistungsdichten steigen die<br />

Anforderungen an das Design elektronischer<br />

Komponenten. Damit<br />

werden auch die Vergussmaterialien<br />

zu entscheidenden Faktoren<br />

für die dauerhafte Funktion elektronischer<br />

Baugruppen.<br />

„Mit unseren Vergussmaterialien<br />

bieten wir Produkte, die sich<br />

schnell applizieren lassen und sensible<br />

Komponenten zuverlässig<br />

schützen“, sagt Holger Eschenmüller,<br />

Leiter Business Development<br />

Industrie bei Otto-Chemie.<br />

Für anspruchsvolle Vergussaufgaben<br />

(Hinterschneidungen, Unterfließen<br />

von Bauteilkomponenten,<br />

etc.) bietet man Produktvarianten<br />

im sehr niedrigviskosen Bereich<br />

in unterschiedlichen Spezifikationen.<br />

Aufhorchen lässt die jüngste<br />

Neuentwicklung des Fridolfinger<br />

Unternehmens: eine sehr niedrigviskose<br />

wärmeleitfähige Vergussmasse,<br />

die hohe Wärmeleitfähigkeit<br />

(0,6 W/mK) und sehr gute<br />

Fließfähigkeit (6000 mPas) kombiniert<br />

(und dabei auch die Anforderungen<br />

an die UL-V0 erfüllt). Neu<br />

im Sortiment ist Novasil S 824<br />

(


Beschichten/Lackieren/Vergießen<br />

Dichtungssysteme für die Leuchtenindustrie<br />

Umfassendes Portfolio an Polyurethan- und Silikon- schäumen für LED- und Neonleuchten<br />

Zweikomponenten-Dichtungssysteme von Rampf für LED- und Neonleuchten kommen in diversen Innen- und Außenanwendungen zum Einsatz<br />

Rampf Polymer Solutions<br />

GmbH & Co. KG<br />

www.rampf-group.com<br />

Rampf bietet ein umfassendes<br />

Portfolio an Polyurethan- und Silikonschäumen<br />

für LED- und Neonleuchten.<br />

Diese Dichtungsschäume<br />

schützen LED- und Neonleuchten<br />

zuverlässig vor verschiedensten<br />

Umwelteinflüssen. Die maßgeschneiderten<br />

Zweikomponenten-<br />

FIPG-/FIPFG-Systeme stehen für<br />

höchste Qualitätsstandards und<br />

maximale Produktionsgeschwindigkeiten.<br />

Schützen Leuchten vor<br />

dem Eindringen von Staub,<br />

Feuchtigkeit, Wasser und<br />

Reinigungsmitteln<br />

Die leistungsstarken Zweikomponenten-Dichtungssysteme<br />

schützen<br />

Leuchten vor dem Eindringen<br />

von Staub, Feuchtigkeit, Wasser<br />

und Reinigungsmitteln. Außerdem<br />

punkten sie mit herausragender<br />

Beständigkeit gegen UV-<br />

Licht, Chemikalien und hohe Temperaturen.<br />

Somit werden Leistung<br />

und Lebensdauer von LED- und<br />

Neonleuchten sowohl im Innenals<br />

auch Außenbereich nachhaltig<br />

gesteigert.<br />

Umfassendes Portfolio an<br />

flüssigen und thixotropen FIPG/<br />

FIPFG-Dichtungen<br />

Der Beleuchtungsindustrie bietet<br />

Rampf ein umfassendes Portfolio<br />

an flüssigen und thixotropen<br />

FIPG/FIPFG-Dichtungen auf Basis<br />

von Polyurethan (RAKU PUR) und<br />

Silikon (RAKU SIL). Die Dichtungsschäume<br />

können schnell an kundenspezifische<br />

Anforderungen angepasst<br />

werden und zeichnen sich<br />

durch folgende Eigenschaften aus:<br />

• stabile und abrasive Oberfläche<br />

• hohe Zugfestigkeit<br />

• sehr guter Druckverformungsrest,<br />

auch bei hohen Temperaturen<br />

• geringe Wasseraufnahme<br />

• für verschiedene IP-Schutz-Anforderungen<br />

geeignet<br />

• ausgezeichnete Alterungsbeständigkeit<br />

• kurze Reaktionszeit und damit<br />

schnelle Verarbeitbarkeit der<br />

Bauteile<br />

Im Dichtungsschaumportfolio von<br />

Rampf Polymer Solutions finden<br />

sich auch Produkte für spezielle<br />

Anwendungsbereiche, darunter:<br />

RAKU PUR 31-3194-1:<br />

der Outdoor-Spezialist<br />

Wenn Dichtungen Regen, Schnee<br />

oder Frost ausgesetzt sind, können<br />

diese Wasser aufnehmen. Bei<br />

wiederholten Frost-Tau-Zyklen können<br />

dadurch erhebliche Schäden<br />

an den Dichtungen entstehen, da<br />

Wasser eine negative thermische<br />

Expansion aufweist, es sich beim<br />

Erwärmen also nicht ausdehnt, sondern<br />

zusammenzieht. RAKU PUR<br />

31-3194-1 wurde entwickelt, um diesem<br />

Effekt entgegenzuwirken. Das<br />

Material punktet zudem mit einer<br />

sehr geringen Wasseraufnahme,<br />

stabilen und hochwertigen Oberfläche<br />

und ist ebenso geeignet für<br />

Innenanwendungen.<br />

RAKU SIL 37-1210:<br />

der Allrounder<br />

Dieses Silikonmaterial wurde<br />

speziell für widrige Umgebungsbedingungen<br />

entwickelt und findet<br />

unter anderem in ATEX-Leuchten<br />

Verwendung. Diese explosionsgeschützten<br />

Leuchten sind<br />

in Gefahrenumgebungen vorgeschrieben,<br />

in denen explosive<br />

Gas-, Dampf- oder Staubkonzentrationen<br />

auftreten können, beispielsweise<br />

in Lackierwerken<br />

oder im Bergbau. Ein weiterer<br />

Einsatzbereich von RAKU SIL<br />

37- 1210 sind Viehstallbeleuchtungen.<br />

Hervorzuheben sind die<br />

sehr hohe Temperaturbeständigkeit,<br />

herausragende Wirtschaftlichkeit<br />

(sehr geringe Dichte), schnelle<br />

Reaktionszeit bei Raumtemperatur<br />

sowie hohe Chemikalien- und<br />

Strahlenbeständigkeit (zum Beispiel<br />

gegen Ozon, UV) von RAKU<br />

SIL 37-1210.<br />

Rampf-Innovationszentrum<br />

bietet großräumige<br />

Testanlagen und ein<br />

hochmodernes Labor<br />

Um eine dauerhaft maximale<br />

Dichtleistung zu erreichen, müssen<br />

sowohl die chemische Zusammenset-<br />

zung der Dichtungsschäume<br />

als auch deren Applikationsprozess<br />

genau auf die jeweilige Leuchte<br />

abgestimmt sein. Das Rampf-Innovationszentrum<br />

in Grafenberg bietet<br />

neben einem hochmodernen Labor<br />

auch großräumige Testanlagen, in<br />

denen die neuste Dosier- und Automatisierungstechnik<br />

des Schwesterunternehmens<br />

Rampf Production<br />

Systems für die Musterfertigung<br />

ebenso wie für Systemtests und<br />

Serienproduktionsversuche eingesetzt<br />

wird. ◄<br />

58 3/<strong>2021</strong>


Dosiertechnik<br />

Führende, neue Hochfrequenzlösung maximiert<br />

Dosiergeschwindigkeit<br />

Neue Produkte für hohe Dosierfrequenz mit höchstem Durchsatz, maximaler Dosierrate, Präzision und<br />

Zuverlässigkeit<br />

Bild 1: MDS 3282-System für die Hochfrequenzdosierung<br />

VERMES Microdispensing<br />

GmbH<br />

www.vermes.com<br />

Vermes Microdispensing hat<br />

mit der Einführung seiner neuen<br />

Hochfrequenz-X2-Serie, der beiden<br />

Produktfamilien MDS 3282<br />

und MDS 3252 erneut neue Maßstäbe<br />

gesetzt. Sie liefern kleinste<br />

Tropfengrößen bei höchsten Frequenzen<br />

mit maximaler Zuverlässigkeit<br />

in unterschiedlichsten Dosieranwendungen.<br />

Diese einzigartige<br />

Produkt reihe der X2-Serie<br />

bietet die beste Lösung, um die<br />

aktuelle Marktlücke in Bezug auf<br />

höchstem Durchsatz und Präzision<br />

zu schließen.<br />

Bild 2: MDV 3282-Ventil bietet konstante Leistung bei hoher Frequenz<br />

Steigende Anforderungen<br />

Branchen wie die Unterhaltungselektronik,<br />

Medizin-,<br />

oder Automobilindustrie sind<br />

bestrebt, neue Produkte in<br />

immer kürzeren Zyklen auf<br />

den Markt zu bringen. Produkt-<br />

und technische Komplexität<br />

wachsen ständig weiter,<br />

während gleichzeitig die<br />

Markteinführungszeitspannen<br />

sinken. Die größte Herausforderung<br />

besteht darin, qualitativ<br />

hochwertige Teile im industriellen<br />

Maßstab herzustellen.<br />

„Die Fähigkeit, mit der<br />

höchsten Geschwindigkeit<br />

zu arbeiten, ohne die Präzision<br />

während des Dosiervorgangs<br />

zu beeinträchtigen, wäre<br />

eine große Bereicherung für all diese<br />

Fertigungsindustrien. Wir sind sehr<br />

zufrieden mit den Fortschritten, die<br />

unsere Teams bei der Überwindung<br />

dieser Einschränkung erzielt haben,<br />

indem sie ein System schufen, das<br />

den höchsten Durchsatz bei maximaler<br />

Frequenz bietet. Damit liefern<br />

wir die Überbrückung der Lücke, die<br />

das aktuelle Marktangebot aufweist<br />

“, sagt Jürgen Städtler, Geschäftsführer<br />

Vermes Microdispensing.<br />

Hohe Auflösung bei höchstem<br />

Durchsatz<br />

Anwendungen wie 2D- und 3D-<br />

Druck erfordern eine hohe Auflösung<br />

bei höchstem Durchsatz. Bestehende<br />

Technologien, einschließlich der<br />

bekannten Tintenstrahldrucker, können<br />

nur niedrigviskose Medien wie<br />

Tinte meistern. Die neuen Ventile<br />

von Vermes Microdispensing sind<br />

in der Lage Medien höchster Viskosität,<br />

beispielsweise Lacke und<br />

Farben, die Feststoffpartikel, wie<br />

Pigmente enthalten, erfolgreich zu<br />

dosieren.<br />

Einsatzbereiche<br />

Der Einsatzbereich ist äußerst<br />

vielfältig. 3D-Druckpasten mit Füllstoffen<br />

aus Metall oder Keramik,<br />

Silikon druck in den Bereichen Automobil,<br />

Gesundheitswesen, Elektronik<br />

und Lifestyle, overspray-freie<br />

2D-Lackierung, niedrigviskose Metallpasten<br />

für Solarzellen und Leiterplattendruck<br />

sind nur einige, weitere<br />

Beispiele, bei denen Hochgeschwindigkeitsdosieren<br />

mit kleinsten<br />

Tropfengrößen und absolut konstanten<br />

Ergebnissen unerlässlich sind.<br />

Optimale Temperierung<br />

Die neue Vermes Microdispensing<br />

X2-Serie verfügt über ein hocheffektives<br />

Rahmendesign und ein hoch<br />

optimiertes Kühlungssystem, das<br />

unerwünschte Temperaturen ableitet.<br />

Die Ventile MDV 3282 und<br />

MDV 3252 mit integrierter Heizung<br />

und Kühlung stellen somit die individuell<br />

optimale Prozesstemperatur<br />

sicher, die für jedes einzelne Medium<br />

aufgrund seiner Beschaffenheit<br />

und Viskosität erforderlich ist.<br />

Die erweiterten Funktionen der<br />

neuen Serie erreichen eine konstante<br />

Dosierleistung bei höchster<br />

Frequenz und gewährleisten nicht<br />

nur eine perfekte Kalibrierung und<br />

Steuerung bei einer Viskosität von<br />

bis zu 2.000.000 mPas, sondern<br />

auch einen Durchsatz, der weitaus<br />

höher ist als bei allen derzeit auf<br />

dem Markt erhältlichen Systemen.<br />

Technologie<br />

Die auf der Piezotechnologie<br />

basierenden Jetter arbeiten berührungslos<br />

und können jede Herausforderung<br />

bewältigen; so z. B.<br />

Schicht-für-Schicht-Druckprozesse<br />

bei Dosierung in kleinste Hohlräume,<br />

bei denen sich das Ventil in feinst<br />

gesteuerten Schritten seitlich und<br />

vertikal bewegen muss.<br />

„Mit unseren Hochfrequenzsystemen<br />

MDS 3252 und MDS 3282<br />

können unsere Kunden Produktivität<br />

und Leistung durch die neue Technologie<br />

und funktionsreiche Steuerungssoftware<br />

steigern, die speziell<br />

für die Anforderungen einer Anwendung<br />

in anspruchsvollen industriellen<br />

Umgebungen entwickelt wurde“,<br />

fügt Jürgen Städtler hinzu. ◄<br />

3/<strong>2021</strong><br />

59


Reinigung<br />

Leiterplatten und Baugruppen clever gereinigt<br />

Warum es sich immer lohnt, saubere Baugruppen zu verarbeiten, erklärt dieser Beitrag.<br />

kaum mehr zu beseitigen: Nicht<br />

entfernte Verschmutzungen. Das<br />

Kernproblem dabei: Die meisten<br />

langzeit-schädlichen Rückstände<br />

und Verschmutzungen sind weder<br />

mit bloßem Auge noch durch Vergrößerung<br />

erkennbar.<br />

Welche Verschmutzungen<br />

für welche Probleme<br />

verantwortlich sind<br />

Bild 1: Harzrückstände auf der Platine sind die<br />

Ursache für die Delamination dieser Leiterplatte<br />

© Zestron<br />

Bild 3: Schematische Erklärung der elektrochemischen Migration und<br />

der Dentritenbildung © Zestron<br />

Bild 2: Unterschiedliche Ausdehungskoeffizienten setzen<br />

den Schutzlack unter Stress, bis dieser bricht<br />

© Zestron<br />

Die professionelle Reinigung<br />

von Leiterplatten und Baugruppen<br />

ist von grundlegender Bedeutung<br />

für die Langlebigkeit von Elektronikprodukten.<br />

Sie steigert die Verlässlichkeit<br />

und schafft die Voraussetzungen<br />

für eine dauerhafte<br />

Beschichtung oder den Verguss.<br />

Dabei gilt es den richtigen Reinigungsprozess,<br />

den richtigen Reiniger<br />

und die richtigen Prozessparameter<br />

zu ermitteln, um mit geringstem<br />

Kostenaufwand den maximalen<br />

Nutzen zu erzielen.<br />

Sauberkeit<br />

als Grundprinzip<br />

Ganz egal, ob Baugruppen<br />

beschichtet, Vergossen oder anderweitig<br />

verarbeitet werden – wenn<br />

später Schutzlacke abplatzen oder<br />

sich der Verguss löst, sind die Ursachen<br />

meist schnell gefunden, aber<br />

Nichtionische Rückstände<br />

Meist sind das nicht leitfähige,<br />

organische Harze, Öle oder Fette.<br />

Als Isolatoren können Sie schon<br />

im Bestückprozess zu Problemen<br />

bei Steckkontakten führen. Wegen<br />

ihrer geringen Oberflächenspannung<br />

und schlechten Benetzbarkeit sorgen<br />

sie für eine schlechte Haftung<br />

von Lötmasken, Schutzlacken und<br />

Vergussmaterialien. Zudem haben<br />

Harze und Schutzlacke sehr unterschiedliche<br />

Ausdehnungskoeffizienten.<br />

Rissbildung und Delamination<br />

(siehe Bild 1) sind nur eine<br />

Frage der Temperaturveränderung<br />

und damit der Zeit. Feuchtigkeit ist<br />

an dieser Stelle nicht einmal nötig.<br />

Bild 2 zeigt den Ablauf dieses Prozesses<br />

schematisch.<br />

Dass Risse in Coatings auf Harzrückstände<br />

zurückzuführen sind,<br />

mag noch naheliegend sein. Aber<br />

hätten Sie gewusst, dass Bitfehler<br />

in digitalen HF-Schaltungen häufig<br />

auf Harzrückständen beruhen?<br />

Elektrotechnik Weber<br />

http://etech-weber.de<br />

Bild 4: Das Testmittel für den Nachweis von<br />

Flussmittel- oder Harzrückständen wird direkt<br />

aus der Dosierflasche auf die Leiterplatte<br />

aufgetragen © etech-weber<br />

Bild 5: Anschließend wird das Testmittel abgespült (links)<br />

und die Leiterplatte getrocknet © etech-weber<br />

60 3/<strong>2021</strong>


Reinigung<br />

Bild 6: Rückstände von Flussmittelaktivatoren aus einem Lötprozess<br />

werden durch das Testmittel blau eingefärbt und sind unter Licht gut<br />

sichtbar © etech-weber<br />

Bild 7: Hier haben sich Rückstände zwischen zwei Lötstellen<br />

verirrt – und setzen durch die enthaltenen Metallionen den<br />

Isolationswiderstand deutlich herab © Zestron<br />

Bild 8: Ebenso kann man Harzrückstände sichtbar machen wie rechts<br />

im Bild zu erkennen © Zestron<br />

Ionische Verschmutzungen<br />

Basis dieser Verschmutzungen<br />

sind meist Reste der Aktivatoren<br />

aus Flussmitteln. Da die entsprechenden<br />

Prozesse vor der Harzbildung<br />

ablaufen, liegen diese Rückstände<br />

häufig unter einer Harzschicht<br />

(siehe Bild 2). Flussmittelrückstände<br />

sind meist hygroskopisch,<br />

ziehen also Feuchtigkeit aus<br />

der Umgebungsluft an. Da Schutzlacke<br />

in aller Regel dampfdurchlässig<br />

sind, quellen die Rückstände auf.<br />

Das führt dazu, dass der Schutzlack<br />

stellenweise abplatzt.<br />

Die enthaltenen Metallionen<br />

gehen mit den wasserlöslichen<br />

Verbundstoffe in Lösung und erhöhen<br />

damit die Leitfähigkeit dieses<br />

Schmutzfilms. In einem elektrischen<br />

Feld wandern die gelösten Ionen<br />

von der Anode zur Kathode und<br />

werden dabei als metallische, leitfähige<br />

Struktur abgeschieden (Bild<br />

3). Da diese Struktur einem Baum<br />

oder Strauch ähnelt, spricht man<br />

auch von Dendriten. Diese metallischen<br />

Brücken führen zu reduzierten<br />

(Isolations-)Widerständen<br />

und im ungünstigsten Fall sogar<br />

zu permanenten Kurzschlüssen<br />

bzw. Kriechströmen. Eine weitere<br />

Gefahr ist die Korrosion von<br />

Anschlusskontakten. Erfahrungsgemäß<br />

führt ionische Kontamination<br />

zu einer größeren Anzahl von<br />

Ausfällen.<br />

Blockierte Vernetzungsreaktionen<br />

Flussmittel und Lot können zu<br />

organischen Zinnsalzen reagieren.<br />

Diese blockieren Vernetzungsreaktionen,<br />

vor allem bei Silikonen. Die<br />

Folge: mangelnde Haftung und die<br />

Gefahr der Unterwanderung. Schwefel-<br />

bzw. Ammoniumverbindungen<br />

haben die gleiche Auswirkung –<br />

allerdings auf Lacke.<br />

Wie kann man diese Rückstände<br />

sichtbar machen?<br />

Dafür gibt es einfach anzuwendende<br />

Tests der einschlägigen Hersteller.<br />

Flussmittelrückstände lassen<br />

sich beispielsweise mit dem Flux-<br />

Test von Zestron nachweisen. Dazu<br />

wird der Indikator direkt aus der<br />

Dosierflasche auf die Leiterplatte<br />

aufgetragen (Bild 4), mit VE-Wasser<br />

abgespült und die Leiterplatte<br />

anschließend getrocknet (Bild 5).<br />

Rückstände verbleiben blau eingefärbt<br />

(Bild 6) und sind unter Licht<br />

gut sichtbar (Bild 7). Ähnlich funktioniert<br />

der Resin-Test, der Harzrückstände<br />

sichtbar macht (Bild 8).<br />

Wie man die<br />

Oberflächenspannung ermittelt<br />

Lötstopplack haftet nur dann<br />

gut, wenn die Oberfläche der Leiterplatte<br />

ausreichend benetzbar<br />

ist (Bild 9). Das setzt eine möglichst<br />

hohe Oberflächenspannung<br />

voraus, die sich mit kalibrierten<br />

Testtinten bestimmten lässt<br />

(Bild 10). Für gute Ergebnisse<br />

sollte die Oberflächenspannung<br />

mindestens bei 40 mN/m liegen.<br />

Als Faustregel kann man annehmen,<br />

dass professionelles Reinigen<br />

die Haftkraft von Lacken um<br />

50 % erhöht.<br />

Die JSTD-001-D, die IPC-TM-650<br />

oder der Leitfaden der Gesellschaft<br />

für Korrosionsschutz (GfKORR) definieren<br />

bestimmte Anforderungen an<br />

die Oberflächenreinheit. Diese sind<br />

in aller Regel nur durch einen professionellen<br />

Reinigungsprozess zu<br />

gewährleisten. Der Sinn der Reinigung<br />

ist aber nicht nur, „Schmutz“<br />

zu entfernen, sondern erst die<br />

Bild 9: Diese Oberfläche ist schlecht benetzbar; die Testtinte umschließt<br />

nur eine kleine Fläche. Reinigung erforderlich! © etech-weber<br />

Bild 10: Die Testtinte benetzt deutlich besser; die Oberfläche ist<br />

sauber © etech-weber<br />

3/<strong>2021</strong><br />

61


Reinigung<br />

Bild 11: Diese Schutzlackierung wurde durch elektrochemische Migration<br />

unterwandert © Zestron<br />

Bild 12: Rückstände vor der Reinigung (siehe Bild 7) – und die selbe<br />

Baugruppe nach der Reinigung © Zestron<br />

Voraussetzungen dafür zu schaffen,<br />

dass Beschichtungen optimal<br />

haften können. Denn nur dann ist<br />

eine Schutzlackierung überhaupt<br />

sinnvoll (Bild 12).<br />

Den Standard-<br />

Reinigungsprozess gibt es nicht<br />

Reinigungsprozesse müssen<br />

immer auf die Baugruppe abgestimmt<br />

sein; die generelle Reinigung,<br />

die immer funktioniert und<br />

Top-Ergebnisse liefert, gibt es nicht.<br />

Die Art des Reinigers muss dabei<br />

genauso zur Baugruppe passen, wie<br />

der Reinigungsprozess an sich und<br />

seine Parameter. Bei aufwändigen<br />

Baugruppen oder falls komplexe<br />

Nachbearbeitungsschritte geplant<br />

sind, sollten Kunden darauf drängen,<br />

einen ausführlichen Bericht<br />

über die Reinigung zu erhalten, der<br />

die Zustände vor und nach der Reinigung<br />

konkret aufzeigt. Vor allem folgende<br />

Parameter sind für die Langzeitstabilität<br />

von Schutz- und Vergussmaßnahmen<br />

wichtig (Bild 11):<br />

• Die Ionische Kontamination sollte<br />

kleiner 0,4 µg/cm² NaCl-Äquivalent<br />

sein,<br />

• Die Oberflächenspannung sollte<br />

größer als 40 mN/m sein.<br />

• Aktivatoren sollten vollständig<br />

entfernt sein (z.B. Flux-Test rückstandsfrei)<br />

• Harz sollte vollständig entfernt<br />

sein (z.B. Resin-Test rückstandsfrei)<br />

Reinigungsmittel<br />

Wasserbasierte Reiniger sind<br />

grundsätzlich umweltfreundlicher,<br />

geruchsarm, nicht brennbar, und<br />

geben weniger Lösungsmittel an<br />

die Umgebung ab. Dennoch müssen<br />

sie zum Reinigungsverfahren<br />

passen. Denn Reiniger für das<br />

Ultraschallbad funktionieren in der<br />

Spülmaschine nicht zwangsweise<br />

genauso gut. Damit ist die Anwendung<br />

wasserbasierter Reiniger komplexer.<br />

Manche nutzen Tensidtechnologien,<br />

um Verunreinigungen von<br />

der Leiterplatte zu lösen. Dazu reduzieren<br />

sie die Oberflächenspannung<br />

an den Trennungsflächen, bis<br />

die Verunreinigung in Lösung geht<br />

bzw. emulgiert. Flussmittelentferner<br />

arbeiten mit Esterspaltung und neutralisieren<br />

damit Flussmittelsäuren.<br />

Nachteilig ist, dass wasserbasierte<br />

Reiniger – wie in der heimischen<br />

Spülmaschine – häufig<br />

mehrere Phasen durchlaufen müssen,<br />

um den Reinigungsprozess<br />

abzuschließen.<br />

Anforderungen an die<br />

Eigenschaften von Reinigern<br />

Je nach Beschaffenheit der Baugruppe<br />

muss es dem Reiniger beispielsweise<br />

gelingen, ionische Rückstände<br />

unter Komponenten zu entfernen,<br />

wobei es unter anderem auf<br />

den Abstand der Komponenten<br />

und der Leiterplatte, den Standoff,<br />

ankommt. Werden unterschiedliche<br />

Materialien gelötet bzw. gebondet,<br />

oder ist allgemein mehr Flussmittel<br />

im Einsatz, muss der Reiniger in<br />

der Lage sein, die Reste vollständig<br />

zu entfernen. Aus optischen Gründen<br />

sind ggf. auch glänzende Lötstellen<br />

gefordert, welche der Reiniger<br />

ohne zusätzliche Additive schaffen<br />

sollte (Bild 12).<br />

Aus Sicht eines Reinigungsdienstleisters<br />

ist zudem eine hohe Ergiebigkeit<br />

sowie eine lange Standzeit<br />

des Reinigungsbads gewünscht.<br />

Zudem sollte er leicht abspülbar sein<br />

und keine Rückstände hinterlassen.<br />

Ablauf der<br />

Baugruppenreinigung<br />

Für eine professionelle Baugruppenreinigung<br />

sind mindestens die<br />

folgenden fünf Schritte erforderlich:<br />

1) Analyse der Baugruppe und<br />

Ermitteln der Prozessparameter<br />

(z.B. verwendete Lotpasten, Standoffs,<br />

hygroskopische Bauteile…)<br />

2) Auswahl der passenden Reinigungschemie<br />

3) Durchführen der Reinigungsprozesses<br />

4) Trocknung im Umluftofen (reicht<br />

meist völlig aus, wenn die Prozessparameter<br />

richtig gewählt wurden)<br />

oder alternativ im Vakuum-Ofen<br />

(führt zu höheren Kosten, bringt<br />

aber nicht zwangsweise bessere<br />

Ergebnisse)<br />

5) Analyse der gereinigten Baugruppe<br />

nach den oben angegebenen<br />

Kriterien. Wenn OK, Prozessparameter<br />

einhalten und überwachen.<br />

Wenn n.i.O., Prozessparameter<br />

anpassen, ggf. andere Reinigungschemie<br />

wählen und Schritte 3,<br />

4 und 5 erneut durchlaufen.<br />

Tipps vom Profi<br />

Achten Sie darauf, dass Reinigung,<br />

Handling und Verpackung vollständig<br />

in einem ESD- geschützten<br />

Bereich ablaufen. Sonst besteht die<br />

Gefahr, dass statisch aufgeladene<br />

Verpackungen vor allem ionische<br />

Verschmutzungen „aufsaugen“ und<br />

auf dem Transportweg an die Baugruppe<br />

abgeben.<br />

Vergossenen oder lackierten Bauteilen<br />

sieht man meist nicht mehr<br />

an, ob sie zuvor korrekt gereinigt<br />

wurden. Klarheit schafft an dieser<br />

Stelle nur eine Röntgeninspektion.<br />

Vor allem ionische Verschmutzungen,<br />

aber auch Harzspritzer sind<br />

darin gut zu erkennen (Bild 13). ◄<br />

Bild 13: Der Röntgenblick offenbart: Diese Baugruppe wurde vor dem<br />

Verguss nicht gereinigt © etech-weber<br />

62 3/<strong>2021</strong>


Reinigung<br />

Ionische Verunreinigungen auf Leiterplatten<br />

aktuellen Revision der IPC 6012<br />

E bzw. im Automotive- Addendum<br />

IPC-6012DA-WAM1 durch<br />

0,75 NaCl äq./cm² ersetzt.<br />

CleanControlling GmbH<br />

www.cleancontrolling.de<br />

Die Prüfung der ionischen Sauberkeit<br />

von Leiterplatten gemäß<br />

IPC TM-650 2.3.25 gewinnt immer<br />

mehr an Bedeutung für die Bewertung<br />

der Qualtitätskriterien. Zeitgleich<br />

führen verbesserte Herstellungsverfahren<br />

und neue Normen<br />

zu sinkenden Grenzwerten.<br />

So wird der historische Grenzwert<br />

von 1,56 µg NaCl äq./cm² in der<br />

Resistivity Of Solvent Extract<br />

(ROSE)<br />

Um diesen Entwicklungen Rechnung<br />

zu tragen, erweiterte Clean-<br />

Controlling die analytischen Kapazitäten<br />

um ein ROSE-Kontaminometer<br />

der neusten Generation. Mit<br />

der Inbetriebnahme des neuen MI-<br />

ConTTest 250 können auch geringste<br />

Rückstände sicher nachgewiesen<br />

und bewertet werden.<br />

Die ROSE-Messung stellt eine<br />

schnelle und kostengünstige<br />

Methode zur Bestimmung der Leitfähigkeit<br />

von ionischen Rückständen<br />

auf elektronischen Bauteilen dar. Die<br />

ionischen Rückstände werden extrahiert,<br />

anschließend der spezifische<br />

Widerstand der Lösung bestimmt<br />

und danach die Ergebnisse gegen<br />

Natriumchlorid kalibriert und in µg<br />

NaCl-Äquivalente pro cm² umgerechnet.<br />

◄<br />

Digitale Oszilloskope<br />

Der Weg zum professionellen Messen<br />

Joachim Müller<br />

Format 21 x 28 cm, Broschur, 388<br />

Seiten, ISBN 978-3-88976-168-2<br />

beam-Verlag 2017, Preis 24,95 Euro<br />

Aus dem Inhalt:<br />

• Verbindung zum Messobjekt über<br />

passive und aktive Messköpfe<br />

• Das Vertikalsystem – Frontend und<br />

Analog-Digital-Converter<br />

• Das Horizontalsystem – Sampling<br />

und Akquisition<br />

• Trigger-System<br />

• Frequenzanalyse-Funktion – FFT<br />

• Praxis-Demonstationen:<br />

Untersuchung von Taktsignalen,<br />

Demonstration Aliasing, Einfluss der<br />

Tastkopfimpedanz<br />

• Einstellungen der Dezimation,<br />

Rekonstruktion, Interpolation<br />

• Die „Sünden“ beim Masseanschluss<br />

• EMV-Messung an einem<br />

Schaltnetzteil<br />

• Messung der Kanalleistung<br />

Weitere Themen für die praktischen<br />

Anwendungs-Demos sind u.a.: Abgleich<br />

passiver Tastköpfe, Demonstration der<br />

Blindzeit, Demonstration FFT, Ratgeber<br />

Spektrumdarstellung, Dezimation,<br />

Interpolation, Samplerate, Ratgeber:<br />

Gekonnt triggern.<br />

Im Anhang des Werks findet sich eine<br />

umfassende Zusammenstellung der<br />

verwendeten Formeln und Diagramme.<br />

Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de<br />

oder Sie bestellen über info@beam-verlag.de<br />

3/<strong>2021</strong><br />

63


Dienstleistung<br />

Entwicklungsdienstleistung nach dem Motto<br />

„Unser Service – Ihr Gewinn“<br />

Als Auftragsprojekt unterstützt cms electronics aktuell die Entwicklung einer Steuerung für das automatisierte<br />

Gleichstromladen von Batterien und bringt diese zur Serienreife. Mit dem Endgerät soll eine Unabhängigkeit von<br />

Lademöglichkeiten erreicht werden.<br />

cms electronics<br />

www.cms-electronics.com<br />

In der Elektronikindustrie kann<br />

cms electronics die gesamte Dienstleistungskette<br />

im Entstehungsprozess<br />

einer elektronischen Baugruppe<br />

abdecken und seine Kunden<br />

individuell unterstützen. Das<br />

Kerngeschäft ist dabei die Bestückung<br />

der Leiterplatte, manuell<br />

und/oder hochautomatisiert mit<br />

neuesten Technologien und nach<br />

den aktuellsten Standards. Wir<br />

beschaffen die Bauteile – in Europa,<br />

in der ganzen Welt und haben<br />

dafür sogar ein eigenes Procurement<br />

Service Unternehmen in<br />

China gegründet. cms electronics<br />

sorgt damit für den reibungslosen<br />

logistischen Ablauf. Die bestückten<br />

Bauteile sind rechtzeitig und in<br />

der bestellten Menge bei unseren<br />

Kunden. Ohne Fehler, da wir mit<br />

Eigenentwicklungen von Multifunktions-Testanlagen<br />

auch 100 % Prüfungen<br />

durchführen.<br />

„Unser Service – Ihr Gewinn“<br />

Im Product-Creation-Prozess bietet<br />

cms electronics Kompetenz bei<br />

folgenden Schwerpunkten:<br />

• Entwicklung von Hard- und Software<br />

für elektronische und mechatronische<br />

Baugruppen, Geräte<br />

und Systeme<br />

• kundenspezifisches Design der<br />

Leiterplatte über die Baugruppe<br />

bis hin zu Geräten und Systemen<br />

• Entwicklung von Testkonzepten<br />

mittels qualitäts- und zuverlässigkeitsbestimmender<br />

Verfahren<br />

Mit langjähriger Expertise und<br />

Erfahrung in Entwicklung und Fertigung<br />

bietet cms electronics die<br />

technische Unterstützung, die die<br />

Umsetzung von komplexen Projekten<br />

fordert. Ein Vorteil dabei ist,<br />

dass das NPI (New Product Introduction)<br />

mit etablierten Prozessen<br />

in unserem Unternehmen gelebter<br />

Alltag ist. Genau diese Erfahrung<br />

und natürlich ein wettbewerbsfähiges<br />

Angebot gemäß den Kundenanforderungen<br />

waren ausschlaggebend,<br />

dass cms electronics nun<br />

das Steuergerät für ein Produkt zur<br />

unabhängigen Ladung von Batterien<br />

entwickelt. Autarke Stromerzeuger<br />

für LKWs, Camper, Boote und Kommunalgeräte<br />

werden vom Kärntner<br />

Startup Unternehmen Mebrex electric<br />

solutions entwickelt und angeboten.<br />

„Aufladen – einfach und überall“<br />

ist dabei der Ansatz.<br />

Die Firma cms electronics entwickelt<br />

für und mit Mebrex ein universelles<br />

Steuergerät, das eine Motor-<br />

Generatoreinheit mit DC-Ausgang<br />

regelt. Diese Motor-Generator-Einheit,<br />

die je nach Anwendung unterschiedliche<br />

Leistung haben kann,<br />

liegt direkt an einer Batterie und<br />

soll diese im Bedarfsfall sowohl<br />

unterstützen als auch laden. Ziel<br />

ist es, kosten- und ressourcensparend<br />

eine autarke Energieversorgung<br />

in Kombination mit alternativen<br />

Energiequellen und Batteriespeichern<br />

zu ermöglichen.<br />

Aufgaben und<br />

Herausforderungen<br />

Die Aufgabenstellung der Entwicklung<br />

umfasst die Umsetzung<br />

der definierten Funktionen in Bezug<br />

auf Hard- und Software sowie die<br />

Realisierung von Prototypen, welche<br />

die Funktionalität unter allen<br />

definierten Betriebsbedingungen<br />

und an unterschiedlichen Stromerzeugervarianten<br />

sicher nachweisen<br />

sollen.<br />

Die Herausforderungen dabei<br />

sind, dass die Endprodukte auch<br />

von nicht technisch versierten Endverbrauchern<br />

betrieben werden<br />

können. Ein benutzerfreundliches<br />

und sicheres Grundprodukt ist für<br />

den Endverbraucher als essenzi-<br />

64 3/<strong>2021</strong>


Dienstleistung<br />

ell anzusehen. Alle Funktionen der<br />

Steuerplatine werden daher nach<br />

dem sogenannten Poka-Yoke-Prinzip<br />

entworfen. Damit lässt sich<br />

beispielsweise vermeiden, dass<br />

bei Anschluss des Stromgenerators<br />

an eine tiefentladene Batterie<br />

Schäden auftreten. Dieser Generator<br />

soll als universelle Plattform für<br />

verschiedene Batteriespannungen<br />

eingesetzt werden, was eine weitere<br />

Herausforderung darstellt. Kurz<br />

gesagt, sollen damit die Vertriebsmärkte<br />

Camping, Offroad, E-Motorboot<br />

oder LKW bedient werden. Um<br />

auch dem Trend der Zeit gerecht zu<br />

werden, muss die Option einer Bluetooth-Erweiterung<br />

inklusive Steuerung<br />

mittels Smartphone-App in<br />

der Entwicklung vorbereitet werden.<br />

Das übergeordnete Ziel ist, neben<br />

der grundlegenden Funktionalität<br />

der Steuerung, eine Industrialisierung<br />

auf dem Stand der Technik zu<br />

erarbeiten, welche mit konkurrenzfähigen<br />

Preisen und effizienter Produktion<br />

in Serienmengen angeboten<br />

werden kann.<br />

Das Team der cms electronics<br />

arbeitet dabei eng mit dem Auftraggeber<br />

Mebrex zusammen. Bei diesem<br />

Projekt arbeitet cms electronics<br />

erstmals mit einem Startup zusammen<br />

und wird bei der Entwicklung<br />

von einem weiteren Partner unterstützt.<br />

„Die Kreativität und Unbefangenheit<br />

bei der Herangehensweise<br />

in diesem Projekt ist auch für<br />

cms electronics inspirierend“, meint<br />

Harald Pasterk, der das Entwicklungsteam<br />

bei cms electronics leitet,<br />

zur Zusammenarbeit. „Als Dienstleistungsbetrieb<br />

für die Elektronikfertigung<br />

kennen wir bei cms electronics<br />

die wichtigen Normen und<br />

sind durch deren Anforderungen in<br />

der Arbeitsweise geprägt.“<br />

Ziel fast erreicht<br />

Machbarkeitsprüfungen, Pflichtenhefterstellung<br />

und detaillierte<br />

Projektpläne sind Selbstverständlichkeiten,<br />

die in der Zusammenarbeit<br />

bei Produktentwicklungen unerlässlich<br />

sind. Nach Entwicklung und<br />

Prototypenphase soll nach Ende<br />

der Vorserie und Freigabe auch<br />

die Serienfertigung von cms electronics<br />

erfolgen. Vor kurzem wurden<br />

mit der Fertigung der ersten Prototypen<br />

begonnen und cms electronics<br />

steht damit vor der erfolgreichen<br />

Produktrealisierung. Natürlich kann<br />

Mebrex auch dabei auf das Service<br />

des EMS-Dienstleisters cms electronics<br />

zählen. ◄<br />

Ihr Premium E²MS Dienstleister<br />

„Made in Germany“<br />

übernimmt RAWE auch die Rolle<br />

als Fertigungsdienst leister für Systeme,<br />

die kundenseitig konstruiert<br />

werden.<br />

RAWE Verwaltungsgebäude am Ortsrand von Weiler<br />

Die RAWE Electronic GmbH<br />

ist Systemdienstleister der Elektronikbranche<br />

mit Sitz in Weiler<br />

im Allgäu. Mit 300 Mitarbeitern<br />

werden elektronische Baugruppen<br />

und Systeme für namhafte<br />

Unternehmen aus unterschiedlichen<br />

Industriebereichen entwickelt<br />

und produziert. RAWE fertigt<br />

für die Branchen Profiküchentechnik<br />

und Hausgeräte, Nutzfahrzeuge,<br />

Gasmesstechnik, Heizung<br />

und Sanitär, Industrieelektronik<br />

sowie Automotive. Letzteres<br />

in Großserien mittels vollautomatischen<br />

Fertigungs-, Montageund<br />

Prüfanlagen. Zum Produktportfolio<br />

zählen auch Tastaturen<br />

und Eingabesysteme. RAWE entwickelt<br />

kundenspezifische HMI’s<br />

von der kostengünstigen Folientastatur<br />

bis hin zu komplexen<br />

Touch-Display Anwendungen.<br />

Neben der Produktentwicklung<br />

RAWE steht für fortlaufende<br />

Innovation. Das ist der Schlüssel<br />

zur Schaffung von Alleinstellungs-merkmalen,<br />

die RAWE mit<br />

höchster Präzision zum Kundennutzen<br />

umsetzt. Eingebunden<br />

in die ländliche Umgebung des<br />

Allgäus, erkennen wir unsere<br />

besondere Verpflichtung gegenüber<br />

unseren Mitarbeitern und<br />

unserer Umwelt. Wir orientieren<br />

uns an unserer Unternehmenspolitik,<br />

die hohe Ansprüche an<br />

Qualitäts- und Umweltmanagementrichtlinien<br />

stellt.<br />

Plasmatieren – saubere Oberflächen<br />

zum sicheren Fügen von Komponenten<br />

Die RAWE Electronic GmbH ist<br />

Teil der Demmel Gruppe mit Sitz<br />

in Scheidegg im Allgäu und weltweit<br />

über 1.400 Mitarbeitern und<br />

Tochtergesellschaften in Deutschland,<br />

Schweiz, USA, China und<br />

Singapur.<br />

RAWE Electronic GmbH • Bregenzer Straße 43 • 88171 Weiler-Simmerberg • Telefon 08387/398-0 • info@rawe.de • www.rawe.de<br />

3/<strong>2021</strong><br />

65


Dienstleistung<br />

Einfacherer Entwicklungs- und Fertigungsprozess<br />

zwischen Designer und Hersteller<br />

Die Firmen Elektronikfabrik Limtronik und Luminovo vereinfachen Prozesse von der Idee bis zum fertigen<br />

Elektronikprodukt.<br />

nik GmbH, und fährt fort: „Um diese<br />

Prozesse zu verkürzen und zu vereinfachen,<br />

erarbeiten wir derzeit mit<br />

Luminovo eine Software. Auf Grund<br />

der Zentralisierung von verteilten<br />

Prozessen und intuitiver Bedienung<br />

ermöglicht es diese Software, dass<br />

Daten auf einfache Weise gesammelt<br />

und ausgewertet werden können<br />

und darauf basierend anschließend<br />

KI-Modelle ausgeprägt werden<br />

können. Das Kalkulationstool<br />

wird im Endausbau abgestimmt auf<br />

unsere Produktion und Einrichtung<br />

sein und so den Prozess der Angebotskalkulation<br />

weiter optimieren.“<br />

Prozessoptimierung rund um<br />

die Elektronikentwicklung<br />

Limtronik GmbH<br />

www.limtronik.de<br />

Mit Automatisierung, intuitiver<br />

Bedienung und cloud-basierter<br />

Datenverarbeitung die Entwicklung<br />

und Marktreife von Elektronikprodukten<br />

digitalisieren und damit<br />

beschleunigen – das ist das gemeinsame<br />

Ziel des Software-Experten<br />

Luminovo und des EMS-Spezialisten<br />

Limtronik GmbH. Im Zuge<br />

dessen entwickeln Limtronik und<br />

Luminovo im ersten Schritt eine<br />

Software, die ein Abbild der Produktion<br />

darstellt. Anhand dessen<br />

soll später – auch mit dem Einsatz<br />

von Deep-Learning-Mechanismen<br />

– ein Tool für die optimierte Angebotskalkulation<br />

entstehen. Die Limtronik<br />

GmbH ist Experte für Electronic<br />

Manufacturing Services (EMS)<br />

und Joint Development Manufacturing<br />

Partner. Das Portfolio erstreckt<br />

sich von der Unterstützung bei der<br />

Produktentwicklung über die Fertigung<br />

bis zum After-Sales-Service.<br />

„Die Ermittlung der Herstellungskosten<br />

ist für ein in der Anfrage<br />

befindliches Produkt ein zeitaufwändiger<br />

Prozess. Hinzu kommt,<br />

dass nicht jedes Projekt zu einer<br />

Beauftragung führt. Auf jeden Fall<br />

müssen immer die Machbarkeit<br />

und der Aufwand geprüft werden.<br />

Danach erfolgt der eigentliche Kalkulationsprozess<br />

für Material- und<br />

Produktionskosten“, erklärt Gerd<br />

Ohl, Geschäftsführer der Limtro-<br />

Die Software von Luminovo, Lumi-<br />

Quote, ist neu am Markt und wird<br />

Prozesse von der Idee bis zum fertigen<br />

Elektronikprodukt vereinfachen.<br />

Dabei werden Abläufe digitalisiert<br />

und vereinheitlicht. Es entsteht<br />

eine Art neues Elektronik-Betriebssystem<br />

für den Entwicklungs- und<br />

Fertigungsprozess zwischen dem<br />

Designer sowie dem Hersteller des<br />

fertigen Produkts. In der Endausbaustufe<br />

soll das Programm bereits<br />

beim Auftraggeber einsetzbar sein,<br />

um frühzeitig zu erkennen, ob die<br />

neue Produktidee überhaupt sinnvoll<br />

realisierbar ist.<br />

Limtronik ist als Elektronikfabrik<br />

einer der Entwicklungspartner von<br />

Luminovo. Das Unternehmen wird<br />

das Produkt sowohl selbst einsetzen<br />

als auch die Entwicklung verschiedener<br />

Features unterstützen.<br />

Gerd Ohl erklärt: „Wir befinden<br />

uns in Phase eins einer Minimum-Viable-Product-Systematik.<br />

Im ersten Schritt soll die Durchlaufzeit<br />

von Angeboten in unserer<br />

Elektronikfabrik weiter verkürzt<br />

werden. So entsteht am Ende eine<br />

höher Wertschöpfung. Wir testen<br />

mit Luminovo die Praxistauglichkeit<br />

des Produktionskostenkalkulationstools.<br />

Schrittweise sollen dann<br />

auch andere Features für den Prozess<br />

vom Design zur Marktreife entwickelt<br />

werden.“ ◄<br />

66 3/<strong>2021</strong>


Dienstleistung<br />

Vom Leiterplatten-Layout zur<br />

fertig bestückten Baugruppe<br />

Beta Layout GmbH<br />

info.de@beta-layout.com<br />

www.beta-layout.com/<br />

layoutservice<br />

Auf der Webseite des Elektronikdienstleisters<br />

Beta Layout<br />

können ab sofort Leiterplattenentwürfe<br />

(Layouts) in allen<br />

gängigen Datenformaten inklusive<br />

fertig bestückter Leiterplatten<br />

bestellt werden. Das Unternehmen<br />

startete 1989 mit der reinen<br />

Dienstleistung der Layout-<br />

Erstellung für Leiterplatten. Im<br />

Jahr <strong>2021</strong> ist Beta Layout mit der<br />

neuesten Produkterweiterung in<br />

der Zukunft angekommen: Innerhalb<br />

von wenigen Sekunden wird<br />

online ein Pauschalpreis für einen<br />

kompletten Prototypen ermittelt.<br />

Dieser kann anschließend mit nur<br />

wenigen Klicks bestellt werden.<br />

Der einfache Ablauf einer<br />

Bestellung<br />

startet für den Kunden mit dem<br />

Upload des Schaltplans und einer<br />

technischen Zeichnung der Leiterplatte.<br />

Im nun folgenden Konfigurator<br />

werden die technischen<br />

Spezifikationen und Rahmenbedingungen<br />

der Bestellung ausgewählt.<br />

Aktuell kann online zwischen<br />

22 bzw. 28 Arbeitstagen<br />

Produktionszeit – vom Beginn<br />

des Leiterplattenentwurfs bis<br />

zur Lieferung der fertig bestückten<br />

Leiterplatte – gewählt werden.<br />

Die hierfür benötigte Bauteilliste<br />

wird automatisch im Konfigurator<br />

erstellt. Mit dem integrierten Onlinetool<br />

MagicC-BOM werden nur<br />

noch die vorgeschlagenen Bauteile<br />

ausgewählt und die Stückzahl<br />

wird festgelegt. Durch die<br />

Priorisierung der Lagerbauteile<br />

von Beta Layout wird eine<br />

möglichst kostengünstige und<br />

schnelle Bestückung der Leiterplatte<br />

sichergestellt.<br />

Während des<br />

Design-Prozesses<br />

werden Kunden über den Status<br />

ihrer Bestellung informiert. Ab<br />

sofort müssen sich Entwickler<br />

nicht mehr einzeln um Entwurf<br />

und Fertigung der Leiterplatte,<br />

das Lasern der Schablonen,<br />

die Bestellung der passenden<br />

Bauteile und die anschließende<br />

Bestückung kümmern. Bei Beta<br />

Layout bekommen Entwickler –<br />

ab Schaltpan – mit nur einer einzigen<br />

Bestellung ihre komplette<br />

Baugruppe aus deutscher Produktion<br />

geliefert.<br />

Mit diesem neuen Service<br />

stärkt Beta Layout seine Position<br />

als zentraler Partner für alle<br />

Ingenieure in der Prototypenentwicklung<br />

mit hohem Anspruch<br />

an Flexibilität und kompetenten<br />

Ansprechpartnern. ◄<br />

3/<strong>2021</strong><br />

67


Dienstleistung<br />

Lohnende und zukunftssichernde Investition in<br />

neue ASM-Fertigungslinie<br />

Der EMS-Dienstleister elektron systeme und Komponenten nahm eine neue Bestückungslinie von ASM Siplace<br />

inklusive diverser Transportsysteme von Asys und ein Reflow-Lötsystem von Rehm Thermal Systems in Betrieb.<br />

elektron systeme und<br />

Komponenten<br />

GmbH & Co. KG<br />

info@elektron-systeme.de<br />

www.elektron-systeme.de<br />

Nach einer Nutzung der Gesamtlinie<br />

von etwas mehr als eineinhalb<br />

Jahren, zieht Harald Weiß, technischer<br />

Geschäftsführer der elektron<br />

systeme eine mehr als positive<br />

Bilanz.<br />

„Als Nutzer einer bestehenden<br />

Fertigungslinie von ASM Siplace<br />

lag es für uns nahe, unsere Produktionskapazitäten<br />

durch eine weitere<br />

ASM-Linie zu erweitern“, blickt<br />

Weiß zurück. So entschied sich das<br />

Management für eine 3-modulige<br />

Siplace SX-Linie, inkl. eines DEK-<br />

Schablonendruckers des Typs Neo-<br />

Horizon03iX sowie für ein Reflow-<br />

Lötsystem VisionXP+ nitro von<br />

Rehm. Der Baugruppentransport,<br />

sowie das Be- und Entladen der<br />

Linie erfolgt mit Modulen von Asys.<br />

„Für uns als mittelständischer<br />

EMS-Dienstleister ist dies eine hohe<br />

Investition. Ob wir diese auch durchgeführt<br />

hätten, wenn wir gewusst<br />

hätten, was 2020 mit Corona passiert,<br />

ist fraglich. Unstrittig ist aber,<br />

dass uns die Linie bei der schnellen<br />

und zuverlässigen Belieferung<br />

unserer Kunden in der Corona-<br />

Zeit geholfen hat“, so Michael Walter,<br />

kaufmännischer Geschäftsführer<br />

bei elektron systeme. Die Auftragslage<br />

von elektron systeme ist<br />

gut und so konnte die neue Produktionslinie<br />

schnell beweisen, wie leistungsfähig<br />

sie ist. „In der bisherigen<br />

Corona-Zeit war die neue Anlage<br />

und die Einarbeitung an dieser nicht<br />

das Bottle neck. Vielmehr ist<br />

es die Bauteilversorgung, die<br />

hin und wieder Kopfschmerzen<br />

bereitet“, erinnert sich<br />

Walter. elektron systeme<br />

bestückt auf 2300 m² Produktionsfläche<br />

nicht nur Leiterplatten<br />

in SMD- und THT-<br />

Technologie, sondern produziert<br />

auch komplette elektronische<br />

Geräteeinheiten.<br />

Führende<br />

Bestückungsplattform<br />

Das Siplace SX-Bestückungssystem<br />

ist eine der<br />

führenden Bestückungsplattformen<br />

für die hochflexible<br />

Elektronikfertigung, so wie<br />

sie bei elektron systeme tagtäglich<br />

ansteht. Mit den drei Bestückungsköpfen,<br />

dem Siplace SpeedStar,<br />

dem Siplace MultiStar und dem<br />

Siplace TwinStar können alle aktuellen<br />

Bauteilformen und -größen ab<br />

0201 metrisch abgedeckt werden.<br />

Insgesamt können mit dem Bestückungsautomaten<br />

maximal 86.500<br />

Bauteile pro Stunde platziert werden.<br />

Diese werden mit bis zu 120 8<br />

mm-Feedern der Maschine zur Verfügung<br />

gestellt. Bauelemente können<br />

aber auch mit Gurten, Trays,<br />

Stangen und Bowls bestückt werden.<br />

Auch Sonder- und THT-Bauteile<br />

können zuverlässig zugeführt<br />

werden. Wegen der eingesetzten<br />

Longboard-Option beträgt die maximale<br />

Leiterplattengröße satte 1525<br />

× 560 mm.<br />

Der Schablonendrucker NeoHorizon<br />

03iX ist modular aufgebaut und<br />

kann je nach Bedarf an die Anforderungen<br />

des Elektronikherstellers<br />

mit unterschiedlichen Klemm- und<br />

Transportoptionen, Sensor- und<br />

Kamerasystemen oder der neuesten<br />

Version des Druckkopfsystems DEK<br />

ProFlow ATx aufgerüstet oder auch<br />

nachträglich angepasst werden. Mit<br />

Kernzykluszeiten von 8 s und einer<br />

Wiederholgenauigkeit von bis zu 25<br />

µm @ >2 Cpk erfüllen DEK NeoHorizon<br />

03iX Drucker hohe Ansprüche<br />

an Geschwindigkeit, Effizienz und<br />

Genauigkeit. Des Weiteren ist der<br />

Drucker besonders bediener- und<br />

servicefreundlich, da alle Eingriffe<br />

für den Betrieb und die Wartung von<br />

der Vorderseite der Maschine erfolgen<br />

können. Der DEK NeoHorizon<br />

03iX ist für unterschiedlichste Fertigungsphilosophien<br />

ausgelegt, egal<br />

ob High-Speed-Fertigung, hochflexible<br />

Bestückung kleinster Losgrößen,<br />

Pin-in-Paste, kleinste Bauteile<br />

und feinste Aperturen, Stufenschablonen,<br />

regelmäßiger Einsatz der<br />

Unterseitenreinigung, Leiterplatten<br />

für spezielle Substrate oder unterschiedlichste<br />

Pastentypen. „Dies<br />

waren auch die Gründe, warum<br />

wir uns für diesen Druckertyp entschieden<br />

haben, denn auf Grund<br />

seiner Konfiguration haben wir mit<br />

ihm die besten Möglichkeiten, auf<br />

zukünftige Fertigungsentwicklungen<br />

und Kundenanfragen zu reagieren.<br />

Der Grad der Flexibilität ist sehr<br />

hoch“, erklärt<br />

Der i-Punkt: das<br />

Reflow-Lötsystem<br />

Abgerundet wird die Linie durch<br />

das Reflow-Lötsystem VisionXP+<br />

nitro von Rehm. Der Reflow-Ofen<br />

ist u.a. mit einer Mittelunterstützung,<br />

einem O2-Analysegerät, einer Stickstoffregelung,<br />

sowie einem externen<br />

Wasser-Rückkühlsystem ausgestattet.<br />

Mit besonderem Augenmerk<br />

auf Energieeffizienz, Reduzierung<br />

von Emissionen und Betriebskosten<br />

wurden bei der VisionXP+<br />

nitro EC-Motoren integriert, mit<br />

denen Kunden, wie elektron systeme,<br />

Energie einsparen können.<br />

Dieser Nachhaltigkeitsaspekt war<br />

ein Haupt-Entscheidungsgrund<br />

für das Management des EMS-<br />

Dienstleisters.<br />

„Für uns ist es wichtig, eine Fertigungsline<br />

zu nutzen, mit der wir auf<br />

alle Veränderungen des Marktes<br />

und unserer Kunden reagieren können.<br />

Dies ist mit der neuen Linie<br />

gegeben und es ist ebenfalls beruhigend,<br />

denn wir haben ja gerade in<br />

der letzten Zeit gesehen, wie schnell<br />

sich Marktbedingungen verändern<br />

können“, so Walter. ◄<br />

68 3/<strong>2021</strong>


Dienstleistung<br />

Inline-3D-Solder-Paste-<br />

Inspektionssystem erweitert<br />

SMD-Bestückungslinie<br />

Ein neues 3D-SPI-System stärkt und verbessert bei der productware<br />

GmbH die Qualität und die Produktionsprozesse bei der automatisierten<br />

Verarbeitung von SMD-Komponenten.<br />

Die productware GmbH, ein EMS-Unternehmen,<br />

untermauert damit ihren Einsatz für höchste<br />

Bestückungsqualität von SMD-Komponenten<br />

mit stabilen, jederzeit reproduzierbaren Verarbeitungsprozessen.<br />

Die Investition ist ein 8030-<br />

2C Inline-3D-Solder-Paste-Inspektion-System<br />

der neusten Generation von Koh Young. Mit dem<br />

Erwerb und der Inbetriebnahme dieses hochmodernen<br />

Moirè-Messsystems schafft productware<br />

die Voraussetzung für weitere Prozessund<br />

Qualitätsverbesserungen bei der automatisierten<br />

Bestückung von SMD-Komponenten<br />

auf elektronischen Flachbaugruppen.<br />

Durch die zuverlässige Fehlererkennung dient<br />

das 3D SPI-System insbesondere der Analyse<br />

von Schwachstellen und Fehlern während des<br />

Lotpastendrucks. Das System liefert absolute<br />

Messergebnisse und weist damit deutliche Vorteile<br />

gegenüber einem bildbasierenden System<br />

auf. Zu den besonderen Stärken zählen neben<br />

der schattenfreien 3D-Messung durch 2-Wege-<br />

Weißlichtprojektion auch die Kompensation von<br />

Verwölbungen der Leiterplatten bis max. +/-5 mm<br />

inklusive Stretching und Shrinking. Das exakte<br />

Volumen und die genaue Höhe der Lotpaste auf<br />

den bedruckten Pads wird ebenso sicher detektiert<br />

wie unzureichendes beziehungsweise zu<br />

viel Lot. Weiterhin erkennt das System feinste<br />

Brückenbildungen oder Verschmierungen und<br />

es misst X- und Y-Positionsversatz. Ein Infrarot-<br />

RGB-Beleuchtungsdom garantiert die Darstellung<br />

der Messungen in Echtfarben. Die Messgenauigkeit<br />

liegt dabei


Software<br />

Testen, Messen und mehr mit AR<br />

Mit Augmented Reality PCB-Prototypen in<br />

Betrieb nehmen und testen<br />

Beim manuellen Test und bei der Inbetriebnahme von Leiterplatten kann Augmented Reality helfen,<br />

die Arbeitsweise deutlich zu vereinfachen und Fehler leichter zu erkennen.<br />

Bisher musste beim Messen von<br />

Leiterplatten immer zwischen verschiedenen<br />

Ansichten eines Schaltplans,<br />

einer Beschreibung der Pinbelegung<br />

von komplexeren Bauteilen,<br />

Datenblättern und dem Prototyp<br />

gewechselt werden. Bei Fine-Pitch-<br />

Bauteilen mit geringem Abstand<br />

zwischen den Pins ist das akribische<br />

Abzählen bis zum Pin, an<br />

dem gemessen wird, fehlerträchtig.<br />

Mit dem inspectAR Overlay-<br />

Viewer wird die Inbetriebnahme<br />

von Leiterplatten durch Augmented<br />

Reality nach Ansicht des Herstellers<br />

revolutioniert.<br />

AR Basics<br />

Augmented Reality ist die computergestützte<br />

Erweiterung der<br />

Realitätswahrnehmung durch die<br />

visuelle Darstellung von Informationen,<br />

also die Ergänzung von Bildern<br />

oder Videos mit computergenerierten<br />

Zusatzinformationen<br />

oder virtuellen Objekten mittels<br />

Einblendung oder Überlagerung.<br />

Der PCB-Overlay-Viewer inspectAR<br />

nutzt diese Technologie der<br />

erweiterten Realität.<br />

Der zu testende Prototyp, die<br />

Messspitzen und die Tastköpfe<br />

werden von einer Web-Kamera in<br />

Echtzeit gefilmt und auf einem Bildschirm<br />

dargestellt. Nachdem die<br />

Software die Ecken oder markante<br />

Punkte auf der Leiterplatte erkannt<br />

hat, sind die Abmessungen und Orientierung<br />

der Leiterplatte im Raum<br />

bekannt und es können die CAD-<br />

Layout-Daten als Overlay mit den<br />

Autor:<br />

Dirk Müller<br />

FlowCAD EDA-Software<br />

Vertriebs GmbH<br />

www.flowcad.de<br />

Einmalige Kalibrierung des Overlays zur Leiterplatte<br />

70 3/<strong>2021</strong>


Software<br />

Einfaches Lokalisieren von Messpunkten<br />

Koordinaten auf der Leiterplatte verknüpft<br />

und auf dem Bildschirm eingeblendet<br />

werden.<br />

Nach der Kalibrierung folgt die<br />

Überlagerung der Design-Informationen<br />

mit dem Prototyp, wenn er<br />

bewegt, rotiert oder zur Ansicht der<br />

Unterseite umgedreht wird. Durch<br />

Filterung der überlagerten CAD-<br />

Daten und dem Live-Bild der Kamera<br />

lassen sich gezielt nützliche Informationen<br />

für den nächsten Arbeitsschritt<br />

einblenden.<br />

3/<strong>2021</strong><br />

Virtuelle Netzliste<br />

In den CAD-Daten sind das<br />

Routing auf und innerhalb der Leiterplatte,<br />

die Lötflächen für Bauteil-Pins,<br />

Durchkontaktierungen<br />

und Testpunkte verfügbar. Durch<br />

Selektieren und Filtern können nur<br />

gewünschte Informationen aus den<br />

CAD Daten übersichtlich eingeblendet<br />

werden. Bei einem so eingeblendeten<br />

Layout einer Verbindung eines<br />

gesamten elektrischen Netzes erhält<br />

man schnell einen Überblick über<br />

die Signalverläufe bei der Inbetriebnahme<br />

oder Fehleranalyse auf der<br />

realen Leiterplatte. Signale lassen<br />

sich leicht verfolgen und alle geeigneten<br />

Stellen, an denen gemessen<br />

werden kann, sind auf einen Blick<br />

zu sehen.<br />

Die unterschiedlichen Farben<br />

für Elemente auf unterschiedlichen<br />

Lagen helfen dem Betrachter bei<br />

der Orientierung.<br />

Da das Overlay der CAD-Daten<br />

auch beim Blick auf die Unterseite<br />

der Leiterplatte den Bewegungen<br />

durch Rotieren, Spiegeln und perspektivische<br />

Ansichten folgt, verliert<br />

man nicht den Überblick – wie<br />

man die Leiterplatte auch dreht<br />

oder wendet.<br />

Bei dichten Layouts lassen sich<br />

gesuchte Leitungen einfach finden<br />

und ggf. besser zugängliche Durchkontaktierungen<br />

statt Bauteil-Pins<br />

als Messpunkt verwenden. Bei<br />

verästelten Topologien und vielen<br />

Lagenwechseln kann schnell auf der<br />

Ober- und Unterseite geprüft werden,<br />

ob ein Signal an allen Pins der<br />

beteiligten Bauteile richtig anliegt.<br />

Bei komplexeren Schaltungen<br />

sind Symbole der Bauteile auf mehreren<br />

Seiten eines Schaltplans verteilt<br />

und über Offpage-Konnektoren<br />

miteinander verbunden. Zur Signalverfolgung<br />

wird oft mit einem Textmarker<br />

auf den ausgedruckten Seiten<br />

das Netz zwischen den Symbolpins<br />

nachgezeichnet und abgehakt.<br />

Das manuelle Markieren und<br />

Pinbelegung, Simulationsergebnisse und Layout auf einem Blick<br />

Abhaken entfallen, da Informationen<br />

systematisch gefiltert angezeigt<br />

werden. Teil der Netzliste ist<br />

auch die Pin-Bezeichnung der Bauteile.<br />

Der Anwender kann wählen,<br />

welche Informationen an den Pins<br />

angezeigt werden sollen: Pin-Nummer,<br />

Pin- oder Signalname. Durch<br />

die Überlagerung der virtuellen Information<br />

zu dem Live-Bild der Leiterplatte<br />

entfällt das manuelle Abzählen<br />

von Pins an Bauteilen.<br />

Das Identifizieren von gesuchten<br />

SMDs der Größe 0201 oder 01005<br />

ist ein Kinderspiel, auch wenn das<br />

gesuchte Bauteil inmitten einer größeren<br />

Ansammlung von kleinen Bauteilen<br />

platziert ist und keinen Typenbezeichnungs-Aufdruck<br />

hat. Durch<br />

die digitale Zoom-Funktion kann der<br />

entsprechende Bereich der Leiterplatte<br />

übersichtlich ohne Vergrößerungsglas<br />

dargestellt werden.<br />

Und ein möglicher Bestückungsfehler,<br />

beispielsweise von ESD-<br />

Entstör- bzw. TVS-Dioden, wird<br />

schnell gefunden.<br />

Schnell und sicher wird der richtige<br />

Pin mit dem Tastkopf gewählt,<br />

was gerade bei Fine-Pitch-Bauteilen<br />

mit vielen Anschlüssen die Arbeit<br />

erleichtert. Der Anwender muss sich<br />

nicht aufs Zählen und Lokalisieren<br />

konzentrieren, sondern kann sich<br />

71


Software<br />

Mit dem integrierten Tool die Probleme in einem Screeshot einfach festhalten<br />

seiner eigentlichen Aufgabe, der<br />

Inbetriebnahme, widmen.<br />

Unterstützt viele CAD-Formate<br />

Alle gängigen Programme zum<br />

Design von Leiterplatten wie<br />

Cadence Allegro, OrCAD, Siemens<br />

Xpedition, PADs, Altium oder Zuken<br />

können Design-Daten im IPC-2581<br />

Format ausgeben. Diese lassen sich<br />

einfach inspectAR einlesen. Mit<br />

einem Klick auf ein Bauteil im Live-<br />

Bild können zusätzliche Informationen<br />

über das Bauteil eingeblendet<br />

werden. Über die Bauteilbezeichnungen<br />

kann auch das Datenblatt<br />

des Bauteils verlinkt sein.<br />

In der kostenlosen Version als<br />

App für IOS und Android Smartphones<br />

oder Tablets werden die<br />

beiden nativen Datenformate von<br />

Eagle und KiCAD unterstützt.<br />

Lokale und Cloud-Lösung<br />

Für die Entwicklung und die Nutzung<br />

als Unterstützung beim Bring-<br />

Up der Baugruppe kann man auf<br />

die CAD-Daten auf einem zentralen,<br />

firmeninternen Server im LAN<br />

zugreifen. Durch die Server-Unterstützung<br />

können Daten, Kommentare,<br />

Kamerakalibrierungen und<br />

weitere projektbezogene Informationen<br />

innerhalb des Entwicklungsteams<br />

gleichzeitig auf verschiedenen<br />

Installationsgeräten zur Verfügung<br />

gestellt werden.<br />

Für Cloud-Anwendungen gibt<br />

es eine kostenlose Version des<br />

Viewers im Apple App Store oder<br />

im Google Play Store. Wenn die<br />

Daten statt auf den Server in die<br />

inspectAR Cloud geladen werden,<br />

kann man statt der Web-Kamera<br />

ein Smartphone oder Tablett verwenden<br />

und praktisch überall auf<br />

der Welt die Design-Daten einblenden.<br />

Dies eignet sich für die<br />

Installation, Inbetriebnahme und<br />

ggf. Fehlersuche vor Ort in einem<br />

weltweiten Einsatz von Servicetechnikern,<br />

die ohne Schaltpläne<br />

mit dem Telefon die Schaltung analysieren<br />

können und vor Ort Fehler<br />

beheben müssen.<br />

Man sieht:<br />

inspectAR ist ein nahezu ideales<br />

Tool für einen Funktionstest von<br />

Kleinserien, der meist von den Entwicklern<br />

selbst durchgeführt wird.<br />

Schritt für Schritt können Bauteilplatzierungen<br />

und Verbindungen<br />

getestet und die Inbetriebnahme<br />

vereinfacht werden.<br />

Funktionsweise des Tools<br />

Heutige Kameras verfügen über<br />

eine hohe Auflösung, sodass der<br />

Bildausschnitt selbst für HDI-Leiterplatten<br />

geeignet ist. Durch interaktives<br />

Auswählen von Komponenten<br />

auf dem Bildschirm wird gezeigt,<br />

um welches Bauteil es sich handelt.<br />

Bei einem weiteren Klick zeigt sich<br />

das Datenblatt der Komponente.<br />

Das Routing für Netze wird über<br />

alle verwendeten Lagen im Layout<br />

angezeigt. So erhält der Betrachter<br />

schnell einen Überblick, welche<br />

Bauteile angeschlossen sind.<br />

Auf den Punkt gebracht: Mit diesem<br />

Augmented Reality Viewer können<br />

Leiterplatten inspiziert, analysiert,<br />

debugged und überarbeitet<br />

werden. Mehrere Personen können<br />

gleichzeitig auf die Daten in einem<br />

Projekt zugreifen und zusammenarbeiten<br />

sowie Kommentare hinterlassen.<br />

Wenn die Leiterplatte im<br />

Video-Stream rotiert oder umgedreht<br />

wird, folgen die virtuell eingeblendeten<br />

Daten und das Routing den<br />

Koordinaten auf der Leiterplatte.<br />

Zugang zu Dokumentation<br />

Die Lösung inspectAR ermöglicht<br />

es Board-Designern, ARbetriebene<br />

Support-Dokumente<br />

und -Leitfäden zu erstellen und<br />

zu verteilen. Alle Benutzer profitieren<br />

von den leicht zugänglichen<br />

Dokumenten sowie der Möglichkeit,<br />

schnell detaillierte Informationen<br />

einzublenden. Durch die<br />

Möglichkeit zu filtern, stehen in<br />

kürzester Zeit die gesuchten Informationen<br />

zur Verfügung und durch<br />

das reale Bild im Hintergrund entfällt<br />

das fehlerträchtige Suchen.<br />

Integriertes Screenshot Markup<br />

Tool<br />

Ein Bild sagt mehr als tausend<br />

Worte. Zur Kommunikation zwischen<br />

Kollegen oder Dokumentation von<br />

Fehlern werden häufig Fotos von<br />

der Leiterplatte in einem separaten<br />

Mal- Tool mit Kommentaren versehen.<br />

inspectAR hat ein Screenshot<br />

Markup Tool mit typischen Grafik-<br />

Funktionen bereits integriert.<br />

So lassen sich mit einem Pinsel<br />

bzw. Stift Freihandzeichnungen<br />

erstellen. Außerdem gibt es Funktionen<br />

wie Radiergummi, Text, Rechtecke<br />

und Kreise. Zusammen mit<br />

eingeblendeten Informationen und<br />

Teilen des Routings ist ein Problem<br />

damit in Sekunden dokumentiert<br />

und kann als Screenshot an Kollegen<br />

verschickt werden.<br />

Alles auf einen Blick<br />

Der ständige Wechsel zwischen<br />

gedruckten Schaltplänen, EDA-<br />

Werkzeugen, losen Datenblättern<br />

und der bestückten Leiterplatte entfällt,<br />

denn inspectAR bringt alle Informationen<br />

an einem Ort übersichtlich<br />

zusammen. Werte, Datenblätter,<br />

elektrische Netze und Komponenteninformationen<br />

können sofort<br />

überprüft werden. Wichtige Informationen<br />

aus den Konstruktionsdaten<br />

werden als Überlagerung zur echten<br />

Leiterplatte eingeblendet. Sollte<br />

in den PCB-Daten kein Datenblatt<br />

für ein Bauteil hinterlegt sein, so<br />

kann automatisch vom Tool online<br />

nach dem Datenblatt bei Digikey<br />

gesucht werden.<br />

Um das Prinzip zu verstehen, reichen<br />

die Beispiele in der App auf<br />

einem Smartphone, und statt einer<br />

echten Leiterplatte kann auch ein<br />

ausgedrucktes Bild vor die Kamera<br />

gehalten werden.Und schon wird<br />

das Routing auf Innenlagen sichtbar.Augmented<br />

Reality ermöglicht<br />

somit zeitsparendes, effizientes<br />

Testen mit fortschrittlicher<br />

Technik. ◄<br />

72 3/<strong>2021</strong>


Software<br />

Wegbereiter für die fünfte industrielle<br />

Revolution<br />

5thIndustry setzt Meilensteine für die digitale Produktion und entwickelt modulare, cloudbasierte Apps für eine<br />

komplett neue Arbeitsweise in Fabriken<br />

Handschriftliche Notizen, Strichlisten<br />

oder Zettelwirtschaft – auch<br />

nach Industrie 4.0 und Millionen von<br />

IT-Investitionen wird in Fabriken weltweit<br />

noch sehr oft Papier eingesetzt,<br />

um Abläufe zu dokumentieren und<br />

zu überwachen. Die Folge: Ungenutzte<br />

Potenziale der Mitarbeiterproduktivität,<br />

Fehler beim Austausch<br />

von Informationen sowie das Fehlen<br />

von Echtzeit-Daten. Dies erkannte<br />

auch das mittlerweile 10-köpfige<br />

Team des Berliner Start-ups<br />

5thIndustry, dessen Gründer nach<br />

15 Jahren Führungserfahrung in der<br />

Produktion 2018 sein eigenes Unternehmen<br />

gründete. Heute entwicklen<br />

die Softwarespezialisten modulare,<br />

cloudbasierte Apps für unterschiedlichste<br />

Use Cases in der Produktion.<br />

Auf Basis der Grundpfeiler<br />

„Instandhaltung“, „Qualitätsmanagement“,<br />

„Planen & Dokumentieren“<br />

sowie „Gesundheit & Sicherheit“<br />

programmiert das Team intelligente<br />

Apps, die bereits bei namhaften<br />

Unternehmen für optimierte<br />

und erfolgreiche Prozesse sorgten.<br />

Digitale Lösungen für den<br />

Shopfloor<br />

„Der Gesamtmarkt für MES<br />

(Manufacturing Execution Systems)<br />

und das IoT ist gewaltig und wächst<br />

stetig. Für die produzierende Industrie<br />

sehen wir einen enormen Investitionsbedarf<br />

in digitale Lösungen<br />

für den Shopfloor“, so 5thIndustry<br />

Co-Founder Dr. Robert Harms.<br />

Seine Vision der Industrie 5.0:<br />

„Eine Arbeitsumgebung, die den<br />

Menschen maximal entlastet, intuitiv<br />

bedienbar ist und gewährleistet,<br />

dass er sich optimal auf die kreativen<br />

Inhalte seiner Tätigkeit konzentrieren<br />

kann. In die Gestaltung<br />

seiner digitalen Arbeitswelt ist der<br />

Mensch aktiv eingebunden, ihre<br />

kontinuierliche Weiterentwicklung<br />

ist selbstverständlicher Teil seiner<br />

Tätigkeit.“<br />

Von der Vision zur praktischen<br />

Anwendung<br />

Die Vision von Harms blieb keine<br />

Theorie, sondern zeigte anhand<br />

von Praxisbeispielen wie die Softwarespezialisten<br />

heutige Fabrikprozesse<br />

optimieren können. Ein<br />

Beispiel stellt ein Großprojekt beim<br />

Siemens Dynamo werk in Berlin<br />

dar. Im Fokus der Produktion stehen<br />

dort elektrische Großmaschinen<br />

als Antriebe für Industrie und<br />

Schifffahrt. Die Qualitätsanforderungen<br />

sind hoch, viele Arbeitsschritte<br />

sind präzise zu dokumentieren<br />

– in der Vergangenheit größtenteils<br />

auf Papier. Allerdings erwies<br />

sich dieses Vorgehen als sehr zeitintensiv:<br />

Lange Wartezeiten, fehlende<br />

Unterschriften, beschädigte<br />

Dokumente – Unklarheiten, Mehraufwände<br />

und letztlich auch frustrierte<br />

Mitarbeiter waren die Folge.<br />

Eine App für effiziente<br />

Qualitätsdokumentation<br />

Dieser Vorgang sollte auf Wunsch<br />

der Mitarbeiter:innen mit Unterstützung<br />

durch den Werkleiter optimiert<br />

und modernisiert werden. Die Wahl<br />

fiel auf das Team von 5thIndustry.<br />

Diese implementierten für das<br />

Siemens Dynamowerk die App<br />

5i.Protocol, die zentrale Herausforderungen<br />

im Bereich Protokollierung<br />

und Qualitätsmanagement löste:<br />

Die digitale Qualitätsdokumentation<br />

läuft aktuell auf den Smartphones<br />

und Tablets der 150 Produktionsmitarbeiter<br />

sowie auf großen Touchscreens<br />

an den Maschinen. Die App<br />

ist intuitiv bedienbar. In Aufbau und<br />

Struktur ähnelt sie den bisherigen<br />

Papierprotokollen. Die Mitarbeiter<br />

bekommen so sämtliche Informationen,<br />

die sie für ihre Arbeit brauchen.<br />

Über die App und die Daten<br />

aus ihren Arbeitsschritten können<br />

sie direkt in die mobile Software einspeisen.<br />

Das Ergebnis: Enorme Zeitund<br />

Ressourceneinsparung gepaart<br />

mit modernen digitalen Prozessen.<br />

Produktions-Kompetenz in<br />

Forschungsprojekten<br />

Neben der Praxis sind die Software-Profis<br />

auch in Forschungsprojekten<br />

aktiv: 5thIndustry ist<br />

Gründungsmitglied im Wernervon-Siemens<br />

Centre for Industry<br />

and Science. In diesem Rahmen<br />

engagiert sich das Team im Bereich<br />

des produktionstechnischen Wandels<br />

mit dem Schwerpunkt „Elektrische<br />

Antriebe“. Dieses hat zum<br />

Ziel, die wettbewerbsfähige elektrische<br />

Maschine der Zukunft zu<br />

entwickeln. Die Forschungsergebnisse<br />

sollen auf verwandte<br />

Bereiche, wie z. B. Bahnantriebe,<br />

angewendet werden. Zudem ist das<br />

Team im BMBF-Forschungsprojekt<br />

„BioFusion 4.0“ aktiv, gemeinsam<br />

mit der Mercedes Benz AG, der<br />

TU Berlin, dem Fraunhofer IPK und<br />

weiteren mittel ständischen Partnern.<br />

Das Ziel<br />

Die Entwicklung von Lösungen für<br />

die nachhaltige biologische Transformation<br />

der Produktion. Diese<br />

sollen anhand von industriellen<br />

Anwendungsfällen diskreter Produkte<br />

demonstriert werden. „Wir<br />

sind darin bestrebt unser Knowhow<br />

auch in der Forschung einzubringen<br />

und uns durch die Kooperation<br />

mit Partnern stetig weiterzuentwickeln.<br />

Durch die Zusammenarbeit<br />

schaffen wir neue Meilensteine<br />

für optimierte Prozesse in Fabriken“,<br />

blickt Harms in die Zukunft.<br />

5thIndustry GmbH<br />

https://5thindustry.de/<br />

3/<strong>2021</strong><br />

73


Künstliche Intelligenz<br />

Branchenübergreifender Einsatz von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen<br />

KI und ML mittels kollaborierender Roboter<br />

Die von TM Robot entwickelten KI-Werkzeuge unterstützen die kollaborierenden Roboter bei der Erstellung eines<br />

eigenen Prinzips zur Objektklassifizierung und -erfassung.<br />

Hilpert electronics AG<br />

www.hilpert.ch<br />

Hilpert electronics, Vertriebspartner<br />

des taiwanesischen<br />

Cobot-Anbieters TM-Robot, bietet<br />

Lösungen rund um die robotergestützte<br />

Nutzung künstlicher Intelligenz<br />

und des maschinellen Lernens<br />

an. TM-Robot hat dazu einige Werkzeuge<br />

entwickelt, die in Verbindung<br />

mit den Cobots eine erhöhte Produktionseffizienz<br />

erreichen. Diese<br />

Werkzeuge können branchenübergreifend<br />

eingesetzt werden.<br />

Umfangreiche Bilddaten als<br />

Basis<br />

„Durch die Verarbeitung umfangreicher<br />

Bilddaten, die für die Umsetzung<br />

des maschinellen Lernens seitens<br />

des Cobots verwendet werden,<br />

kann die Maschine die Objektklassifizierung<br />

oder Objekterkennung<br />

erlernen und ableiten. Der TM-<br />

Roboter kann basierend auf diesen<br />

Grundlagen Aufgaben differenzieren<br />

und ausführen“, erklärt Ralf<br />

Jentscher Sales & Product Engineer<br />

der Hilpert electronics AG für<br />

den Bereich Cobots und Robotikanwendungen.<br />

Die von TM Robot entwickelten<br />

KI-Werkzeuge unterstützen die<br />

kollaborierenden Roboter bei der<br />

Erstellung eines eigenen Prinzips<br />

zur Objektklassifizierung und -erfassung.<br />

Dabei ist es wichtig, dass<br />

diese Werkzeuge möglichst einfach<br />

und intuitiv vom Anwender genutzt<br />

werden können. „Bei der Anwendung<br />

der industriellen Bildverarbeitung<br />

können Nutzer auf unterschiedliche<br />

Herausforderungen stoßen.<br />

So kann es für Anwender schwierig<br />

sein, den Roboter anzuweisen,<br />

wie er Objekte unterscheiden soll,<br />

die ein ähnliches Aussehen haben,<br />

wie beispielsweise bei der Unterscheidung<br />

von unterschiedlichen<br />

Schraubengrößen. Des Weiteren<br />

ist es herausfordernd, Objekte zu<br />

definieren, die mehrere oder unterschiedliche<br />

Formen haben, wie beispielsweise<br />

Lötstellen an THT-Bauteilen.<br />

Diese Fähigkeit ist besonders<br />

wichtig, wenn es um die Erkennung<br />

von Defekten auf der Oberfläche<br />

geht, die nicht immer gleich<br />

aussehen, um daraus z.B. Unregelmässigkeiten<br />

abzuleiten“, führt<br />

Jentscher weiter aus.<br />

Software formt Muster zum<br />

Modell<br />

Aus diesem Grund hat TM Robot<br />

mit dem TM AI+ Training Server<br />

eine Software entwickelt, die es<br />

Anwendern ermöglicht, große Mengen<br />

von Bildmustern zu verarbeiten,<br />

um daraus ein Trainingsmodell<br />

zum maschinellen Lernen zu<br />

erstellen. Die browserbasierte Benutzeroberfläche,<br />

mit der sich Benutzer<br />

einfach mit der Software arbeiten<br />

kann, unterstützt das schnelle<br />

Einlernen von unterschiedlichen<br />

Objekten.<br />

Mit der in den Cobots von TM integrierten<br />

Kamera und Bildverarbeitung<br />

können die Bilddaten automatisch<br />

gesammelt und auf den Server<br />

hochgeladen werden, damit der<br />

Bediener die Daten prüfen, beschriften<br />

und klassifizieren kann. Durch<br />

die benutzerfreundliche Oberfläche<br />

können die Anwender große Datenmengen<br />

einfach und zügig verarbeiten.<br />

Dabei ist eine Vorschau der<br />

Trainingsergebnisse ebenfalls möglich,<br />

um zu erkennen, ob die Ergebnisse<br />

den Vorgaben entsprechen.<br />

Danach werden die Trainingsergebnisse<br />

an den Cobot zurückgeschickt,<br />

damit dieser im neuen KI-<br />

Modus arbeiten kann.<br />

Cobots lösen unterschiedliche<br />

Aufgaben<br />

Im Anschluss können so unterschiedliche<br />

Aufgaben vom Cobot<br />

selbstständig umgesetzt werden.<br />

Dabei lassen sich neben einfachen<br />

Aufgaben, wie dem Sortieren von<br />

Objekten, auch komplexere Tätigkeiten<br />

dem System antrainieren. „So<br />

ist z.B. das Erkennen und Klassifizieren<br />

von THT-Lötstellen weitaus<br />

anspruchsvoller. Der Cobot muss<br />

nicht nur die Lötstelle erkennen,<br />

sondern er muss auch feststellen,<br />

ob diese den vorgegeben Anforderungen<br />

entspricht, um daraus einen<br />

Gut-Schlecht-Entscheidung abzuleiten“,<br />

führt Jentscher weiter aus.<br />

Dies gilt auch für andere Aufgaben<br />

aus der Qualitätssicherung,<br />

wie beispielsweise der Prüfung von<br />

Glasflaschen auf Defekte oder der<br />

Erkennung von Farbunterschieden<br />

bei Holzprodukten. „Durch den Einsatz<br />

des Cobots in Verbindung mit<br />

der künstlichen Intelligenz und dem<br />

maschinellen Lernen können wir<br />

Fehler reduzieren, Taktzeiten optimieren<br />

und einen garantiert reproduzierbaren,<br />

zur Nachverfolgung<br />

aufgezeichneten Prozess garantieren“,<br />

hebt Jentscher hervor. ◄<br />

74 3/<strong>2021</strong>


Künstliche Intelligenz<br />

Zukünftige Messdatenanalyse durch Künstliche<br />

Intelligenz<br />

MCD Elektronik GmbH<br />

www.mcd-elektronik.de<br />

3/<strong>2021</strong><br />

Die rasante Entwicklung der<br />

digitalen Transformation führte<br />

dazu, dass KI auch im Bereich<br />

der Mess- und Prüftechnik mittlerweile<br />

nutzbar ist. Intelligente<br />

Software-Algorithmen analysieren<br />

die erhobenen Messdaten,<br />

um Regelmäßigkeiten zu erkennen<br />

und daraus Prognosen für die<br />

Zukunft zu erstellen. Dadurch können<br />

Fehlerpotentiale und Kostentreiber<br />

erkannt, die Prozesseffizienz<br />

erhöht und Voraussagen in<br />

Bezug auf Produkt- und Prüfqualität<br />

entwickelt werden.<br />

Um diese Schlüsseltechnologie<br />

auch für Prüfsysteme der MCD<br />

Elektronik GmbH nutzen zu können,<br />

wurde kürzlich ein Entwicklungsprojekt<br />

gestartet, welches große<br />

Erfahrungswerte liefert. So werden<br />

Echtzeitverarbeitung von großen<br />

Datenmengen im Prüffeld sowie<br />

Tools zur permanenten Zustandsüberwachung<br />

der Messdaten und<br />

vorausschauenden Instandhaltung<br />

geboten. Im Detail wird die MCD-<br />

Entwicklung als Dienstleistungspaket<br />

die Kernpunkte Trenderkennung<br />

durch Clustering, Prüfschritt-Abweichungen,<br />

Testablauf- und Parameteroptimierung,<br />

sowie Messsystemanalyse<br />

(MSA) und Statistikerstellung<br />

enthalten.<br />

Wir erhalten Einzigartiges.<br />

Mit Ihrer Hilfe!<br />

Spendenkonto<br />

IBAN: DE71 500 400 500 400 500 400<br />

BIC: COBA DE FF XXX, Commerzbank AG<br />

www.denkmalschutz.de<br />

Der Upload der Messdaten auf<br />

MCD-Server oder in eine bestehende<br />

Kunden-Cloud erfolgt manuell<br />

über ein HTTPS-gesichertes<br />

Webinterface und kann über jedes<br />

beliebige Gerät vorgenommen werden.<br />

Eine automatisierte Dateneinspeisung<br />

direkt vom Testsystem<br />

ist durch einen gesicherten Kommunikationstunnel<br />

per VPN ebenfalls<br />

möglich.<br />

Hinterlegte Datensets werden auf<br />

der KI-Plattform permanent analysiert,<br />

um Muster und somit zukünftige<br />

Problemstellungen zu erkennen.<br />

Auch individuell angeforderte On-<br />

Demand-Analysen von Messwerten,<br />

Varianzen oder MSA-Daten sind<br />

möglich. KI-generierte Analysen<br />

und Optimierungsvorschläge werden<br />

dann im Nachgang durch die<br />

Messtechnikspezialisten von MCD<br />

gemeinsam mit dem Kunden ausgewertet<br />

und für die folgenden Prüfprozesse<br />

verarbeitet. ◄<br />

WINDKRAFT<br />

FOR<br />

ANNO 1820.<br />

MONUMENTS<br />

FUTURE<br />

Denkmale sind Klimaschützer: Denn<br />

langlebige, natürliche Materialien und<br />

eine positive Gesamtenergiebilanz<br />

zeichnen die meisten historischen<br />

Gebäude aus.<br />

Auch fortschrittliche und umweltfreundliche<br />

Technologien, die heute<br />

wieder Vorbildfunktionen einnehmen<br />

können, machen Denkmalschutz zu<br />

einem Synonym für Nachhaltigkeit.<br />

75


Komponenten<br />

„Spezielles Knowhow erforderlich“<br />

Profile aus elektrisch leitfähigem PVC<br />

Auf 30 Extrusions- und Co-Extrusionslinien fertigt SLS starre und elastische Voll- und Hohlprofile aus vielen technischen Kunststoffen<br />

Autor:<br />

Manfred Stiller<br />

Freier Fachjournalist,<br />

Darmstadt<br />

SLS Kunststoffverarbeitungs<br />

GmbH & Co. KG<br />

info@sls-kunststoffprofile.de<br />

www.sls-kunststoffprofile.de<br />

Bei der Herstellung von ESD-<br />

Sicherheitsprodukten (ESD = Electrostatic<br />

Discharge) sowie in der<br />

Installationstechnik und in gleittechnischen<br />

Anwendungen spielt der Einsatz<br />

von elektrisch leitfähigem Polyvinylchlorid<br />

(PVC) eine wachsende<br />

Rolle. Die Verarbeitung des Materials<br />

erfordert allerdings viel Erfahrung<br />

und spezielles Knowhow. Darüber<br />

verfügt das Unternehmen SLS,<br />

das zahlreiche Kunden in der Elektrotechnik,<br />

im Maschinenbau und in<br />

der Bautechnik mit Kunststoffprofilen<br />

aus leitfähigem PVC versorgt.<br />

Für Abnehmer in vielen<br />

Branchen<br />

SLS fertigt Profile und Profilsysteme<br />

für Abnehmer in vielen verschiedenen<br />

Branchen – vorrangig<br />

für den Fenster- und Türenbau sowie<br />

Führungen, Kabelkanäle, Gleitschienen: Die SLS-Profile aus elektrisch<br />

leitfähigem PVC werden meist für in Baugruppen oder Systeme eingesetzt,<br />

die im praktischen Betrieb dem Risiko statischer Aufladungen<br />

ausgesetzt sind<br />

76 3/<strong>2021</strong>


Komponenten<br />

Kein 08/15-Werkstoff: Die<br />

Extrusion von Profilen aus<br />

elektrisch leitfähigem PVC<br />

erfordert eine besondere<br />

Auslegung der Werkzeuge und<br />

die präzise Einhaltung spezieller<br />

Prozessparameter<br />

COMPLETE AND FLEXIBLE SMT SOLUTIONS<br />

Hochfunktionale<br />

Maschinen für<br />

präzise & flexible<br />

SMD-Fertigung<br />

für die Elektrotechnik, den Fahrzeugbau,<br />

die Verpackungstechnik<br />

und die Medizintechnik. Hierzu kann<br />

das Unternehmen auf eine große<br />

Palette verschiedener technischer<br />

Kunststoffe zugreifen.<br />

Insbesondere wenn erhöhte<br />

Anforderungen an die elektrische<br />

Leitfähigkeit im Pflichtenheft der<br />

Kunden stehen – und das ist immer<br />

häufiger der Fall – fällt die Wahl<br />

auf elektrisch leitfähiges Polyvinylchlorid.<br />

„Der Schutz vor statischer Aufladung<br />

spielt heute bei der Herstellung<br />

technischer Produkte eine immer<br />

größere Rolle. Zudem befeuert die<br />

dynamische Entwicklungsarbeit auf<br />

dem Gebiet der E-Mobility-Anwendungen<br />

derzeit die Nachfrage nach<br />

diesem speziellen PVC“, berichtet<br />

Geschäftsführer Jan Leibrock.<br />

Aktuell sind es vor allem Führungsprofile,<br />

Kabelkanäle, Gleitschienen<br />

sowie Gehäusekomponenten,<br />

Abdeckleisten und Verbindungselemente,<br />

die SLS in ganz<br />

unterschiedlichen Losgrößen aus<br />

elektrisch leitfähigem PVC produziert.<br />

Damit nimmt das Unternehmen<br />

eine gewisse Sonderstellung<br />

3/<strong>2021</strong><br />

im Bereich der Kunststoff-Extrusionstechnik<br />

ein, denn die Verarbeitung<br />

dieses thermoplastischen<br />

Polymers erfordert viel Fingerspitzengefühl<br />

und spezielles Knowhow.<br />

Parameter verfolgen, Qualität<br />

sichern<br />

Normales PVC gilt als kostengünstiger<br />

Standard-Kunststoff und ist<br />

aufgrund seiner chemischen Beständigkeit,<br />

mechanischen Festigkeit und<br />

guten Verarbeitbarkeit eine ideale<br />

Lösung für technische Großserienprodukte.<br />

Höhere Anforderungen<br />

an den Verarbeiter stellt jedoch<br />

die elektrisch leitfähige Variante<br />

des Materials.<br />

Jan Leibrock erläutert, worauf<br />

es ankommt: „Zu den wichtigsten<br />

Voraussetzungen für die erfolgreiche<br />

Extrusion von Profilen aus<br />

elektrisch leitfähigem PVC gehören<br />

sowohl eine besondere Auslegung<br />

der Werkzeuge als auch die<br />

überaus präzise und wiederholgenaue<br />

Einhaltung spezieller Prozessparameter.<br />

Zur Qualitätssicherung<br />

benötigen Sie zudem entsprechende<br />

Prüftechnik. Darüber hinaus<br />

sind zahlreiche Begleitfaktoren zu<br />

berücksichtigen. Kurzum, es sind<br />

spezielles Knowhow und jahrelange<br />

Praxis-Erfahrung erforderlich, um<br />

hier zu hochwertigen Ergebnissen<br />

zu kommen.“<br />

Profile für ESD-Sicherheit<br />

Sowohl als Solowerkstoff als<br />

auch im konstruktiven Verbund mit<br />

anderen Kunststoffen wird elektrisch<br />

leitfähiges PVC oft für Bauteile<br />

oder in Baugruppen verwendet,<br />

die im praktischen Betrieb dem<br />

Risiko statischer Aufladungen ausgesetzt<br />

sind. Typische Beispiele<br />

dafür sind unter anderem gleittechnische<br />

Anwendungen in Handhabungs-<br />

oder Montagesystemen<br />

sowie der große Bereich der ESDkonformen<br />

Produkte, bei denen<br />

die Gefahr plötzlicher elektrostatischer<br />

Entladungen aus Gründen<br />

der Arbeits- und Produktsicherheit<br />

ausgeschlossen werden muss.<br />

Dies gilt heute nicht nur für eine<br />

Vielzahl technischer Erzeugnisse<br />

für die Installations- und Gebäudetechnik,<br />

die Bürotechnik oder<br />

den Gesundheitsschutz als auch<br />

für fast alle Herstellungsprozesse<br />

der Elektro-, Elektronik- und Mikroelektronik-Industrie.<br />

Breitgefächertes Portfolio<br />

Im Gesamtprogramm von SLS<br />

ist die Extrusion von elektrisch<br />

leitfähigem PVC eine Option unter<br />

vielen. Denn derzeit fertigt das<br />

Unternehmen auf 30 Extrusionsund<br />

Co-Extrusionslinien starre<br />

und elastische Voll- und Hohlprofile<br />

aus vielen technischen<br />

Kunststoffen. Die Werkstoffauswahl<br />

reicht von H-PVC, W-PVC<br />

und ASA über PE, PP, PS, POM,<br />

SB und ABS bis hin zu verschiedenen<br />

Blends. Daneben zählt die<br />

Herstellung von anspruchsvollen<br />

Hartweich-Kombinationen zu<br />

den besonderen Kompetenzen<br />

von SLS. Für Anwendungen mit<br />

erhöhten Anforderungen an die<br />

Festigkeit fertigt das Unternehmen<br />

auch Verbundlösungen<br />

mit Glasfaser, Aluminium und<br />

Stahl. ◄<br />

dispenseALL<br />

Universelles<br />

Dispensen mittels<br />

verschiedener<br />

Dosierventile<br />

placeALL ® 520<br />

Vollautomatisches<br />

effizientes Bestücken<br />

und Dispensen<br />

Fritsch GmbH<br />

Kastnerstraße 8<br />

D-92224 Amberg<br />

Tel. +49 9621 78800-0<br />

info@fritsch-smt.com<br />

www. fritsch-smt.de<br />

77


IoT/Industrie 4.0<br />

Geolokalisierung für IoT-Bausteine<br />

Die Geolokalisierung ist eine der überzeugendsten und am schnellsten wachsenden Anwendungen für das<br />

Internet der Dinge.<br />

Laut Market Insight Reports wird<br />

die Marktgröße für das Geo IoT von<br />

derzeit 40 Milliarden Dollar bis Ende<br />

2025 voraussichtlich auf 74 Milliarden<br />

Dollar anwachsen. Der vorliegende<br />

Artikel erläutert die zentralen<br />

Vorteile, die eine Kenntnis des<br />

Standorts von beweglichen oder<br />

unbeweglichen hochwertigen Gütern<br />

mit sich bringt.<br />

Verluste vermeiden<br />

Nach Schätzungen des National<br />

Cargo Security Council betragen die<br />

weltweiten jährlichen finanziellen<br />

Schäden durch Frachtverluste mehr<br />

als 50 Milliarden US-Dollar. Geolokalisierungs-Technologie<br />

ist eine vielversprechende<br />

Lösung zum Schutz<br />

vor betrügerischen Diebstähle und<br />

dem Verlust wertvoller Güter; dank<br />

ihrer Fähigkeit, Vermögenswerte zu<br />

erfassen und zu verfolgen, erfreut<br />

sich diese Technik weltweit großer<br />

Beliebtheit.<br />

Asset-Tracking und<br />

-Management jetzt IoT-fähig<br />

Viele Branchen, wie etwa Transport<br />

und Logistik, Gesundheitswesen<br />

und Gastronomie, ersetzen<br />

proprietäre veraltete Systeme<br />

heute durch Geolocation-Asset-<br />

Management-Lösungen, die eine<br />

Ortung, Verfolgung und Überwachung<br />

von Assets wie Geräten, Pro-<br />

Autor:<br />

Marc Pégulu<br />

Semtech<br />

www.semtech.de<br />

dukten, Fahrzeugen oder auch von<br />

Personen ermöglichen.<br />

Mit der Implementierung vernetzter<br />

Lösungen können Unternehmen<br />

ineffiziente und aufwändige<br />

manuelle Prozesse durch<br />

IoT-fähige Asset-Management-<br />

Lösungen ersetzen. Mit Geolokalisierung<br />

ausgerüstete Geräte<br />

ermöglichen ein Asset Management,<br />

unabhängig davon, ob es<br />

sich um feste oder mobile Assets<br />

handelt, und ermöglichen so eine<br />

weitere Optimierung betrieblicher<br />

Prozesse sowie neue Funktionen<br />

zur Vermeidung von Warenverlusten<br />

und -Schäden. Geolokalisierung in<br />

jedem Gerät ermöglicht eine deutliche<br />

Senkung der Gesamtbetriebskosten<br />

(TCO) für jedes Unternehmen,<br />

jedes intelligente Gebäude,<br />

jeden Campus und jede intelligente<br />

Stadt, bei denen Sensoren und Tracker<br />

zum Einsatz kommen.<br />

Die Grenzen der<br />

Geolokalisierung<br />

Auch wenn die Verfolgung jedes<br />

IoT-Bausteins absolut sinnvoll ist,<br />

warum ist dann nicht jedes angeschlossene<br />

Gerät mit Geolokalisierungs-Funktionen<br />

ausgestattet und<br />

nutzt diese?<br />

Herkömmliche GPS-Techniken<br />

zur Geolokalisierung sind teuer,<br />

haben technische Grenzen, die<br />

einen erfolgreichen Einsatz verhindern,<br />

und benötigen viel Energie<br />

für den Betrieb. Die folgenden<br />

Faktoren verhinderten bisher eine<br />

breite Einführung von Geolocation<br />

Asset Tracking in einer Reihe von<br />

IoT-Branchen:<br />

• Batterielebensdauer<br />

Herkömmliche GPS-Tracker<br />

haben einen hohen Stromverbrauch;<br />

ihre Batterien muss man<br />

daher mehrmals pro Jahr austauschen.<br />

Teilweise befinden sich die<br />

Asset-Tracker an schwer zugänglichen<br />

Orten, wie etwa auf Öl- und<br />

Gasplattformen oder sie sind in<br />

ganzen Fahrzeugflotten installiert.<br />

Bei solchen Einsätzen ist ein Batteriewechsel<br />

sehr kostspielig, vor<br />

allem, wenn tausende Tracker im<br />

Einsatz sind.<br />

• Installation<br />

Beim Einsatz von IoT kann man<br />

leicht Fehler machen. Der manuelle<br />

Registrierungsprozess bei der<br />

Sensor-Installation etwa in einem<br />

Gebäude ist fehleranfällig. Außerdem<br />

ist es möglich, dass Tracker<br />

von einem Standort zum nächsten<br />

ohne eine manuelle Aktualisierung<br />

der Protokolle verlegt werden.<br />

• Wartung<br />

Wie bei jedem Gerät muss ein<br />

Techniker alle 5, 10 oder 20 Jahre<br />

eine Wartung vornehmen. Asset-<br />

Tracker gehen auch oft verloren,<br />

weil Batterien ohne Vorwarnung<br />

leer werden, oder sich die Besitzverhältnisse<br />

im Unternehmen ändern.<br />

• Kosten<br />

Wie häufig muss eine Lösung<br />

eigentlich den Standort eines Geräts<br />

überprüfen? Einmal pro Minute,<br />

einmal pro Tag? Oft ist herkömmliche<br />

GPS-Technologie hier zu viel<br />

des Guten, da die Häufigkeit einer<br />

Abfrage in direktem Zusammenhang<br />

mit Kosten und Batterieverbrauch<br />

steht.<br />

Hindernisse überwinden mit<br />

LoRa<br />

Semtech arbeitet an der Beseitigung<br />

dieser Hindernisse mit LoRabasierten<br />

Lösungen für den IoT-Markt.<br />

Die neue stromsparende LoRa-<br />

Edge-Plattform ist eine Geolokalisierungs-Lösung,<br />

mit der sich zahlreiche<br />

Asset Management Anwendungen<br />

im Innen- und Außenbereich<br />

realisieren lassen. Dazu kombiniert<br />

sie einen Multikonstellations-GNSS-<br />

Scanner, einen passiven WiFi-Scanner<br />

und einen stromsparenden LoRa-<br />

Transceiver. Da LoRa Edge die Geolokalisierungs-<br />

und Geräte-Management-Dienste<br />

der LoRa Cloud nutzt,<br />

erfolgen die stromintensiven Standortberechnungen<br />

in der Cloud, was<br />

den Stromverbrauch auf etwa 10%<br />

der bisherigen Lösungen reduziert.<br />

Zur Gewährleistung der Sicherheit<br />

nutzen die LoRa-Edge-Sicherheitsschlüssel<br />

ein stark abgesichertes<br />

Hardware-Modul; Logistik-Manager<br />

müssen daher keine aufwendigen<br />

Sicherheitsprozesse durchführen<br />

oder teure Sicherheits-Hardware<br />

einkaufen. Als kostengünstige<br />

Lösung erlaubt LoRa Edge zudem<br />

eine schnelle Erweiterung der Asset-<br />

Tracking- und -Ortungsdienste, mit<br />

denen sich die Vorteile von IoT-<br />

Systemen optimal nutzen lassen.<br />

Weil LoRa-Edge-Geräte bis<br />

zu drei Jahre lang mit einer einzigen<br />

Batterie oder Ladung arbeiten<br />

können, sind Kosten und Aufwand<br />

für die Ortung und Überwachung<br />

von Anlagen minimal. Dank<br />

des fortschrittlichen Designs der<br />

LoRa-Edge-Chipsätze muss man<br />

die Batterien von Asset-Trackern<br />

anders als bei der Nutzung herkömmlicher<br />

WiFi Technik nicht<br />

mehr alle drei bis sechs Monate<br />

wechseln. LoRa-Edge-Geräte<br />

sind zudem so flexibel, dass sie<br />

problemlos auf GPS-Scanning<br />

umschalten können, wenn das<br />

Asset ein Gebäude oder eine Geofenced-Zone<br />

verlässt. LoRa-Edge-<br />

Transceiver nutzen beispielsweise<br />

GPS-Satellitenortung beim Einsatz<br />

im Freien und eine passive WiFi-<br />

Erfassung für Asset-Tracking in<br />

Innenräumen.<br />

Fazit<br />

LoRa Edge bietet Systemintegratoren<br />

eine energiesparende und leistungsstarke<br />

Lösung, die sowohl im<br />

Innen- wie auch im Außenbereich<br />

funktioniert, und die damit eine<br />

einfache und kostengünstige Ausstattung<br />

zukünftiger IoT-Bausteine<br />

mit Geolokalisierungs-Technologie<br />

erlaubt. ◄<br />

78 3/<strong>2021</strong>


Ihr Spezialist für spannungsfreies<br />

Fr4 bis ALU<br />

Nutzentrennen<br />

Für Nutzen von 150 - 480 mm Länge<br />

Seit mehr als 30 Jahren werden unsere Nutzentrennmaschinen<br />

kontinuierlich weiterentwickelt und verbessert, um spannungsfreies<br />

Trennen von Leiterplattennutzen zu garantieren. Viele Automobilzulieferer<br />

verwenden nach umfangreichen Tests des Trennverfahrens<br />

ausschließlich die Nutzentrennmaschinen der NTM-Serie zur Trennung<br />

geritzter Leiterplattennutzen.<br />

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nur im Kontaktstellenbereich<br />

• Platzierung von Mini & Mico LED<br />

auf Displaygläsern & -panels<br />

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Hochleistungs-LEDs<br />

Pin Bonding<br />

• Einzelpin- oder Multipinplatzierung<br />

• Lösung zur Substitution von VIA<br />

Kontakten<br />

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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 />

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Halbleiterbauelementen<br />

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

Package auf Package<br />

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Kontaktkonfigurationen<br />

3D Packaging<br />

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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 />

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Packagingformen<br />

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Bereich<br />

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