1-2023

Januar/Februar/März 1/2023 Jahrgang 17

Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion

Visuelle Qualitätskontrolle

über große Entfernungen

Senswork, Seite 6

Ihr Spezialist für spannungsfreies

Fr4 bis ALU

Nutzentrennen

Für Nutzen von 150 - 480 mm Länge

Viele Automobilzulieferer verwenden nach umfangreichen Tests des

Trennverfahrens ausschließlich die Nutzentrennmaschinen der

NTM-Serie zur Trennung geritzter Leiterplattennutzen.

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

BJZ

GmbH & Co. KG

Berwanger Str. 29 • D-75031 Eppingen/Richen

Telefon: +49 -7262-1064-0

Fax: +49 -7262-1063

E-Mail: info@bjz.de

Web: www.bjz.de

Editorial

Halbleiter – die begehrten Rohstoffe

des technischen Fortschritts

Frank Sichla

Chefredakteur electronic fab

Die sich vor unseren Augen entwickelnde digitale Welt mit selbstfahrenden Autos,

Künstlicher Intelligenz, neuen medizintechnischen Geräten und natürlich 5G und dem

Internet der Dinge ist ohne Halbleiter nicht vorstellbar. Das klingt banal. Denn Halbleiter

sind schon längst und überall essenzieller Bestandteil technologischer Innovationen. Sie

erledigen Milliarden von Berechnungen pro Sekunde oder verarbeiten Gigahertz-Signale

oder speichern unvorstellbare Datenmengen – und das alles auf einer Fläche, viel kleiner

als Ihr Fingernagel.

Halbleiter zählen daher zu den begehrtesten Gütern der neuen digitalen Welt.

Untersuchungen von Huawei/Oxford Economics sehen ihren Anteil an der Weltwirtschaft

(gemessen am Bruttoinlandsprodukt) von 15% im Jahr 2005 auf 25% im Jahr 2025

steigen.

Doch nur wenige Unternehmen stellen diese Mikrochips her. Sie sind gut positioniert

und dennoch, wie sich in den letzten Jahren gezeigt hat, nicht immer in der Lage, den

weltweiten Bedarf zu decken. Aber auch allgemein kann man der Halbleiterindustrie eine

gewisse Dynamik nicht absprechen.

Warum dies? Nun, nicht jedes Halbleiterunternehmen kann bzw. möchte sich

eine eigene Fertigungsstätte für mehrere Milliarden Dollar leisten. Oftmals sind die

Produktionsanlagen von Halbleiterherstellern, bei denen sich die Entwicklung und

Fertigung in Eigenbesitz befindet, technologisch überholt. Vor allem, weil die Halbleiter

aufgrund des technologischen Fortschrittes immer komplexer werden. Klassische

Halbleiterhersteller müssen zudem noch in ihre Designs investieren, um überhaupt

konkurrenzfähig zu bleiben.

Die größte Halbleiter-Produktionsstätte in Europa ist Infineon in Dresden. Produziert

wird aber nicht nur dort, sondern insgesamt in fünf Fertigungsstätten, verteilt auf

drei Kontinenten. Es stimmt nun optimistisch, dass der Konzern in Dresden eine

Rekordinvestition von 5 Milliarden Euro für den Ausbau der Fertigungskapazitäten

angekündigt hat. Im neuen Werk sollen 1000 noch einzustellende Mitarbeiter Analog-,

Mixed-Signal- und Leistungs-Halbleiter auf 300 mm großen Wafers produzieren. Im

Herbst dieses Jahres will man mit dem Bau beginnen.

Begünstigt wird diese Investition in bislang nicht gekannter Größenordnung durch den

sich ankündigenden EU Chips Act, dessen Ambition es ist, den Anteil der europäischen

Chip-Produzenten am Weltmarkt von gegenwärtig etwa 9% auf 20% zu erhöhen. Ein

Ziel, das nicht von allen Marktbeobachtern als realistisch eingeschätzt wird.

Infineon baut übrigens auch seinen größten Standort in Malaysia aus, erhöht die

Produktion in Villach in Österreich und hat jüngst ein Werk in Ungarn eröffnet.

Der Hightech-Branchenverband Silicon Saxony e.V. in Dresden schrieb, die

Entscheidung von Infineon zeige, dass Deutschland und Europa international

wettbewerbsfähig sind und bleiben. Inwieweit dieses Statement aufrechterhalten werden

kann, hängt jedoch auch davon ab, in welchem Maße, wie (un)bürokratisch und wie

schnell sich Landes- und Bundesregierung und EU-Parlament für diese mutige und

zukunftsorientierte Initiative des Chip-Konzerns einsetzen.

Frank Sichla

1/2023

3

Inhalt

Januar/Februar/März 1/2023 Jahrgang 17

3 Editorial

4 Inhalt

6 Titelstory

8 Qualitätssicherung




Senswork, Seite 6

28 Produktionsausstattung

30 Produktion

35 Verpacken/Kennzeichnen/Identifizieren

36 IoT/Industrie 4.0

44 Design

48 Löt- und Verbindungstechnik

52 Rund um die Leiterplatte

57 Halbleiterfertigung

zum Titelbild



Die Firma senswork präsentierte eine Prüfstation

mit remote-bedienbarem Digitalmikroskop.

Leiterplatten lassen sich jetzt direkt in der

Fertigung aus einer Entfernung von bis zu

100 m inspizieren. 6

58 Dienstleistung

61 Dosiertechnik

62 Speicherprogrammierung


• Herausgeber und Verlag:

beam-Verlag

Krummbogen 14

35039 Marburg

Tel.: 06421/9614-0

Fax: 06421/9614-23

www.beam-verlag.de

• Redaktion:

Ing. Frank Sichla

electronic-fab@beam-verlag.de

• Anzeigenverwaltung:

beam-Verlag

Myrjam Weide

m.weide@beam-verlag.de

Tel.: 06421/9614-16, Fax: -23

• Erscheinungsweise:

4 Hefte jährlich

• Satz und Reproduktionen:

beam-Verlag

• Druck + Auslieferung:

Bonifatius GmbH, Paderborn

www.bonifatius.de

Hinweis:

Der beam-Verlag übernimmt, trotz sorgsamer

Prüfung der Texte durch die Redaktion, keine

Haftung für deren inhaltliche Richtigkeit. Alle

Angaben im Einkaufsführerteil beruhen auf

Kundenangaben!

Handels- und Gebrauchs namen, sowie

Warenbezeichnungen und dergleichen werden in

der Zeitschrift ohne Kennzeichnungen verwendet.

Dies berechtigt nicht zu der Annahme, dass

diese Namen im Sinne der Warenzeichen- und

Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten

sind und von jedermann ohne Kennzeichnung

verwendet werden dürfen.

IoT-Lösungen durch

cloud-basierte Dienste

schneller entwickeln

Um sein Halbleiterangebot zu ergänzen

und Kunden zu helfen, das Beste

aus den angebotenen Funktionen

herauszuholen, bietet Semtech cloudbasierte

Dienste an. 42

Layout von Mixed-Signal-Leiterplatten

Hier geht es um die verschiedenen Aspekte, die beim Design

des Layouts von Mixed-Signal-Leiterplatten zu beachten sind.

Neben der Platzierung der Bauelemente werden die Planung

des Lagenaufbaus und Überlegungen zu den Masseflächen

angesprochen. 44

4 1/2023

Leistungsanalysator

der nächsten Generation

Der neue Leistungsanalysator PW8001 von Hioki setzt mit seiner

unübertroffenen Genauigkeit einen neuen Standard und erlaubt

Messungen auch bei hohen Frequenzen und großen Strömen. Damit

eignet er sich für die Analyse von modernsten SiC- und GaN-basierten

Anwendungen bis hin zu komplexen Multimotor-Antriebsstrang-

Leistungsanalysen. 14

Was leisten AXI-Systeme

im Jahr 2023?

In modernen SMT-Fertigungs linien werden AXI-Systeme

hauptsächlich zur vollautomatischen Inspektion verdeckter, für

ein AOI-System nicht sichtbarer, Lötstellen eingesetzt. 22

Verbesserung der Effizienz

von EV-Batterien/EV-Supply-Equipment

Heutzutage erhöhen Länder auf der ganzen Welt ihre Investitionen, um zu untersuchen, wie

die Mobilität hin zur Elektromobilität transformiert werden kann, also zur Entwicklung von

Elektrofahrzeugen (Electric Vehicles, EV), Elektroflugzeugen, Elektroschiffen und Elektrozügen. 12

Funktechnologien

für die smarte Fabrik

Gegenwärtig wird im Zusammenhang mit

Industrie 4.0 viel von Daten gesprochen.

Schlagwörter sind etwa Big Data,

Datenanalyse und Datenschutz.

Doch wie erfolgt in der modernen Fabrik

die Übermittlung von Daten? 36

Elektrochemische Migration –

ein Schädigungsmechanismus

Neben den am häufigsten genannten Schädigungsmechanismen

„thermische Alterung“ und „Überspannungsimpulse“ gibt es

etliche weitere Gründe, warum eine Isolation ausfallen kann.

Eine eher unbekannte ist die elektrochemische Migration.

Dieser Schädigungsmechanismus gehört zu der Gruppe der

Oberflächenphänomene. 10

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5

Titelstory



Die Firma senswork präsentierte eine Prüfstation mit remote-bedienbarem Digitalmikroskop.

Leiterplatten lassen sich jetzt direkt in der Fertigung aus einer Entfernung von bis zu 100 m inspizieren.

Die per Digitalmikroskop aufgenommenen Full-HD-Bilder werden

verzögerungsfrei an einen bis zu 100 Meter entfernten Arbeitsplatz

übermittelt (Quelle: iStock.com/Ladislav Kubeš)

RemoteMOI XL ermöglicht eine schnelle und einfache

Qualitätskontrolle von Elektronikbauteilen

senswork GmbH

www.senswork.com

Möglich macht dies die Prüfstation

RemoteMOI XL von senswork.

Die manuelle optische Inspektion

von Leiterplatten kann damit zeitund

kosteneffizienter durchführt

werden, bei geringerem Personalbedarf.

Das System eignet sich insbesondere

für automatisierte Fertigungsprozesse

in der Elektronikindustrie

und gerade auch für große

Leiterplatten.

Aus der Ferne prüfen

Insbesondere die Prüfung großer

Leiterplatten gestaltet sich oft

aufwändig, da sie im Rahmen einer

manuellen optischen Inspektion

händisch mehrmals neu positioniert

werden müssen, um sie komplett

zu inspizieren. Hierzu befindet

sich der Mitarbeiter typischerweise

direkt neben dem Produkt bzw. dem

Inspektionsmikroskop.

Mit der neuen Prüfstation Remote-

MOI XL verbleibt die Leiterplatte

an ihrer Position, zum Beispiel auf

einem Fertigungsband. Über ein mit

einem Joystick verbundenes X/Y-

Achssystem positioniert ein Mitarbeiter

das Digitalmikroskop über

einer beliebigen Stelle der Leiterplatte.

Das hochaufgelöste Full-HD-

Bild wird ohne Verzögerung live auf

den bis zu 100 m entfernten Monitor

übertragen, an dem der Mitarbeiter

die Inspektion durchführt. Die hohe

Bildauflösung von Full HD 1080P ermöglicht

dabei eine qualitativ hochwertige

Inspektion ohne Latenzen

in der Bilddarstellung.

Einfache Bedienung

Das Digitalmikroskop kann über

eine Joystick-Fernsteuerung durch

das integrierte Achssystem in X- und

Dank robuster Ausführung und C-Rahmen-Bauweise ist RemoteMOI XL

gut zugänglich und direkt an der Fertigungslinie einsetzbar

6 1/2023

Titelstory

Keine Schulung nötig: Die Bedienung des digitalen Mikroskops per

Joystick und Steuerung könnte einfacher nicht sein

Durch die remote manuelle optische Inspektion können Fachkräfte

flexibel zusätzliche Aufgaben an einem anderen Arbeitsplatz

übernehmen

Y-Richtung um 320 bzw. 160 mm

verfahren werden. Zusätzlich überzeugt

es durch ein besonders großes

Blickfeld. Damit lassen sich auch

große Leiterplatten mit bis zu 360

x 200 mm einfach inspizieren.

Indem der Mitarbeiter nicht die

Leiterplatte, sondern das Digitalmikroskop

per Joystick bewegt, lässt

sich insbesondere bei großen Platten

wertvolle Zeit einsparen. Zusätzlich

erleichtert die Speicherung von

bis zu drei Memory-Positionen in X-

und Y-Richtung die Inspektion. Auch

ergonomisch gewinnt der Arbeitsplatz

durch den Einsatz der neuen

Prüfstation, da das Produkt in der

Förderstrecke verbleibt und nicht

ausgehoben oder entnommen werden

muss.

Flexibler Prüfplatz

In vielen produzierenden Unternehmen

besteht das Problem, dass

das MOI-Fachpersonal nicht immer

zu 100% ausgelastet ist, weil der

Arbeitsort räumlich festgelegt ist

und die Taktzeiten der Produktion

variieren oder sehr hoch sind. Mit

der neuen Prüfstation von senswork

lässt sich der Arbeitsplatz des Prüfers

flexibler einrichten: remote und

lokal, direkt an der Fertigungslinie.

Beide Arbeitsplätze können auch

zeitgleich betrieben werden. Damit

ermöglicht RemoteMOI XL einen

Prüfmonitor zum Beispiel an einer

anderen Stelle der Linie einzurichten,

an der die Fachkraft zusätzliche

Tätigkeiten ausübt.

Wege sparen

Die Fachkraft führt zum Beispiel

eine Aufgabe am Anfang einer Linie

aus und übernimmt dank fernsteuerbarem

Digitalmikroskop und Bildübertragung

zusätzlich die Qualitätskontrolle,

die am Ende des Fertigungsbandes

erfolgt. Das spart die

sonst nötigen Wege und Zeiten und

ermöglicht es zudem, parallel weitere

Tätigkeiten auszuführen. Als

nicht in Ordnung geprüfte Leiterplatten

lassen sich auf dem weiterführenden

Fließband automatisiert

ausschleusen. Der Prozess

kann damit effizienter und automatisierter

gestaltet werden.

Besser auslasten

Auch eine Verlegung des Arbeitsplatzes

an einen Ort außerhalb der

Produktion ist möglich. Dadurch lassen

sich die Arbeitsbedingungen verbessern,

da Belastungen wie Lärm

und Reinraumkriterien entfallen. Ein

Mitarbeiter kann zudem durch eine

zentrale Prüfung mehrere Linien

inspizieren. Besteht ein zeitlicher

Puffer, zum Beispiel durch unterschiedliche

Produktions- oder große

Taktzeiten, lassen sich an einem

Monitor mehrere Prüfplätze im Live-

Betrieb anzeigen und umschalten.

„Rückmeldungen aus der Industrie

zeigen uns, dass gerade in

Weitere Infos unter: https://senswork.com/de/produkte/remotemoi-xl.html

Produktvideo RemoteMOI XL: https://www.youtube.com/watch?v=RVo9WBgMTJs

Zeiten des Fachkräftemangels ein

Schlüssel darin liegt, Leerlaufzeiten

zu vermeiden und Fachkräfte optimal

auszulasten“ erzählt Rainer

Obergrußberger, Geschäftsführer

von senswork.

Einsatz an der Linie

Die Implementierung ist schnell

gemacht: Das kompakte Prüfsystem

nimmt mit 0,85 m Breite wenig Raum

ein und kann per feststellbaren

Rollen einfach an Ort und Stelle

gefahren werden. Dank robuster

Ausführung und C-Rahmen-Bauweise

ist RemoteMOI XL direkt an

der Fertigungslinie einsetzbar und

gut zugänglich. Die Prüfeinheit mit

eingebautem Digitalmikroskop lässt

sich einfach über einem Fertigungsband

bzw. Inspektionsplatz ausrichten.

Das höhenverstellbare Design

erlaubt eine einfache und direkte

Positionierung.

Nutzerfreundliche Optionen

RemoteMOI XL ermöglicht eine

einfache Dokumentation der Bilddaten

und damit die Rückverfolgbarkeit

von Produktserien. Das Digitalmikroskop

bietet nutzerfreundliche

Optionen wie Zoom mit Vergrößerungsstufen

von 1,3 bis 330

und unterschiedliche Beleuchtungseinstellungen.

Weitere Kameraparameter

lassen sich ebenfalls komfortabel

mit einer Steuerung über die

Ferne anpassen.

Fazit

In Zeiten knapper Ressourcen

bietet die neue remote Prüfstation

des süddeutschen Unternehmens

senswork eine neue Möglichkeit,

MOI-Fachpersonal effizienter auszulasten,

indem sie weitere Aufgaben

übernehmen können und

Arbeitswege sparen. Dabei überzeugt

RemoteMOI XL mit einem

Full-HD-Bild über große Distanz.

Gerade bei großen Leiterplatten

entfällt zudem die händische Neupositionierung

während der Qualitätsprüfung

in der manuellen

optischen Inspektion. Insgesamt

ergibt sich großes Potenzial, Zeit

und Kosten einzusparen bei einem

Plus an Effizienz, Einfachheit und

Ergonomie. ◄

senswork

ist Experte für schlüsselfertige

Lösungen im Bereich der

industriellen Bildverarbeitung,

der optischen Inspektion, Deep

Learning und im Prüfgerätebau.

Ihre Systeme zur Automatisierung

und Qualitätssicherung

werden täglich in zahlreichen

Branchen wie der Automobilindustrie,

dem Maschinenbau

oder der Medizintechnik eingesetzt.

Von den Standorten

Burghausen und München aus

betreut man namhafte Kunden

aus Industrie und Forschung.

Vom ersten Konzept

bis zur Integration der fertigen

Lösung bieten die Fachleute

alles aus einer Hand. Sie analysieren

von Kunden gestellte

Aufgaben im Detail und gehen

auf individuelle Vorgaben ein,

um ein passgenaues Kamerasystem,

den perfekten Prüfplatz

oder das ideale Prüfgerät

zu entwickeln.

1/2023

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Qualitätssicherung

Messmittel online und auditsicher verwalten

Mit trendic hub gibt es jetzt ein Kalibrierportal mit neuem flexiblen Lizenzmodell.

Messmittelverwaltung –

digital, effektiv und auditsicher

trendic hub ist eine moderne

Online-Verwaltung, mit der die Kunden

der Perschmann Calibration

GmbH weltweit schnellen Zugriff

auf ihre Kalibrierscheine haben.

Das Online-Portal hilft dabei, Kalibrierdaten

auditsicher zu managen

und Messmittel sicher und effektiv

zu verwalten. Die Ergebnisse stehen

den Nutzern direkt nach der Kalibrierung

zur Verfügung – am Arbeitsplatz

oder auf Mobilgeräten. Dank

einheitlicher Kalibrierscheine ist die

Auditsicherheit jederzeit sichergestellt

und die Kalibrierscheine werden

auditsicher gespeichert.

Effiziente Prozesse

dank praktischer Features

Perschmann Calibration GmbH

www.perschmann-calibration.de

Mehr als 2000 Kunden nutzen

bereits das Kalibrier-Portal trendic

hub der Perschmann Calibration

GmbH. Mit der Online-Plattform

können Nutzer ihr Messmittel-

Management digitalisieren, Arbeitsabläufe

rund um das Kalibieren vereinfachen

und von umfangreichen

Service-Angeboten profitieren. Dank

des neuen Lizenzmodells ist trendic

hub nun noch flexibler an die Anforderungen

der Kunden angepasst.

Drei Varianten

mit zusätzlichen Funktionen

Neben der kostenlosen Free-Version

stehen Nutzern des Online-

Kalibrierportals trendic hub nun

drei Varianten mit zusätzlichen

Funktionen zur Auswahl: die Basis-

Variante Audit Light, die erweiterte

Variante Audit Pro und die umfangreichste

Variante Audit Enterprise.

Audit Light bietet Nutzern alle

Funktionen, mit denen sie ihre Prüfmittel

an einem Standort unabhängig

von Excel-Listen auditsicher und

effizient überwachen wollen. Diese

Basisvariante ist die richtige Wahl,

wenn bis ca. 500 Messmittel verwaltet

werden sollen. Die Variante

Audit Pro bietet zusätzliche Funktionen

wie etwa die scannerbasierte

Erfassung von Messmitteln und eine

Überblicksfunktion über den Lagerort,

die Kostenstelle oder den Status

von Messmitteln. Audit Pro ist

die beliebteste Variante bei den

Kunden. Die Top-Variante Audit

Enterprise enthält unter anderem

ein umfassendes Dokumenten-

Management, ein Tool für die Digitalisierung

einer Messmittelausgabe

und liefert die Unterstützung

für das Buchen von Messmitteln

u.a. auf Mitarbeiter, Aufträge und

Lagerorte. Audit Enterprise erlaubt

zehn Usern Zugriff auf das Portal.

Maßgeschneiderte Funktionen

„Unser digitales Kalibierportal wird

von den Kunden sehr gut angenommen

und die Zeichen stehen weiter

auf Wachstum“, freut sich Lars

Ahrendt, Geschäftsleiter Vertrieb

bei der Perschmann Calibration

GmbH. „Für das Jahr 2021 hatten

wir uns ursprünglich das Ziel

von 2000 Nutzern gesteckt, diese

Marke haben wir bereits im dritten

Quartal überschritten. Es ist großartig,

dass wir mit unserer Applikation

so viele Kunden erreichen

und die Kunden trendic hub nutzen.

Mit dem neuen Lizenzmodell

können wir jetzt noch flexibler auf

die Anforderungen unserer Kunden

eingehen. Alle Varianten bieten ein

sehr gutes Preis/Leistungs-Verhältnis

und praktische Funktionen ganz

nach Bedarf“, so Ahrendt weiter.

Die Plattform trendic hub wurde

entwickelt, um die Prozesse rund

um das Kalibrieren so einfach wie

möglich zu gestalten und sie wird

beständig um neue Funktionen

erweitert. Zu den neuesten Features

gehört die automatische Fälligkeits-Info,

mit der verpasste Termine

der Vergangenheit angehören.

Per Mausklick können Nutzer ganz

einfach eine automatische Erinnerungsfunktion

einstellen, die sie

daran erinnert, wann ihre Mess- und

Prüfmittel kalibriert werden müssen.

Die Erinnerungs-Mails sind individuell

konfigurierbar. So können

etwa eine oder mehre für das Qualitätsmanagement

zuständige Personen

automatisch informiert werden,

einmalig oder regelmäßig, per

PDF oder Excel. Das System arbeitet

dabei zuverlässig in Echtzeit,

damit kein Mess- oder Prüfmittel

in Vergessenheit gerät.

Flexibel an den Kundenbedarf

angepasst

Für die Verwendung des digitalen

Kalibrier-Portals muss keinerlei Software

installiert und gewartet werden,

da trendic hub komplett online läuft.

Zur kostenlosen Free-Version haben

alle Kunden der Perschmann Calibration

GmbH automatisch Zugang.

Je nach individuellen Bedürfnissen

können einzelne Funktionen separat

hinzugebucht werden. Bei allen

Versionen sind künftige Updates

inklusive. ◄

8 1/2023

Qualitätssicherung

Optische 3D-Oberflächenmesstechnik

als integrale Instanz der industriellen Fertigung

Mit TopMap hat Polytec optische 3D-Oberflächenmesstechnik etabliert, welche für eine rasche und verlässliche

Qualitätskontrolle auch für technische Erzeugnisse steht.

Effiziente und verlässliche Inline-Charakterisierung von Oberflächendetails,

Rauheit und Textur in automatisierten Prozessen mit TopMap-

Oberflächenmesstechnik von Polytec

In der industriellen Fertigung

sind gleichermaßen Güte der produzierten

Erzeugnisse sowie Effizienz

entlang der gesamten Fertigungsprozesse

die entscheidenden

Merkmale für Wirtschaftlichkeit

und Wettbewerbsfähigkeit.

Oftmals dient linienintegrierte Fertigungsmesstechnik

zur 100%-Kontrolle

und ermöglicht dabei zudem

ein Live-Feedback für die Prozesssteuerung.

Rasche und verlässliche

Qualitätskontrolle

Mit TopMap hat Polytec eine Serie

der optischen 3D-Oberflächenmesstechnik

etabliert, welche für

eine rasche und verlässliche Qualitätskontrolle

hinsichtlich Oberflächengüte

und geometrischer Parameter

insbesondere im Maschinenbau

und für technische Erzeugnisse

steht. TopMap sieht nicht nur jedes

Werkstück, es misst und dokumentiert

zuverlässig. Anders als rein

kamerabasierte Inspektionssysteme

ermittelt die 3D-Messtechnik auch

Höhendaten, welche u.a. für die

Defekterkennung essentiell sind.

Basierend auf Weißlicht als

Informationsträger, werden direkt

3D-Topografien flächenhaft erfasst,

im Gegensatz zur linienhaften

2D-Darstellung konventioneller taktiler

Mess- und Tastspitzen.

TopMap-3D-Oberflächenmesstechnik

scannt berührungslos und

flächenhaft die gesamte Werkstückoberfläche

ab, bestimmt Formparameter

wie Ebenheit oder Stufenhöhe,

charakterisiert Rauheit und

Strukturdetails oder detektiert selbst

feinste Abweichungen zu definierten

Toleranzen. Durch die hohe Messgeschwindigkeit

und umfangreiche

Erfassung der Bauteile eignet sich

diese Messmethode für Fertigungsprozesse,

die auf hohen Durchsatz

und kurze Taktzeiten ausgelegt sind.

Sensoren und Messköpfe

im Auto-Modus

Polytec geht hier noch einen

Schritt weiter mit den optischen

Präzisionsmessmitteln: Sensoren

und Messköpfe können in bestehende

Linien integriert und automatisiert

betrieben werden. Mittels

Software-Lösungen werden Routinemessaufgaben

im Vorfeld definiert,

modifiziert oder gespeichert,

und der Werker ruft das Programm

je Bauteil auf für eine vereinfachte

und beschleunigte Bedienung ohne

Benutzerfehler.

Ob automatische Bauteillageerkennung

oder Durchmessen gleich

mehrerer Prüflinge in einer einzigen

Aufnahme – die Optionen und Sonderkonfigurationen

für TopMap-

3D-Oberflächenmesstechnik halten

den Bedienereinsatz einfach

und die Prüfproduktivität hoch.

Polytec als kompetenter

Partner

Neben Messsystem-Komplettlösungen,

bestehend aus Hardware

und Software inklusive

Sonder lösungen, umfasst Polytecs

Leistungs umfang auch eingehende

Machbarkeitsstudien und den persönlichen

Support für die Entwicklung,

Implementierung und Automatisierung

kundenspezifischer Messaufgaben.

Ob Vorstudie, Fertigungsmesstechnik

als Prüfzelle oder integrierte

Sensorik in der Produktionslinie,

Polytec versteht sich als ganzheitlicher

Lösungsanbieter.

Polytec GmbH

www.polytec.com

TopMap-3D-Oberflächenmesstechnik zur schnellen und verlässlichen

Fertigungskontrolle und Inspektion ganzer Werkstücke: flächenhaft,

in 3D und berührungslos

Effiziente Inline- und End-of-Line-Qualitätskontrollen in automatisierten

Produktionen mit automatischer Prüflingsmuster- und Lageerkennung

und Durchmessen mehrerer Prüflinge in einer Aufnahme

1/2023

9

Qualitätssicherung

Elektrochemische Migration –

ein Schädigungsmechanismus

750...1050 V) bei gleichzeitig weiter

voranschreitender Miniaturisierung

erhöhen die Gefahr einer elektrochemischen

Migration von Metallionen. Im

einfachsten Fall wird durch die Fehlerströme

eine Störung detektiert und die

Baugruppe abgeschaltet. Im schlimmsten

Fall erhöht sich die Leitfähigkeit

so lange, bis der unerwünschte Strompfad

zur Zündquelle wird.

Neben den am häufigsten genannten

Schädigungsmechanismen „thermische

Alterung“ und „Überspannungsimpulse“

gibt es etliche weitere Gründe,

warum eine Isolation ausfallen kann.

Eine eher unbekannte ist die elektrochemische

Migration. Dieser Schädigungsmechanismus

gehört zu der

Gruppe der Oberflächenphänomene.

Balance zwischen

Anforderungs- und

Eigenschaftsprofil

Die ständig steigenden Anforderungen

in Hinsicht Packungsdichte,

Leistungsdichte und Preiswertigkeit

erfordern Maßnahmen, die eine

Balance zwischen Anforderungsprofil

und Eigenschaftsprofil darstellen.

Dies insbesondere bei Einrichtungen

der Telekommunikation-, Automobil-

und Luftfahrtindustrie, da diese

Baugruppen häufig stark wechselnden

klimatischen Bedingungen ausgesetzt

sind. Sie müssen hochzuverlässig

und hochverfügbar sein,

sollen aber dennoch als „Massenprodukt“

bezahlbar bleiben.

Das führt zu einem Zielkonflikt,

der bei Auswahl falscher, vermeintlich

günstiger Materialien die Wahrscheinlichkeit

eines Ausfalls durch

elektrochemische Migration erhöhen

kann. Deswegen ist es wichtig,

sich über Ursache und Folgen dieser

Fehlerursache bewusst zu sein.

Kondensation von Wasser

auf den Oberflächen

Insbesondere bei Tag-Nacht-

Unterschieden oder intermittie-

Autor:

Gerald Friederici

CMC Klebetechnik GmbH

www.cmc.de

rendem Betrieb kann es durch

die Temperaturschwankungen zur

Kondensation von Wasser auf den

Oberflächen kommen. Selbst wenn

sich kein direkter Wasserfilm bildet,

können Kunststoffe (Schaltungsträger,

Vergussmassen, Schutzlacke)

Feuchtigkeit auch unterhalb

des Taupunktes aufnehmen. Dieser

Fall tritt je nach Material bereits

bei etwa 70% relativer Feuchte auf.

Insbesondere Metallflächen können

wegen ihrer größeren Wärmeträgheit

auch noch bei geringerer relativer

Feuchte Betauung verursachen.

Ein häufig beschriebener Ausfallgrund

für Isolierstoffe bei Anwesenheit

von Feuchtigkeit ist die Ausbildung

von Kriechstrompfaden. Bei

Anwesenheit von Feuchtigkeit (Elektrolyt)

wird durch ionische Verunreinigungen

und Lösung von Kohlendioxyd

der Oberflächenwiderstand

reduziert. Die elektrochemische Zersetzung

des Isolationswerkstoffes

und die Ausbildung von Teilentladungen

führen zu einer zunehmenden

Karbonisierung der Isolationsstrecke.

Ist die Strecke durch

diese leitfähigen Pfade ausreichend

kurz, kann es zum Überschlag kommen.

Der sogenannte Tracking-Index

macht eine Aussage dazu, wie empfindlich

ein Isolierwerkstoff gegenüber

diesem elektrochemischen

Abbauprozess ist.

Störender leitfähiger Pfad

Im Gegensatz dazu bildet sich bei

der elektrochemischen Migration ein

leitfähiger Pfad durch Metallionen

und -salzen. Sie entstehen entweder

als direkte Folge einer Betauung

oder durch Adsorption/Absorption an/

in Isolierwerkstoffen oder an Verunreinigungen

und in Fehlstellen. Insbesondere

nicht abgereinigte Lötrückstände

können regelrechte Feuchtigkeitspuffer

darstellen, die auch nach

Abtrocknen der Oberfläche Feuchtigkeit

speichern. Staub und andere

Rückstände wirken als Kristallisationskerne

für Kondensation.

In Folge von chemischem (Metalle

gehen in alkalische Lösung) oder

elektrochemischem Abbau (unterschiedliches

Spannungspotential

vorhanden) bilden sich wasserlösliche

Metallionen, die sich entlang

des Potentialgradienten und Konzentrationsgradienten

bewegen.

Der Potentialgradient wird maßgeblich

durch die eingesetzte Spannung

und den Abstand der Potentiale

zueinander bestimmt. Der Konzentrationsgradient

dagegen durch

z.B. die Lage der Verunreinigung zu

der Metallionenquelle. Bei Abtrocknung

kommt es zur Rückfällung und

bei wiederholter Betauung zur Aufkonzentration.

Liegt ein kontinuierlicher Potentialunterschied

vor, bilden sich durch

Elektrolyse an der Kathode (Ground)

metallische Abscheidungen, die als

Dendriten, Faserbündeln oder Bändern

auftreten. Die Ausbildung solcher

leitfähigen Beläge erfolgt am

intensivsten an Stellen hoher Feldlinienkonzentration,

also Kanten und

Spitzen. Durch die Feldkonzentration

werden auch Auswaschungseffekte

erhöht und führen zu einer verbesserten

Ionenleitfähigkeit. Die elektrochemische

Migration innerhalb

von Werkstoffen (z.B. entlang von

Glasfasern) wird auch als Conductive

Anodic Filament Growth (CAF)

bezeichnet. Voraussetzung dafür ist

das Eindiffundieren von Feuchtigkeit

in das Substratmaterial.

Insbesondere die seit wenigen

Jahren verstärkt eingesetzten hohen

Gleichspannungen (300...450 und

Prüfung der Klimasicherheit

Es gibt mehrere standardisierte

Verfahren (z.B. IEC 60068, Umwelteinflüsse),

wie man die Klimasicherheit

von Baugruppen überprüfen

kann. Da es neben den beiden

Haupteinflussgrößen „Wärme“ und

„Feuchtigkeit“ jedoch weitere geometrische

(Abstände, Delaminationen,

Feldlinienkonzentrationen)

oder umweltbedingte (aggressive

Gase, Verunreinigungen) und

mechanische (Vibration, Wärmeausdehnung,

etc) Einflussgrößen

gibt, ist eine generelle Aussage

zu der passenden Prüfmethodik

kaum möglich. Eine beschleunigte

Alterung durch Einsatz überhöhter

Spannung, besonders hoher Luftfeuchtigkeit

oder bewusster Einbringung

von Verschmutzungen ist je

nach Anwendungsfall nur bedingt

aussagekräftig. Dagegen bilden

beschleunigte Temperaturwechsel-Tests

bei unterschiedlichen

Feuchtegraden die realen Einsatzbedingungen

häufig recht gut ab.

Fazit

Mit steigenden Gleichspannungsniveaus

erhöht sich massiv

die Gefahr der elektrochemischen

Migration durch verstärkte Mobilisierung

der Metallionen. Voraussetzung

für diesen Schädigungsmechanismus

ist Feuchtigkeit und

eine ausreichend geringe Distanz

der unterschiedlichen Potentiale

zueinander. Damit ist gleichzeitig

klar, wie man die Ausbildung von

metallischen Leitpfaden vermeiden

kann: Verhinderung, dass sich

ein leitfähiges Elektrolyt (Wasser)

ausbildet und/oder ausreichende

Abstände, um über die Lebensdauer

einer elektrischen Baugruppe eine

sichere elektrische Trennung sicher

zu stellen. ◄

10 1/2023

Qualitätssicherung

Leistungsfähige und sichere

Batteriezellen durch vollständige

Inline-Kontrolle

Japanische Präzision seit 1935

Mehr

Informationen

finden Sie ab

Seite 14.

Ideal für

SiC & GaN

Anwendungen

Der Zusammenschluss mehrerer gleicher

Akkuzellen zu einem Batterieverbund birgt dieselben

Herausforderungen wie bei der Kette,

die bekanntlich nur so stark ist wie ihr schwächstes

Glied.

Batteriemessmodul für automatisierte

Fertigungsprüfung

Bei der Serienfertigung von Akkus für E-Mobilität,

Großspeicher, Kommunikationselektronik

oder Flurfahrzeuge müssen daher zum Teil

-zigtausende Zellen in höchster Geschwindigkeit

und Präzision einzeln getestet werden. Nur

Zellen gleicher Leistung dürfen für optimale

Speicher- und Lebensdauer zur Erreichung

höchster Qualitätsanforderungen zusammengefügt

werden.

Die Messtechnik-Spezialisten von burster

bieten jetzt für die Serienfertigung ein neues,

feldbusfähiges Highspeed-Batteriemessmodul

zur automatischen Fertigungsprüfung von

Hochleistungs-Batteriemodulen und Batteriepacks

aus runden, prismatischen oder

Pouchzellen.

Das kompakte Modul 2511 eignet sich für den

Einsatz in rauer Industrieumgebung direkt an

der Fertigungslinie und ist für Ein- oder Mehrkanalbetrieb

ausgelegt. In nur wenigen Millisekunden

kann das All-in-One-Gerät bis zu

fünf Einzelzellen gleichzeitig testen und mittels

AC- und DC-Innenwiderstandsmessung

und Messung der Batteriespannung signifikante

Batterieparameter ermitteln und bewerten.

Eine intuitive PC-Software zur Parametrierung

und Konfiguration via Ethernet/USB

erlaubt flexible Mess- und Bewertungsmodi

für eine 100 % Inline Prüfung in der Serienfertigung.

Prüfparameter anpassen

Das Batteriemessmodul 2511 bestimmt unterschiedliche

elektrische Parameter per Vierleiter-

Messmethode in höchster Präzision. Die Parameter

lassen sich dann zu spezifischen Prüfprogrammen

zusammenstellen. Dabei wird

die Impedanzmessung typischerweise bei 1

kHz vorgenommen, wahlweise sind auch die

Bereiche 1, 20 und 100 Hz möglich. Der Widerstandsmessbereich

beträgt 0 bis 10 mOhm, 0

bis 30 mOhm bzw. 0 bis 100 mOhm; die Leerlauf-

und Modulspannungsmessung umfasst die

Bereiche 0 bis 5 V DC und 0 bis 60 V DC. Die

Temperatur kann im Bereich von -40 bis +80 °C

gemessen werden.

Akkus und Batteriepacks lassen sich bei Bedarf

also auch unter Extrembedingungen testen. Verschiedene

Gehäuse und Montagevarianten erlauben

die flexible Integration der IP54-Module in

praktisch jede Fertigung via Profinet. Für eine

intensive Qualitätskontrolle oder die Fehlersuche

z.B. in der Entwicklung, stehen mit dem Batteriecontroller

2550 oder dem Batterietester 2560

weitere Messmodule zur Verfügung.

Alle Komponenten sind kompatibel mit

bewährten burster Produkten. Von der gesamten

Bandbreite hochpräziser Sensoren über Resistomat-Widerstandsmessgeräte,

Messverstärker/Feldbuscontroller

bis hin zu Digiforce-Auswerteeinheiten

ist das Gesamtprogramm für die

Batteriemesstechnik perfekt aufeinander abgestimmt

und liefert hochgenaue Messergebnisse

innerhalb kürzester Taktzeiten.

burster präzisionsmesstechnik

GmbH & Co. KG

info@burster.de

www.burster.de

1/2023 11

Profi tieren Sie von mehr

als 35 Jahren Erfahrung:

Hochpräzise

Leistungsanalysatoren

und Sensorik

aus einer Hand.

Mehr Informationen erhalten Sie hier:

HIOKI EUROPE GmbH

Helfmann-Park 2

65760 Eschborn

hioki@hioki.eu

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Qualitätssicherung

Verbesserung der Effizienz

von EV-Batterien/EV-Supply-Equipment

Bild 1: Vehicle to Grid (V2G) Layout

Referenz:

Shashank Vodapally M.Sc.,

RF Specialist/Unterlagen

von ITECH

Heutzutage erhöhen Länder auf

der ganzen Welt ihre Investitionen,

um zu untersuchen, wie die Mobilität

hin zur Elektromobilität transformiert

werden kann, also zur Entwicklung

von Elektrofahrzeugen (Electric

Vehicles, EV), Elektroflugzeugen,

Elektroschiffen und Elektrozügen.

Der wichtigste Teil

ist die Forschung und Entwicklung

von Schlüsselkomponenten

des elektrischen Transports, wie

zum Beispiel die neuen Technologien

von Lithium-Ionen-Batterien,

Brennstoffzellen, Elektrogeräten und

so weiter. Bis heute stellen sich den

Entwicklern noch viele Herausforderungen

im gesamten Ökosystem

der Elektrifizierung des Verkehrs.

Betrachten wir als Beispiel E-Fahrzeuge,

um die Schwierigkeiten in

deren F&E- und Herstellungs-Prozess

und mögliche Lösungen zu

beleuchten.

Die Kombination

von Elektrofahrzeugen und Smart

Grids (Vehicle to Grid, V2G) ist

eine der wichtigen Aufgaben beim

Aufbau eines elektrifizierten Ökosystems.

Dies bedeutet, dass das

Design der elektrischen Topologie

von Fahrzeugen bidirektionalen

Stromfluss, bidirektionale On-

Board-Ladegeräte (Bidirectional

On-Board Chargers, BOBCs) und

bidirektionale Ladesäulen unterstützen

muss. Ingenieure müssen

nicht nur die Umwandlungseffizienz

im bidirektionalen Modus berücksichtigen,

sondern auch die Verifizierung

der netzgekoppelten Eigenschaften,

um sicherzustellen, dass

EV zuverlässig an das Netz angeschlossen

werden können, ohne

Störungen zu verursachen.

Die Testanwendung

für BOBCs (V2G) umfasst AC-DCund

DC-AC-Modi (Bild 1). Beim DC-

AC-Test benötigt das DC-Ende eine

DC-Stromversorgung, um die Batterieentladung

zu simulieren. Das

AC-Ende benötigt eine AC-Quelle

und eine elektronische AC-Last.

Die AC-Quelle soll die Netzspannung

simulieren.

Dies ist eine allgemeine Testlösung,

die allerdings auch Risiken

birgt. Wenn die vom BOBC zurückgespeiste

Energie die maximale Energie

überschreitet, die von der AC-Last

aufgenommen werden kann, fließt sie

unweigerlich zurück zur AC-Quelle.

Die Wechselstromquelle kann im Allgemeinen

keine Energie absorbieren,

was schließlich zu einem umgekehrten

Durchbruch führen wird. Und noch

schlimmer, im Falle eines Fehlbetriebs

in der Sequenz zwischen dem Einund

Ausschalten der AC-Last und der

AC-Quelle führt dies zu einem Testfehler

oder sogar zu einer Beschädigung

des Instruments.

Eine bessere Lösung

für bidirektionale BOBCs und

Ladesäulen (V2G) ist das Testen

mit einem Stromnetzsimulator wie

dem ITECH IT7900 (Bild 2). Der

Stromnetzsimulator ist eine Vierquadranten-Quelle

mit der Fähigkeit,

nahtlos zwischen Quelle und Senke

umzuschalten. Neben den Grundfunktionen

verfügt der Stromnetzsimulator

ITECH IT7900 auch über

einen Leistungsverstärker, der sich

gut für den Leistungs-HIL-Test eignet.

Jetzt werden immer mehr bidirektionale

Energieumwandlungs-

Technologien das Elektrifizierungs-

Ökosystem von Elektrofahrzeugen

beschleunigen und besser bedienen.

Der andere

herausfordernde Aspekt

im EV-Bereich ist die Leistungsfähigkeit.

In der traditionellen Test-

12 1/2023

Qualitätssicherung

Bild 2: Bidirektionale Leistungswandlung mithilfe des IT7900 regenerativen Netzsimulators

lösung elektrischer Antriebssysteme

werden in der Regel reale

Batterien als Energiespeicher eingesetzt.

Um die Leistung des Systems

zu testen und zu bewerten,

müssen die Batteriepakete häufig

gewechselt werden, damit die

verschiedene Testanforderungen

erfüllen zu können. Diese unflexible

Testlösung führt oft zu längeren

Testzeiten und höheren

Kosten.

Um diese Herausforderung

zu verbessern, hat ITECH einen

Batteriesimulator mit modularem

Design auf den Markt gebracht.

Durch die Integration von Software

und Hardware können viele Batterieeigenschaften

simuliert werden.

Die Hardware ist ein bidirektionales

Hochgeschwindigkeits-

DC-Netzteil (IT6000C/IT6000B),

welches das Laden und Entladen

der Batterie mit schneller Stromumschaltung

simulieren kann

(nicht mehr als 2 ms von -90%

auf +90%). Die zugehörige Software

BSS2000 Pro basiert auf

dem mathematischen Modell

der Power-Batterie und wandelt

komplexe Kennliniensimulationen

in sichtbare Parametereinstellungen

um.

Darüber hinaus kann man sogar

die eingebauten Batteriekennlinien

für verschiedene Batterietypen

abrufen, wie z.B. LiFePO4-,

Li4Ti5O12-, LiMn204-Batterien

(Bild 3). Außerdem kann die Batteriesimulations-Software

BSS2000

Pro das mit Matlab simulierte Batteriemodell

direkt in eine .mat-Datei

importieren. Dies bietet eine effizientere

Lösung bei der Untersuchung

der Kennlinie eines neuen

Batterietyps und einer Batterie,

die unter anderen Bedingungen

funktioniert. ◄

Bild 3: Überblick über die Funktionen der Batteriesimulations-Software

1/2023

13

Qualitätssicherung

Ideal für SiC und GaN-Anwendungen

Leistungsanalysator der nächsten Generation

Autor:

Roy Hali

Produktmanager

HIOKI EUROPE GmbH

www.hioki.eu

Der neue Leistungsanalysator

PW8001 von Hioki setzt mit seiner

unübertroffenen Genauigkeit

einen neuen Standard und

erlaubt Messungen auch bei hohen

Frequenzen und großen Strömen.

Damit eignet er sich für die Analyse

von modernsten SiC- und GaNbasierten

Anwendungen bis hin

zu komplexen Multimotor-Antriebsstrang-Leistungsanalysen.

Hohe Schaltfrequenzen

und mehr Rauschen

SiC- und GaN-Komponenten

ermöglichen es, den Wirkungsgrad

von Wandlerschaltungen weiter zu

verbessern und gleichzeitig deren

Größe und Gewicht zu reduzieren.

Ein entscheidender Vorteil der geringeren

Größe ist, dass sie mehr Flexibilität

beim Design von Leiterplatten

auf engem Raum schafft. Aber

wie immer gibt es auch eine Kehrseite.

SiC- und GaN-Halbleiter werden

mit höheren Schaltfrequenzen

betrieben als herkömmliche Halbleiter

auf Si-Basis, erzeugen mehr

Rauschen und erfordern daher

bei der Messung einen Leistungsanalysator

mit höherer Bandbreite

und besserer Störfestigkeit.

Der Hioki PW8001 in Kombination

mit Hioki-Stromsensoren ist

die nahezu perfekte Wahl für diese

Herausforderung. Branchenführende

Genauigkeit bei DC-Leistungsmessungen

und bei Frequenzen

von 50 kHz oder mehr, kombiniert

mit der beispiellosen Gleichtakt-

Unterdrückung (CMRR) sowohl

für den PW8001 als auch für die

Hioki-Stromsensoren garantieren

extrem genaue und unbeeinflusste

Messungen selbst bei extremer Störsignalbelastung.

Weil Präzision gefragt ist

Für die Entwicklung eines hocheffizienten

kabellosen Ladegeräts

oder eines Inverter-Motorantriebs

für Elektrofahrzeuge oder Drohnen

ist die Genauigkeit des Messsystems

entscheidend; selbst die

geringsten Effizienzverbesserungen

müssen zu messen sein. Das bedeutet,

dass der Leistungsanalysator

sowohl Gleichstrom als auch hohe

Frequenzen von 50 kHz oder darüber

mit der größtmöglichen Genauigkeit

messen sollte. Der PW8001

bietet nahezu ideale Lösungen für

diese Art von Aufgaben.

Mit dem hochpräzisen Eingangsmodul

U7005, das eine Abtastrate

von 15 MSamples/s ermöglicht,

wird eine Leistungsgenauigkeit

von 0,05% bei Gleichstrom,

0,03% bei 50/60 Hz und der absolute

Marktbestwert von 0,2% bei 50

kHz erreicht.

Leistungsanalysator

für 1500 V DC CAT II

Der Trend zu immer leistungsfähigeren

Solarparks erfordert auch

die Erhöhung der Betriebsspannung.

Heutzutage sind 1500 V DC

der Standard. Außerdem werden

Solarparks mit lokalen Speichern

kombiniert, um das Netz auszugleichen

oder Energie rund um die

Uhr bereitzustellen.

Ein weiterer Bereich, in dem

höhere Spannungen vermehrt anzutreffen

sind, ist die Elektrifizierung

von schweren LKWs und Bussen.

Während normale E-Fahrzeuge

Gleichstromsysteme von 400 oder

800 V verwenden, geht der Transportsektor

zu Gleichstromsystemen

von 1200 V über, um die Systemleistung

zu erhöhen und die Ladezeit

zu verkürzen.

Um eine Lösung zur Leistungsmessung

für diese neuen Technologietrends

im Hochspannungsbereich

zu bieten, hat Hioki das Eingangsmodul

U7001 entwickelt und

ist damit der erste Anbieter auf dem

Markt mit einem Leistungsanalysator

für 1500 V DC CAT II als Tisch gerät.

Diese Klassifizierung ermöglicht es,

den PW8001 für die Entwicklung und

produktionsbegleitende Prüfung von

Leistungsreglern in der PV-Technik,

Antriebssträngen und Schnelllade-

Die Entwicklung von Antriebssträngen leistungsfähiger Drohnen wird

effizienter © Es Sarawuth/Shutterstock/Hioki

14 1/2023

Qualitätssicherung

Zeitverzögerung eines marktüblichen Sensors

im Vergleich zur Reihe CT68 von Hioki

produkten für elektrische Nutzfahrzeuge

mit einer System spannung

von mehr als 1000 V DC einzusetzen.

Die Kombination mit dem

Hochspannungswandler VT1005

ermöglicht auch die Messung von

Spannungen bis 5000 V.

Analyse von viermotorigen

Antriebssystemen

Heutzutage werden Drohnen für

eine Vielzahl von Anwendungen

eingesetzt, z.B. für Videoaufnahmen

aus der Luft oder Inspektionen

in gefährlichen Umgebungen.

Mit einem Defibrillator ausgestattete

AED-Drohnen können sogar

Leben retten, weil sie an überfüllten

Orten wie Festivals oder Stadtzentren

früher als ein Krankenwagen

am Notfallort eintreffen können.

Bei all diesen Drohnen ist die

Zuverlässigkeit und Effizienz des

Antriebsstrangs extrem wichtig, denn

jede Steigerung der Effizienz führt

zu einer Erhöhung der Reichweite.

Der PW8001 mit der Option zur

simultanen Auswertung von vier

Motoren ist das perfekte Entwicklungswerkzeug

für Drohnen und

andere Viermotor-Antriebssysteme

wie z.B. Elektrofahrzeuge

mit In-Wheel-Motoren und Industrieroboter.

Die simultane Analyse

von vier Motorantrieben ermöglicht

eine wesentlich einfachere

und schnellere Abstimmung des

Antriebsstrangs und führt zu effizienteren

und zuverlässigeren Konstruktionen.

Automatische

Phasenverschiebungskorrektur

Bei der Entwicklung von Aufwärtswandlern

für Hybrid- bzw. Elektrofahrzeuge

oder aktiven Systemen

zur Blindleistungskorrektur für das

Stromnetz ist die Messung der

Verlustleistung von Drosseln und

Transformatoren essenziell. Die

induktive Eigenschaft dieser Komponenten

erschwert eine genaue

Messung insbesondere bei hohen

Frequenzen.

Einer der Gründe dafür ist, dass

Spannung und Strom genau zur gleichen

Zeit gemessen werden müssen,

um die Wirkleistung bestimmen

zu können. Stromsensoren

haben jedoch immer eine Zeitverzögerung.

Um trotzdem den Verlust

einer Drossel oder eines Trans-

formators genau messen zu können,

muss die Zeitverzögerung der

Stromsensoren über den gesamten

Frequenzbereich eliminiert werden.

Die neue, weltweit einzigartige

Funktion zur automatischen Korrektur

der Phasenverschiebung (Automatic

Phase Shift Correction, APSC)

ermöglicht dies sogar Plug&Play.

Erstmalig im PW8001 verfügbar,

gewährleistet die APSC-Funktion

unübertroffene Genauigkeit

bei Verlustmessungen an Hochfrequenzdrosseln

und Transformatoren.

Damit die Korrektur der Phasenverschiebung

richtig funktioniert,

sind zwei Dinge erforderlich: ein

Stromsensor mit einer bekannten

konstanten Zeitverzögerung und ein

Leistungsanalysator, der die Zeitverzögerung

kompensieren kann.

Als weltweit einziger Hersteller

von Leistungsanalysatoren, der

auch Stromsensoren entwickelt

und produziert, ist Hioki in der

Lage, die eigenen Stromsensoren

für die APSC-Funktion zu optimieren,

indem sie so konzipiert werden,

dass sie über den gesamten Frequenzbereich

eine konstante Zeitverzögerung

aufweisen.

Andere auf dem Markt befindliche

Stromsensoren sind in der Regel auf

eine geringe Phasenverschiebung

bei hohen Frequenzen ausgelegt.

Infolgedessen haben diese Stromsensoren

keine konstante Zeitverzögerung

über den gesamten Frequenzbereich.

Dies wird hier bildlich

veranschaulicht durch Darstellung

der Zeitverzögerung eines vergleichbaren,

auf dem Markt erhältlichen

Sensors. Da die Zeitverzögerung

des vergleichbaren Sensors

zwischen 100 und 20 ns schwankt,

wird deutlich, dass der Stromsensor

aufgrund dieser Konstruktion nicht

für die Phasenverschiebungskorrektur

geeignet ist, da der Leistungsanalysator

nicht in der Lage ist, die

Zeitverzögerung bei allen von ihm

gemessenen Frequenzen auszugleichen.

Auch die Positionierung des Leiters

im Stromsensor kann die Genauigkeit

der Messung beeinflussen.

Dies wird in weiteren Bildern dargestellt.

Beim Hioki-Sensor liegen alle

Kurven genau über einander, was

zeigt, dass die Position des Leiters

keinen Einfluss auf die Phasenverzögerung

hat.

Die gleichen Tests erfolgten mit

einem vergleichbaren Stromsensor

eines Mitbewerbers; das Ergebnis

zeigt sehr unterschiedliche Kurvenverläufe.

Bei diesem Sensor hat die

Position des Leiters Einfluss auf

die Phasenverzögerung bei Frequenzen

über 100 kHz und beeinflusst

die Gesamtgenauigkeit der

Leistungsmessung bei hohen Frequenzen,

wie etwa bei der Verwendung

von SiC- und GaN-Halbleitern.

Fazit

Zunehmend komplexere Anwendungen,

wie Systeme für erneuerbare

Energien mit lokaler Speicherung,

Netzanbindung und Laden von

Elektrofahrzeugen, erfordern eine

immer größere Anzahl von Messkanälen,

um das dynamische Leistungsverhalten

eines Systems analysieren

zu können. Modular mit bis

zu acht Leistungskanälen in einem

Gerät der freien Wahl zwischen dem

Hochspannungsmodul U7001 und

dem hochpräzisen Eingangsmodul

U7005, bietet der PW8001 Anwendern

die Möglichkeit, ihre maßgeschneiderte

Lösung zur Leistungsmessung

zusammenzustellen. ◄

Phasenverzögerung des CT68 von Hioki je nach Position des Leiters

1/2023

Phasenverzögerung eines typischen Sensors je nach Position des Leiters

15

Anzeige

ERZÄHLE MIR MEHR ÜBER JTAG-SOFTWARE!

JTAG/Boundary-Scan (auch

bekannt als IEEE Std. 1149.1) ist eine

schnelle und einfache Methode

zur Prüfung von Fertigungsfehlern

auf elektronischen Baugruppen

oder PCBAs. Des Weiteren kommt

das Verfahren sehr häufig zur

Programmierung von IC’s, wie z.B.

cPLDs, FPGAs oder Flash-Speicher

auf der elektronischen Baugruppe,

während des Fertigungsprozess

oder später bei einem Software-/

Firmwareupdate, zum Einsatz.

Durch eine breite Palette von

Hardware- und Software-Tools,

welche für unterschiedlichen

Anforderungen entwickelt wurden,

können kundenspezifische JTAG/

Boundary-Scan Lösungen zusammengestellt

werden. In dieser

„Erzähl mir mehr” Ausgabe, werden

verschiedene JTAG/Boundary-Scan

Software Werk zeuge für Design,

Produktion und (Vor Ort-) Service mit

ihrem Leistungsumfang untersucht.

SOFTWAREPRODUKTE FÜR

DESIGN UND (VOR ORT-)SERVICE

Bei der Verwendung von JTAG/

Boundary-Scan fungieren die

Signalpins der Boundary-Scan

Bausteine als I/O Pins und erlaubt

das Ansteuern und Rücklesen von

Werten am entsprechenden Schaltungsnetz.

Diese imaginären Testpunkte

sind permanent vorhanden

und können über den JTAG interface,

TAP(Test Acces Port) der Boundary-

Scan-Kette auf der Leiterplatte

einfach verwendet werden.

Von der Baugruppe lernen

Um Verbindungs- oder Logiktests

durchzuführen, müssen die

Boundary-Scan Bausteine und die

Kettenstruktur, d.h. Reihenfolge der

Bausteine bekannt sein. Nachdem

der TAP Anschluss mit dem JTAG

Controller verbunden ist, lässt

sich die Kettenstruktur mit einem

speziellen Erkennungsalgorithmus

automatisch erfassen.

Mit den vorliegenden Informationen

und der Verknüpfung mit den

Modellen für die Boundary-Scan-

Bausteinen, können die Boundary-

Scan Pins angesteuert und ausgelesen

werden, um die gewünschten

Applikationen zu erstellen. Die

Modelldateien für die Boundary-

Scan-Bausteine werden als BSDL-

Dateien (Boundary-Scan Description

Language) bezeichnet und vom

Bausteinhersteller bereitgestellt.

Automatisches lernen und testen mit JTAGlive AutoBuzz

Produkte

Ist die Kettenstruktur und die

verfügbaren imaginären Boundary--

Scan Pins bekannt, können

Konnektivitätsprüfungen über die

Boundary-Scan Kette durchgeführt

werden. Hier können Sie auf interaktive

Werkzeuge aus der JTAGLive

Familie zurückgreifen:

• Beobachten/Überwachen eines

Signals und Erkennen einer

direkten Verbindung zwischen

zwei Boundary-Scan-Pins (Buzz).

• Fan-out; Anzeigen aller Boundary-Scan-Sense-Pins,

die mit

einem Boundary-Scan-Drive-Pin

verbunden sind (BuzzPlus).

• Automatisches ablernen aller

direkten/indirekten Verbindungen

zwischen Boundary-

Scan-Bausteine (AutoBuzz).

• Test der Verbindung von Nicht-

Boundary-Scan-Bausteine (Cluster),

welche mit Boundary-Scan-Bausteine

verbunden sind (Clip).

• Testen der I/O-Verbindungen

eines Mikrocontrollers ohne

Boundary-Scan-Register (Core -

Commander).

• Testen von Logikblöcken und

Programmieren von Bauteilen

mit Hilfe von JTAG Applikationen

welche direkt im Python Code,

LabVIEW oder .Net geschrieben

werden (Script).

Einige Applikationsbeispiele, welche

mit Script umgesetzt werden

können, sind z.B. das Testen von

Mixed-Signal Bausteinen, sowie das

Testen von Schaltungselementen,

die Schleifen für Testmuster zum

Aufbau von Registern benötigen

(z. B. Speicher-Controller). Darüber

hinaus können auch Flash-Programmieranwendungen

mit Script erstellt

werden.

Basis Verbindungstest mit JTAGLive Buzz

Sowohl die interaktiven Werkzeuge

(Buzz, Clip, etc.) als auch Script sind

als eigenständige JTAGLive-Module

(www.jtaglive.com) erhältlich.

JTAGLive Studio beinhaltet alle

diese Softwaremodule (bis auf den

CoreCommander) in nur einem

Paket und beinhaltet einen JTAGLive

Controller. Zur Unterstützung bei

der Programmierung von cPLDs sind

auch „Player“ zur Übertragung von

anderen Formaten wie JAM-, STAPLund

SVF-Dateien verfügbar.

JTAGLive Studio ist eine komplette

JTAG/Boundary-Scan Lösung welche

zur Hardware Validierung, zur

Überarbeitung und Reparatur von

Leiterplatten, zum Test und zur Programmierung

von kleinerer PCBAs

Chargen verwendet werden kann.

Das CoreCommander Modul, greift

auf den Core des Bausteins zu. Hier

wird der Baustein im JTAG-Debug/

Emulationsmodus betrieben und

greift nicht mehr auf die herkömmlichen

Boundary-Scan-Register zu.

Das Modul ist als optionale Erweiterung

von JTAGLive Studio oder

Script erhältlich.

SOFTWAREPRODUKTE FÜR DIE

PRODUKTION

Boundary-Scan-Produktionstests

können als Verbindungstests betrachtet

werden, die zur Erkennung von

Lötfehlern verwendet werden: offene

Pins, kurzgeschlossene Pins oder auch

Stuck at 1/0 Fehler (Pins, die mit der

Stromversorgung oder Masse kurzgeschlossen

sind).

Falsch bestückte Boundary-Scan-

Bausteine werden im Infrastrukturtest

erkannt, während fehlende

nicht Boundary-Scan fähigen

Komponenten als Teil eines Verbindungstests

erkannt werden

(z. B. ein Vorwiderstand in einer

Boundary-Scan-Verbindung). Es

gibt viele verschiedene Arten von

Boundary-Scan- Verbindungstests,

die auch als Strukturtests bezeichnet

und automatisch erstellt

werden. Zusammen sollten diese

Tests, die auch durch manuell generierte

Clustertests ergänzt werden,

in der Lage sein, alle Lötfehler zu

erkennen, auf welche Boundary-

Scan-„Zugriff” besteht.

Fehlerabdeckung und

automatische Testgeneration

Für die automatische Testgenerierung

und die Berechnung der

Fehlerabdeckung benötigen die

Software-Tools die Leiterplatten-

Verbindungsdaten, die so genannte

“Netzliste”. In dieser sind alle

Verbindungen (Netze) und Bauteile

der Leiterplatte aufgeführt, sowohl

Boundary-Scan als auch Non-

Boundary-Scan. Diese detaillierte

Anzeige

Beschreibung kann nicht von der

Leiterkarte abgelernt werden,

sondern muss aus dem CAD-System

des Designers als Netzliste(n) und

Stückliste exportiert werden.

Automatisches generieren von Testvektoren

Während die Boundary-Scan-

Bauteile durch BSDL-Modelldateien

beschrieben werden, ist

zwingend notwendig, dass das

Testgenerierungswerkzeug auch

auf eine umfangreiche Bibliothek

von Bauteilmodellen für Nicht-

Boundary-Scan-Bauteile zugreifen

kann, um diese Bauteile zu

kontrollieren und wenn möglich zu

testen. Mit modernen Werkzeugen

können viele Arten von Tests und

Programmieranwendungen sowohl

für einzelne PCBAs als auch für

komplette Leiterplatten-”Systeme”

automatisch generiert werden, z. B:

• Verbindungstest von digitalen

Signalen (über 1149.1 Boundary-

Scan-Logik)

• Verbindungstest von schnellen,

kapazitiv gekoppelten Signalen

(über 1149.6 Logik)

• Pull-up/Pull-down (Vorhanden

sein von Widerständen)

• Logik-Cluster-Tests / Komponenten-

Cluster-Tests über Boundary-Scan

• Verbindungstests für Speicher,

die an Boundary-Scan-Bausteinen

angeschlossen sind

• Verbindungstests für Speicher,

die an einen Mikrocontroller

ohne Boundary-Scan-Register

angeschlossen sind

• Automatische Generierung von

Flash-Programmierung NOR,

NAND, Serial

• Automatische Generierung von

CPLD-, FPGA-Programmieranwendungen

Analysieren und Visualisieren

Automatisch generierte Boundary-

Scan-Verbindungstests bestehen

jeweils aus einer Folge von Testvektoren/-mustern

(Read/Write). Wenn

ein oder mehrere Leiterplattendefekte

vorhanden sind, werden

entsprechende Testvektoren einen

Fehler zurückgeben, der als Teil

einer Ergebnismatrix angezeigt wird.

Da es jedoch nicht immer einfach ist,

die genaue Fehlerursache aus der

Matrix abzuleiten, werden die Fehler

weiter analysiert, um den genauen

Ort und die Art des Fehlers zu

bestimmen, z. B. den Bauteil-Pin, der

offen ist. Eine spezielle Boundary-

Scan-Diagnosesoftware kann diese

Analyse durchführen und detaillierte

Diagnosedaten auf Pinebene für

automatisch generierte Tests liefern.

Diese Daten werden dann vom

Reparaturtechniker verwendet, um

die Karte zu reparieren.

Visualisierung des Fehlerortes in Schaltplan und Layout

Zur weiteren Unterstützung bei der

Reparatur können die Diagnosedaten

in den Schaltplänen und im

Layout der PCBA angezeigt werden.

Lernen von einen bekannten Golden Board

Eine solche Visualisierung hilft, den

Fehlerort auf der PCBA schneller

zu finden. Darüber hinaus kann

der Visualizer dazu verwendet

werden, um die Testbarkeit und die

Fehlerabdeckung in den Schaltplänen

und im Layout der PCBA

mit verschiedenen Farbcodes

darzustellen. Dabei wird der Grad

der Testabdeckung angezeigt.

Detaillierte Pin Level Diagnose

Dies hilft dem Konstrukteur und

Testingenieur, die Testbarkeit und

Testtiefe schnell zu beurteilen

und zu erkennen, welche Teile der

Leiterplatte vielleicht besondere

Aufmerksamkeit erfordern.

Applikationsentwicklung und

-ausführung

Eine vollständige Software-Suite,

die sowohl die automatische

Programmerstellung, die Skriptentwicklung

als auch die interaktiven

Tools umfasst, ist in einer einzigen

Plattform verfügbar - JTAG ProVision.

Die ProVision-Software wird ständig

weiterentwickelt und kann derzeit

Netzlisten in mehr als 50 verschiedenen

Formaten aus über 30 verschiedenen

EDA- und CAD/CAM-Systemen

importieren. Die umfassende,

sehr gut gepflegte Modellbibliothek

mit mehr als 300.000 Modelle

für Nicht-Boundary-Scan fähige

Bausteine wird täglich erweitert.

Boundary-Scan-Test- und Bausteinprogrammieranwendungen

können

einzeln oder als Teil einer benutzerdefinierten

Sequenz ausgeführt

werden. Diese erlaubt Schleifen,

Verzweigungen, kundenspezifische

Hinweise oder Baugruppenspezifische

Informationen wie den

Barcode einzubinden.

Darüber hinaus können die

Diagnose und der Visualizer mit

ProVision und dem ProVision

Sequenzer verknüpft werden.

Sollte Sie zur Ausführung der Applikationen

in der Umgebung eines

Drittanbieters bevorzugen, könnten

die in ProVision erstellen und validierten

Test- und Programmieranwendungen

in folgenden Programmen

ausgeführt werden: LabVIEW,

LabWindows, .EXE. C/ C++ (DLL’s),

Visual Basic, .Net, TestStand, ATEasy.

Darüber hinaus ermöglicht die

„Symphony“ Softwarelösungen die

Ausführung auf In-Circuit- (ICT) und

Flying Probe Testern (FPT).

HARDWARE-PRODUKTE

Ihr JTAG/Boundary-Scan-System ist

nur so zuverlässig wie die Schnittstellenhardware,

auf der diese

ausgeführt wird. Unsere JTAG-Controller

und Zusatzmodule bieten

einen hohen Durchsatz und eine

hervorragende Signalintegrität

für einen konsistenten Betrieb in

Produktionsumgebungen. Die

DataBlaster-Controller Familie ist

skalierbar und in allen gängigen

Formaten erhältlich: (c)PCI, PCle,

PXI, USB und Ethernet. Für kostengünstigere,

weniger anspruchsvolle

Anwendungen wählen Sie den

Explorer USB oder den Mixed-Signal

Boundary-Scan I/O-Controller.

Als Erweiterung stehen digital IO

Scan (DIOS) und Mixed-signal IO

Scan (MIOS) Modul zur Verfügung.

Diese ermöglichen die Prüfung von

Bereichen Ihres Designs, die keinen

Boundary-Scan-Zugang haben.

Für weitere

Informationen

besuchen Sie

unsere Website.

Autor

Peter van den Eijnden

Managing Director

www.jtag.com

germany@jtag.com

+49 971 69910-64

Über 25 Jahre

im Herzen der

Elektronik

Kunden in

mehr als 50

Ländern

Über 10.000

verkaufte

Systeme

Über 2.500

Kunden

Weltweite

Unterstützung

Wir sind überzeugt, dass Boundary-Scan eine überlegene Technologie ist, um

die Test- und Programmierherausforderungen der modernen elektronischen

Baugruppen von heute und morgen zu meistern. Unsere leistungsstarken und

bewährten Lösungen, die während des gesamten Produktlebenszyklus eingesetzt

werden, stärken die Qualität Ihres Produkts, optimieren Ihre Investitionen,

verkürzt das Time-to-Market und hat somit eine Kostenersparnis zur Folge.

www.jtag.com | www.jtaglive.com | germany@jtag.com

Inspektionslösungen

mit IPC-CFX-Standard

Qualitätssicherung

GÖPEL electronic

www.goepel.com

GÖPEL electronic intensiviert

seine Arbeit an Smart-Factory-

Lösungen und vernetzter Elektronikfertigung.

Die Inspektionssysteme

(AOI-AXI-SPI) wurden

jetzt in die IPC-CFX-2591

Qualified Products List aufgenommen.

IPC-CFX (Connected Factory

Exchange) ist ein IIoT-Technologiestandard

für die Montageindustrie

und Grundlage für Industrie

4.0 und Smart-Digital-Factory-

Lösungen zur Optimierung von

Produktionsprozessen.

Mit IPC-CFX verfügen die elektronischen

Inspektionslösungen

von GÖPEL nun über eine einheitliche

Schnittstelle für die

Erfassung aller Betriebsdaten.

So können die AOI-, AXI- und

SPI-Systeme über IPC-CFX in

Manufacturing Execution Systeme

integriert werden. Konkret

werden die Inspektionssysteme

zur Kontrolle der Lotpaste, der

Lötstellen und der Bauteilbestückung

miteinander vernetzt

und kommunizieren mit anderen

Maschinen in der gesamten

Elektronikfertigungslinie. Nicht

nur die Endqualität der produzierten

elektronischen Baugruppen

selbst wird immer wichtiger,

sondern auch die Qualität der

Fertigungsprozesse wird immer

anspruchsvoller.

IPC-CFX ist eine von der Industrie

entwickelte Plug&Play-

Lösung, die die Maschine-zu-

Maschine-Kommunikation vereinfacht

und standardisiert und

gleichzeitig Machine-to-Business-

und Business- to-Machine-

Anwendungen erleichtert und

damit die Grundlage für die Fabrik

der Zukunft bildet. IPC-CFX wird

von IPC-2591, Connected Factory

Exchange (CFX), unterstützt, die

die Anforderungen an IPC-CFX-

Nachrichten nach Gerätetyp festlegt.

Der erfolgreiche Einsatz von

IPC-CFX in der Fertigung erfordert

das Vertrauen, dass die Geräte von

einer unabhängigen dritten Partei

für IPC-CFX qualifiziert wurden. Die

IPC-CFX-2591 QPL bietet Elektronikherstellern

und OEMs die

Gewissheit, dass die Geräte, die

sie kaufen, ihre IPC-CFX-Implementierungspläne

erfüllen. ◄

Neue Generation software-konfigurierbarer

Messtechnik

SI Scientific Instruments

GmbH

www.si-gmbh.de

Die nächste Generation software-konfigurierbarer

Messtechnik

bietet sowohl mehr Leistung

als auch Flexibilität. Moku:Pro

vereint bis zu neun leistungsstarke

Messinstrumente in nur

einem Gehäuse, u.a. Oszilloskop,

Lock-in-Verstärker, PID-Regler,

Phasenmesser, Signalgenerator,

Datenlogger, Spektrumanalysator.

Dank der jeweils vier Einund

Ausgangsports lassen sich

im Multi-Instrument-Modus auf

derselben Hardware vier Instrumente

gleichzeitig betreiben und

intern vernetzen, um individuelle

Signalverarbeitungsketten zu

erstellen. Moku Cloud Compile

ermöglicht zusätzlich die Programmierung

und Implementierung

eigener DSV-Algorithmen

auf dem FPGA.

Moku:Pro unterstützt Hochgeschwindigkeits-Datenerfassung,

-verarbeitung und -visualisierung,

Signalerzeugung sowie Echtzeit-

Steuerungsanwendungen. Durch

frequenzabhängige Signalmischung

mehrerer ADCs im innovativen

Hybrid-Frontend mit patentierter

Mischtechnologie (5 GSa/s,

10-Bit und 10 MSa/s, 18-Bit) bietet

Moku:Pro außergewöhnlich

niedrige Rauschleistung von 10

Hz bis 600 MHz. ◄

18 1/2023

Qualitätssicherung

Digitalmikroskop mit 4K-Ultra-HD-Auflösung

Ein neues Digitalmikroskop mit 4K-Ultra-HD-Bildqualität sorgt für außergewöhnliche Detailgenauigkeit auf

höchstem Niveau.

Vision Engineering präsentiert

sein neues Digitalmikroskop Makrolite

4K für die professionelle digitale

Bilderfassung, Inspektion, Vermessung

und Archivierung. Anwender

verbessern damit ihre Inspektionsleistung

mit der überragenden Klarheit

der 4K-Bildauflösung, die für eine

Vielzahl komplexer und kontrastreicher

Applikationen geeignet ist.

Makrolite 4K ist eine leistungsstarke

Bildgebungslösung, ideal

für anspruchsvolle Prüfroutinen.

Das intuitiv zu bedienende Digitalmikroskop

liefert hochauflösende

Videobilder, die auch fachkundige

Anwender überzeugen. Der große

Dynamikbereich und eine Vergrößerung

bis 330x sorgen für eine konsistente

Bildaufnahme und Weiterverarbeitung

ohne Kompromisse.

Gerade bei der Betrachtung und

Beurteilung von stark reflektierenden

Objekten, wie elektropolierten Oberflächen

oder Lötstellen, sowie von

Objekten, bei denen Details aufgrund

von Schatten oder geringem

Kontrast oft verloren gehen,

wie zum Beispiel schwarzer oder

transparenter Kunststoff und Keramik,

gewährleistet der Wide Dynamic

Range nahezu perfekte Inspektions-

und Aufnahmeresultate.

Fehler und Probleme an Teilen,

Komponenten und Proben, wie fehlende

oder falsch platzierte Bauteile,

Produktions- oder Bearbeitungsfehler,

Präparations- oder Manipulations-Ungereimtheiten

etc. fallen

schnell ins Auge.

Das moderne System ist in

einer Konsolen- oder PC-Variante

erhältlich. Die Version mit Konsolensteuerung

liefert die Live-Bilder

ohne jegliche Verzögerung über

die direkte HDMI-Anbindung zum

Monitor als Standalone-Gerät für

die reine Videoinspektion. Die

PC-Version erweitert das Digitalmikroskop

mit integrierten Bilderfassungs-,

Vermessungs- und

Bildverarbeitungs-Tools als komplettes

Imaging-Werkzeug. Die

volle Kontrolle über Kameraparameter

und eine intuitive Bedieneroberfläche

ermöglichen das konsistente

Arbeiten in der täglichen

Routine. Videokantenerkennung,

eine Sichtfeldkalibrierung und

das leistungsstarke Bildvermessungs-Tool

runden den großen

Funktionsumfang ab.

Unterschiedlichste Stativvarianten

vom einfachen Tischstativ bis

zum weit ausragenden Doppelsäulenständer

komplettieren das

System für den individuellen Einsatzbereich.

Makrolite 4K ist schnell und einfach

zu bedienen und bietet sowohl

Vielseitigkeit als auch hohe Performance.

Weitreichende Anwendungsmöglichkeiten

finden sich in

der Industrie und Life Science einschließlich

Produktion, Labor, F&E,

Qualitätskontrolle, bei der Inspektion,

Mikromontage, Manipulation,

Präparation und mehr. ◄

Vision Engineering, Ltd.

Central Europe

www.visioneng.de

1/2023

19

Qualitätssicherung

3D-MXI-System

für den universellen Röntgeneinsatz

Die Viscom AG setzt ihre Erfolgsgeschichte im Bereich der manuellen und automatisierten Röntgeninspektion

(3D-MXI) mit einem neuen hochwertigen System fort

Das neue 3D-MXI-System X8011-III gliedert sich in die Designsprache

der neuesten 3D-AXI-Systeme von Viscom ein

Die X8011-III bietet wie die Vorgängerin

X8011-II PCB höchste

Flexibilität bei den Prüfaufgaben,

extrem hohe Auflösungen sowie

eine brillante und sehr detail reiche

Bildqualität.

Das Design der X8011-III

mit dem großen, weiß leuchtenden

„V“ ähnelt bewusst der Außenerscheinung

der iX7059er Systeme,

die Viscom für höchste Anforderungen

in der Inline-Röntgeninspektion

(3D-AXI) entwickelt hat. Damit

spiegelt das komplett überarbeitete

Gehäuse Eigenschaften wider, die

bei den manuellen Röntgensystemen

von Viscom als besonderer

Vorteil bekannt sind. Sie können

genauso wie die Prüftore in der Fertigungslinie

eigenständig vollautomatische

Qualitätskontrollen durchführen.

Umfangreiche Analysefunktionen

und eine intuitive Bedienung

ermöglichen eine schnelle, einfache

und präzise Inspektion und liefern

den Systemnutzern sehr wertvolle

Informationen zur Produktqualität.

3D-AXI und 3D-MXI von Viscom

sind heute insbesondere im Hinblick

auf die Automatiksoftware mehr

als jemals zuvor „aus einem Guss“.

Einfach erlernbar

Die Bedienung der X8011-III ist

einfach erlernbar und besonders

intuitiv. Um z. B. THTs zu prüfen

oder Voids in Flächenlötungen

genauestens zu ermitteln, können

die Analyseparameter schnell und

flexibel im laufenden Betrieb ausgewählt

und angepasst werden.

Die Heat Map gibt am System

oder als Bestandteil eines

automatischen Prüfreports

detaillierten Aufschluss über die

Strahlungsdosis

Zur Erstellung des Prüfplans

für eine automatische Röntgeninspektion

hat man auf dem System

übersichtlich die passenden

Tools zur Hand.

Verhindern etwa Abschattungen

störender Bauteile ein optimales

Bild ergebnis, können zur

besseren Lokalisierung von Fehlern

3D-Rekon struktionen mit Hilfe

der Computertomografie realisiert

Viscom AG

www.viscom.com

Am Verifikationsplatz vVerify von Viscom können zur Prozessoptimierung 3D-MXI-Prüfergebnisse mit denen

aus anderen Prüftoren verglichen werden

20 1/2023

Qualitätssicherung

Innovation bei automatisierten Testsystemen

trifft auf ISP-Programmierlösungen

Zeiten. Auch die nahtlose Integration

beider Umgebungen in

Bezug auf Hard- und Software

macht sie zur perfekten Lösung

für Produktionssysteme.

Flash Programming on the Fly

Digitaltest, einer der führenden

Anbieter von elektronischen

Test systemen und Adaptern,

setzt für seine Tests erfolgreich

die FlashRunner-Serie von SMH

Technologies in In-Circuit-Testanwendungen

ein – schon seit vielen

Jahren. Aufgrund seiner Flexibilität,

seiner umfangreichen Bibliothek

und seines benutzerfreundlichen

Software-Wizard eignet es

sich besonders für die Programmierung

von Multi-PCB-Panels

und komplexen Boards.

Der SMH Flashrunner ist seit

langem ein zuverlässiger Bestandteil

der Anwendungen für In- Circuit-

Tests. Neueste Programmiertechnologie

ermöglicht es, mit

Flashrunner 2.0 in Kombination

mit einem In-Circuit-Test bis zu 16

verschiedene Bauteile gleichzeitig

zu programmieren. Dies macht es

ideal für die Programmierung von

Multi-PCB-Panels und komplexen

Boards mit mehreren installierten

Geräten. Eine benutzerfreundliche

Bedienoberfläche ermöglicht

es zudem, in kürzester Zeit

ein produktionsreifes Programm

zu erstellen.

Echter Paralleltest

für Nutzentest

Auch Digitaltest unterstützt

Nutzentest optimal. Durch paralleles

Testen mit unserer Lambda

edition können zwei oder mehr

Baugruppen gleichzeitig getestet

werden. So lassen sich die Taktzeiten

optimieren und die Testzeit

verkürzen. Ein In-Circuit- oder

Funktions-Test wird von zwei oder

mehr unabhängigen Testköpfen

ausgeführt, was die Prüfzeit um

den entsprechenden Faktor reduziert.

Dies gilt für einen Mehrfachnutzen

ebenso wie für mehrere

Einzelprüflinge.

Durch die Kombination der

beiden Technologien, Lambda

edition und Flashrunner 2.0,

können auf Digitaltest-Testsystemen

die Multi-Panel-Boards

völlig unabhängig parallel getestet

und programmiert werden.

Das spart nicht nur Produktionszeit,

sondern auch Warte-,

Inspektions- und Handling-

Flash-Programmierung ist auch

mit dem Condor Flying Probe

von Digitaltest problemlos möglich.

Vier bewegliche Prüfköpfe,

die Flying Probes, können direkt

programmiert und autonom angesteuert

werden. Eine zusätzliche

Adaption von unten ist nicht

mehr notwendig. Dadurch werden

nicht nur die Herstellungskosten

der Adapter eingespart,

auch die damit zwangsläufig

verbundenen Bauzeiten gehören

der Vergangenheit an. Der

FlashRunner 2.0 von SMH Technologies

eignet sich damit ideal

für die Integration in Digitaltest‘s

Condor Flying Probe und bietet

eine weitere Möglichkeit zur Qualitätsverbesserung

bei gleichzeitiger

Zeitersparnis.

Digitaltest GmbH

info@digitaltest.com

www.digitaltest.com

werden. Die hierfür bereitstehenden

Möglichkeiten sind Bestandteil

der Software XVR von Viscom.

Einzelne Schichten des durchstrahlten

Objekts liefern zerstörungsfrei

eine hohe Erkenntnis darüber, ob

ein Fertigungsfehler tatsächlich

vorliegt oder nicht.

Smart vernetzt

Die X8011-III kann mit Inspektionssystemen

von Viscom, die

in die Fertigungslinie integriert

sind, in vielerlei Hinsicht smart

vernetzt werden. Auch in diesem

Zusammen hang zeigt sich also

deutlich die Überschneidung von

MXI- und AXI-Eigenschaften. Prüfdaten

aus der Lotpasteninspektion

(3D-SPI) und den Post-Reflow-Systemen

(3D-AOI und 3D-AXI) lassen

sich an einem Verifikationsplatz

mit den sehr detailreichen

3D-MXI-Ergebnissen vergleichen,

um z. B. die exakte Ursache wiederkehrender

Fehler zu ermitteln.

Das manuelle Röntgensystem liest

den Prüfplan aus der Fertigungslinie

aus, um automatisch nur die

Positionen auf einer Baugruppe

anzufahren, die tatsächlich verifiziert

werden sollen. Damit trägt

das Röntgensystem X8011-III im

Fertigungsprozess als neuer Teamplayer

nachhaltig und ergebnisorientiert

zur Kosten optimierung,

Prozess sicherheit und Steigerung

der Produktqualität bei.

Aufschlussreiche

Dokumentation

Hierzu gehört auch eine rundum

aufschlussreiche Dokumentation.

Wo früher praktisch nur die Röntgenbilder

zur Verfügung standen,

werden heute automatisch professionelle

Reports mit Ergebnis- und

Systemdaten generiert. Ein sehr

praktischer Bestandteil solcher

Berichte ist z. B. die Strahlendosisinformation

(Heat Map). Auf Basis

der Röntgenprüfung bekommt der

Systembediener einen Überblick

zu den entsprechenden Werten

und zusätzlich eine visuelle Darstellung

inklusive Farbskala angezeigt.

Auf dieser Grundlage lassen

sich im Rahmen der Röntgeninspektion

entsprechende Grenzwerte und

Warnstufen einstellen. Damit bietet

die X8011-III die Möglichkeit, strahlensensible

Bauteile gezielt schonend

zu prüfen. ◄

1/2023

21

Qualitätssicherung

Was leisten AXI-Systeme im Jahr 2023?

In modernen SMT-Fertigungslinien

werden AXI-Systeme hauptsächlich

zur vollautomatischen

Inspektion verdeckter, für ein AOI-

System nicht sichtbarer, Lötstellen

eingesetzt. „Wird eine nahezu einhundertprozentige

optische Prüfabdeckung

benötigt, kommt man

um den Einsatz eines AOI- und

eines AXI-Gerätes nicht herum“,

so Andreas Türk, Produktmanager

Röntgeninspektion bei GÖPEL

electronic in Jena.

AXI und AOI

Doch was leisten AXI Systeme

im Jahr 2023? „Ein AXI-System ist

Autoren:

Matthias Müller (links)

Public Relations Manager

Andreas Türk (rechts)

Produktmanager AXI

GÖPEL electronic GmbH

www.goepel.com

Die Prüfprogrammerstellung ist ähnlich zu einem AOI-System. Bei GÖPEL electronic findet die AXI-

Programmerstellung vollständig offline statt. Nach dem CAD-Daten Import werden einmalig die zum

Tuning benötigten Bilddatensätze aufgenommen. Nun kann die weitere Prüfprogrammerstellung

vollständig offline erfolgen

22 1/2023

Qualitätssicherung

Links eine 2D-Röntgenaufnahme eines BGAs. Kondensatoren auf der Bottom-Bestückseite reduzieren die

Prüfabdeckung. Im 3D Schichtbild (rechts) sind die Kondensatoren nicht mehr sichtbar. Der BGA selbst kann

in mehreren Schichten bewertet werden

absolut vergleichbar mit einem AOI

System – lediglich die Bilder sind

nicht so schön bunt“, witzelt Türk.

Bei GÖPEL electronic verfügen die

AXI-Systeme im Jahr 2023 über eine

schnelle, scannende Bildaufnahme,

unterstützen durch einen Wizard bei

der Prüfprogrammerstellung, integrieren

sich in die Welt der Industrie

4.0 und überwachen sich dank

digitalem Predictive-Maintenance-

Konzept selbst. Darüber hinaus

sind die Inspektionssysteme untereinander

vernetzt. Wird eine Auffälligkeit

gefunden, werden die Informationen

des SPI-, AOI- und AXI-

Systems gemeinsam am Verifikationsplatz

angezeigt. Dies hilft dabei,

dem Ursprung des Fehlers auf die

Schliche zu kommen.

Bildaufnahmetechnologien

Aktuelle AXI-Systeme durchstrahlen

die Baugruppen nicht

nur senkrecht (sog. 2D) oder aus

einem schrägen Blickwinkel (sog.

2,5D), um die Lötstellen zu inspizieren.

Die 3D-Röntgenprüfung,

also die Inspektion von Lötstellen

in mehreren Schichten, ist

vielmehr eine etablierte Technologie,

ohne die ein Höchstmaß an

Fehlerfindung und Prüfabdeckung

nicht erreicht wird.

Zum Teil ist es die Kombination

aus allen drei Bildaufnahmetechnologien,

die im Mix das beste Prüfergebnis

liefert. Da die 3D-Technologie

aus mehreren schräg aufgenommenen

Bildern ein synthetisches 3D

Bild berechnet (sog. Bildrekonstruktion),

benötigt diese eine längere

Bildaufnahmezeit als die konventionelle

2D- oder 2,5D-Technologie.

3D-Systeme mit Flachbilddetektoren

(sog. Flat-Panel-Detektoren)

kämpfen hier mit den Achsbewegungszeiten,

denn die Zeit zur Stopand-Go-Bewegung

der Achsen ist

deutlich länger als die eigentliche

Bildaufnahmezeit. „Als Faustformel

kann man bei der Verwendung von

acht Schrägbildern für ein 3D-Bildfeld

mit einer Bildaufnahmezeit von

drei bis fünf Sekunden rechnen“,

erklärt Andreas Türk.

Je nach Bildfeldgröße und Anzahl

benötigter 3D-Bildfelder summiert

sich dies auf, und die Bildaufnahmezeit

für ein High-Runner-Produkt

ist dann oftmals zu lang. Dafür hat

GÖPEL electronic sich etwas einfallen

lassen.

Reduktion der Taktzeit

Die AXI-Systemfamilie X Line ·

3D setzt auf Zeilendetektoren, um

die Bildaufnahmezeit gering zu halten.

Mehrere Detektoren nehmen

parallel, direkt in der Bewegung

2D-, 2.5D- und 3D-Röntgenbilder

auf. Dieses Konzept ermöglicht es,

auch größere Bereiche der Leiterplatte

oder komplette Mehrfachnutzen

in 3D prüfen zu können.

Neben der Bildaufnahmezeit

gehen auch die Zeit für das Leiterplatten-Handling,

die Bildverarbeitung

und der optionale MES-

Drei unabhängige Kammern im System ermöglichen, dass

Bildaufnahme und Nachverarbeitung (Rekonstruktion, Messwerte

speichern, MES…) parallel stattfinden. Dies spart Taktzeit

1/2023

Die Röntgenbildkette des X Line · 3D besteht aus einer wartungsfreien

Micro-Fokus-Röntgenquelle und mehreren Zeilendetektoren. Lediglich

die meist leichte Leiterplatte wird zu Bildaufnahme in X und Y

bewegt. Die Röntgenquelle ist an einer Z-Achse montiert. Das

Zeilendetektorpaket wird nicht bewegt

23

Qualitätssicherung

Zeit ist Geld. Die integrierten Leuchtbalken helfen, Probleme schon aus großer Distanz zu erkennen. Dies hilft, Stillstandszeit zu vermeiden

Export in die Gesamttaktzeit ein.

Aus diesem Grund verfügen die X

Line · 3D Systeme über ein Dreikammern-Prinzip.

Statt nur einer

Leiterplatte, befinden sich im Inline-

Betrieb drei Leiterplatten im System.

Ist die Bildaufnahme der zu

inspizierenden Platine abgeschlossen,

so wird diese sofort aus dem

Abbildung 6: Bereits bei der Erstellung des Prüfprogramms wird in der offline Programmiersoftware PILOT

AXI die Strahlendosis (Kerma Air) in Gray berechnet

Strahlengang heraus in eine weitere

Kammer bewegt. Hier findet

die komplette Nachverarbeitung

statt. Dies reduziert die Gesamttaktzeit

und die Strahlenbelastung

für die Bauelemente.

Intelligentes Leiterplatten-

Handling

Im Laufe der Jahre sind die Systeme

auch bezüglich Leiterplatten-

Handling smarter geworden. Die

vom AXI zu prüfenden Leiterplatten

variieren u.a. in Größe, Gewicht

und Reibwert. In der Vergangenheit

wurde dies nicht berücksichtigt

und stets mit der gleichen Bandgeschwindigkeit

transportiert. Das kann

wertvolle Taktzeit kosten.

Aus diesem Grund lernt der Bandtransport

des X Line · 3D mittels

intelliFLOW die optimale Bandgeschwindigkeit

selbstständig. Nach

einem automatisierten Anlernvorgang

speichert die Maschine die

optimalen Transportparameter prüfprogrammspezifisch

ab.

24 1/2023

Qualitätssicherung

Digitale Wartungskonzepte

Systemausfallzeiten für Wartungsarbeiten

sind oft problematisch.

Eine Service&Wartungs-

App erstellt daher vorausschauend

nutzungsbasierte Wartungspläne

und überwacht das Gerät (Preventive/Predictive

Maintenance). Eine

Selbstdiagnose mit vorausschauendem

und vorbeugendem Wartungs-Management

sorgt für stabile

Maschine zustände und wiederholbare,

konstante Leistung.

Jede Schlüsselkomponente der

Maschine wird überwacht und

eine detaillierte Wartungsübersicht

erstellt. Ein präventiver Wartungsplan

reduziert Maschinenstillstandszeiten

und damit auch Kosten.

Praktisch muss nicht länger nach

zeitlich festgelegten Wartungszyklen

gearbeitet werden. Stattdessen

werden nutzungsbezogene

Werte wie bspw. zurückgelegte

Achskilometer, getätigte

Pneumatikhübe und Strahlstunden

der Röntgenquelle überwacht.

Diese Werte sind mit einer Warnund

Service-Schwelle versehen.

Wird die Warnschwelle überschritten,

kann eine vorbeugende Wartung

geplant werden.

Die App ermöglicht die gleichzeitige

Überwachung mehrerer

Maschinen auf einen Blick. Somit

werden Wartungen besser planbar,

Ausfallzeiten reduzieren sich.

Erweiterte Mensch-Maschine-

Interaktion

Auch der Mensch wird im Jahre

2023 nicht außer Acht gelassen –

dies zeigt das erweiterte Mensch-

Maschine-Konzept. Es besteht aus

Leuchtbalken, die in das Außendesign

integriert sind. Sie befinden

sich in den Ecken der Außenverkleidung

und zeigen dem Bedienpersonal

auch auf weite Entfernung

diverse Systemstatus an. Dies hilft,

schnell zu reagieren, um einen Linienstillstand

zu vermeiden.

Angezeigt werden beispielsweise

statische Farben für die

Grundbetriebsarten: Maschine

prüft, Maschine wartet, Maschine

hat einen Fehler oder befindet sich

im Service-Modus.

Im Falle eines Fehlers wird

zudem nach linker und rechter

Maschinenseite unterschieden.

Gab es ein Problem beim Leiterplatteneinlauf

auf der linken Seite,

so leuchtet diese rot auf. Auch ein

1/2023

Materialmangel am Einlauf oder ein

Leiterplattenstau am Auslauf wird

farblich signalisiert.

Neben den statischen Farben

sind gewisse Funktionen auch mit

Animationen versehen. So wird das

Warm-up der Röntgenquelle über

einen Fortschrittsbalken visualisiert.

Auch eine Ergebnisstatistik

der bspw. zehn letzten geprüften

Baugruppen kann optional angezeigt

werden.

Strahlenbelastung für Bauteile

wichtiger denn je

Die Reduktion der Strahlenbelastung

für Bauelemente wird immer

bedeutender. Das System X Line ·

3D versucht durch mehrere Maßnahmen,

die Strahlendosis gering

zu halten. Zum einen werden die

niederenergetischen Strahlenanteile,

die nicht unmittelbar zur Bildgebung

beitragen, über geeignete

Filter vor der Röntgenquelle reduziert.

Zum anderen wird die Baugruppe

direkt nach Bildaufnahme

aus dem Strahlengang auf ein

weiteres Bandmodul transportiert,

um eine unnötige Bestrahlung

zu vermeiden. Zudem wird

durch das schnelle, scannende

Bildaufnahmeverfahren mit sehr

kurzen Belichtungszeiten die Verweildauer

des Prüflings im Strahlengang

minimiert. Somit reduziert

sich die Strahlendosis für die Bauelemente

noch weiter.

Zur Berechnung der Strahlendosis

verfügt die Offline-Programmiersoftware

PILOT AXI über ein integriertes

Berechnungstool.

Kombinierte SPI-, AOI- und AXI-Fehlerdarstellung einer mageren

Lötstelle. Links: Übersichtsbild der Leiterplatte mit Markierung

der Fehlerposition per Fadenkreuz. Mitte: SPI/AOI/AXI-Bild des

fehlerhaften Bauteils. Rechts: SPI/AOI/AXI-Detailbild der einzelnen

Lötstelle inkl. Gut-Vergleichsbild, zusätzlich AXI/AOI-Fehlerbild in

verschiedenen Schrägansichten

Gemeinsame Fehlerdarstellung

Prüfergebnisse und Messwerte

des AXI werden in einer zentralen

Datenbank abgelegt und können

zur Klassifizierung des Fehlers

durch den Menschen sowie

zur Optimierung des gesamten

Prozesses verwendet werden.

Herzstück der zentralen Datenhaltung

ist die PILOT Connect

Software von GÖPEL electronic.

Hier fließen Ergebnisdaten

von SPI, AOI und AXI zusammen

und können gemeinsam am Verifikationsplatz

PILOT Verify dargestellt

werden. Nicht nur GÖPELeigene

Inspektionssysteme, sondern

auch Geräte von Fremdherstellen

können angebunden werden.

Durch die gemeinsame Fehlerdarstellung

wird die Beurteilung

der automatisch detektierten

Auffälligkeit deutlich erleichtert.

MES-Anbindungen die GÖPEL

electronic AXI-Systeme werden

durch ein eigenes Softwareteam

innerhalb der Lieferzeit

implementiert.

Fazit

Seitdem die ersten manuellen

und automatischen Röntgensysteme

in den Elektronikfertigungen

Einzug hielten, gab es

enorme technologische Sprünge.

Parallel zur immer stärkeren Leistungsfähigkeit

der Systeme wurden

die Elektronikprüflinge stetig

miniaturisiert und mit bewährten

Mitteln schwieriger zu prüfen. Hinzukommend

ist mit hohen Durchsätzen

und immer eng getakteten

Produktionsprozessen ein straffer

Rahmen gesetzt. Röntgensysteme

wie das X Line · 3D von GÖPEL

electronic sind spezifisch an diese

Bedingungen angepasst und werden

auch zukünftig eine große,

wenn nicht sogar signifikant wichtige

Rolle im Bereich der Baugruppenprüfung

spielen. ◄

25

Qualitätssicherung

Elektronische DC-Hochleistungslast

Die Geräte der ITECH-IT8400-

Serie sind elektronische DC-Hochleistungslasten.

Sie sind wahlweise

mit einer Spannung von 600 oder

1200 V erhältlich und unterstützen

Master-Slave-Parallelschaltungen

mit Leistungen von 6 bis 600 kW

(eine Ladung der doppelten Leistung

ist möglich). Die DC-Lasten

der IT8400-Serie verfügen über

drei Stromrücklesebereiche mit

einer Auflösung von 40 µA, sie

haben eine sehr schnelle Schleifenreaktion,

unterstützen bis zu

acht Arbeitsmodi und lassen sich

in ihrer Stromanstiegs- bzw. Stromabfallgeschwindigkeit

einstellen.

Nicht zuletzt machen umfassende

Schutzfunktionen die Geräte der

IT8400-Serie zur idealen Lösung

für die Prüfung von Brennstoffzellen,

Leistungsbatterien, DC-Ladesäulen,

BOC, Leistungselektronik,

Solaranlagen, Hochspannungskomponenten

in Kraftfahrzeugen,

DC-DC, Motoren etc.

Die elektronischen DC-Lasten

der ITECH-IT8400-Serie sind

Hochleistungsgeräte für die Prüfung

von Komponenten aus den

Bereichen Automobilelektronik,

Elektrofahrzeuge, Batterie, Halbleiter/ICs.

Die Geräte arbeiten hochpräzise

und messen in drei Strombereichen

von 1,5 bis 15.000 A).

Die Eingangsüberleistung

und die Ladezeit hängen von der

Temperatur der elektronischen Last

ab. Unter 30 °C unterstützen die

Geräte das Laden mit doppelter Leistung

innerhalb von 3 s und eignen

sich damit für sofortige Entladetests

von Motoren und Batterien mit hoher

Leistung (so kann beispielsweise der

Start eines Gleichstrommotors, die

transiente Überlast einiger Stromversorgungen

oder auch die sofortige

Entladung einer Hochleistungsbatterie

oder Brennstoffzelle simuliert

werden).

Die DC-Hochleistungslasten

IT8400

unterstützen den programmierbaren

dynamischen Belastungsmodus

mit 25 kHz und die minimale

Stromanstiegs- und -abfallzeit

beträgt 15 µs. Die dynamische

Prüfung ist ein notwendiger Test für

Netzteile und mit der schrittweisen

Änderung des Laststroms lässt sich

sicherstellen, dass das Netzteil stabil

arbeitet. Die Geräte IT8400 eignen

sich gut für die Prüfung des Einschwingverhaltens

von Schaltnetzteilen

und für die dynamische Entladeprüfung

von Batterien, da sie

eine kontinuierliche Änderung des

Laststroms und damit eine minimale

Verzerrung der Stromwellenform

ermöglichen. Die Serie

IT8400 bietet acht verschiedene

Arbeitsmodi wie (CC, CV, CR, CP,

CV+CC, CV+CR, CR+CC, CP+CC).

Der CP-Modus wird häufig für den

USV-Batterietest verwendet und

simuliert die Stromänderung bei

abnehmender Batteriespannung.

Er kann auch verwendet werden,

um die Eigenschaften der Eingänge

von DC-DC-Wandlern und Wechselrichtern

zu simulieren. Der CV+CC-

Modus lässt sich auf die Lastsimulationsbatterie

anwenden, um die

Ladestation oder das Autoladegerät

zu testen. Der CR+CC-Modus

wird häufig zur Prüfung der Spannungsbegrenzung,

der Strombegrenzungseigenschaften,

der Konstantspannungsgenauigkeit

und der Konstantstromgenauigkeit

von Onboard-

Ladegeräten verwendet.

Die Geräte der IT8400-Serie sind

vollständig geschützt:

OVP, UVP, OCP, OPP, OTP,

Stromschwingungsschutz, Strombegrenzung,

Leistungsbegrenzung,

Rückwärtsalarm usw. Sie sind mit

einer Speicherfunktion zur Speicherung

der Abschaltung, Aufzeichnung

von bis zu 100 Gruppen von

Daten ausgestattet und verfügen

über integrierte CAN-LAN/Ethernet-,

GPIB-, USB-, RS232- und

Analog-Schnittstellen.

Meilhaus Electronic GmbH

www.meilhaus.com

Kosteneffiziente Wafer-Tests mit hohem Durchsatz

Keysight Technologies hat das neue parallele

parametrische Testsystem Keysight

P9002A vorgestellt, das kosteneffiziente

Wafertests mit hohem Durchsatz ermöglicht,

um die Markteinführung in Forschung und Entwicklung

zu beschleunigen und die Testkosten

in der Fertigung zu senken.

Die weltweite Halbleiterknappheit hat zu

einer steigenden Nachfrage nach Halbleitern

in der Automobilindustrie sowie bei digitalen

Geräten und Haushaltsgeräten geführt. Um

dieser Herausforderung zu begegnen und den

Herstellern eine schnelle Kapazitätserweiterung

zu ermöglichen, hat Keysight das neue

parallele parametrische Testsystem P9002A

entwickelt, das einen kosteneffizienten Wafertest

mit hohem Durchsatz sowie eine flexible

Optionsstruktur für bis zu 100 Kanäle paralleler

Testressourcen bietet, einschließlich der für

parametrische Tests an jeder Testressource

erforderlichen Testfunktionen. Die P9000-

Serie von Keysight bietet Software-Kompatibilität

mit der SPECS-Software der parametrischen

Tester der Serie 4080, so dass

Kunden ihre bestehenden Testprogramme

und Testpläne mit Datenkorrelationen nutzen

können.

Das P9002A bietet die folgenden wichtigen

Kundenvorteile:

• Möglichkeit, je nach Testanforderungen Optionen

hinzuzufügen, mit einer Lizenzstruktur

für eine kosteneffektive Budgetierung

• einzigartige parametrische Testtechnologien

und schnelle Kapazitätsmessungen

für höheren Durchsatz als bei den parametrischen

Testern der Serie 4080

• Systemkompatibilität und Datenkorrelation

ermöglichen den Anwendern, ihre vorhandenen

Testerprogramme, Testpläne und Tastkopfkarten

mit 4080-kompatiblen Tastkopfkarten-Adaptern

zu verwenden

Keysight Technologies

www.keysight.com

B.E.STAT

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Ihr kompetenter Partner für

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Messgeräte & Zubehör

B.E.STAT

European ESD competence centre

Ihr kompetenter Partner für

ESD Dienstleistungen

„Erweiterte“

ESD Arbeitsplätze nach

DIN IEC/TR 61340-5-2

Neue Ionisatoren mit seitlichem

Luftstrom Austritt für den Einsatz

in AHE ( Automated Handling

Equipment); gewährleisten durch

die neue AC-HF Technologie

Offsetspannung < 10 V

Analysen - Audits - Zertifizierungen

Material - Qualifizierungen

Maschinen + Anlagen Zertifizierungen

Kalibrierungen

Training - Seminare - Fach-Symposien

- Workshops - Online Seminare

Messmethoden u.a. nach DIN EN 61340-2-1 im

Labor des

B.E.STAT European ESD competence centre

„ Auf- und Entladung von Foliematerialien“

mit einem EVM Elektrostatik Voltmeter

Unsere nächsten ESD Seminare vom

06. - 09. März 2023; 24. - 27. Apil 2023

ESD-Workshop „Anforderungen an Anlagen

und Ausrüstungen“ + „ESD Messungen“

am 14. + 15. März 2023

Autor: Dipl.-Ing. Hartmut Berndt

B.E.STAT Elektronik Elektrostatik GmbH

B.E.STAT European ESD competence centre

Zum Alten Dessauer 13

01723 Kesselsdorf, Germany

phone +49 35204 2039-10

email: sales@bestat-esd.com

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

Produktionsausstattung

ESD-gerechte Drehstühle, Hocker und Stehhilfen

Sitze, Rücken- und Armlehnen

sowie umfangreiche Funktionen

für die individuelle Anpassung an

die unterschiedlichen körperlichen

Voraussetzungen gelegt.

Kunden haben die Wahl zwischen

einer Vielzahl an Sitzmöglichkeiten

vom Arbeitsplatzdrehstuhl

mit bandscheibenfreundlicher

Sitzfläche über Hochstühle

und Aktiv-Stehhilfen bis hin zu

Drehhockern mit z.B. Sattelsitz

oder gefederter 3D-Wippfunktion

für eine gesunde Körperhaltung

und aktives rückenentlastendes

Sitzen.

Die DPV Elektronik-Service

GmbH setzt auf ihre Hausmarke

EPAchair und fokussiert sich bei der

Eigenproduktion von ESD-Arbeitsstühlen

auf Ergonomie und gutes

Preis/Leistungs-Verhältnis.

Die Marke EPAchair

Um den wachsenden Anforderungen

an ESD-sichere Arbeitsplätze

in der Elektronikindustrie gerecht zu

werden, holte sich die DPV Elektronik-Service

GmbH 2019 die Produktion

von hochwertigen ESD-Drehstühlen

ins eigene Haus. Hier werden

ESD-Drehstühle, Hocker und Stehhilfen

nach den neuesten Erkenntnissen

und den eigenen hohen Qualitätsansprüchen

ständig weiterentwickelt

und im neuen Werk 2 in Eppingen,

Tiefental, hergestellt.

Zuverlässige ESD-Sicherheit

Alle Modelle sind nicht nur gemäß

IEC (DIN EN) 61340-5-1 ESD-konform,

sondern mit EPAchair brachte

DPV eigene ESD-Drehstühle auf

den Markt, die mit ableitfähigen

Rücken- und Sitzschalen ausgestattet

sind, womit die ESD-Sicherheit

am Arbeitsplatz signifikant verbessert

werden kann.

Dies ist jedoch nur einer der

Gründe, weshalb sich die Marke

EPAchair ständig wachsender

Nachfrage erfreut und in kürzester

Zeit auf dem Markt etabliert

war.

Ergonomie und aktives Sitzen

Ein wichtiger Bestandteil des

Qualitätsanspruchs bei DPV ist

gesundes Sitzen. Von Anfang an

wurde bei der Produktentwicklung

großer Wert auf ergonomische

Breite Produktpalette

übersichtlich präsentiert

Eine große Auswahl an Modellen,

Optionen, Polstern und Bezügen

ermöglicht die optimale Einbindung

der EPAchair-Drehstühle,

Hocker und Stehhilfen in die jeweilige

ESD-geschützte Arbeitsumgebung.

Um seinen Kunden bei der

wachsenden Zahl von Ausführungen

und Zubehör die Auswahl

zu erleichtern, hat DPV neben seinem

neuen Gesamtkatalog auch

eine erweiterte EPAchair-Broschüre

aufgelegt. In dieser werden

über zwanzig Modelle mit insgesamt

mehr als 50 Polsterausführungen

in einer komfortablen

Auswahlmatrix vorgestellt und

sämtliche Funktionen, Materialien

und Zubehör ausführlich

beschrieben. ◄

DPV Elektronik-Service GmbH

www.dpv-elektronik.de

28 1/2023

Produktionsausstattung

Absaug- und Filtertechnik

zur Emissionsreduzierung

IHR SYSTEMLIEFERANT FÜR

DIE ELEKTRONIK-FERTIGUNG

Personenerdungs-

Kontrollsystem

Komplettlösung für eine sichere

Personenerdungskontrolle in ESD-

Schutzzonen mit normgerechter

Messung und Dokumentation der

Daten nach IEC (DIN EN) 61340-5-1

und ANSI ESD S20.20.

Auf der Fachmesse SMTconnect stellte die

ULT AG Lösungen zur Luftreinhaltung in der

Elektronikfertigung aus- und vor. Dabei wurden

die positiven Effekte nachhaltiger Absaug- und

Filtertechnik auf Prozessketten, Produkt- und

Fertigungsqualität sowie Mitarbeitergesundheit

demonstriert.

Emissionen wie Lötrauch, Laserrauch, Dämpfe,

Gase oder Gerüche entstehen an verschiedensten

Stellen im Fertigungsprozess elektronischer

Baugruppen. Diese gilt es auch im

Rahmen gesetzlicher Vorgaben zu beseitigen.

Die ULT AG bietet mobile und stationäre

Absaug- und Filteranlagen, die an Handarbeitsplätzen

zur Einzelbestückung von Musterboards

und Kleinstserien sowie zur Reparatur,

aber auch zur Integration in Fertigungslinien

bzw. Bearbeitungssysteme beim Lasern, Löten,

Lackieren, Gießen, Beschichten, Kleben, Bonden

etc. ihren Einsatz finden.

Besucher des Messestandes der ULT konnten

sich zudem über die hohe Flexibilität und Variabilität

beim Einsatz der Absauganlagen informieren

und konkrete Rückschlüsse zu eigenen

potenziellen Einsatzszenarien sowie Beschaffungs-

und Betriebskosteneinsparungen erhalten.

Auch das Thema der Schadstofferfassung

spielt eine wichtige Rolle. Denn nur der optimale

Einsatz von Absaugarmen und Erfassungselementen

garantiert eine bestmögliche Filtration

aller Schadstoffe und somit einen hohen Wirkungsgrad

der Absauganlagen.

Weiterhin wurden die Themen Prozess- und

Geräte-Sicherheit und kundenspezifische Anlagen-Auslegung

sowie umfangreiche Service-

Optionen am Stand der ULT AG dargestellt.

ULT AG

ult@ult.de

www.ult.de

1/2023 29

• Keine Clientsoftware nötig

• Umfangreiche Messmöglichkeiten

mit kurzer Prüfzeit

• Standortübergreifende

Vernetzung möglich

• Automatisierbarer Datenaustausch

mit gängigen Programmen

• Einfache Updates und Wartung

der Software über EPApro®-Portal

www.dpv-elektronik.de/EPApro

DPV Elektronik-Service GmbH

Systeme für die Elektronik-Fertigung

Herrengrundstr. 1 | 75031 Eppingen | Germany

Tel: +49 (0)7262 9163-0 | Fax: +49 (0)7262 9163-90

info@dpv-elektronik.de | www.dpv-elektronik.de

Produktion

1. Hauptpreis erhalten –

Evosys mit dem Innovationspreis Bayern geehrt

Nach der Preisverleihung (von links): Dr. Ulrike Wolf (Ministerialdirektorin im Bayerischen Wirtschaftsministerium),

Franz Xaver Peteranderl (Präsident der Arbeitsgemeinschaft der bayerischen Handwerkskammern),

Lea Sauerwein, Dr. rer. nat. Elfriede Eberl (IHK Mittelfranken), EVOSYS Geschäftsführer Frank

Brunnecker, Dr.-Ing. Robert Schmidt (IHK Mittelfranken), Prof. Klaus Josef Lutz (Präsident des Bayerischen

Industrie- und Handelskammertages)

Evosys Laser GmbH

info@evosys-laser.com

www.evosys-group.com

Die Evosys Laser GmbH aus

Erlangen ist Träger des ersten

Hauptpreises des diesjährigen

Bayerischen Innovationspreises.

Die Auszeichnung wird alle zwei

Jahre vom Bayerischen Staatsministerium

für Wirtschaft, Landesentwicklung

und Energie,

des Bayerischen Industrie- und

Handelskammertags sowie der

Arbeitsgemeinschaft der bayerischen

Handwerkskammern vergeben.

Überzeugt hat die Jury das

innovative und patentierte AQW-

Verfahren.

Das Erlanger Unternehmen entwickelt

und fertigt Laserschweißanlagen

für die Bearbeitung von Kunststoffen.

Eingesetzt werden diese

z.B. in der Automotive-, Medizintechnik-

oder Consumerprodukt-

Industrie. Das Laserschweißen von

Kunststoffen ist ein etabliertes und

weit verbreitetes Fertigungsverfahren.

Es wird vor allem wegen seiner

Zuverlässigkeit, Sauberkeit und

Wirtschaftlichkeit geschätzt.

Nun wurde an Evosys der Innovationspreis

Bayern verliehen, und

zwar in der Kategorie 1. Hauptpreis.

Ziel des Preises ist es, besonders

erfolgreiche Innovationen bayerischer

Unternehmen zu würdigen.

Unter knapp 200 hochkarätigen

Innovationen befand die Jury

besonders das patentierte AQW-

Laserschweißverfahren der Evosys

Laser GmbH als preiswürdig.

Die neue Variante des Laserschweißens

von Kunststoffen kombiniert

zwei Laserstrahlquellen und

Wellenlängen. „Dieser Ansatz zielt

insbesondere darauf ab, beim Quasisimultanschweißen

die Schweißzeiten

signifikant zu reduzieren

und das Prozessfenster zu erweitern.“

erklärt Lea Sauerwein, verantwortliche

Entwicklungsingenieurin

bei Evosys. Durch die Verwendung

von zwei verschiedenen

Wellenlängen kann die Einbringung

von Strahlungs energie und Wärme

besser kontrolliert werden. Dies ermöglicht

einen zuverlässigeren und

schnelleren Schweißvorgang.

Die Preisverleihung fand am 21.

November 2022 in der Industrieund

Handelskammer Schwaben

in Augsburg statt. Der Bayerische

Wirtschaftsminister Hubert Aiwanger

gratulierte den Gewinnern persönlich

und zeichnete sie mit dem

begehrten Preis aus.

„Wir betrachten den Innovationspreis

Bayern als große Anerkennung

für unsere Anstrengungen in

Forschung und Entwicklung, insbesondere

unter den herausfordernden

Rahmenbedingungen der letzten

Jahre“, freuen sich Frank Brunnecker

und Holger Aldebert, Geschäftsführer

der Evosys Laser GmbH. ◄

Hochpräzise Lasersysteme

für die Mikromontage

und zum Feinschneiden

Auch komplexe Geometrien

bewältigen die vielseitigen Laseranlagen

der Versa-Serie: mit bis

zu 6 Freiheitsgraden und Bewegungsachsen

mit Linearmotor, langen

Verstellwegen und Encodern

zur Positionsauslese mit einer Auflösung

im Submikro meterbereich.

30 1/2023

Produktion

Neues Selektivlötsystem erhöht Durchsatz und Flexibilität

• Verbesserte Betriebskosten:

Das platzsparende System

ist bis zu viermal kürzer als

typische Selektivlötanlagen,

was zu einer Reduzierung der

Stellfläche um 60% führt.

• Intelligente Prozesse: Prozesse

werden automatisch

abgeglichen, um die Flexibilität

bei Flussmitteln und Lötungen

zu erhöhen, wodurch der Durchsatz

gesteigert und gleichzeitig

die Rückverfolgbarkeit gewährleistet

wird.

Nordson Electronics Solutions

führte das neue SELECT-Synchro-Selektivlötsystem

ein, um

den Durchsatz und die Flexibilität

zu erhöhen und gleichzeitig den

Platzbedarf und die Betriebs kosten

zu reduzieren.

Nordson Electronics Solutions

www.nordson.com/electronics

Durch die synchrone Bewegung

steigert das SELECT-Synchro-System

den Durchsatz für die meisten

Anwendungen um 20 bis 40% bei

einer um 60% kleineren Stellfläche.

Es eignet sich daher besonders für

hochvolumige Leiterplattenbestückungs-Anwendungen.

SELECT Synchro ist ein zum Patent

angemeldetes Selektivlötsystem mit

mehreren Stationen, das eine einzigartige,

synchrone Bewegung nutzt

und kann bestehende Selektivlötverfahren

ersetzen, um die Ausbeute zu

verbessern und Platz für viele Durchsteck-

und SMT-Lötanwendungen mit

gemischter Technologie zu sparen.

Darüber hinaus kann das Synchro-

System Elektronikherstellern helfen,

sich vom Wellenlöten zu lösen, da es

im Vergleich zu typischen Selektivlötlösungen

schneller, flexibler und

effizienter arbeitet.

Die wichtigsten Vorteile von

SELECT Synchro:

• Erhöhter Durchsatz: Das System

eliminiert die Transportzeit

der Leiterplatte um bis zu 25%

und bietet gleichzeitig eine hervorragende

Lötstellenzuverlässigkeit,

wodurch sich der Durchsatz

bei den meisten Anwendungen

um 20 bis 40% erhöht.

• Flexibilität: Konfigurierbar

mit fünf Löttöpfen zur Anpassung

an die Fertigungsanforderungen

für verschiedene Legierungen

und verschiedene oder

einzelne Düsen. Verarbeitet

lange Leiterplatten mit einer

Breite von bis zu 460 mm und

einer Länge von 2500 mm im

Standardmodell und Leiterplatten

mit einer Größe von bis zu

680 x 2500 mm im Synchro

XL-Modell.

• Verbesserte Qualität: Verbesserte

Prozesssteuerungen

sind verfügbar für die Kontrolle

der Wellenhöhe und

die automatische Anpassung,

die Steuerung des Fluxprozesses,

die Prozesskamera

zur Beobachtung der Düsen

und die Kontrolle des Plattenverzugs.

Wie es funktioniert

Als zusätzliche Option lässt

sich der Laserstahl mittels eine

XY-Scanners in einem Feld von

100 x 100 innerhalb weniger Millisekunden

ablenken.

Moderne Faserlaser bieten bis

zu 500 W Dauerstrichleistung und

erzeugen Schweißnähte bis hinab

zu 20 µm Breite. Im Pulsbetrieb bieten

solche Laser hohe Spitzenleistungen,

die sich zum Feinschneiden

eignen. Diodenlasermodule

erzeugen die notwendige Leistung

zum selektiven Laserlöten, während

konventionelle lampengepumpte

Nd:YAG-Laser mit mehreren

Abgängen für verzugsarme Punktschweißungen

zum Einsatz kommen.

Die automatisierte Bildverarbeitung

nutzt die Bilddateien

der Prozessoptiken und externer

Kameras für die Bewegungssteuerung,

beispielsweise für die

Nahtverfolgung und die Erkennung

schwieriger Formen, wie

Rotorblätter. Bauteilspezifische

Software-Algorithmen reduzieren

die Verarbeitungszeit auf

ein Minimum.

Die Anlagen arbeiten als

Einzelplatz oder lassen sich in Produktionslinien

integrieren. Werkstückträger

für die Einzel- und

Mehrfachbestückung, Roboter, Förderbänder

und Feeder stellen die

Bauteile zur Verfügung und erlauben

den Austausch mit anderen

Stationen in der Produktionslinie.

nanosystec GmbH

www.nanosystec.com

Im innovativen SELECT-

Synchro- System wird eine Leiterplatte

mit konstanter Geschwindigkeit

durch die Prozessschritte

Fluxen, Vorheizen und Löten gezogen.

Die Flussmittel- und L ötmittelapplikatoren

sind so programmiert,

dass sie die Leiterplatten

auf ihrem Weg durch die

Anlage verfolgen und behandeln,

um ein Selektivlöten mit synchroner

Bewegung zu ermöglichen. Mehrere

Löttöpfe und verschiedene

Düsengrößen stehen zur Verfügung,

um Flexibilität bei den Lotmengen,

Lot legierungen und Plattendesigns

zu gewährleisten. ◄

1/2023

31

Produktion

Effiziente Überwachung

von Versorgungs- und Betriebseinrichtungen

UNITRO-Fleischmann-

Störmeldesysteme

www.unitro.de

Um insbesondere Versorgungs- und Betriebseinrichtungen

effizient zu überwachen, wurde das innovative

Windows Annunciator WA-Meldesystemen von

UNITRO entwickelt. Es ist mit drei verschiedenen

Fronteinbaugehäusen und als 19-Zoll-Rack-System

verfügbar. Gemeinsam sind allen Typen die Versorgungs-

und Meldespannung von 24...230 V AC/DC, die

großflächigen 5-Farben-LED-Leuchtfelder: rot/grün/

gelb/blau/weiß und die Fähigkeit, über den mini USB

Port parametrierbar zu sein sowie alle Meldefunktionen

nach DIN 19235 und US/ISA-18.1.

Das CWA16 ist das kompakte Front-Leuchtfeld-

Störmeldesystem 96 x 96 mm für 16 Meldeeingänge

mit quittierbarer Blinkstörmeldung.

Das WA16 ist ein Fronteinbau-Meldesystem 144 x

144 mm für den EVU-Einsatz mit erhöhter Störfestigkeit

gemäß UNITRO EVU Standard DIN EN 61000.

Es ist ebenfalls für 16 Meldeeingänge (2-polig) ausgelegt

und erreicht eine Auflösung von 1 ms. Optional

mit IEC-61850-Protokoll.

Universelles IKT-System

Das WA40 ist ein universelles IKT-System zum

Fronteinbau, Maße: 144 x 288 mm. Es eignet sich für

bis zu 40 Meldungen, erweiterbar auf 200 Meldungen

(Master-Slave). Optional ist hier die Ethernet-Schnittstelle

mit den Protokollen IEC 60807-5-104 oder 61850.

Das WA40 ist ein Redundant-System mit potentialgetrenntem

redundantem Netzteil. Das WA40-CS-System

nutzt man für höchste Cyber-Resilienz. Schließlich

das ZFM WA 19“ 84TE 6HE Rack nutzt Steckkarten

20TE für 32/224 Meldeeingänge. Nähere Eigenschaften

sind zeitfolgerichtige Protokollierung und 1

ms Auflösung sowie Nutzung als Stand-alone-System

mit Protokolldrucker oder als Unterstation für das System

SISSY SCADA mit Prozessvisualisierung, beliebig

erweiterbar. ◄

32 1/2023

Produktion

Datenanalyse:

Sammeln, Visualisieren, Auswerten

LUCOM GmbH

www.lucom.de

Automatisierte IoT-Anwendungen

erzeugen rund um die Uhr nahezu

unerschöpfliche Datenmengen. Um

industrielle Prozesse effektiver zu

gestalten, Zusammenhänge festzustellen

oder Störungen vorzubeugen,

müssen Informationen und

Messwerte gesammelt, gespeichert

und für Analysen zugänglich

gemacht werden. Datacake ist eine

einfach zu integrierende und vielseitig

einsetzbare Low-Code-IoT-

Plattform, um vernetzte IoT-Systeme

zu überwachen, zu steuern

und zu protokollieren.

Als offene Cloud-Plattform

dient Datacake zur Sammlung,

Visualisierung und Auswertung von

großen Datenmengen. Die Software

ist herstellerunabhängig und kann

individuell an jede Kundenanforderung

angepasst werden. Datacake

ist beliebig skalierbar, erfordert

keine Programmierkenntnisse

und deckt mit LTE, LoRaWAN und

Narrowband-IoT die wichtigsten

Funktechnologien für Industrie und

Sensorik ab.

Die Plattform verfügt über ein

übersichtliches und intuitives

Drag&Drop-Dashboard. Dank der

bereits vorgefertigten Templates

benötigen sowohl Bedienung als

auch Konfiguration kaum Zeitaufwand.

Datacake ist über jeden Internetbrowser

abrufbar, eine zusätzliche

App oder Software ist nicht

erforderlich. Für alle angebundenen

Sensoren und IoT-Geräte können

spezifische Regeln und Grenzwerte

definiert werden. Überschreitet ein

Messwert den festgesetzten Normbereich,

sendet das System automatisch

eine Alarmierung via SMS

oder E- Mail. Aufgezeichnete Daten

und Messwerte können über E-Mail-

Reports in CSV-Dateien exportiert

werden.

Mithilfe von Datacake

können Anwender eine Vielzahl

von Messwerten und Maschinendaten

überblicken. Dank umfangreicher

Tools zur Visualisierung

und Analyse können Anomalien

schnell erkannt und Störungen frühzeitig

vermieden werden. So lassen

sich Prozesse optimieren, Ausfallzeiten

verringern und Kosten durch

vorausschauende Wartung senken.

Die Aufarbeitung der Sensor- und

Fertigungsdaten wird dabei strategisch

genutzt, um Produktionsabläufe

effizienter zu gestalten

und langfristig zu verbessern. Für

die Nutzung von Datacake stellt

LUCOM drei Lizenzverträge zur Verfügung:

Datacake Light, Datacake

Standard und Datacake Plus. Die

Preisgestaltung der Lizenzen richtet

sich nach der Dauer der Datenspeicherung

und deckt somit verschiedene

Unternehmensbedürfnisse

ab.Zudem wird Anwendern

die Möglichkeit geboten, die Plattform

mithilfe zweier Starter Kits vier

Wochen lang zu testen. Die Starter

Kits sind für die Funkstandards

LoRaWAN und Narrowband-IoT

erhältlich und beinhalten das vorkonfigurierte

Datacake Portal, ein

Gateway, einen Claimed-Node und

einen Sensor.

Durch die flexible Remoteverwaltung

und übersichtliche Datenvisualisierung

kann Datacake entscheidend

zur Produktivitätssteigerung

industrieller Anwendungen beitragen.

Mittels der Extraktion wertvoller

Daten aus kritischen Steuerungssystemen

können Zustandsüberwachungen

sowie prädiktive Wartungsarbeiten

aus der Ferne durchgeführt

und die unternehmerische

Effizienz erhöht werden. ◄

1/2023

33

Produktion

Komplettlösung für Automatisierungsnetzwerke

in der Industrie

Die Ethernet-Switches der Serie LAN9668x von Microchip ermöglichen eine einheitliche Netzwerkarchitektur und

verringern zusammen mit den neuen PHYs LAN8814 die Systemkosten und das Risiko für Entwickler, während sie

die Markteinführung beschleunigen

Automatisierung in der

Fertigung steigert die Effizienz

– von einem geringeren

Aufwand für Handhabung

und Lagerung bis hin zu

mehr Durchsatz. Vernetzte

Lager und andere industrielle

Ökosysteme mit sich

ergänzenden IT- und OT-

Architekturen (Informationsund

Betriebstechnik) verlassen

sich auf Time Sensitive

Networking (TSN) und Ethernet

für präzises Timing, Synchronisation

und die Anbindung

von Kameras, Barcode-

Lesegeräten, Scannern und

Förderanlagen. Diese Ökosysteme

erfordern neue Netzwerktechnik,

um die Kommunikation

von Geräten, Sensoren

und Anlagen zu verknüpfen.

Microchip Technology

Inc. stellt dafür die TSN-

Switches der Reihe LAN9668 vor,

die IEEE-konform branchenweit erstmals

eine niedrige Latenzzeit des

Datenverkehrs bei höherer Taktgenauigkeit

ermöglichen.

Neuer Quad-Port Gigabit

Ethernet Physical Layer (PHY)

Transceiver

Ergänzt wird die Reihe LAN9668x

durch den neuen Quad-Port Gigabit

Ethernet Physical Layer (PHY)

Transceiver LAN8814 von Microchip.

Der LAN9668-I/9MX und

LAN9668-9MX sind 8-Port-Switches

für industrielle bzw. kommerzielle

Anwendungen, die mit ARM

Cortex-A7 CPUs ausgestattet sind

und die TSN-IEEE-Standards für

die Kommunikation in industriellen

Umgebungen unterstützen.

Dazu gehören IEEE 1588v2 und

IEEE 802.1AS-2020 für Precision

Timing, IEEE 802.1Qci für Per-

Stream-Filterung und Policing,

IEEE 802.1Qav und IEEE 802.1Qbv

für Traffic Shaping; IEEE 802.1CB

für Seamless Redundancy; IEC-

62439-2 (Media Redundancy Protocol)

und ODVA-DLR und IEC-

61158-6-10 für Media Redundancy.

Funktionsbibliothek selbst

entwickeln

Microchips Ethernet-Switch-API

(MESA) und PHY-API (MEPA) bieten

Entwicklern die Freiheit und Flexibilität,

eine umfassende, benutzerfreundliche

Funktionsbibliothek

zu entwickeln, die betriebssystem-unabhängig

ist. Der skalierbaren

TSN-Chipsätze LAN9668

und LAN8814 werden durch das

Software-Framework von Microchip

unterstützt und bieten die niedrigste

Latenz und End-to-End-Übertragung

des Kommunikationsverkehrs.

Der LAN8814 ist ein neuer Quad-

Port Gigabit Ethernet PHY, der

die aktuellen TSN-Anforderungen

einschließlich IEEE 1588 v2 und

Frame-Preemption unterstützt. Mithilfe

des LAN9668 und LAN8814

lässt sich der TSN-Chipsatz nutzen,

um Timing, Stream-Reservierung,

Schutz und Management zu

erreichen und so Entwicklungszeit

und -kosten zu sparen. „Während

Geräte und Anlagen bisher ihre

eigenen Kommunikationssysteme

benötigten, verbessert TSN die Interoperabilität

durch die Verknüpfung

von Datenströmen, um den Datenverkehr

zu verein fachen“, erklärte

Charles Forni, Vice President der

USB und Networking Business Unit

von Microchip. „Diese Technik ermöglicht

konvergente Netzwerkarchitekturen

und ermöglicht es Entwicklern,

ihre Produkte in neue Märkte

und mehr Leistungsfähigkeit in

bestehende Netzwerke zu bringen.“

Zugehöriges Netzwerk-

Betriebssystem

Neben der Serie LAN9668 und

dem Ethernet-PHY LAN8814 bietet

Microchip auch das zugehörige

Netzwerk-Betriebssystem IStaX/

SMBStaX und WebStaX. Dies vervollständigt

die Hardware und Software,

um eine schnelle Markteinführung

zu erzielen. Dazu gehört ein

reproduzierbares Referenzdesign,

das als Board-Design oder als Kit

mit Bauelementen von Microchip

erhältlich ist, einschließlich TSN-

Switches, Ethernet-PHYs, Takt-

ICs und Oszillatoren. Als integrierte

Lösung ist diese konform mit allen

Netzwerkstandards, was das anfängliche

Design vereinfacht.

Entwicklungstools

Die TSN-Ethernet-Switches

LAN9668-I/9MX und LAN9668-9MX

werden durch die VSC6817SDK

IStaX Linux-Anwendungssoftware

unterstützt, einer Industrial-Ethernet-Switch-Software,

die die Managed

Ethernet Switches von Microchip

unterstützt. Das VSC6817SDK

IStaX Linux-Netzwerk-Betriebssystem

ist eine Industrial-Ethernet-

Switch-Software, die ebenfalls die

Managed Ethernet Switches von

Microchip unterstützt. Die SMB-

StaX- und WebSTaX Linux-Netzwerk-Betriebssysteme

stehen Entwicklern

zur Verfügung und folgen

dem langfristigen Support des Linux-

Kernels. Diese Lösungen sind alle

hochintegriert mit fortschrittlichen

L2+-Switch-Funktionen. Zudem

sind Referenzdesigns und Evaluierungsboards

von Microchip und

seinen Vertriebspartnern erhältlich,

um ein einfaches Design-In

zu ermöglichen.

Microchip Technology Inc

www.microchip.com

34 1/2023

Verpacken/Kennzeichnen/Identifizieren

Lasermarkierung für empfindliche Materialien

FOBA Laser

Marking + Engraving

www.fobalaser.com/de/

FOBA hat ein grünes Lasermarkiersystem

(532 nm Wellenlänge)

entwickelt, das neue Möglichkeiten

für die industrielle Direktmarkierung

von Bauteilen bietet.

Der Laser mit geringer Wärmeeinwirkung

kennzeichnet Materialien

mit speziellen Absorptionseigenschaften.

Dazu gehören weiße,

transparente oder rote Kunststoffe

ebenso wie hochreflektierende

Metalle.

Eine deutliche Steigerung der

Markiergeschwindigkeit sowie der

Markierqualität auf bisher unzureichend

beschriftbaren Materialien

sind die Hauptvorteile des

grünen Lasers von FOBA. Er

ermöglicht außerdem, Kunststoffe

wie UHMWPE, HDPE

oder PMMA ohne den Einsatz

von Additiven zu markieren.

Auch auf Glas oder glänzenden

Metallen zeigt der grüne Laser

im Vergleich zu anderen Lasertypen

wie UV- oder Faserlaser

bessere Beschriftungsergebnisse

bei höheren Beschriftungsgeschwindigkeiten.

Eine Kombination mit FOBAs

vollumfänglichem Markier-Workflow

erhöht Effizienz und Wirtschaftlichkeit

der Lasermarkierung

mit dem grünen Laser. Er ergänzt

FOBAs Markierlaser-Portfolio um

eine weitere Laserwellenlänge.

Dazu erklärt Philipp Febel, Leiter

Produktmanagement bei FOBA:

„Unsere Kunden verlassen sich

seit langem auf die zuverlässige

optische Teileinspektion und Validierung

der markierten Inhalte

sowie auf die automatisierte und

präzise Positionierung der Lasermarkierung

im FOBA-Workflow.

Auch der grüne Laser lässt sich

problemlos mit den verschiedenen

Tools zur Markierausrichtung ausrüsten

und funktioniert mit allen

verfügbaren FOBA-Benutzeroberflächen.“

Die Lasermarkiersysteme

FOBA V.0071-gr und FOBA

V.0141-gr schließen die Lücke

zwischen UV- (355 nm) und

Faser- (1.064 nm) Lasermarkierern.

Ihre Kombination aus relativ

hoher Laserleistung und einer

Vanadatquelle ermöglicht ein

breites Anwendungsspektrum

und hohe Geschwindigkeiten.

„Basierend auf den Anforderungen

unserer Kunden haben wir

eine neue Markierlösung entwickelt,

die sich für die anspruchsvollsten

Oberflächen eignet“, sagt

Philipp Febel.

Der neue Beschriftungslaser ist

wahlweise mit 7 oder 14 W Laserleistung

erhältlich. Dank einer im

Vergleich zum UV-Laser kleineren

Markiereinheit, einer breiten

Palette verfügbarer Schnittstellen

und fünf möglichen Markierfeldgrößen

kann er flexibel in Produktionsumgebungen

integriert

werden. Die Lebensdauer der

Vanadat-Laserquelle ist doppelt

so lang wie die einer UV-Laserquelle,

was die Gesamtbetriebskosten

minimiert. ◄

1/2023

35

IoT/Industrie 4.0

NFC/RFID, UWB, IIoT, LPWAN/LoRaWAN und 5G

Funktechnologien für die smarte Fabrik

Quelle: [1]

Gegenwärtig wird im Zusammenhang

mit Industrie 4.0 viel

von Daten gesprochen. Schlagwörter

sind etwa Big Data, Datenanalyse

und Datenschutz. Doch

wie erfolgt in der modernen Fabrik

die Übermittlung von Daten? Aufgezeigt

werden hier die Möglichkeiten

mit Zukunft.

Bereits bewährt: NFC/RFID

Ob NFC/RFID als neu gelten,

darüber lässt sich streiten. Fest

steht jedoch, dass Near Field Communication

(NFC) mithilft der RFID

(Radio Frequency Indentification)

Zukunft hat.

NFC meint eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle

und ermöglicht

die Übertragung von

Daten zwischen zwei NFC-Geräten

über eine Distanz von bis zu

10 cm. NFC arbeitet auf 13,56

MHz und ist somit auch kompatibel

zu den bestehenden RFID-

Standards und stellt im Zusammenhang

mit RFID-Systemen

eine sehr interessante Erweiterung

bzw. Ergänzung dar. Des

Weiteren bietet NFC die Möglichkeit,

RFID Transponder zu lesen

und virtuell zu simulieren.

Der große Vorteil von NFC liegt

darin, dass eine NFC-fähiges Gerät

unterschiedliche Betriebsarten

unterstützt:

• Peer to Peer – Datenaustausch

zwischen zwei NFC Geräten

• Reader Emulation – NFC Gerät

als Reader (Leser)

• Card Emulation – NFC-Gerät

unterstützt eine virtuelle

RFID-Karte

Die Datenübertragung zwischen

zwei NFC-Geräten erfolgt

über ein NFC-Interface, das über

einen 13,56-MHz-Sender und einen

13,56-MHz-Empfänger verfügt. Ein

einziges NFC-Interface kann also

bei der Kommunikation zwei unterschiedliche

Funktionen einnehmen,

die eines Senders und die eines

Empfängers. Daher spricht man

bei NFC von Active Mode und Passive

Mode.

• Active Mode NFC

Eines der beiden NFC-Geräte

aktiviert seinen Sender, um zu

senden. Damit ist dieses Gerät

der NFC-Initiator (Master Device)

und das andere der NFC-Target

(Slave Device). Im Peer-to-Peer-

Verfahren arbeitet ein NFC-Gerät

im Active Mode.

36 1/2023

IoT/Industrie 4.0

Aktiver und passiver Modus bei RFID (Quelle: EvolitionID)

• Passive Mode NFC

Hierbei ist das NFC-Gerät das

NFC-Target und wartet in einem

passiven Modus auf einen Initiator.

Dies ist der Fall, wenn beispielsweise

ein NFC-Gerät eine

RFID Karte emuliert (Card-Emulation-Modus).

Produktionsstätten verfügen über

verschiedene Maschinen, Roboter

und flexible Fertigungssysteme.

Diese nutzen oft programmierbare

Automatisierungssteuerungen und

verwenden eine Mensch-Maschine-

Schnittstelle (HMI) für Konfiguration,

Meldungen und Routinekontrollen.

Da die Zahl der automatisierten Systeme

wächst und da diese zunehmend

miteinander verbunden sind,

gewinnen programmierbare Steuerung

und HMI-Zugriffskontrolle an

Bedeutung.

Die Authentifizierung und Autorisierung

des Personals, das Produktionssysteme

in der industriellen

Automatisierung bedient, aktualisiert

und wartet, erfolgt mit Magnetstreifenkarten,

Smart Cards (Chipkarten),

RFID-Karten, PIN-Pads und

Schlüsselschaltern. RFID-Karten

erfüllen dabei die Anwendungsanforderungen

besser als andere Methoden

und bieten zusätzliche Vorteile.

So besteht einer der wesentlichen

Vorteile der RFID-Identitätsauthentifizierung

und -Zugangskontrolle

darin, dass die Karten einfach und

1/2023

bequem zu verwenden sind. RFID-

Karten arbeiten berührungslos, und

der Benutzer muss die Karte nur

innerhalb weniger Zentimeter des

Lesegeräts halten, damit sie gelesen

wird. RFID-Lesegeräte können im

gesamten organisatorischen Ökosystem

zur Mehrzweckauthentifizierung

eingesetzt werden, und zwar

mit bestehenden Mitarbeiterausweisen

und für zusätzliche Funktionen

wie zeitabhängige Zugangskontrolle,

Zugang zu Fertigungsprozessen

und Gefahrenzonen.

Außerdem können RFID-Lesegeräte

oft mehr als einen Kartentyp

lesen und beschreiben. Die Karten

lassen sich also aktualisieren,

ohne dass eine neue Karte ausgestellt

werden muss, wenn sich die

Anforderungen der Anlage ändern.

Einige netzwerkfähige RFID-Lesegeräte

können auch Programmierung

und Firmware-Updates für eine

verteilte Geräteflotte aus der Ferne

vornehmen.

RFID-Kartensysteme sind auch

sicherer als andere kartenbasierte

Identifizierungstechnologien. Die

Datenübertragung zwischen Karte

und Lesegerät kann verschlüsselt

werden. Das RFID-System kann

zudem einen Kill-Befehl ausführen,

wenn die Karte verlorengeht oder

gestohlen wird. Da der Kill-Befehl

die Karte deaktiviert, verhindert er

den unbefugten Zugriff auf sensible

Daten, gefährliche Bereiche oder

industrielle Fertigungsprozesse.

Es gibt mehrere RFID-Lesertechnologien.

Die Wahl der geeigneten

umfassenden Authentifizierungsund

Zugangskontroll-Plattform, die

eine breite Palette von Optionen bietet,

kann einem Unternehmen eine

Lösung bescheren, die allen Anforderungen

gerecht wird und sich diesen

im Laufe der Zeit anpasst.

Es wäre jedoch verfehlt, RFID auf

Authentifizierungs- und Zugangskontrolle

zu beschränken, denn RFID ermöglicht

auch andere Technologieanwendungen.

Denken wir beispielsweise

an Fälschungen, Umleitungen

und Produktsicherheit, also an globale

Probleme für viele Branchen.

Produkte, die in einem Land hergestellt

werden, müssen oft mehrere

Länder durchlaufen, bevor sie

an dem Ort ankommen, wo sie verkauft

werden sollen. Dies nutzen

skrupellose Akteure, um gefälschte

Produkte in die legale Lieferkette

einzubringen und um andererseits

RFID-Reader und Netzwerk-Interface-Modul für die Zugangskontrolle [1]

Unterschied NFC/RFID

NFC ist ein Ableger der

RFID-Technologie, die entwickelt

wurde, um Objekte zu

identifizieren und Informationen

über sie zu gewinnen,

ohne dass eine physische

Verbindung zwischen ihnen

und dem Empfänger besteht.

Bei RFID ist dies bei entsprechender

Ausprägung der Technik

selbst dann möglich, wenn

der Abstand zwischen dem

RFID-Tag, auf dem Informationen

über das Objekt gespeichert

sind, und dem Gerät, das

es ausliest, groß ist (mehrere

hundert Meter). Im Gegensatz

dazu funktioniert NFC nur über

sehr kurze Entfernungen von

bis zu 5 cm, was die Technologie

nicht nur sehr preiswert

macht, sondern auch unterbindet,

die Kommunikation

zwischen Tag und Lesegerät

abzufangen. NFC wurde so

konzipiert, dass es vielseitig

einsetzbar ist, denn es kann

in drei Modi arbeiten (s. Text)

legale Produkte gewinnbringend

auf den grauen Markt umzuleiten.

Selbst wenn Waren nicht gefälscht

oder abgezweigt werden, macht es

die Natur der globalen Lieferketten

schwierig, die die Qualität der Produkte

zu garantieren.

Hier erscheint „Blockchain“ als

Stichwort für die Problemlösung.

Denn eine Blockchain bietet eine

sichere, überprüfbare Historie von

Informationen über einen Wertgegenstand.

37

IoT/Industrie 4.0

Der qLog (RT0013) von CAEN

RFID ist ein semi-passiver

NFC/RAIN RFID Temperatur- und

Feuchtigkeitslogger-Tag.

Er kombiniert einen

hochauflösenden Sensor, eine

große Speicherkapazität und

die Standard NFC/RAIN-RFID-

Schnittstellen

Als Alternative zur Blockchain

ist aber auch RFID denkbar. Hier

ist das Stichwort „Geolokalisierung“,

definiert als die Identifizierung

oder Schätzung des geografischen

Standorts eines Objekts.

Dies kann auch über RFID erreicht

werden. Einzelhändler und Markeninhaber

nutzen die Geolokalisierung,

um Kunden anzusprechen und ihren

Produkten einen Mehrwert zu verleihen.

Die Geolokalisierung kann

in vielen verschiedenen Branchen

genutzt werden. Etwa in der Logistik

könnten Bereiche eines Lagers mit

Lesegeräten ausgestattet werden,

Der Kabelbinder-Tag von SAG

ist ein NFC/RFID-Tag, der

zur Befestigung von Rohren

oder losen Gegenständen

verwendet werden kann und

gleichzeitig eine ID-Nummer

zur Unterstützung des

Asset Managements, der

Artikelverfolgung und der

Steuerung des Materialflusses

liefert. Dieser Tag kann von

einem NFC-fähigen Telefon

gelesen werden

und wenn Behälter für Teile oder

Bauelemente an solchen Stellen

platziert werden, wird signalisiert,

dass sie bereit sind zur Abholung.

RFID-Nutzung zur Verfolgung und

Rückverfolgung kritischer Komponenten

zwecks Integrität der Lieferkette

verbessert die Kundensicherheit

und verringert die Haftung, weshalb

Beobachter ein beschleunigtes

Wachstum für RFID in diesen Sektoren

in den nächsten Jahren vorhersagen.

RFID-Etiketten sind besonders

in anspruchsvollen Umgebungen

sinnvoll.

Mittlerweile haben Hersteller und

Designer verstanden, wie sie die

einzig artigen Eigenschaften von

NFC für ihre Produkte nutzen können,

und es ist daher auch wichtig,

dass die Integration von NFC so

einfach wie möglich ist. So ist es

zum Beispiel nur logisch, dass die

NFC-Funktionalität in Komponenten

wie Mikrocontrollern integriert

werden sollte, da sich diese Funktionalitäten

gegenseitig ergänzen.

Der LPC8N04 war der erste Mikrocontroller

für den breiten Markt, der

eine NFC-Tag-Schnittstelle in sein

Gehäuse integriert.

Ultrabreitband-Technologie

(UWB)

Auch UWB (Ultra Wide Band) ermöglicht

die intelligente Fabrik der

Zukunft. UWB ist ebenfalls eine

digitale Funktechnik für den Nahbereich.

Sie deckt jedoch einen

großen Frequenzbereich ab. Da sie

mit geringer Leistung arbeitet, stört

sie bereits belegte Frequenzbänder

kaum. Übrigens: Im Gegensatz zu

anderen Funktechniken moduliert

UWB keine Trägerfrequenz, sondern

sendet Informationen mithilfe

von Einzelpulsen. Das Verfahren

lässt sich zur Kommunikation zwischen

Computer und Peripheriegeräten,

zur Übertragung von Audiooder

Videodaten, zur Positionsbestimmung

oder für Wireless Personal

Area Networks (WPANs) und

mehr einsetzen.

Es ist kein Problem, mehrere

solcher Nahfeld-Kommunikationssysteme

im gleichen räumlichen

Bereich parallel zu betreiben. Denn

bei Ultra-Wideband ist nur die physikalische

Schicht und die Adressierung

spezifiziert. Als Protokolle

höherer Ebenen sind bekannte Protokolle

anderer Übertragungsverfahren

nutzbar.

Welche Einsatzmöglichkeiten

gibt es im industriellen Produktionsumfeld?

Ein besonderes Einsatzszenario

ist hier die Indoor-Positionsbestimmung.

Ultra-Wideband

erzielt im Vergleich zu anderen

Techniken zur Positionsbestimmung

eine höhere Genauigkeit

von weniger als 30 cm. Denn

die Positionsbestimmung basiert

nicht auf der Messung von Signalstärken,

sondern auf der Messung

von Signallaufzeiten. Objekte, deren

Position bestimmt werden soll, werden

mit kleinen Sendern (Tags) ausgestattet.

Im Indoor-Bereich befinden

sich mehrere Empfänger, die

die Signale der Tags empfangen

und die Unterschiede ihrer Laufzeit

auswerten. Die Kombination

der Messwerte von mindestens drei

Empfängern erlaubt eine Positionsangabe

mit einer Genauigkeit zwischen

10 und 30 cm.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit

dieser Nahfeld-Kommunikationstechnik

sind Sensornetzwerke

mit drahtloser Übertragung

der Daten. Die Datenerfassung an

der Edge erfolgt in der Praxis im

Rahmen sogenannter drahtloser

Sensornetzwerke (Wireless Sensor

Networks). Das sind Rechnernetze

von Sensorknoten, die entweder

in einem infrastrukturbasierten

Netz (mit vorkonfigurierten Basisstationen)

oder in einem sich selbst

organisierenden Ad-hoc-Schwarm

per Funk kommunizieren, um die

benötigten Messwerte aus ihrer

Umgebung abzufragen und weiterzuleiten.

Mikroortung und drahtlose Sensornetzwerke

sind für die Digitalisierung

industrieller Abläufe durch

Industrie 4.0, Smart Factory und

Lean-Initiativen so gut wie unerlässlich.

Denn sie erlaubt die Prozessoptimierung

und führt zu mehr

Sicherheit, und das sind die beiden

wichtigsten Aspekte in den meisten

Branchen.

Viele bekannte Technologien,

wie GPS, WiFi oder Bluetooth

(Low Energy), können Mikrostandorte

nicht mit der Präzision lokalisieren,

welche die Industrie benötigt.

Mikroortung in industriellen

Umgebungen muss daher auf die

nahezu zentimetergenaue Präzision

der UWB-Technologie setzen.

Sie ist die treibende Technologie

hinter den Mikroortungsdiensten,

bei denen per Funk die

Merkmale von UWB

• nutzbarer Frequenzbereich:

3,1 bis 10,6 GHz

• Mindestbandbreite

500 MHz oder 20% der

mittleren Frequenz

• geringe Störanfälligkeit

• keine Störung schmalbandiger

Funktechniken

• Reichweite indoor zwischen

10 und 20 m

• Reichweite outdoor

zwischen 50 und 100 m

• Datenrate bis 480 Mbit/s

• Sendeleistung in der Regel

kleiner als 1 mW

• mögliche Modulationsarten:

Pulsamplitudenmodulation

(PAM), Pulspositionsmodulation

(PPM) und

On/Off-Keying (OOK)

Position von Tags bis auf wenige

Zentimeter genau lokalisiert wird.

Die Mikro ortung liefert Informationen

in Echtzeit und ermöglicht es,

blitzschnell zu analysieren und zu

warnen.

Stellen Sie sich folgende Szenarien

mit UWB-Technologie vor:

• Prozessfluss

In einem Produktionsablauf, bei

dem die Materialien nur wenige Zentimeter

voneinander entfernt sind,

können strategisch platzierte UWB-

Tags Material, Waren, Prozesse

und Abläufe über den gesamten

Produktionsprozess hinweg verfolgen

und gleichzeitig Produktionssysteme

aktualisieren, die die

Effizienz in Echtzeit messen und

Engpässe erkennen, ja sogar vorhersagen.

• Nutzung und Wiederauffinden

Ein mit einem Etikett versehenes

Werkzeug oder ein anderes

Objekt in einer Anlage kann schnell

lokalisiert werden, und die Arbeiter

können durch hochpräzise

Anlagen pläne auf Handheld-

Geräten fortgeführt werden.

• Materialkontrolle

Mit Tags versehene Ausrüstung,

Geräte und empfindliche Gegenstände

wie auch Substanzen können

überall in einem Gebäude geortet

und ihre Verwendung kann eindeutig

überwacht werden.

38 1/2023

IoT/Industrie 4.0

Das ID CPR60 von Feig ist ein

RFID-Lesemodul, das für die

Unterstützung von kontaktlosen

Smart-Cards und Transpondern

ausgelegt ist. Es arbeitet bei

13,56 MHz

• Sicherheit

Tags an Roboterarmen und

Gabelstaplern etc. sowie Mitarbeiterausweise

ermöglichen es automatischen

Sicherheitssystemen, die

Annäherung mit einer Genauigkeit

von weniger als einem Meter und in

Echtzeit zu verfolgen, um Maschinen

anzuhalten und das Personal

zu alarmieren, wenn eine Sicherheitszone

verletzt wird.

Statement zum IIoT

„Viele Unternehmen finden

neue und innovative Möglichkeiten,

IoT-Hardware, Software

und cloudbasierte Anwendungen

in einer Vielzahl von

Branchen zu integrieren. Es

ist jedoch schwer, eine relevante

Triebkraft außerhalb dessen,

was für sie im Rahmen

ihres unmittelbaren Arbeitsbereichs

bereits funktioniert,

festzustellen. Dennoch wird

die Migration in eine Welt,

die vom IoT profitiert, weiter

zunehmen und unsere Investitionen

in zukünftige jährliche

Umfragen rechtfertigen.

Farnell ist bestrebt, seine Kunden

bei ihren IoT-Projekten zu

unterstützen. Daher stellt das

Unternehmen ein wachsendes

Portfolio an IoT-Produkten und

-Lösungen sowie Zugang zu

neuen Markterkenntnissen, die

Innovationen fördern, bereit.“

Cliff Ortmeyer,

Global Head of Technical

Marketing Farnell

• Notfälle

UWB-Tags in Mitarbeiterausweisen

identifizieren jeden Mitarbeiter

und seinen Standort, um entweder

sicher zu sein, dass er außer

Gefahr ist oder um Rettungsmaßnahmen

einzuleiten. Mit den Standortinformationen,

die an das Rettungspersonal

auf dem Weg zum

Einsatzort weitergegeben werden,

kann dieses bei Ankunft vor Ort

strategischer vorgehen und möglicherweise

wertvolle Sekunden

zur Rettung eines Menschenlebens

einsparen.

Das Industrial IoT

Lt. einer Farnell-Umfrage zum

IoT in 2022 wird das anhaltende

Wachstum des IoTs bestätigt. Die

globale IoT-Umfrage von Farnell

zeigt: Die IoT-Entwicklung treibt

Wachstum und Führungschancen

in wichtigen Branchen voran.

Die Auswertung ergab auch einen

wachsenden Trend hin zum Aufbau

von Partnerschaften, um die

Bereitstellung neuer IoT-Lösungen

sowie die kontinuierliche Weiterentwicklung

von Industrie 4.0 zu

beschleunigen. Mehrere Branchen

setzen IoT auf ihre eigene

Art und Weise mit statistisch

ähnlichen Raten ein. „IoT für die

Fertigung“ gehört zu den wichtigsten

IoT-Trends 2022 – 30% der

Befragten in der Branche sehen es

als Funda ment für Produktivitätssteigerungen

an.

Von allen Wirtschaftszweigen

scheint sich der Fertigungsbereich

mit dem IoT am besten zu

fühlen. Die Fertigung ist nach wie

vor die Referenzbranche im Hinblick

darauf, wie die Einführung

voranschreitet. Innovative und

flexible Anbieter sind dabei wichtige

Partner, die für ein Wachstum

des breiten und vielfältigen Spektrums

an Anwendungen sorgen,

die entwickelt und installiert werden,

um IoT-Vorteile zu erzielen.

Industrie 4.0 bleibt die primäre

Anwendung und stellt für 18% der

Befragten den Primärmarkt dar. Aber

auch bei der Nutzung des IoT für

das Energiemanagement zeigt sich

ein starkes Wachstum. Der Anstieg

der Energiepreise deutet darauf hin,

dass das Energie-Management im

Jahr 2023 eine noch wichtigere Rolle

einnehmen könnte.

Unternehmen beschäftigen sich

mit der IoT-Entwicklung, weil sie

Der Catalyst IW9167

Reibungslose Abläufe in der

Industrie erfordern zuverlässige

drahtlose Verbindungen in der

Fabrik, im Lager, an Laderampen

oder in Häfen. Dabei benötigen

Maschinen zuverlässige

Verbindungen mit hoher Bandbreite.

Zwei Cisco-Lösungen

sollen Unternehmen bei der

Vernetzung, bei der Automatisierung

und bei ortsunabhängigen

Prozessen unterstützen.

Der Catalyst IW9167 lässt

sich in zwei Modi betreiben:

im WiFi-Modus, um die Geräte

von Mitarbeitenden im Büro zu

vernetzen, sowie im Ultra-Reliable-Wireless-Backhaul-Modus

für nahtlose Übergaben, wenn

sich autonome Fahrzeuge oder

Geräte von einer Abdeckungszone

in eine andere bewegen:

• WiFi-6/6E-Ready-Access-

Point: Durch die Nutzung

der Frequenzbänder 2,4, 5

und 6 GHz werde die verfügbare

Bandbreite für den

Einsatz im Außenbereich

und in der Industrie

verdoppelt.

• Ultra-Reliable Wireless

Backhaul: Die Technologie

biete die Vorteile der

integrierten Sicherheit von

Cisco. Damit seien ein

Null-Paketverlust und eine

glasfaserähnliche Leistung

möglich.

Unternehmen könnten zwischen

den beiden Modi wechseln,

wenn sich ihre Geschäftsanforderungen

ändern.

Chancen sehen, ihr Geschäft auszubauen

und eine Führungsrolle in

ihren Branchen zu übernehmen. Die

Umfrage deckte jedoch auch einen

wachsenden Trend der Zusammenarbeit

mit Partnern bei der Entwicklung

von IoT-Lösungen sowie eine

Forderung nach Standardisierung

und Interoperabilität auf, anstatt dass

Unternehmen eigene geschlossene

Systeme entwickeln.

Die Implementierung des IIoT

ist für Unternehmen ein wichtiger

Schritt, um sich im heutigen

Geschäftsumfeld zu behaupten.

Durch die Verknüpfung von physischen

und digitalen Systemen

erhalten Unternehmen Einblicke

in ihre Produktionsprozesse, die

sie zuvor nicht hatten. Daten, die

durch IIoT-Technologien gesammelt

werden, können genutzt werden,

um Prozesse zu optimieren

und in Echtzeit auf Störungen zu

reagieren.

Zusätzlich bietet das Konzept die

Möglichkeit, neue Geschäftsmodelle

zu und bestehende Modelle weiterzuentwickeln,

vor allem durch die

Nutzung von Sensoren.

Iot und IIoT sind zwei Begriffe,

die oft in ähnlichen Zusammenhängen

verwendet werden. Der

Hauptunterschied ist die Art der

Geräte, mit denen sie arbeiten.

Das IoT ist in erster Linie für

Verbraucher geräte bestimmt, während

das IIoT hauptsächlich für

industrielle Anwendungen entwickelt

wurde, wie z.B. Fertigungsstraßen.

Das IIoT legt einen spezifischen

Fokus auf die Verbesserung

der Effizienz und Produktivität

in der Industrie. Ein weiterer

wesentlicher Unterschied ist, dass

IIoT-Geräte in der Regel höhere

Anforderungen an die Kompatibilität,

Zuverlässigkeit und Sicherheit

haben als IoT-Devices.

Die Produktion ist einer der

Bereiche, in denen IIoT am stärksten

Einfluss nehmen kann. Durch

die Vernetzung von Maschinen und

Anlagen können Produktionsabläufe

optimiert und Fehlerquellen

minimiert werden. So lassen sich

beispielsweise Störungen schneller

erkennen und beheben, was

die Produktivität steigert. Auch die

Qualität der Produkte lässt sich verbessern,

da fehlerhafte Teile schneller

erkannt und ausgetauscht werden

können. Zudem ermöglicht

das IIoT eine bessere Ressourcenplanung

sowie eine effizientere

Kommunikation und Zusammenarbeit

im Unternehmen. Dies alles

ist insbesondere für Unternehmen

wichtig, die sich in internationalen

Märkten behaupten wollen.

Voraussetzungen für IIoT-Projekte

ist eine stabil laufende IT-

Infrastruktur. Für erstaunlich viele

produzierende Unternehmen stellt

dieser Punkt selbst heute noch

eine Herausforderung dar. Überschätzt

werden hingegen eher die

Kosten von Sensorik: Der Durchschnittspreis

eines IoT-Sensors fiel

von 1,30 US-Dollar im Jahr 2004

auf schätzungsweise ca. 38 US-

Cent im Jahr 2020.

1/2023

39

IoT/Industrie 4.0

Quelle: [3]

Sensoren liefern typischerweise

Umgebungsdaten wie Temperatur-,

Druck-, Standort-, Beschleunigungs-,

Feuchtigkeits- und andere Metriken

sowie Aktivitätslogs, chemische und

elektromagnetische Messwerte und

sonstige Informationen, die sie an

der Netzwerkkante in vordefinierten

Zeitabständen erfassen. Zur Auswertung

dieser Datenströme durch

fortgeschrittene Software war bisher

typischerweise eine Übertragung in

die Cloud erforderlich. Cloud-zentrische

Verarbeitung von Big-Data-

Messwerten aus IIoT-Sensorik

hat jedoch Nachteile: relativ hohe

Kosten drahtloser Konnektivität und

Cyberrisiken sowie unvermeidlichen

Latenzen. Anwendungen mit Nahe-

Echtzeit-Anforderungen sind daher

nicht sinnvoll bzw. unmöglich. Hier

kann Künstliche Intelligenz helfen:

Edge-KI verlagert die Intelligenz

direkt in die Endgeräte, möglichst

nah an die Sensorik der Netzwerkkante.

Dann müssen intelligente Systeme

nicht mehr zwangsweise stets

in Verbindung mit einer Cloud stehen.

Das stärkt die Datensouveränität

des Unternehmens.

LPWAN/LoRaWAN

Um aus den Daten aus der IIoT-

Sensorik einen Mehrwert zu schöpfen,

müssen Unternehmen für die

Konnektivität ihrer IIoT-Endpunkte

sogen. Hierbei stoßen LPWAN-

Technologien (Low-Power Wide-

Area Network, Niedrigenergie-

Weitverkehrsnetz) auf ein wachsendes

Interesse. LPWAN ermöglicht

es, mehrere Jahre lang über

große Distanzen zu funken und

dabei mit einer einzigen Batterieladung

auszukommen. Und benötigt

keine besondere Infrastruktur.

Der Standard ist bereits in drei von

vier IoT-Anwendungen im Einsatz.

Eines der weitverbreitetsten

Protokolle für die Kommunikation

batteriebetriebener IoT-

Geräte über LPWAN ist unter der

Bezeichnung LoRa bzw. LoRa-

WAN bekannt (Long-Range Wide-

Area Network). Dieses offene

LPWAN-Protokoll ist in über 100

Ländern verfügbar.

Einige Geräte, die LoRa verwenden,

sind auch mit schmalbandigen

IoT-Netzen (NB-IoT, Narrowband-

IoT) verbunden. Bei NB-IoT handelt

es sich um einen LPWAN-Standard

aus der Feder derselben Marktakteure,

die auch die Protokolle für 4G

und 5G entwickelt haben. Es punktet

mit einer höheren Bandbreite als

LoRaWAN, weist jedoch gewissen

Defizite im Hinblick auf die Datenverschlüsselung

auf.

5G New Radio

Der globale Mobilfunkstandard

5G soll mit Blick auf Industrie 4.0

dank Innovationen wie Rdadi-

Access-Network-Virtualisierung

(via Network Slicing) eine effizientere

Nutzung der verfügbaren

Bandbreite in einer Vielzahl von

Nutzungsszenarien ermöglichen

und damit die Kosten der M2M-

Konnektivität drastisch senken.

Das Network Slicing wendet die

Prinzipien der Infrastrukturvirtualisierung

auf den Mobilfunk an.

Es verbindet hierzu drei Technologien:

• 5G-NR-Standard

• SDN-Technologie

(Software-Defined Network)

• NFV (Network Functions

Virtualization)

Dank Network Slicing lassen sich

verschiedene Anwendungen trotz

ihrer stark differenzierten Anforderungen

in Bezug auf die Datenrate,

die Latenz, die Verbindungsdichte

oder die Verfügbarkeit erweiterter

Funktionalität in einem einzigen

Frequenzband gleichzeitig

bereitstellen.

5G-Dienste adressieren drei

hauptsächliche Nutzungsszenarien:

• Enhanced Mobile Broadband

(eMBB)

• Massive Machine-Type

Communication (mMTC)

• Ultra-Reliable Low-Latency

Communication (URLLC)

Hier sind mMTC und URLLC

für Industrie 4.0von Bedeutung:

mMTC meint einen Internetzugang

zum Übersenden von aggregierten

Rohdaten durch Mess-, Erfassungs-

und Überwachungsgeräte

der Industrie 4.0 und verwandter

Anwendungen. Genutzt wird u.a.

das schmalbandige Internet der

Dinge (NB-IoT). URLLC unterstützt

die Fabrikautomation, autonomes

Fahren (auch Gabelstapler),

die smarte Fabrik, den Roboterbetrieb

und andere zeitbewusste Nutzungsszenarien.

Doch 5G stellt recht hohe Ansprüche

an die Hardware der IoT-Endpunkte

und die Netzwerkinfrastruktur.

Während sich die Kosten für

LoRa-fähige Sensoren auf 20 bis

50 Cent pro Stück belaufen, schlagen

vergleichbare Sensoren mit

5G-Anbindung mit ca. 30 Euro pro

Stück zu Buche.

Quellen:

[1] White Paper: Item-Level RFID

Tagging and the Intelligent Apparel

Supply Chain, by Zebra Technologies

[2] Passive RFID: Market Trends

and New Market Opportunities for

Systems Integrators, White Paper

by Avery Dennison

[3] Quorvo: Ultra-Wideband

(UWB) Enables Smart Factory of

the Future, White Paper ◄

40 1/2023

IoT/Industrie 4.0

Passgenaue Hardware-Lösungen

für die Industrie der Zukunft

Im vernetzten Kontext von Industrie 4.0, IIoT und Smart Factory sind kompakte Embedded-PCs die

zentralen Akteure. Ein modularer Aufbau – wie hier beim Mini-Industrie-PC EACIL20 von TL Electronic –

bietet die Möglichkeit einer nachträglichen Erweiterung z. B. mit zusätzlichen WLAN/WWAN-Schnittstellen

und Antennen

Die Digitalisierung von Produktionsund

Lieferprozessen schreitet weltweit

rasant voran. Aus gutem Grund,

denn die smarte Vernetzung von Endgeräten,

Maschinen, Sensoren und

Aktoren über entsprechende Applikationen

steigert die betriebliche Effizienz

und senkt die Kosten – allerdings

nur, wenn alle Glieder dieser komplexen

Kette reibungslos ineinandergreifen.

Der Schlüssel hierzu ist eine zuverlässige,

optimal auf die spezifischen

Gegebenheiten abgestimmte Hardware.

Oft unbemerkt im Hintergrund

spielen dabei leistungsfähige Embedded-Industrie-PCs

die Hauptrolle. Die

Anforderungen an industrielles Networking

sind hoch. Produktionsabläufe zu

steuern und zu überwachen gestaltet

sich ungleich komplexer und rechenintensiver

als beispielsweise die Netzwerkprozesse

in einer typischen Büro-

IT-Umgebung. Die in ein IIoT-Umfeld eingebettete

Hardware muss in der Lage

sein, große Datenströme im Dauerbetrieb

zu verarbeiten – und das zum

Teil unter widrigen Umgebungsbedingungen

wie Hitze, Kälte, Staub, Nässe

und Erschütterungen. So stehen Ausfallsicherheit,

Wartungsfreundlichkeit

sowie die langfristige Verfügbarkeit

aller Komponenten bei der Planung

an erster Stelle.

Der zweite

entscheidende Faktor

für die perfekte Einbindung in ein

Industrie-Netzwerk ist die exzellente

Konnektivität der Hardware. Denn

eine reibungslose Integration verlangt

zu jedem Prozess die passende

Schnittstelle. Hier bieten die

Embedded Systeme von TL-Electronic

trotz kompakter Abmessungen

eine sehr umfangreiche Ausstattung

– das Spektrum reicht von seriellen

und digitalen I/O- über CANBUS- bis

hin zu WLAN- bzw. WWAN-Interface-Ports.

Und weil sich Anforderungen

ändern können, hat der Hersteller

auch modulare Box-PCs im

Programm, die problemlos nachträglich

erweitert werden können.

Diese Flexibilität versetzt TL Electronic

in die Lage, den unterschiedlichsten

Herausforderungen des

Zukunftsprojekts Industrie 4.0 mit

der passenden Hardware-Lösung

zu begegnen. ◄

TL Electronic GmbH

www.tl-electronic.de

Wartungsfreundlichkeit und Ausfallsicherheit stehen bei den Embedded-PCs von TL Electronic an erster

Stelle. Sämtliche Systemkomponenten liegen für den Servicefall leicht zugänglich hinter Abdeckungen

1/2023

41

IoT/Industrie 4.0

Mit LoRa Cloud

IoT-Lösungen durch cloud-basierte Dienste

schneller entwickeln

Um sein Halbleiterangebot zu ergänzen und Kunden zu helfen, das Beste aus den angebotenen Funktionen

herauszuholen, bietet Semtech cloud-basierte Dienste an.

Autor:

Karthik Ranjan, LoRa Cloud

Solutions and Partnerships

Leader, Wireless and Sensing

Products Group

Semtech

www.semtech.com

Wo einst Unternehmen ihre

eigenen Server kauften, hat Cloud

Computing die Landschaft verändert.

Kunden von Cloud-Computing-Anbietern

können die Kosten für

Hardware vermeiden und Innovationen

rein auf der Basis ihrer Anwendungen

und Daten entwickeln.

Um sein Halbleiterangebot zu

ergänzen und Kunden zu helfen,

das Beste aus den angebotenen

Funktionen herauszuholen, bietet

Semtech neuerdings vier cloudbasierte

Dienste an.

Der erste Dienst

ist Join Server, ein Sicherheitsdienst,

der die Komplexität und das

Risiko beseitigt, das mit der Bereitstellung

eigener Geräteschlüssel

durch die Kunden verbunden ist.

Der Join Server verwaltet

Schlüsselbestandteile für Gerätegruppen

von einem oder mehreren

Herstellern. Die Geräte werden

in Stapeln mit aufeinanderfolgenden

EUI-Bereichen gruppiert.

Jeder Stapel hat einen eindeutigen

Root- Schlüssel, von dem andere

Schlüssel wie der Netzwerksitzungs-Schlüssel

abgeleitet werden,

sodass private Schlüssel das Gerät

nie verlassen. Zusammen mit den

vorab bereitgestellten Geräteschlüsseln

bietet der Join Server erhöhte

Sicherheit und LNS- Flexibilität. Er

wird als SaaS-Lösung (Software as

a Service) angeboten.

Der zweite Dienst

ist Geolocation Solver. Bisher

erforderte die Geolokalisierung

einen vollständigen GPS-

Chip im Gerät und die Fähigkeit,

alles auf dem Gerät zu berechnen.

Dies beeinträchtigt die Akkulaufzeit

erheblich. Der Ortungsdienst

kombiniert die Funktionen

des LoRa EdgeTM LR1110 von

Semtech, der GNSS-Satelliten

als auch WiFi SSIDs scannen

kann und die Verarbeitung zwischen

der Cloud und dem Gerät

aufteilt, um den Standort zu ermitteln.

Dies verlängert die Batterielebensdauer

eines IoT-Trackers auf

möglicherweise Jahre im Vergleich

zu den Wochen bis Monaten, die

mit bestehenden GPS-Lösungen

möglich sind.

Der Cloud-Dienst bietet Indoorals

auch Outdoor-Geolokalisierung

und automatische OTA-Updates

(Over The Air) des (GNSS/GPS-)

Almanachs.

Der dritte Dienst

heißt Modem Services und konzentriert

sich auf die Konfiguration

und Verwaltung des Modems auf

sehr detaillierter Ebene.

Zu den Funktionen und Vorteilen

gehören Uplink-Datendienste,

Modemstatus-/Konfigurationsdienste

und eine Option für volle

42 1/2023

IoT/Industrie 4.0

und eingeschränkte Funktion. Dieser

Service wird auch als SaaS-

Lösung angeboten.

1/2023

Der neueste Dienst

ist der SaaS-Chip-to-Cloud-

Dienst LoRa Cloud Locator, der die

LoRa-Cloud-Modem-/Geolokalisierungsdienste

von Semtech nutzt. Der

neue Dienst gibt Kunden die Möglichkeit,

die Leistungsfähigkeit von

Geräten, die auf LoRa Edge basieren,

aus erster Hand zu erleben und

die Genauigkeit und den Stromverbrauch

der LoRa-Edge-Plattform

zu bewerten, die eine äußerst

stromsparende und kostengünstige

Lösung für die Ortung von Assets

im Innen- und Außenbereich bietet.

LoRa Cloud Locator verfügt über

eine integrierte serverlose Technik

und bietet Kunden eine einfache

durchgehende Erfahrung, um LoRa

Edge in verschiedenen Ökosystem-

Trackern zu evaluieren – entweder

in einem privaten oder öffentlichen

LoRaWAN-Netzwerk.

Der LoRa Cloud Locator wurde

speziell für Tracker entwickelt, die

Semtechs ICs der Serie LoRa Edge

LR mit minimalem Aufwand verwenden.

Nach der Konfiguration

des Dienstes in Verbindung mit der

LoRa-Funktechnik von Semtech für

die Übertragung in die Cloud können

Kunden den Standort des Trackers

in der Regel in weniger als 15

Minuten auf der Karte anzeigen.

Wer sich für den LoRa Cloud

Locator interessiert, kann einen

LoRa-Edge-fähigen Tracker erwerben,

ein LoRa-Cloud-Locator-Konto

erstellen und herausfinden, wie

LoRa Edge neue Anwendungen in

der gesamten globalen Lieferkette

erschließt.

Um auf den Dienst zuzugreifen,

besuchen Kunden locator.loracloud.com,

wo sich eine Auswahl

kompatibler Tracker von Semtech,

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Miromico findet. Bestellungen laufen

über CalChip Connect und Indesmatech,

zwei führende LoRaWAN-

Hardware-Distributoren mit Sitz in

Nord amerika bzw. Europa. Nach

dem Kauf eines Trackers können

sich Kunden in die Anwendung

einloggen, ihren Tracker registrieren

und dessen Standort auf einer

Karte über einen Browser auf ihrem

Desktop- oder Mobilgerät anzeigen.

Zwischen-Fazit:

Um eine IoT-Anwendung zum

Erfolg zu führen, müssen Kunden

eine durchgehende (End-to-End-)

Lösung aufbauen. Mit der LoRa

Cloud ermöglicht Semtech seinen

Kunden, diese Lösungen schneller

zu entwickeln, alle Funktionen des

Semtech-Chipangebots zu nutzen

und die Lösungen schneller auf den

Markt zu bringen.

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Perspektiven schaffen

Das LoRa-Developer-Portal

ist eine Plattform für Ideenaustausch,

Lernen, Networking und

technischen Support, die ausschließlich

für Innovatoren und Unternehmen

gedacht ist, die ein starkes Interesse

am Einsatz LoRa-basierter

IoT- und M2M-Lösungen haben. Das

Portal bietet viele Vorteile, darunter

technischen Support, exklusive

Ressourcen und einen Katalog mit

Hunderten LoRa-basierter, kommerziell

verfügbarer Produkte und

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Das LoRa-Developer-Portal bietet

Mitgliedern umfangreiche Inhalte,

darunter Software, die Entwicklern

hilft, LoRa-basierte Lösungen

schneller umzusetzen, Bibliotheken

mit technischer Dokumentation,

Videos, Fachzeitschriften und eine

Wissensdatenbank, in der sich Entwickler

mit anderen Gleichgesinnten

und Experten austauschen können.

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43

Design

Grundregeln für die Ausarbeitung

Layout von Mixed-Signal-Leiterplatten

Bild 1: Aufteilung der Schaltungen in einen analogen und einen digitalen Abschnitt

Autoren:

May Anne Porley

Kevin Chesser

Analog Devices

www.analog.com

Hier geht es um die verschiedenen

Aspekte, die beim Design

des Layouts von Mixed-Signal-Leiterplatten

zu beachten sind. Neben

der Platzierung der Bauelemente

werden die Planung des Lagenaufbaus

und Überlegungen zu den

Masseflächen angesprochen. Insgesamt

ergeben die behandelten Richtlinien

ein praxisgerechtes Konzept

für das Layout von Mixed-Signal-

Leiterplatten, das für Entwickler

mit unterschiedlichsten Vorkenntnissen

hilfreich sein dürfte.

Einführung

Voraussetzung für das Design

einer Mixed-Signal-Leiterplatte ist

ein grundlegendes Verständnis der

analogen und digitalen Schaltungen,

damit etwaige Störbeeinflussungen

unterbunden oder zumindest minimiert

werden können. Da moderne

Systeme meist Bauteile enthalten,

die sowohl im analogen als auch im

digitalen Bereich arbeiten, ist beim

Design große Sorgfalt geboten,

damit die Signalintegrität im gesamten

System gewahrt werden kann.

Das Leiterplatten-Layout, das

einen wichtigen Bestandteil der

Entwicklung eines Mixed-Signal-

Systems darstellt, kann eine höchst

anspruchsvolle Aufgabe sein, die

sich keineswegs nur auf das Platzieren

der Bauelemente beschränkt.

Vielmehr gilt es eine Vielzahl weiterer

Faktoren zu beachten. Dazu

zählen u.a. die verschiedenen Lagen

der Leiterplatte und deren korrektes

Management, um damit Interferenzen

infolge ungewollter parasitärer

Kapazitäten, die sich ungewollt

zwischen den verschiedenen

Lagen bilden können, zu minimieren.

Einen integralen Prozess beim

Design des Leiterplatten-Layouts

für ein Mixed-Signal-System stellt

auch das Massekonzept dar. Um

dieses Thema drehen sich in der

Industrie zahlreiche Diskussionen,

und die Definition einer standardisierten

Herangehensweise muss

nicht immer ganz einfach sein.

Tatsächlich kann bereits ein einziges

Problem bei der Qualität der

Masse verbindung das gesamte Layout

einer leistungsfähigen Mixed-

Signal-Leiterplatte beeinträchtigen.

Dieser Aspekt darf deshalb keineswegs

unbeachtet bleiben.

Platzierung der Bauelemente

Ähnlich wie beim Bau eines

Hauses, ist es auch bei einer Leiterplatte

entscheidend, zunächst eine

Art Grundriss des Systems (Floor-

Plan) zu entwerfen, bevor die Bauteile

der Schaltung platziert werden.

Dieser Arbeitsgang legt die allgemeine

Integrität des System- Designs

fest und sollte helfen, Störbeeinflussungen

zu vermeiden.

Bei der Ausarbeitung des Floor-

Plans ist es insbesondere bei Schaltungen

mit hohen Signalfrequenzen

ratsam, dem Signalpfad im Schaltplan

zu folgen. Die physische Platzierung

eines Bauteils ist ebenfalls

ein kritischer Aspekt des Designs.

Die wichtigsten Funktionsabschnitte

und Signale sowie die Verbindungen

zwischen den einzelnen Abschnitten

sollten identifiziert werden, um

die bestgeeignete Position der einzelnen

Bauelemente des Systems

zu bestimmen. Steckverbinder etwa

werden am besten an den Rändern

der Leiterplatte angeordnet, während

Hilfsbauelemente wie etwa

Entkopplungskondensatoren und

Quarze so nah wie möglich am

jeweiligen Mixed-Signal-Baustein

platziert werden sollten.

Aufteilung in analoge

und digitale Blöcke

Damit analoge und digitale

Signale möglichst wenig gemeinsame

Rücklaufwege nutzen, sollte

eine Separierung der analogen und

digitalen Schaltungsteile erwogen

werden. Ein Beispiel für eine der-

Über die Autoren

May Anne Porley ist als

Applications Engineer in

der Automated Test Equipment

(ATE) Group bei Analog

Devices auf den Philippinen

tätig. Sie kam 2012 zu ADI und

arbeitet im Applikations-Support

für Switches, Multi plexer,

Pegelumsetzer und ungepufferte

Crosspoint Switches.

May Anne Porley absolvierte

ein Elektrotechnik-Studium an

der De La Salle University in

Dasmariñas (Philippinen) mit

einem Bachelor-Diplom.

Kevin Chesser arbeitet als

Product Application Engineer

bei der SMX Group von ADI in

Limerick (Irland). Die Elektronik

ist ebenso seine Leidenschaft

wie die Lösung praktischer Probleme

mit technischen Mitteln.

Chesser ist im Kunden-Support

tätig und befasst sich schwerpunktmäßig

mit den Switches

und Multi plexern der ADG7xx-

Familie.

44 1/2023

Design

Bild 2: Beispiel einer Entkopplungstechnik für Stromversorgungs-Pins

artige Separierung ist in Bild 1 zu

sehen. Bei einer derartigen Aufteilung

sind einige Dinge zu beachten:

1. Es ist sinnvoll, empfindliche

analoge Bauteile, wie etwa Verstärker

oder Spannungsreferenzen, im

analogen Teil zu platzieren. Digitale

Bauteile mit einem hohen Aufkommen

an Störaussendungen, wie

zum Beispiel Logik- oder Timing-

Schaltungen, gehören dagegen in

den digitalen Abschnitt.

2. Wenn ein System einen A/D-

Wandler (ADC) oder einen D/A-

Wandler (DAC) mit niedrigen digitalen

Strömen enthält, können diese

wie analoge Bauteile behandelt und

im analogen Teil platziert werden.

3. In Designs, in denen mehr als

nur ein ADC oder DAC mit hohen

Strömen vorkommt, ist es sinnvoll,

die analoge und die digitale Stromversorgung

zu trennen. AVCC sollte

also mit dem analogen Teil verbunden

werden, DVDD dagegen mit

dem digitalen Abschnitt.

4. Mikroprozessoren und Mikrocontroller

benötigen unter Umständen

viel Platz und erzeugen Wärme.

Sie sollten deshalb im Interesse

einer besseren Entwärmung in

der Mitte der Leiterplatte angeordnet

werden, gleichzeitig aber nicht

weit von ihren zugehörigen Schaltungsblöcken

entfernt sein.

Der Stromversorgungsblock

Als wichtiger Bestandteil der

Schaltung sollte die Stromversorgung

entsprechend vorrangig behandelt

werden. Grundsätzlich gilt die

1/2023

Faustregel, dass der Stromversorgungsblock

einerseits vom Rest

der Schaltung isoliert werden sollte,

andererseits aber möglichst nah an

den versorgten Bauelementen zu

platzieren ist.

Komplexe Systeme mit Bausteinen,

die mehrere Stromversorgungs-

Pins aufweisen, können separate

Stromversorgungen für die analogen

und digitalen Abschnitte benutzen,

um von den digitalen Schaltungen

ausgehende Störbeeinflussungen

zu vermeiden. Andererseits sollte

das Routing der Stromversorgung

möglichst kurz und direkt sowie mit

breiten Leiterbahnen ausgeführt

sein, um Induktivitäten zu reduzieren

und eine Limitierung der Stromstärke

zu vermeiden.

Entkopplungstechniken

Die Betriebsspannungs-Unterdrückung

(Power Supply Rejection

Ratio, PSRR) gehört zu den wichtigen

Parametern, die beim Design

im Auge behalten werden müssen,

wenn die angestrebte System-Performance

erreicht werden soll. Der

PSRR-Wert ist ein Maß dafür, wie

empfindlich ein Bauelement auf

Änderungen der Versorgungsspannung

reagiert und letztendlich wird

die Leistungsfähigkeit des jeweiligen

Gerätes von diesem Wert bestimmt.

Um für einen optimalen PSRR-

Wert zu sorgen, kommt es darauf

an, hochfrequente Störgrößen von

dem jeweiligen Bauelement fernzuhalten.

Dies lässt sich erreichen,

indem man die Stromversorgung

des Bausteins mithilfe einer Kombination

aus Elektrolyt- und Keramikkondensatoren

zur niederohmigen

Masse hin entkoppelt. Das gesamte

Konzept der korrekten Entkopplung

dreht sich darum, eine störungsarme

Umgebung herzustellen, in der die

fragliche Schaltung korrekt arbeiten

kann. Der oberste Grundsatz

lautet dabei, dem Strom einen einfachen,

d.h. möglichst kurzen Rückweg

anzubieten.

Beim Design muss man sich stets

damit auseinandersetzen, welche

Empfehlungen für das jeweilige

Bauelement bezüglich der Hochfrequenzfilterung

gegeben werden.

Praktische Checkliste

Die folgende Checkliste soll vor

diesem Hintergrund als Richtschnur

Bild 3: Beispiel einer vierlagigen Leiterplatte

dienen, indem sie allgemeine Entkopplungstechniken

und ihre korrekte

Umsetzung benennt:

1. Während Elektrolytkondensatoren

als Ladungsreservoir für

Stromspitzen fungieren, um niederfrequente

Störgrößen auf den Versorgungen

zu minimieren, dämmen

Keramikkondensatoren mit geringer

Induktivität die hochfrequenten Störgrößen

ein. Optional können zusätzlich

Ferritperlen eingesetzt werden,

die für eine zusätzliche Isolation und

Entkopplung hochfrequenter Störgrößen

sorgen.

2. Entkopplungskondensatoren

sind stets möglichst nah an den

Stromversorgungs-Anschlüssen der

jeweiligen Bauelemente zu platzieren.

Um zusätzliche Serieninduktivitäten

zu vermeiden, sollten diese

Kondensatoren über ein Via oder

eine kurze Leiterbahn mit einer

nieder ohmigen, großen Massefläche

verbunden sein.

3. Der kleinere Kondensator mit

typisch 0,01 bis 0,1 µF sollte so nah

wie es geometrisch irgendwie möglich

ist an den Stromversorgungs-

Pins des Bauelements platziert

werden. Diese Anordnung vermeidet

etwaige Instabilitäten, wenn der

jeweilige Baustein mehrere gleichzeitig

schaltende Ausgänge aufweist.

Der Elektrolytkondensator mit

typisch 10 bis 100 µF sollte dagegen

höchstens 2,5 cm vom Stromversorgungs-Pin

des Bausteins entfernt

platziert werden.

4. Im Interesse einer einfacheren

Implementierung können die

Entkopplungskondensatoren mit

einer T-Verbindung und mit Vias in

der Nähe des GND-Pins des Bau-

45

Design

Bild 4: Rückstrom bei einem System mit durchgehender Massefläche

elements mit der Massefläche verbunden

werden, anstatt mit einer

eigenen Leiterbahn, s. hierzu das

Beispiel in Bild 2.

Lagenaufbau der Leiterplatte

Sobald die Platzierung der Bauelemente

und der Floor-Plan festgelegt

sind, kann man sich der nächsten

Dimension des Leiterplatten-

Designs, nämlich dem Lagenaufbau

zuwenden. Es wird allerdings

empfohlen, sich dem Lagenaufbau

als erstes, also vor dem Routing

der Leiterplatte zu widmen, da

sich hieraus die zulässigen Strom-

Rücklaufwege des Systemdesigns

ergeben.

Unter dem Lagenaufbau versteht

man die vertikale Anordnung der

verschiedenen Kupferlagen einer

Leiter platte, die zur Übertragung der

verschiedenen Ströme und Signale

über die Leiterplatte hinweg dienen.

Während Bild 3 die verschiedenen

Lagen einer Leiterplatte visualisiert,

geht aus Tabelle 1 die Aufgabenverteilung

der einzelnen Lagen eines

typischen Vierlagen-PCBs hervor.

Leistungsfähige Datenerfassungssysteme

sollten in der Regel mindestens

vierlagige Leiterplatten besitzen.

Während die oberste Lage oftmals

für digitale und analoge Signale

verwendet wird, dient die unterste

Lage für zusätzliche Signale. Die

zweite Lage (Masselage) fungiert

als Referenzfläche für Impedanz

kontrollierte Signale. Sie reduziert

die IR-Spannungs abfälle und dient

als Abschirmung für die digitalen

Signale auf der obersten Lage. Die

Stromversorgungsfläche schließlich

ist auf der dritten Lage angesiedelt.

Stromversorgungs- und Masseflächen

müssen benachbart angeordnet

werden, denn so entsteht

eine zusätzliche Kapazität zwischen

den Flächen, die zur HF-Entkopplung

der Stromversorgung beiträgt.

Bezüglich der Masselage haben

sich die Empfehlungen, die für

Mixed-Signal-Designs gegeben werden,

über die Jahre geändert. Wurde

einst die Aufteilung der Massefläche

in einen analogen und einen

digitalen Teil als sinnvoll erachtet,

wird für moderne Mixed-Signal-

Bauelemente eine neue Herangehensweise

empfohlen. Ein korrektes

Floorplanning und ein Separieren

der Signale soll etwaige Probleme

mit störungsbehafteten Signalen

unterbinden.

Massefläche auftrennen

oder nicht?

Das Massekonzept ist ein entscheidender

Prozess beim Design

des Layouts einer Mixed-Signal-

Leiterplatte. Bei einer typischen

vierlagigen Leiterplatte muss mindestens

eine Lage für die Massefläche

vorbehalten sein, damit den

Signalen ein Rücklaufweg mit niederer

Impedanz zur Verfügung steht.

Die Masse-Pins aller integrierten

Schaltungen sollten korrekt mit

dieser niederohmigen Massefläche

verbunden sein, um die Serieninduktivitäten

und -widerstände

zu minimieren.

Es hat sich bei Mixed-Signal-

Systemen zur gängigen Praxis

ent wickelt, für digitale und analoge

Schaltungsteile separate Massen

zu verwenden. Tatsache ist

jedoch, dass sich bei Mixed-Signal-

Bausteinen mit niedrigen digitalen

Strömen stattdessen eine durchgehende

Masse am besten bewährt.

Im Einzelfall ist abhängig von der

Höhe der Mixed-Signal-Ströme zu

überlegen, welches Masseverbindungskonzept

am besten geeignet

ist. Zwei Vorgehensweisen stehen

dabei zur Auswahl.

Lage

Durchgehende Massefläche

Geht es um ein Mixed-Signal-System

mit einem einzigen ADC oder

DAC und mit niedrigen digitalen Strömen,

dürfte eine durchgehende Massefläche

die beste Lösung sein. Um

die Wichtigkeit einer einzigen, durchgängigen

Massefläche zu verstehen,

muss man sich den Rückstrom in

Erinnerung rufen. Dieser fließt von

den jeweiligen Bauelementen zur

Masse zurück, um den Stromkreis

zu komplettieren. Zur Vermeidung

von Interferenzen zwischen den

digitalen und den analogen Schaltungsteilen

gilt es jeden Rücklaufweg

durch das Leiterplatten-Layout

hindurch zu verfolgen.

Bereits an der einfachen Schaltung

in Bild 4 wird deutlich, welche

Vorteile eine durchgängige Massefläche

gegenüber einer geteilten

Massefläche bietet. Dem Signalstrom

steht nämlich ein gleich

hoher, aber gegenläufiger Rückstrom

gegen über, der über die Massefläche

zur Quelle zurückfließt und

dabei naturgemäß den Weg der

geringsten Impedanz wählt.

Bei niederfrequenten Signalen

heißt dies, dass der Rückstrom

über den Weg mit dem niedrigsten

ohmschen Widerstand fließt – meist

entspricht dieser einer Geraden

zwischen den Masseanschlüssen

der beiden Bauelemente. Anders ist

es bei hochfrequenten Signalen: hier

wird ein bestimmter Teil des Rückstroms

versuchen, über den Signalpfad

zur Quelle zurück zu gelangen,

denn die Impedanz ist entlang dieses

Pfads geringer, da hierdurch die

Größe der Schleife zwischen Hinund

Rückstrom minimiert.

Aufteilung in eine analoge

und eine digitale Masse

Wenn es in komplexen Systemen

zu einer Herausforderung wird,

eine durchgehende Massefläche

zu realisieren, kann eine geteilte

Masse sinnvoller sein. Bei dieser

ebenfalls sehr beliebten Methode

Nutzung

1 digitale und analoge Signale (obere Lage)

2 Masse

3 Stromversorgung

4 zusätzliche Signallage (untere Lage)

Tabelle 1: Beschreibung des Lagenaufbaus einer typischen vierlagigen

Leiterplatte

46 1/2023

Design

erfolgt eine Aufteilung der Massefläche

in einen analogen und einen

digitalen Teil. Dieser Ansatz empfiehlt

sich für komplexere Systeme

aus mehreren Mixed-Signal-Bausteinen

mit höheren digitalen Strömen.

Ein Beispiel für ein solches

System mit geteilter Massefläche

ist in Bild 5 zu sehen.

Bei Systemen mit einer geteilten

Massefläche besteht die einfachste

Möglichkeit zur Realisierung einer

zusammenhängenden Masse darin,

mit einer sternförmigen Masseverbindung

die Trennung zwischen den

Masseflächen aufzuheben und den

Rückströmen dadurch die Möglichkeit

zu geben, einen direkteren Weg

zu nehmen. Die Sternpunkt-Masseverbindung

ist jene Stelle, an der

in einem Mixed-Signal-Layout die

analoge und die digitale Massefläche

miteinander verbunden sind.

In gängigen Systemen kann die

Sternpunkt-Masseführung mit einer

einfachen, schmalen und durchgehenden

Verbindung zwischen der

analogen und der digitalen Massefläche

realisiert sein. Hat man es dagegen

mit einem komplexeren System

zu tun, wird die Sternpunkt-Masse

meist mit einem Jumper realisiert.

Besonders stromfest muss diese

Verbindung nicht sein, denn die in

der Sternpunkt-Masse fließenden

Ströme sind nicht sehr hoch. Der

wichtigste Zweck ist es vielmehr,

einen Potenzialausgleich zwischen

den Masseflächen herbeizuführen.

Beim Ausarbeiten des Designs

muss man sich in den Datenblättern

der verwendeten Bauelemente

stets darüber informieren, welche

Empfehlungen der jeweilige Hersteller

bezüglich der korrekten Masseverbindung

gibt. Weisen Mixed-

Signal-Bausteine separate AGNDund

DGND-Pins auf, können diese

mit den jeweiligen Masseflächen

verbunden werden, da die Sternpunkt-Masse

beide Flächen an

einem Punkt zusammenführt. Hierdurch

wird erreicht, dass sämtliche

mit Störgrößen behafteten digitalen

Ströme von der digitalen Stromversorgung

über die digitale Massefläche

zurück zur digitalen Stromversorgung

fließen und dabei von den

empfindlichen analogen Schaltungen

ferngehalten werden. Die Isolation

der analogen und digitalen Masseflächen

muss bei einer mehrlagigen

Leiterplatte auf allen Lagen beibehalten

werden.

1/2023

Bild 5: Rückstrom bei einem System mit geteilter Massefläche

Weitere gängige Methoden

für die Masseverbindung

Anhand der folgenden Checkliste

lässt sich überprüfen, ob bei einem

analog-digitalen Mixed-Signal-System

ein geeignetes Konzept für die

Masseverbindung angewandt wurde:

1. Die Verbindungen an der Sternpunkt-Masse

sollten mit breiten Leiterbahnen

ausgeführt sein.

2. Die Massefläche sollte keine

schmalen Leiterbahnen aufweisen,

die als ungünstig einzustufen sind.

3. Es ist sinnvoll, von vornherein

Pads und Vias vorzusehen, damit

die analogen und digitalen Masseflächen

bei Bedarf miteinander verbunden

werden können.

Zusammenfassung

Die Ausarbeitung des Leiterplatten-Layouts

für Mixed-Signal-Systeme

kann eine höchst anspruchsvolle

Aufgabe sein. Der Entwurf

eines Floor-Plans zum Platzieren der

Bauelemente ist dabei lediglich der

Anfang. Auch die korrekte Planung

des Lagenaufbaus und das Erstellen

eines angemessenen Massekonzepts

sind wichtige Punkte, die

beim Systemdesign beachtet werden

müssen, wenn ein Mixed-Signal-

Systemlayout mit optimaler Performance

entstehen soll. Das Erstellen

des Floor Plans trägt dazu bei, für

die allgemeine Signalintegrität des

Systemdesigns zu sorgen. Zusätzlich

sorgt die ordnungsgemäße

Gestaltung des Lagenaufbaus für

das richtige Management der Ströme

und Signale auf der gesamten Leiterplatte.

Die Wahl des günstigsten

Masseverbindungs-Schemas verbessert

nicht zuletzt die Leistungsfähigkeit

des Systems und vermeidet

Probleme im Zusammenhang

mit störungsbehafteten Signalen

und Rückströmen.

Danksagung

An dem Material, das in dem vorliegenden

Artikel präsentiert wurde,

haben zahlreiche Personen mitgewirkt,

nämlich Eric Carty, Genesis

Garcia, Giovanni Aguirri, Brendan

Somers, Stuart Servis, Leandro

Peje, Mar Christian Lacida und

Yoworex Tiu.

Literaturnachweis

Walt Kester: The Data Conversion

Handbook. Analog Devices,

Inc., 2005.

John Ardizzoni: „A Practical

Guide to High-Speed Printed-Circuit-Board

Layout”. Analog Dialogue,

Vol. 39, No. 9, September 2005.

Ralph Morrison: Grounding and

Shielding Techniques. John Wiley

& Sons, Inc., 1998.

Thomas O’Shea: „AN-1349 Application

Note: PCB Implementation

Guidelines to Minimize Radiated

Emissions on the ADM2582E/

ADM2587E RS-485/RS-422 Transceivers”.

Analog Devices, Inc.,

August 2018.

„MT-101 Tutorial Decoupling Techniques”.

Analog Devices, Inc., 2009.

Linear Circuit Design Handbook.


Paul Brokaw: „AN-342 Application

Note, Analog Signal-Handling

for High Speed and Accuracy”. Analog

Devices, Inc.

Walt Kester, James Bryant und

Mike Byrne: „MT-031 Tutorial Grounding

Data Converters and Solving

the Mystery of ‘AGND’ and ‘DGND’”.


Paul Brokaw und Jeff Barrow:

„AN-345 Application Note: Grounding

for Low- and High-Frequency

Circuits, Know Your Ground and

Signal Paths for Effective Designs,

Current Flow Seeks Path of Least

Impedance–Not Just Resistance”.

Analog Devices, Inc.

Doug Grant und Scott Wurce:

„AN-348 Application Note: Avoiding

Passive Component Pitfalls,

The Wrong Passive Component

Can Derail Even the Best Op Amp

or Data Converter Here Are Some

Basic Traps to Watch For”. Analog

Devices, Inc. ◄

47

Löt- und Verbindungstechnik

IoT-Handlötstation

Auf der electronica präsentierte Ersa die (nach

Firmenangaben) weltweit erste Handlötstation,

mit der sich Handlötprozesse in der Elektronikfertigung

verbessern und lückenlos dokumentieren

lassen.

Mit der Ersa i-CON TRACE lässt sich Traceability

erstmalig auch bei Handlötprozessen

sicherstellen. Die smarte IoT-Lötstation erfasst

Prozessinformationen lückenlos und bietet visuelle

Reports. Damit ist es möglich, die Ursachen

für Qualitätsabweichungen frühzeitig zu erkennen,

diese zu isolieren und Probleme nachzuverfolgen.

Die erhobenen Daten können dazu

beitragen, Qualitätsmängel bei retournierten

Baugruppen mit handgelöteten Bauteilen zu

identifizieren.

Die mit WLAN, Bluetooth und optional auch

mit einer Netzwerkkarte ausgestattete Lötstation

i-CON TRACE weist mit einer Heizleistung von

150 W eine herausragende Lötperformance auf.

Sie verfügt über ein charakteristisches Bedienkonzept

und lässt sich anhand mobiler Endgeräte

wie PC, Tablet oder Smartphone steuern.

Zudem kann der Supervisor die für eine Lötaufgabe

relevanten Parameter zentral vorgeben. Die

Bediensoftware Ersa TRACE Cockpit ermöglicht

es ferner, eine Lötaufgabe einer bestimmten

Fachkraft zuzuweisen. Soll- und Ist-Temperatur

werden angezeigt und lassen sich jobbezogen

anpassen. Damit der mit einer Handlötaufgabe

betrauten Operator die ihm zugeteilte

Arbeit durchführen kann, wird mit einem Handscanner

das Bauteil, die Lötspitze, den Lötdraht

und das Flussmittel erfasst.

„Die Lötstation ist erst dann einsatzbereit,

wenn alle Faktoren der Aufgabenstellung entsprechen.

Dadurch lassen sich potenzielle Fehler

eliminieren, die Prozesssicherheit erhöhen

und die lückenlose Rückverfolgbarkeit der Prozessdaten

sicherstellen. Der Operator kann sich

somit ganz auf die Lötaufgabe konzentrieren“,

hebt Jörg Nolte, Produktmanager für Lötwerkzeuge,

Rework- und Inspektionssysteme der

Ersa GmbH hervor.

Die i-CON TRACE Lötstation lässt sich sowohl

als Standalone-Lötstation mit voreingestellten

Parametern nutzen als auch per MES gesteuerte

Produktionsprozesse einbinden. Wird die

kostenfrei zur Verfügung stehende und für eine

intuitive und sichere Bedienung sorgende TRACE

App in Verbindung mit dem TRACE Cockpit

genutzt, kann die Löststation auch mittels im

Firmennetzwerk befindlicher mobiler Endgeräte

wie PC, Tablet oder Smartphone gesteuert

werden.

Überdies wird mit dem neu designten und thermisch

optimierten Lötspitzensortiment die Effizienz

der Energieübertragung um bis zu 30%

erhöht. Das eigens von Ersa entwickelte und

patentierte Schnellwechselsystem Tip´n´Turn

erlaubt schließlich den unkomplizierten, schnellen

und sicheren Wechsel der in unterschiedlichen

Formen und Größen angebotenen Lötspitze.

Der leicht bedienbare Bajonettverschluss

sorgt für eine Vorspannung, wodurch die Lötspitze

permanent an das Heizelement angedrückt

wird. Damit lässt sich eine stabile Temperaturgenauigkeit

von ±2 K sicherstellen. Außerdem

können das long-life Heizelement und die Lötspitze

unabhängig voneinander ausgetauscht

werden, wodurch die Betriebskosten gesenkt

und die Umwelt geschont werden.

Ersa

www.ersa.de

Vapor Phase One - Dampfphasenlöten für Kleinserien

PAGGEN

Werkzeugtechnik GmbH

info@paggen.de

www.paggen.de

Das Dampfphasenlöten gilt als

das effektivste Verfahren zum

Löten von SMD-Baugruppen, da

es in inerter Umgebung ein Überhitzen

der Baugruppe ausschließt

und durch die hohe Energiedichte

bei der Wärmeübertragung auch

die Energiekosten senkt. Es hat

sich überall dort durchgesetzt,

wo es gilt große Massen, oder

besonders kritische Bauteile, wie

z.B. LEDs zuverlässig und schonend

zu löten.

Mit der Vapor Phase One bietet

PAGGEN ein Tischgerät von

hohem Bedienkomfort, welches

auch Entwickler, Schulen, Startups

und Fertiger von Kleinserien in

48 1/2023


Die-Bonding-Prototyping

und Fertigung von Kleinserien

Tresky GmbH

www.tresky.de

die Lage versetzt, die Vorteile

des Kondensationslötens effektiv

und preiswert für sich zu nutzen.

Das kompakte Gerät bietet

Anwendern eine hohe Flexibilität

bei der Implementierung von Lötprofilen.

Selbst hochdynamische

Lötprofile sind dank leistungsstarker

Lüfter und einem höhenverstellbaren

Leiterplattenträger zuverlässig

steuerbar.

Der Touchscreen der Vapor

Phase One sorgt für eine klare,

intuitive Bedienung. Der Deckel

zur Prozesskammer hebt sich automatisch

und erleichtert dadurch

das Platzieren einer Leiterplatte.

Ist die bestückte Platine auf dem

1/2023

In der Prototyping-Phase und

bei der Herstellung von Klein serien

oder der Losgröße 1 scheuen viele

Unternehmen die Investition in einen

eigenen Die-Bonder. Oftmals ist der

finale Designprozess noch nicht

abgeschlossen, weshalb nachgelagerte

Änderungen am Produkt

oder auch bei den Fertigungsprozessen

erforderlich sein können.

Daher bietet der Die-Bonder-Hersteller

Tresky GmbH aus Berlin nun

die Auftragsfertigung von Prototypen

und Kleinserien an.

Ohne Qualitätsverluste

Nicht immer werden Investitionen

aufgrund des jeweiligen Projekt- und

Entwicklungsstatus getätigt. Gleichzeitig

wollen viele Kunden die Prototypen

und Kleinserien schnellstmöglich

und ohne Qualitätsverluste

herstellen können. In diesen Fällen

Lift deponiert und der Lötprozess

gestartet, verläuft der Vorgang

vollautomatisch. Über das Display

kann das verwendete Temperaturprofil,

wie auch die real

erreichte Temperatur in einem

gemeinsamen Diagramm in Echtzeit

verfolgt werden. Die Temperatur

wird auf 2-3°C genau geregelt,

um dem vorgegebenen Profil

zu folgen. Zusätzlich zur Anzeige

der Echtzeit-Temperaturdaten am

Bildschirm, bietet die Vapor Phase

One ein Sichtfenster mit Innenbeleuchtung,

durch das die Prozesskammer

einsehbar ist.

Das sparsame Gerät wiegt nur

22 kg, kommt mit einer Leistungsaufnahme

von 1.1 kWh aus und

benötigt nur 0,49 ml Galden pro

Lötgang. Die integrierte Wasserkühlung

wird von 4 Lüftern stabil

gehalten, so dass kein eigener

Wasseranschluss nötig ist. Die

Vapor Phase One kann individuelle

Lötprofile über eine SD-Karte

importieren. Anhand dieser Profile

werden Heizleistung und Liftposition

an unterschiedliche Lotpasten

und Leiterplattentechnologien

angepasst. Ein attraktives

Preis-Leistungsverhältnis und die

hohe Prozesssicherheit sprechen

für den Einsatz beim Prototyping,

wo meist bereits der erste Versuch

sitzen muss. ◄

sind sie auf Dienstleister angewiesen,

die mit umfangreicher Erfahrung

und detailliertem Wissen die

Fertigung der sensiblen Elektronikbauteile

übernehmen können. „Deshalb

fertigen wir für unsere Kunden

mit unserem technischen Know-how

und auf Basis unserer jahrelangen

Erfahrung ab sofort Prototypen und

Kleinserien ab dem ersten Stück

auf unseren Anlagen. Weil wir in

unserem Democenter außerdem

alle erforderlichen Prozesse umsetzen

können, steht unseren Kunden

das vollumfängliche Fertigungsspektrum

zur Verfügung“, so Daniel

Schultze, geschäftsführender Inhaber

der Tresky GmbH. Neben dem

Epoxy/Adhesive Die Bonding bietet

Tresky das UV Die Bonding, Ultraschallbonden

(US Bonding), Thermokompressionsbonden

(TC Bonding),

Sintern, Die Stacking, Flip

Chip Bonding, Die Sorting und das

Eutektische Bonden als Dienstleistungsprozess

an. Gerade in einer

Zeit hoher Nachfrage nach Bauteilen

kann die Nutzung dieser Dienstleistungen

für Bauteilhersteller entscheidend

sein. Deshalb unterstützt

Tresky seine Kunden mit seinem

Dienstleistungsangebot dabei, die

time-to-market zu reduzieren. Als

externer Partner kann das Unternehmen

zudem auf Abruf schnell

Kleinserien fertigen.

Leistungsfähigkeit

der Die-Bonder

Auf Kundenseite ist es somit nicht

erforderlich, zusätzliche Produktionskapazitäten

aufzubauen, bestehende

Ressourcen in Anspruch

zu nehmen oder gar Serienfertigungen

zu unterbrechen. „Unsere

Kunden erhalten dadurch die erforderlichen

Produkte und können

überdies anhand des Fertigungsprozesses

auch die Leistungsfähigkeit

unserer Die-Bonder testen.

Ferner können wir unsere zuverlässigen

Prozessmöglichkeiten

aufzeigen. Kunden erhalten somit

eine individuelle Demonstration

inkl. eines Fertigungsnachweises,

was außerdem die Entscheidung

für eine Maschine für die spätere

Serienfertigung erleichtern kann“,

führt Schultze weiter aus. ◄

49


Fertigung und Re-Manufacturing von Batteriemodulen

Universelle Arbeitszelle

Die Firma F&S hat eine kostengünstige Maschine entwickelt, die auch für Neueinsteiger attraktiv ist,

und die trotz ihrer Funktionsvielfalt einfach zu bedienen ist.

Bondkopf mit zusätzlicher CO 2 -Reinigungsdüse

Die Wiederaufbereitung von

gebrauchten Batteriemodulen ist

wirtschaftlich von großem Interesse

und wird auch von der EU

gefördert und gefordert. Dabei geht

es um ein beträchtliches Volumen:

ab 2030 werden einer Studie des

Fraunhofer ISI zufolge etwa 230.000

t gebrauchte Lithiumbatterien pro

Jahr allein in Europa anfallen, ab

2040 sogar etwa 1.500.000 t.

Derzeit wird vor allem das Recycling

von Batterien auf der Ebene

der enthaltenen Materialien diskutiert,

die Batterien werden also verschrottet.

Dabei wäre es weitgehend

möglich, ganze Zellen wieder einzusetzen,

weil in defekten Batteriemodulen

häufig nur wenige Zellen tatsächlich

unbrauchbar sind.

Aus den übrigen Zellen könnten

dagegen neue Module zusammengestellt

werden. Das scheitert meist

aber daran, dass die Zellen nicht

ohne Beschädigung aus dem Modulverband

herausgetrennt werden können,

weil die Kontaktierung nicht

zerstörungsfrei gelöst werden kann,

jedenfalls für die am weitesten verbreiteten

Widerstands- oder Laserschweißverbindungen.

F&S BONDTEC Semiconductor

GmbH

info@fsbondtec.at

www.ris.bka.gv.at

Die Lösung dieses Problems

sind Drahtbondverbindungen, wie

sie in vielen Batterien für E-Fahrzeuge

eingesetzt werden: Sie sind

stoffschlüssig, also robust und

lang lebig, kommen aber gleichzeitig

ohne Schmelzphase und damit

ohne Gefüge änderungen aus. Daher

ist es problemlos möglich, eine Batteriezelle

ein zweites Mal per Drahtbond

zu kontaktieren.

Die Universal-Fertigungseinheit

Series 86 vereint erstmals mehrere

Funktionen zum Re-Manufacturing

von Batteriemodulen in einer

Maschine. Als Drahtbonder kontaktiert

sie die Module in der Erstherstellung

in konventioneller Weise.

Beim Re-Manufacturing deckt sie

weitere Fertigungsschritte ab:

1. Zunächst werden die alten

Drahtbonds schonend entfernt.

Dazu dient ein Scher-Testkopf, der

eigentlich für die Qualitätskontrolle

von Dickdrahtbonds gedacht

ist. Dabei wird der Drahtbond von

einem Scher-Tool seitlich weggeschoben

und die dazu erforderliche

Kraft gemessen; diese ist ein Maß

für die Qualität des Bonds.

Derselbe Vorgang lässt sich

aber perfekt dazu nutzen, den

Bond schonend zu lösen (Foto),

denn sowohl der Angriffspunkt am

Bond wie auch die Höhe über dem

Substrat werden vom Scher-Testkopf

genau ermittelt und mit einem

Bilderkennungssystem nachjustiert,

sodass der Bond tatsächlich ohne

Beschädigung des Untergrunds entfernt

werden kann. Der ganze Vorgang

läuft vollautomatisch und somit

hochproduktiv ab, denn die Drahtbonds

eines ganzen Moduls werden

ohne Bedienerunterstützung gelöst.

Zusätzlich kann dabei, falls

gewünscht, die Scher-Testfunktion

genutzt werden, um noch die Qualität

der entfernten Bonds zu messen,

z.B. um den Alterungszustand des

Batteriemoduls hinsichtlich der Verbindungen

zu erfassen.

2. In diesem Schritt kann der

Zustand jeder einzelnen Zelle ermittelt

werden. Dazu dient ein wechselbarer

Messkopf auf der Maschine,

der wieder automatisch und programmierbar

jede Zelle mit einem

Messfühler (mit programmierbarer

Aufsetz kraft und anderen einstellbaren

Parametern) kontaktiert und

die gewünschten elektrischen Messungen

durchführt. Es gibt dazu

bereits Vergleichstabellen mit Erfahrungswerten

von Batteriezellen verschiedener

Hersteller, um die Qualität

der vorliegenden Zellen einordnen

zu können. Das erlaubt nicht

nur eine Gut/Schlecht-Beurteilung,

sondern auch eine feinere Sortierung

der Zellen in unterschiedliche

Qualitätsklassen für die Weiterverwendung.

3. Im dritten Schritt, der außerhalb

der Maschine stattfindet, werden

die Zellen aus dem Verbund

entnommen und ggf. nach Qualitätsklassen

sortiert. Anschließend

können die Zellen zu neuen Modulen

zusammengesetzt werden.

4. Den vierten und ggf. fünften

Schritt erledigt wieder die Fertigungseinheit:

die Zellen werden

wieder mit dem Drahtbondkopf zu

einem Modul verschaltet.

5. Falls sich durch visuelle Inspektion

oder auch durch die Messung

der Verbindungsqualität in Schritt 1

gezeigt hat, dass die Oberflächenqualität

der Bondflächen nicht mehr

gut oder gleichmäßig genug ist,

kann am Bondkopf zusätzlich eine

Reinigungsdüse installiert werden

(Foto), die mit CO 2 -Trockenschnee

die Oberflächen reinigt und aktiviert,

bevor sie mit dem Drahtbonder

kontaktiert werden. Auch dieser

Schritt erfolgt vollautomatisch

und programmiert.

Die Universal-Fertigungseinheit

hat einen großen Arbeitsbereich, in

dem Batteriemodule bis zur Größe

von 51 x 72 cm Platz finden, oder

auch mehrere kleine Module nebeneinander.

Sie kann auch mit automatisiertem

Bauteilwechsel ausgestattet

werden, wenn die Stückzahlen

das Erfordern. Man sieht

den Anwendungsbereich aber vor

allem für Batteriemodule in kleineren

Stückzahlen bei hoher Variantenvielfalt,

etwa bei Neueinsteigern

in die Industrie. Gerade hier ist der

Wunsch nach Re-Manufacturing

von gebrauchten Modulen besonders

ausgeprägt.

Deshalb hat man eine kostengünstige

Maschine entwickelt, die auch

für Neueinsteiger attraktiv und die

trotz ihrer Funktionsvielfalt einfach

zu bedienen ist. Das liegt vor allem

an der flexiblen Software, die neue

und zusätzliche Funktionalitäten

ohne großen Aufwand einbinden

kann. So kann die Fertigungszelle

auch zukünftig hard- und softwareseitig

erweitert werden, z.B. mit einer

weiter verfeinerten optischen Inspektion

oder auch einer Dispensfunktion

für Kleber oder Dichtungen. ◄

Serie 86XX mit wechselbaren

Arbeitsköpfen

50 1/2023


Neue Epoxies härten bei 60 °C

Panacol hat eine Reihe von neuen

1K-Epoxidharz-Klebstoffen entwickelt,

die schon ab Temperaturen

von 60 °C aushärten. Diese neue

Klebstofftechnologie ist speziell für

Elektronikanwendungen geeignet

und besitzt insbesondere eine sehr

hohe Adhäsion auf Substraten mit

niedriger Oberflächenspannung.

Mit den Klebstoffen Structalit 5511,

5521 und 5531 wurde eine Reihe an

Klebstoffen entwickelt, die im ausgehärteten

Zustand unterschiedliche

physikalische Eigenschaften

aufweisen. Sie ermöglichen

den Einsatz der Epoxytechnologie

bei unterschiedlichen Bauteilgeometrien,

Substraten und Anforderungsprofilen.

Alle drei sind einkomponentige

Klebstoffe auf Epoxidharzbasis

und härten bereits

bei 60 °C aus, sodass sie besonders

für temperatursensible elektronische

Bauteile geeignet sind.

Bei höheren Aushärtetemperaturen

kann die Aushärtung beschleunigt

und die Haftfestigkeit noch weiter

erhöht werden.

Structalit 5511 besticht durch

einen niedrigen Ionengehalt und

ist daher optimal für die Anwendung

in Elektroniken geeignet.

Durch die Kombination eines hohen

E-Moduls mit einer Bruchdehnung

von mehr als 8% sorgt er für eine

hohe Haftung auf vielen Substraten

mit zusätzlicher Schock- und

Vibrationsfestigkeit.

Structalit 5521 ist nach der Aushärtung

etwas weicher und flexibler,

sodass der Klebstoff Spannungen

zwischen den Substraten besser

ausgleichen kann. Durch den sehr

niedrigen E-Modul ist dieser Klebstoff

sehr gut als Verguss oder für

den Auftrag dickerer Klebstoffschichten

geeignet.

Als dritter Klebstoff der neuen

Epoxytechnologie verfügt Structalit

5531 über einen besonders niedrigen

thermischen Ausdehnungskoeffizienten

(CTE) und ist dennoch

flexibel genug, um Fall- und Vibrationstests

zu bestehen. In den Klebstoff

eingearbeitete Füllstoff partikel

machen den Klebstoff äußerst

beständig gegen mechanische und

chemische Einflüsse.

Sehr hohe Haftfestigkeit

Die vorgestellten Structalit-Klebstoffe

besitzen eine sehr hohe Haftfestigkeit

auf vielen gängigen Werkstoffen

in der Elektronikindustrie,

zudem haften sie sehr gut auf LCP

(Flüssigkristallpolymer) und anderen

Hightech-Kunststoffen mit niedriger

Oberflächenenergie. Die Klebstoffe

haben einen niedrigen Halogengehalt

und erfüllen die internationalen

Standards für Elektronikklebstoffe.

Panacol-Elosol GmbH

www.panacol.de

High-Performance Frame&Fill-Klebstoffe

Panacol hat eine neue Reihe an

High-Performance-Klebstoffen für

Frame&Fill-Anwendungen auf Leiterplatten

entwickelt. Frame&Fill-

Verfahren werden zum Schutz

hochkomplexer oder sensibler

Bereiche auf elektronischen

Leiterplatten eingesetzt. Im ersten

Schritt wird mit einem hochviskosen

Klebstoff ein Rahmen – der

sogenannte Frame – aufgetragen.

Im nächsten Schritt wird dieser

Bereich mit niedrigviskosem Füllmaterial

– Fill – aufgefüllt.

Präzises Verfahren

Mit diesem präzisen Verfahren

können Bereiche auf der Leiterplatte

vor mechanischen Einflussfaktoren

geschützt werden.

Die Kombination aus Frame&Fill-

Materialien ermöglicht den Auftrag

minimaler Barriere- und Vergusshöhen

und härtet zu einer homogenen

Beschichtung aus. Bei der

neuen Frame&Fill-Klebstoffreihe

von Panacol sind die Komponenten

so aufeinander abgestimmt,

dass Frame und Fill nass in nass

optimal dosierbar sind, ohne

dass die noch flüssigen Klebstoffe

zu einem unerwünschten

Verlaufen auf der Leiterplatte

führen.

Structalit 5704

Das Frame-Material Structalit

5704 ist ein schwarzer, thermisch

härtbarer und einkomponentiger

Epoxidharzklebstoff.

Diese Frame- und Glob-Top-

Masse verfügt über eine exzellente

Raupenstabilität und hohe Glasübergangstemperatur

von 150 bis

190 °C, je nach Aushärteparametern

und erzeugten Schichtstärken.

Bei der Verwendung von Structalit

5704 treten keine Bleedingeffekte

auf. Aufgrund seines sehr geringen

Ionengehaltes von weniger

als 20 ppm kann Structalit 5704

bedenkenlos als Chipverguss auf

Leiterplatten eingesetzt werden.

Als Fill-Material hat Panacol

eine Reihe von Klebstoffen mit

unterschiedlichen rheo logischen

Eigenschaften entwickelt. Die

Klebstoffe Structalit 5717 bis

Structalit 5721 verfügen über

ein optimiertes Fließverhalten,

sodass sie aufgrund der unterschiedlich

eingestellten Viskositäten

auf diversen Chip- und

Bonddrahtgeometrien eingesetzt

werden können. Da die Fills

auf derselben chemischen Basis

wie das Frame-Material beruhen,

finden sich auch in den Fills die

exzellenten physikalischen und

chemischen Eigenschaften des

hohen Glasübergangsbereichs,

der Ionenreinheit, der Temperaturstabilität

sowie des minimalen

Schrumpfungsverhaltens wieder.

Im ausgehärteten Zustand bilden

Structalit 5704 und der passende

Fill der Structalit-Reihe

5717-5721 eine schwarze, blickdichte

und kratzfeste Beschichtung.

Diese Eigenschaften, verbunden

mit einer Temperatur stabilität

bis 200 °C, gewährleisten höchste

Zuverlässigkeit und einen höchstmöglichen

Schutz.

Panacol-Elosol GmbH

www.panacol.de

1/2023

51

Rund um die Leiterplatte

Der neue ProtoLaser H4

Beschleunigtes PCB-Prototyping

bei MultiLayern. Flexible Materialien

oder Folien werden mit dem integrierten

Vakuumtisch sicher in Position

gehalten.

Hard und Soft in Harmonie

Die Hardware kommt erst durch

die einfach zu bedienende System-

Software zur vollen Leistung. LPKF

CircuitPro RP steuert den gesamten

Produktionsprozess – auch für

Anwender ohne spezielles Fachwissen.

Umfangreiche Bibliotheken

mit Materialparametern, Prozessabläufe

für viele gebräuchliche Anwendungen,

eine einfache Bedieneroberfläche

und vordefinierte Laserwerkzeuge

vereinfachen die Projektplanung.

Top-Ergebnisse im Elektroniklabor – der neue LPKF ProtoLaser H4

LPKF

Laser & Electronics AG

www.lpkf.com

Mal ist der Laser das Werkzeug

der Wahl, mal ein Bohrer, mal ein

Fräser. Wer den LPKF ProtoLaser

H4 für Leiterplatten-Prototypen einsetzt,

muss sich darum keine großen

Gedanken machen. Das neueste

Gerät in der ProtoLaser-Reihe entscheidet

selbständig und ist damit

noch flexibler als seine Vorgänger.

Das beweist ein Praxisbericht,

in dem ein vierlagiges PCB in nur

einem Tag inhouse produziert wird.

Ans Werk mit neuen

Werkzeugen

Im ProtoLaser H4 stecken mehr

45 Jahre Erfahrung mit der mechanischen

Bearbeitung von Leiterplatten

und mehr als 30 Jahre bei der

Laserbearbeitung. Diese Erfahrungen

vereinen sich in der Hardware

und der im Paket enthaltenen

Systemsoftware LPKF CircuitPro.

„Ziel war ein kompaktes Table-

Top-System, das auch anspruchsvolle

Entwickler aktueller Elektronik

auf unterschiedlichen Substraten

überzeugt. Und das ist gelungen“,

zeigt sich Lars Führmann, Sales

Director LPKF DevelopmentQuipment

zufrieden.

Der neue ProtoLaser baut auf

einer Granit-Basis auf, verfügt über

einen leistungsstarken Laser und

einen mechanischen Bearbeitungskopf,

der sich aus einem Werkzeugmagazin

selbständig bedient. Im

Betrieb gilt Lasersicherheitsklasse

1 – es sind keine besonderen Vorkehrungen

erforderlich.

Mit neuen Werkzeugen verändern

sich auch die Produktionsabläufe.

Beim ProtoLaser H4 übernimmt der

Laser die gesamte Strukturierung

der vollflächig beschichteten Leiterplattenmaterialien.

So lassen sich

Leiterbahnbreiten/Abstände von

100/50 µm sicher erreichen. Das

Bohren und das Ausschneiden der

Platine bzw. großer Durchbrüche

bleibt den mechanischen Werkzeugen

vorbehalten. Der ProtoLaser H4

integriert die bewährten Fräsbohrplotter

in ein innovatives, hochpräzises

System zur Laser-Mikromaterialbearbeitung.

Eine Kamera erfasst die exakte

Position der Leiterplatte auf dem

Arbeitstisch. So gelingen passgenaue

Strukturierungen von zweilagigen

PCBs und von Einzellagen

Die Software führt den Anwender

nach Einlesen der Layouts Schritt

für Schritt durch den Produktionsprozess.

Das Inhouse-Prototyping

reduziert die Zeiten der einzelnen

Entwurfsschleifen deutlich und eignet

sich auch für Kleinserien.

Wie das in der Praxis funktioniert

zeigt der Praxisbericht „4-Lagen-

PCBs an einem Tag“, der ab sofort

kostenfrei bei LPKF zum Download

bereitsteht (bit.ly/3wUzPRJ).

Er beschreibt den gesamten Prozess

von der Übernahme der Layouts

bis zur fertigen Leiterplatte –

und dabei spielt der neue Proto-

Laser H4 die entscheidende Rolle.

Der Praxisbericht zeigt, wie dank

ProtoLaser H4 ein 4-lagiges PCB

im eigenen Labor hergestellt

wird – in nur einem Arbeitstag

52 1/2023


SMD-Bestückungsautomaten und Lagersystem

zur Prozessoptimierung

Zukunftssicher und energieeffizient: EA Elektro-Automatik stellt seine Fertigung neu auf –

FUJI liefert Bestückungslösungen.

© EA Elektro-Automatik

FUJI EUROPE

CORPORATION

www.fuji-euro.de

Nach dem Willen der Politik muss

sich Deutschland unabhängig von

fossilen Brennstoffen machen. Wasserstoff

empfiehlt sich als Ersatz für

Erdgas, Öl und Kohle. Durch den

Einsatz von Wasserstoff ergibt sich

enormes Energiesparpotenzial –

genauso bei der Batterietechnologie.

Um der weltweit rasanten Entwicklung

der Batterie- und Wasserstofftechnologie

gerecht zu werden, stellt

der Spezialist in diesem Bereich EA

Elektro-Automatik seine Fertigung

und Logistik seit Ende 2020 sukzessive

zukunftsfähig auf. Im Zuge

der Modernisierung setzt EA SMD-

Bestückungsautomaten AIMEX IIIc

und das Lagersystem s|tower Various

930 der FUJI EUROPE COR-

PORATION ein.

Die EA Elektro-Automatik Gruppe

ist Spezialist im Bereich der Leistungselektronik

für Forschung

und Entwicklung sowie industrielle

Anwendungen. EA-Geräte werden

sowohl in der Batterie- als auch in

der Brennstoffzellen-Technologie

angewandt. Sie finden Verwendung

in der Wind- und Sonnenenergie,

Elektrochemie,

Prozesstechnologie,

Telekommunikation,

Automobilindustrie

und in vielen weiteren

zukunftsweisenden

Anwendungsbereichen.

EA hat in den

vergangenen

Monaten umfangreiche

Investitionen

in die Modernisierung

der Fertigung

und Logistik

getätigt. Für

die hochmoderne

Elektronikproduktion

und das neugestaltete

Lager

stehen mit einer

neuen Halle insgesamt

ca. 19.000

m 2 zur Verfügung.

Zum Einsatz kommen

dabei SMD-

Bestückungsautomaten AIMEX IIIc

und das intelligente Lagersystem

s|tower 930 von FUJI.

Höchste Produktivität

durch AIMEX IIIc: 30.000

Bauteile pro Stunde bestücken

Die Bestückungsautomaten der

AIMEX-Serie schaffen höhere Effizienz

und Präzision in der Fertigung.

Mit den Bestückungsautomaten

lassen sich so pro Stunde

rund 30.000 Bauteile bestücken –

und das bis zur kleinsten Bauteilgröße

EIA 01005. Die AIMEX-Serie

unterstützt in einer Maschine die

Bearbeitung von kleinsten Chip-

Komponenten bis hin zu großen

Bauteilen und ist führend in Bezug

auf ladbare Teilemenge, mit bis zu

130 Bauteilzuführungen. Sie ist auf

eine High-Mix-Produktion ausgelegt

und ermöglicht jegliche Art der Produktion

und Änderungen in den verwendeten

Gehäuseformen. Unterstützend

zur qualitativ hochwertigen

Bestückung wird jedes Teil

mittels IPS bei voller Geschwindigkeit

geprüft und so werden Bestückungsfehler

eliminiert – ohne Stillstand

oder Zeitverlust.

Über den Bestückungsautomaten

läuft unter anderem die 10000er

Serie von EA. Zu dieser gehören

mehr als 180 Geräte: programmierbare

DC-Stromversorgungen

EA-PS und EA-PSI, bidirektionale

DC-Stromversorgungen EA-

PSB sowie regenera¬tive¬ elektronische

DC-Lasten EA-ELR. Alle

Modelle der Serie 10000 verfügen

über eine aktive Leistungsfaktorkorrektur,

die in der Regel 0,99

beträgt, um die aus dem Stromnetz

bezogene Leistung zu minimieren.

Darüber hinaus bieten die

bidirektionalen Netzteile EA-PSB

sowie die elektronischen Lasten

EA-ELR eine Rückspeiseschaltung,

die Energie mit einem Wirkungsgrad

bis über 96% in das

Netz zurückspeist. Diese regenerativen

Schaltungen sparen Betriebskosten

und die Kosten für die Kühlung,

die zur Ableitung der Wärme

bei einer herkömmlichen elektronischen

Last erforderlich wären.

Intelligentes Lagersystem

für automatische Versorgung

der SMD-Produktion

Die Prozesseffizienz im neuen

hochmodernen Logistikbereich

wird mit einer Autostore-Lagerrobotertechnologie

und unter anderem

durch das intelligente Lagersystem

s|tower Various 930 von

FUJI erhöht. Über einen Greifarm

transportiert es einzelne SMD-Rollen

an die Lagerplätze. Das System

ist in der Lage, 930 einzelne

SMD-Rollen von 7 bis 15 Zoll aufzunehmen

und kann über Warenträgerboxen

auf eine Kapazität von

bis zu 1300 SMD-Rollen erweitert

werden. Zudem können die Ausführung

der 7- und 13-Zoll-Lagerplätze

des Tower bei Durchmesser

und Gurtbreite individuell konfiguriert

werden.

Der s|tower Various 930 ist für

Gurtbreiten von bis zu 56 mm konzipiert

und außerdem für die universelle

Lagerung von Materialien

und Komponenten einsetzbar. ◄

1/2023

53


Fertigungsgerechtes Leiterplattendesign

Smart Tool ermittelt Geometrie

für impedanzdefinierte Leiter

Impedanzdefinierte Leiterplatten erfordern die richtige Leitergeometrie, Lagenaufbau und Basismaterial,

um die vorgegebene Impedanz zu erreichen. Intelligente Werkzeuge vereinfachen die Arbeit.

Leiterbahnen mit definierter Impedanz: fertigungsbedingt schwankt

die Impedanz um ±10 %

Jede Leiterbahn hat eine Länge,

einen Widerstand, eine Kapazität

und eine Induktivität. Der Wert dieser

elektrischen Parameter ist abhängig

von ihren physikalischen Eigenschaften,

der Beziehung zu anderen

leitenden und nichtleitenden Materialien

in der Nähe und der Wellenform,

die sie durchläuft.

Gleichstromsignale und Wellenformen

mit niederfrequenten Anteilen,

werden von den Eigenschaften

nicht so stark beeinflusst, insbesondere

dann, wenn die Leiterbahnen

im Vergleich zu ihren Wellenlängen

kurz sind. In diesen Fällen können

wir diese Verbindungen so behandeln,

als ob sie direkt nebeneinander

liegen würden.

Wenn die Wellenlänge viel kürzer

ist als die Länge der Leitung, oft wird

ein Viertel bis ein Sechstel verwendet,

müssen wir uns um die Eigenschaften

der Leitung kümmern, die das Signal

durchlaufen wird. Das Ziel ist, die

Wellenform so weit wie möglich beibehalten,

den Einfluss von anderen

Signalen in der Nähe reduzieren und

Reflexionen minimieren. Dazu schaffen

wir eine Leitung mit einem definierten

Wellenwiderstand z0, den die

Eurocircuits

www.eurocircuits.de

Wellenfront, ein Übergang zwischen

Zuständen, „sieht“, wenn sie sich entlang

der Leitung ausbreitet.

Eine herkömmliche Übertragungsleitung

besteht aus einer Leiterbahn

mit einer Erdungsebene für den Rückstrom.

In den meisten Fällen sind die

Leiterbahnen und Ebenen entweder

mit Luft oder einem Basismaterial

FR-4, RO4350, IS400 usw. mit

einer bestimmten Dielektrizitätskonstante

εr umgeben. Schließlich muss

eine passende Abschlussschaltung

in der Regel mit Widerständen und

Kondensatoren einbezogen werden,

um Reflexionen so weit wie möglich

zu verhindern.

Nach dieser extrem kurzen Einführung

in das weite Feld HF-Design,

kommt der fertigungstechnische Teil.

Grundregeln

für gutes HF-Design

Für ein erfolgreiches HF-Design

muss der Leiterplattendesigner die

Schaltung gut entwerfen und die Leiterplatte

speziell für diese Anforderungen

auslegen und der Leiterplattenhersteller

mit den erforderlichen

elektrischen Eigenschaften fertigen.

Der PCB-Designer

hat die Aufgabe:

• die richtige Geometrie zu definieren,

also Aufbau, Abstände und

Breiten und die Materialien mit

ihren jeweiligen Dielektrizitätskonstanten,

um die gewünschte

charakteristische Impedanz zu

erzeugen;

• Unterbrechungen in den Übertragungsleitungen

zu minimieren, die

normalerweise durch Durchkontaktierungen

und Steckverbinder

verursacht werden;

• eine geeignete Abschlussschaltung

vorsehen, die Reflexionen

reduziert, falls es erforderlich ist

oder eine Feinabstimmung nach

der Fertigung der Leiterplatte

vorsehen.

Der Leiterplattenhersteller hat die

Aufgabe, den korrekten Aufbau zu

fertigen und die Geometrie so einhalten,

dass der resultierende Wellenwiderstand

der Übertragungsleitung

innerhalb einer bestimmten prozentualen

Abweichung vom Nennwert

liegt; 10% Abweichung ist ein

Industriestandard. Dies wird als

definierte oder kontrollierte Impedanz

bezeichnet.

Interaktives Webtool

Impedanz Kalkulator

Mit dem Impedanz Kalkulator

bietet Eurocircuits eine günstige

Lösung für Leiterplatten an, die für

bestimmte Leiterbahnen eine definierte

Impedanz erfordern. So funktioniert

das Webtool: Zunächst wählen

Designer Defined Impedance Pool

im Eurocircuits Visualizer aus. Die

minimale Anzahl der Lagen ist vier.

Nun ist der praktischer Impedanz

Kalkulator aktiv. Damit lässt sich

die Geometrie der Leiterbahnen

berechnen, die die Übertragungsleitungen

Single-Ended oder Differential,

Microstrip oder Stripline

für den gewählten Lagenaufbau

bilden werden.

Zum Beispiel lassen sich für 50 Ω

Leitungswellenwiderstand und 90 Ω

differentiellen Leitungswellenwiderstand

die korrekten Leiterbahnbreiten

und Leiterabstände für ein Material

mit konstanter Dielektrizitätskonstante

(εr) einfach bestimmen.

Es ist wichtig, einen Blick auf

den Lagenaufbau-Editor zu werfen,

um sicherzustellen, dass der

Aufbau wie erwartet ist und dass

jeder Lage Designdaten zugeordnet

sind. Abschließend ist auf die

berechnete Gesamtmaterialdicke im

Abschnitt Lagenaufbau des Lagenaufbau-Editors

zu achten, da diese

von der Nenndicke der Leiterplatte

0,8 mm; 1,2 mm; 1,55 mm, usw.

abweicht und vom Lagenaufbau

abhängt ◄

Mit dem Impedanz Kalkulator können PCB-Designer die richtige

Leitergeometrie für einen bestimmten Lagenaufbau ermitteln

54 1/2023


SMD-Druckschablonen:

Photocad mit neuer Website

Android-Nutzer, die mit neuester,

aber auch älterer Software kompatibel

ist. Empfehlung erhalten,

Konfiguration abschließen und

direkt im Shop bestellen: eine Allin-One-Lösung.

Photocad

www.photocad.de

Der auf die fortschrittliche Online-

Abwicklung zur Fertigung von SMD-

Druckschablonen spezialisierte

Berliner Hersteller Photocad präsentierte

seine neu-designte und

optimierte Website.

Die Inhalte sind klarer präsentiert

und die Responsivität ist erhöht

und alle Informationen auf jedem

Endgerät und in jeder Situation

verfügbar.

Mit dem integrierten „Produktberater“

kann die passende SMD-

Schablone in nur zwei Schritten

bestimmt werden. Und das auch

bequem per Smartphone und

Tablet mit der App für IOS- und

„Mit unserem zertifizierten

Onlineshop setzen wir damit weiterhin

Maßstäbe für die kürzeste Timeto-Production“,

wie Verkaufs- und

Marketingleiter Axel Meyer betont.

Mit wenigen Klicks gibt es jetzt

eine schnellere Vorauswahl, die

eine Nutzung von Konfigurationsvorlagen

für die eigene Schablone

ermöglicht.

Mit dem professionellen Konfigurator

ist die maßgeschneiderte

Druckschablone mit allen Anforderungen

für den Fertigungsauftrag

bis zur Verpackung und Same-

Day-Lieferung jetzt noch effizienter

zu bestimmen. Und dazu

gibt es einen Cashback-Bonus

bei jedem Einkauf im Onlineshop...

◄

Mai/Juni/Juli 2/2022 Jahrgang 16


Thermische Simulationssoftware

für die Elektronikentwicklung

Alpha-Numerics, Seite 16

Einkaufsführer

Elektronik-Produktion 2023

electronic fab 2/2023 mit umfangreichem Einkaufsführer:

Produkt e und Lieferanten, Firmenadressverzeichnis,

deutsche Vertretung internationaler Unternehmen

Einsendeschluss für Unterlagen: 03.03.2023

Anzeigen-/Redaktionsschluss: 10.03.2023

Infos und Download: www.beam-verlag.de/einkaufsführer

Kontakt: info@beam-verlag.de

Sonderteil Einkaufsführer:

Elektronik-Produktion

ab Seite 31

Jetzt Unterlagen anfordern!


Klimaneutrale Leiterplatten zum Mitmachen

Beta Layout gleicht ab sofort das entstandene CO 2 seiner Leiterplatten aus.

Technische Herausforderungen

bei recyclebaren Leiterplatten

Beta Layout

info.de@beta-layout.com

www.beta-layout.com

Bei Bestellungen im PCB-Pool

können sich Kunden mit einem freiwilligen

Beitrag an Umweltprojekten

beteiligen und bekommen zusätzlich

ihren persönlichen Baumcode

zum „Selberpflanzen“.

Globale & Lokale Projekte

für den CO 2 -Ausgleich

Bei den in Deutschland hergestellten

Leiterplatten aus dem PCB-Pool

wird das entstandene CO 2 von Beta

Layout ausgeglichen. Wer dieses

Modell unterstützen möchte, kann

seiner Bestellung noch einen beliebig

hohen Umweltbeitrag hinzufügen.

Der Beitrag wird dann ohne

zusätzliche Abzüge für die Umsetzung

unserer aktuellen und zukünftigen

Schutzprojekte verwendet. Ab

einem Betrag von 10 Euro bekommen

Kunden sogar einen persönlichen

Baumcode und können so

die Entwicklung des gepflanzten

Baumes mittels Baumtagebuch und

Geolokalisierung nachverfolgen.

Beta Layout arbeitet mit Treedom

zusammen, einer Organisation, die

sich vor allem durch Transparenz

auszeichnet und die nicht nur weltweit

Bäume pflanzt, sondern auch

die lokale Wirtschaft durch Sozialprojekte

nachhaltig stärkt.

Regionale und überregionale

Schutzprojekte

Zusätzlich stellt sich der Elektronikdienstleister

mit selbst organisierten

regionalen und überregionalen

Schutzprojekten seiner Verantwortung,

unseren Planeten als

lebenswerten Ort für Menschen,

Tiere und Pflanzen zu erhalten.

Charakteristisch für den Rheingau

Taunus Kreis, Hauptsitz der

Beta Layout, ist der hohe Waldanteil.

Durch extreme Hitzeperioden

und Borkenkäferbefall entstehen

dort jedoch immer mehr kahle

Waldbereiche. In Kooperation mit

HessenForst haben die Mitarbeiter

von Beta Layout solche Flächen

nachhaltig aufgeforstet und

im vergangenen Frühling über

1000 Douglasien im Aar bergener

Gemeindewald gepflanzt. Weitere

Projekte durch Beta Layout umfassen

die Schaffung eines sicheren

Zuhauses für Vögel und Fledermäuse.

Mithilfe von BUND e.V.

wurden Wohnstätten für Schwalben

an den Produktionsgebäuden

angebracht. Mehr Informationen

und weitere Schutzprojekte

finden Sie auf der Website

www.beta-layout.com/co2-ausgleich.

Bei Beta Layout wird Energie effizient

eingesetzt und der Ressourcenverbrauch

minimiert. Dennoch

hat die Herstellung von Leiterplatten

eine negative Umweltauswirkung,

die aktuell unvermeidbar ist. Eines

der Hauptprobleme ist die fehlende

Recyclebarkeit von Faserverbundmaterialien

wie FR4. Aufgrund dessen

arbeitet Beta Layout neben den

Umweltschutzprojekten auch an der

Entwicklung eines wiederverwendbaren

Materials mit gleichen mechanischen,

thermischen und dielektrischen

Eigenschaften. Derzeit werden

vielversprechende Ansätze mit

der Verwendung von PEEK (Polyetheretherketon)

verfolgt. Als Teil der

Forschungsgruppe Bayern Innovativ

forscht man außerdem an der

Anwendbarkeit von biobasiertenbzw.

biologisch abbaubaren Trägermaterialien.

In Deutschland müssen Unternehmen

höchste Umweltschutzanforderungen

erfüllen. Seit 2015 wird

Beta Layout im Rahmen der Zertifizierung

nach ISO 14001 (Umweltmanagementsystemnorm)

hinsichtlich

des Ressourcen-Managements wie

z.B. Wasser- und Energieverbrauch

bewertet und durch den TÜV SÜD

zertifiziert. Dieser Status muss jedes

Jahr erneuert werden, was nur mittels

kontinuierlicher Verbesserung

der Prozesse und des Maschinenparks

möglich ist.

„Als Leiterplattenhersteller mit

eigenen Produktionen in Deutschland

haben wir optimale Möglichkeiten

und den größten Hebel, um

die Belange des Umwelt- und Ressourcenschutzes

in unserer Entwicklung

zu priorisieren. Wir können

kontinuierlich Ideen und Prozesse

verbessern, mit dem Fokus

darauf Energie zu sparen und die

Umweltauswirkungen zu reduzieren.

Wir haben die Kontrolle über

die relevanten Prozesse, von der die

Auswahl der Lieferanten für unser

Basismaterial bis hin zur umweltfreundlichen

und wiederverwertbaren

Verpackung.“, sagt Simon

Schüßler, Projektmanager bei Beta

Layout. ◄

56 1/2023

Halbleiterfertigung

Aufbau neuer Halbleiterfabriken

Hilscher Gesellschaft für

Systemautomation mbH

info@hilscher.com

www.hilscher.com

Die Zukunftsaussichten für die

Halbleiterindustrie sind mit einem

prognostizierten Wachstum von

ca. 9% für das Jahr 2022 durchaus

positiv. Jedoch kommt es u.a. durch

die Auswirkungen der anhaltenden

Corona-Pandemie in der Branche

immer wieder zu Lieferengpässen.

Durch die Entwicklung des neuartigen

comX Kommunikationsmoduls

speziell für die Halbleiterindustrie,

unterstützt Hilscher

diese nun bei der Bewältigung

der aktuellen Situation.

Kommunikations module von

Hilscher werden seit über 25

Jahren in der industriellen Automation

von einer Vielzahl erfolgreicher

Unternehmen eingesetzt.

Ihre Fähigkeit, alle führenden

Realtime-Ethernet-Protokolle

als Master oder Slave in

exakt einem Design zu unterstützen,

findet bei Herstellern von

Automatisierungs geräten, wie

z.B. Robotersteuerungen, SPSen

oder Antrieben viel Anklang.

In der Halbleiterfertigung hat sich

EtherCAT als Kommunikationsprotokoll

durchgesetzt. Gerätehersteller,

die ihre Produkte im Halbleitermarkt

verkaufen möchten, kommen somit

auch an dem EtherCAT Standard

ETG.5003 Semiconductor Device

Profile nicht mehr vorbei.

Das comX 51CA-RE\R basiert

auf dem klassischen und im Markt

etablierten comX 51 Design. Mit dem

Zusatz von physischen Adress-Drehcodierschaltern

kann die Explicite

Device ID gemäß Common Device

Profil (CDP, ETG.5003-1) eingestellt

werden. Das Zusammenspiel von

selbstentwickelter Hard- und Software

von Hilscher ermöglicht es

den Anwendern, ein Gerät nach

dem CDP zu entwickeln, welches

die Basis für die Geräteentwicklung

gemäß SDP (Specific Device

Profile, ETG.5003-2xxx) darstellt.

Schnell reagieren ist in Zeiten

der Krise essenziell. Hilscher reagiert

mit dem COMX 51CA-RE\R

auf den Bedarf, bereits vorhandene

Produktionsstätten auszubauen

sowie neue Kapazitäten in

der Halbleiterfertigung zu schaffen.

Hersteller von Fertigungsmaschinen

können bei Hilscher

auf die langjährige Erfahrungen

mit EtherCAT, aber auch auf die

Zuverlässigkeit des comX Moduls

vertrauen.◄

Kameras nun auch in UV-empfindlichen Varianten

Mit der Integration des neuen UV-empfindlichen

Global Shutter CMOS Sensors IMX487

von Sony erweitert Matrix Vision die Einsatzmöglichkeiten

der GigE-Vision-Kameras der

mvBlueCOUGAR-Familie.

Bestimmte Bildverarbeitungsanwendungen,

z.B. in der Halbleiterinspektion oder Müllsortierung,

können durch die Verwendung des

UV-Spektrums optimiert werden oder sind überhaupt

nur in diesem Spektral bereich möglich.

Der aus der neusten Sony Pregius S Generation

(Gen4) stammende hochauflösende

Sensor IMX487 mit 8,1 MPixels ist sowohl in

der GigE-Kameraserie mvBlueCOUGAR-X

als auch in der 10GigE Version mvBlueCOU-

GAR-XT verfügbar. Die Sensoren der neusten

Generation zeichnen sich sowohl durch

eine hohe Bildqualität bei kleiner Pixelgröße

als auch durch hohe Transferraten aus. Eine

GenICam-kompatible Software-Unterstützung

der Kameras gewährleistet die Kompatibilität

zu bestehenden Bildverarbeitungsprogrammen

und somit auch die Plattformunabhängigkeit.

Erste Muster der Modelle mvBlue-

COUGAR-X (GigE) und mvBlueCOUGAR-XT

(10GigE) mit dem Sensor IMX487 sind ab

sofort erhältlich. In Serie sind die Kameras

ab Juli 2022 verfügbar.

Neue Möglichkeiten

Der in die Kamerafamilie mvBlueCOUGAR

integrierte Sensor IMX487 mit einer hohen

Empfindlichkeit im UV-Bereich von 200 bis 400

nm eröffnet neue Einsatzmöglichkeiten in der

industriellen Inspektion. Beispiele sind z.B. die

Fehlerprüfung im Halbleiterbereich, die Erkennung

unterschiedlicher transparenter Materialen

in der Müllsortierung oder die Schimmelpilzerkennung

bei Lebensmitteln.

Backside Illumination

Die verwendete Global-Shutter-Technologie

mit Backside Illumination gewährleistet

sowohl verzerrungsfreie Bilder bei bewegten

Objekten als auch eine hohe Bildqualität durch

optimale Ausnutzung der Pixelfläche. Mit einer

Pixelgröße von nur 2,74 µm erreichen die

Kameras eine Auflösung von 8,1 MPixel. In

der GigE-Version mvBlueCOUGAR-X erreicht

die Kamera bei voller Auflösung eine Bildwiederholrate

von 25 fps während in der mvBlue-

COUGAR-XT mit 10GigE Schnittstelle sogar

147 fps möglich sind. Die Sensorgröße von

nur 2/3 Zoll erlaubt die Verwendung kostengünstiger

UV-kompatibler Objektive.

Die Kameras der mvBlueCOUGAR-Familie

sind kompatibel zu den Standards GenICam

und GigE Vision. Treiber gibt es sowohl für

Linux als auch für Windows. Ferner unterstützt

die Kamera auch Software von Dritt anbietern,

die kompatibel zu GigE Vision ist.

Matrix Vision GmbH

info@matrix-vision.de

www.matrix-vision.com

1/2023

57

Dienstleistung

Entwicklung und Fertigung kundenspezifischer

elektronischer Komponenten

Mit ihrer über 50-jährigen Erfahrung

in der Entwicklung und Fertigung

von innovativen IKT-Systemen,

bietet die Firma UNITRO-

Fleischmann nun auch kundenspezifische

Entwicklungen von

elektronischen Steuerungs-Komponenten

an, speziell für Produktions-

und Betriebseinrichtungen,

auch bei kleinen Stückzahlen.

Dabei kommen bei UNITRO für

Schaltungs- und Layout-Erstellung

sowie für Bestückungspläne

und Stücklisten moderne CAD-

Systeme zum Einsatz. In der Fertigung

bedingen leistungsstarke

moderne Rackel-Bestück- und

Lötautomaten den hohen Qualitätsstandard

ihrer Produkte. Ein

eigenes Prüflabor steht zudem für

EMV-Tests zur Verfügung.

So entwickelte UNITRO in

Zusammenarbeit mit einem führenden

Reinraumausrüster eine

völlig neue elektronische Türsteuerung

zur Überwachung von

Schleusenzugängen in Reinräumen

(Foto). Dieses innovative

System wird zukünftig bei zunehmendem

Bedarf in Reinräumen

eingesetzt, so u.a. in der Halbleiterfertigung,

der Nahrungsmittelindustrie

sowie der optischen, chemischen

und pharmazeutischen

Industrie. Mit diesem Projekt

hat UNITRO gezeigt, dass auch

weiter führende EMS-Aufgabenstellungen

erfolgreich gelöst werden

können.

UNITRO-Fleischmann-

Störmeldesysteme

www.unitro.de

Verguss als Rundumschutz

Belastungen ausgesetzt sind, bietet

InnoCoat den vollständigen oder

partiellen Verguss an. Bei dieser

Beschichtungsart werden in Zusammenarbeit

mit dem Kunden die physikalischen

Rahmenbedingungen,

wie Ausdehnungskoeffizient oder

die optimalen Materialien, definiert.

Umfang des Angebots

InnoCoat bietet neben der Beschichtung

mit Lacken für den Vergussprozess

an:

Innocoat in Nürnberg bietet

Verguss, auch selektiv, für Baugruppen.

Hintergrund: Um die Funktion

einer Baugruppe auch unter

rauen Bedingungen zu sichern, gibt

es inzwischen zahlreiche Technologien,

die sich in ihrer Wirksamkeit

und Wirtschaftlichkeit unterscheiden.

Welches Verfahren für

die jeweilige Anwendung geeignet

ist, muss bereits in der Entwicklung-

bzw. Konstruktionsphase wohl

durchdacht und gewählt werden.

Eine Fehlentscheidung bei der Auswahl

des Verfahrens oder Materials

kann sich negativ auf die Produktzuverlässigkeit

auswirken.

Extrem klimatische

Belastungen

Speziell für Anwendungen, bei

denen die elektronischen Komponenten

extremen klimatischen

• Entwicklung und Herstellung

von Vergussgehäusen,

angepasst an die

geometrischen Anforderungen

• partieller Verguss nach der

Dam&Fill-Methode

• gehäuseloser Verguss mittels

flexibler Formen

• Chip-Verguss und BGA-

Underfilling

Je nach Anforderung werden Polyurethane,

Epoxidharz-Systeme, Silikone

oder Silikon-Gele eingesetzt.

Innocoat GmbH

www.innocoat.de

58 1/2023

Dienstleistung

Gefälschte elektronische Bauteile: Erkennung,

Schadensbegrenzung und Entsorgung

Gefälschte elektronische Bauteile? Das HTV-Institut für Materialanalyse bietet Expertise gemäß dem

internationalen SAE-Standard AS6081 zur Ermittlung von Bauteilfälschungen an.

HTV Halbleiter-Test &

Vertriebs-GmbH

www.htv-gmbh.de

1/2023

Mit der akustischen Mikroskopie

(Scanning Acoustic Microscopy,

SAM) bietet HTV im eigenen Institut

für Materialanalyse neben Röntgeninspektion,

Prüfung der Lötkontaktbeschichtung

mit RFA oder REM/

EDX, Bauteilöffnung, Temperaturwechselbelastung,

elektrische Tests,

Burn-in etc. die nunmehr komplette

Bandbreite der geforderten Tests

und Inspektionsmethoden beim

SAE-Standard AS6081 an.

Werfen wir einen Blick

auf die Bilder

Neue Techniken der Fälscher

sind immer schwerer nachweisbar.

Sie schleifen die alte Beschriftung

ab und verwenden anschließend

das abgeschliffene Material,

um dieses mit Epoxidharz erneut

auf die Bauteiloberfläche aufzubringen.

Somit wird das ursprüngliche

Erscheinungsbild des Gehäuses

erhalten. Anschließend werden

die Teile neu beschriftet. Das

Problem: Ein Wischtest ist in diesem

Fall ohne Befund (links). Eine

Untersuchung solcher Bauteile

mit einem Scanning-Acoustic-

Microscop (SAM) hingegen bringt

die originale Schrift, und somit die

Wahrheit, ans Tageslicht.

Die AS6081 Norm

wurde als Reaktion auf die erhebliche

und zunehmende Menge an

gefälschten elektronischen Bauteilen

geschaffen, die verstärkt in die

Lieferketten der Luft- und Raumfahrtindustrie

eindringen und erhebliche

Risiken für Leistung, Zuverlässigkeit

und Sicherheit bilden.

Einheitliche Anforderungen

AS6081 stellt einheitliche Anforderungen,

Praktiken und Methoden

zur Verfügung, um das Risiko

von Fälschungen in der Lieferkette

zu mindern. Die proaktive Identifizierung

zuverlässiger Teilequellen,

die Bewertung und Minderung

des Risikos gefälschter Teile,

Inspektionsanforderungen, die Kontrolle

von Teilen, die als Fälschungen

entdeckt werden, und die Meldung

verdächtiger und bestätigter

gefälschter Teile werden in dieser

Norm festgelegt.

www.krebshilfe.de

SPENDENKONTO IBAN:

DE65 3705 0299 0000 9191 91

„Mein Song für das

„Leben – Mit aller Kraft

„Linda Hesse, Sängerin

Beim Kauf und Verkauf

von sogenannten EEE-Bauteilen

(elektrischen, elektronischen und

elektromechanischen Bauteilen) an

das US-Militär müssen Produkte, die

außerhalb der OEM-Kanäle (Original

Equipment Manufacturer) also

auf dem freien Markt bezogen werden,

nach dem AS6081-Standard

geprüft werden.

Aktuelle Marktsituation

Insbesondere in der aktuellen

Marktsituation, in der viele Hersteller

aufgrund des globalen Chipmangels

gezwungen sind, Bauteile

aus fragwürdigen Quellen zu

beziehen, ist die Einhaltung dieser

strengen Norm auch für elektronische

Komponenten, die für

den kommerziellen oder industriellen

Gebrauch bestimmt sind,

von Vorteil.

AS6081-konforme Prüfung

Das HTV-Institut für Materialanalyse

bietet diese AS6081-konforme

Prüfung an, die als eine der besten

Möglichkeiten gilt, minderwertige

Teile auszusortieren, die die Produkt-

oder Systemleistung beeinträchtigen

könnten. ◄

„

59

Dienstleistung

Mit neuem SMD-Tower schneller in den Markt

elkotec GmbH

www.elkotec.de

„Seit der Einführung der drei

SMD-Tower für die Bauteileverwaltung

im letzten Jahr verzeichnen

wir jetzt eine deutliche Verkürzung

der Mannstunden bei Materiallagerung

und Wiederauffindung

um fast 90%. Dazu wurden Maschinenstillstände

um fast 50% vermindert“,

stellt Sinan Saglar, Geschäftsführer

der elkotec GmbH in Berlin

lapidar fest. „Und damit bringen wir

unsere Kunden natürlich in eine

deutlich bessere Marktposition“.

Warum sagt er das? Auf etwa

einem Quadratmeter je SMD-Tower

Stellfläche verwaltet dieses System

Rollen, Tray‘s oder eine komplette

Baugruppe und bietet einen

verwechselungssicheren Zugriff

auf die Bauteile. Durch sehr kurze

Zugriffszeiten schafft der Tower

die Voraussetzung für ein schnelles

und komfortables Umrüsten von

Produktionslinien. Das Einlagern

von Rollen oder Tray`s erfolgt in

willkürlicher Reihenfolge. Die Rolle

ist lediglich im SMD-Tower abzulegen

und den Freigabetaster zu

bedienen. Der integrierte Barcode-

Scanner identifiziert die Rolle und

gibt die Bauteilinformationen an

den PC weiter. Für die Rollenentnahme

wird die Sachnummer via

Barcode gescannt oder eine Rüstlinie

oder eine Bestückungsprogramm

auszuwählen. Die Artikel

werden dann sequenziell bereitgestellt

und ausgebucht.

Bauteilbestandsdaten werden in

Echtzeit abgefragt und der Datenbestand

wird permanent aktualisiert.

Die Software unterstützt quasi als

Rüstplatz die Zuweisung von Artikeln

zu intelligenten Feedern per

Barcode. Weitere Informationen

wie Inventur und statistische Auswertungen

erhöhen die Prozesssicherheit

und -optimierung.

Jeder elkotec SMD-Tower kommt

mit Rollenbreiten von 8 bis 32 mm

und Rollendurchmessern von 180

bis 330 mm zurecht. Durch den

gleichzeitigen Einsatz der drei

Tower verringert sich die Zugriffszeit

noch weiter, da parallel einund

ausgelagert wird. Durch die

Kombination dieser Anlagen ist

die Lagerkapazität für die Anforderungen

des EMS-Dienstleisters

nicht nur aktuell optimal, sondern

für zukünftiges Wachstum einfach

auszuweiten.

Ein wichtiger Bestandteil der Software

ist das Job-Planungs-Modul,

das mehrere Auftragslisten verwaltet

für Ware, die in Abhängigkeit von

der Losgröße hergestellt werden

muss. Die Listen werden im Planungsmodul

chronologisch nach

Produktionsdatum angeordnet. Farbige

Indikatoren zu den jeweiligen

Artikeln geben schon vor Produktionsbeginn

Aufschluss darüber, ob

der Auftrag mit dem existierenden

Bauteilbestand komplett, teilweise

oder gar nicht gefertigt werden kann.

Eine Mindestbestandsüberwachung

verhindert ungewollte Stillstandzeiten

in der Produktion.

„Diese drei SMD-Tower sind für

uns und unsere Kunden ein wichtiger

Beitrag zur Steigerung der

Produktivität unserer Bestückungsdienstleistung“,

bringt es Saglar auf

den Punkt. ◄

Next Gen der technischen Kommunikation für Prototypen

BMK launchte auf der electronica

2022 das BMKyourproto-

Portal. Mit diesem neuen Ansatz

revolutioniert BMK die Kommunikation

rund um die Prototypenfertigung.

Tim Sievers, Leiter BMK Prototypen

Services, unterstreicht:

„Die innovative Plattform ermöglicht

die digitale Instant-Kommunikation

zwischen uns und unseren

Kunden und verhindert so zeitintensive

Feedbackschleifen in

der Klärungsphase. Auf diese

Weise kann die Durchlaufzeit für

die Prototypenfertigung mittels

einer effizienten Aufbereitung der

Auftragsdaten deutlich reduziert

werden – und das bei gleichzeitiger

Preisoptimierung. Die Arbeit

an einer gemeinsamen Datenbasis

sorgt zudem für die Richtigkeit

und Transparenz der Daten.“

Messebesucher konnten

live Daten eingeben und den

Ablauf durchspielen. „Hands-on“

erfuhren sie, welche Vorteile

durch das BMKyourproto- Portal

entstehen.

„Das neue BMKyourproto-Portal

ist beispielhaft dafür, dass

BMK völlig neue Wege geht.

BMK ist eben mehr als EMS,“

bestätigt Andreas Schneider,

Geschäftsleiter Vertrieb und

Marketing bei BMK.

BMK Group

GmbH & Co. KG

www.bmk-group.de

60 1/2023

Dosiertechnik

Klebstoffe und Vergussmassen

optimal vorwärmen und aushärten

Die Firma bdtronic ergänzte ihr

Produktportfolio und bietet künftig

standardisierte Industrieöfen für

die optimale Wärmebehandlung

beim Dosieren an. Die Öfen dienen

dazu, Vergussmassen wie Epoxidharze,

Polyurethane und Silikone

auszuhärten oder Bauteile auf eine

bestimmte Temperatur vorzuheizen.

Anwendung findet dies in einer

Vielzahl von unterschiedlichen Bauteilen

wie beispielsweise bei der

Produktion von Leistungselektronik,

On-Board-Chargern (OBC) für Hybrid-

und Elektrofahrzeuge, Basisstationen

im Bereich Telekommunikation,

Sensoren für das autonome

Fahren, oder Reifendrucksensoren

im Bereich Automobilelektronik. Um

diese vor äußeren Einflüssen wie

Schmutz, Feuchtigkeit oder Überhitzung

zu schützen, werden sie vergossen.

Für ein optimales Vergussergebnis

und eine möglichst kurze

Taktzeit werden die Bauteile in vielen

Fällen vorgewärmt und das vergossene

Produkt im Durchlaufofen

handlingfest ausgehärtet. Neben

der hochautomatisierten Dosierzelle

übernimmt bdtronic künftig

auch die Herstellung der Ofentechnologie

selbst.

Präzises

Temperatur-Management

ist für das Imprägnieren von Elektromotoren

unerlässlich. Daher verfügt

bdtronic bereits über langjährige

Erfahrung im Ofenbau für Imprägnieranlagen.

Dieses Wissen wird

nun für die neuen standardisierten

Ofenmodule in Kombination mit

den von bdtronic gebauten Dosierlösungen

genutzt.

Bei der Ofentechnologie von

bdtronic handelt es sich um sogenannte

Durchlauföfen, bei denen die

Bauteile horizontal auf bis zu zwei

Spuren gefördert werden. Jeder

Standardofen ist mit einem Ventilator

und einem Heizregister ausgestattet.

Die erwärmte Luft wird durch

den Ventilator angezogen und durchströmt

(Längsströmung) den Innenraum

des Ofens. Durch die Längsströmung

werden die Teile homogen

erwärmt bzw. getrocknet. Um

die Wärmeverluste gering zu halten

ist der Ofen mit einem Umluftsystem,

spezieller Isolierung sowie

Schotts ausgestattet.

Integration

der Ofenmodule

Durch die Integration der Ofenmodule

in eine Fertigungslinie kann

die Takt- und Prozesszeit optimiert,

Stellfläche eingespart und in vielen

Fällen sogar der Energieverbrauch

durch die intelligente Nutzung der

Prozesswärme gesenkt werden.

Neben wirtschaftlichen Vorteilen,

erhöht dies auch die Prozessstabilität

für die Serienproduktion. Bei

bdtronic gestaltet man die Zukunft

der Mobilität mit Prozesslösungen

für autonomes, sicheres und komfortables

Fahren und alternative

Antriebe. Im Bereich Autonomes

Fahren und Fahrerassistenz kommen

Dosieranwendungen für Radarund

LiDAR-Systeme zum Einsatz.

Dies reicht vom Vergießen von Sensoren,

dem Auftrag von wärmeleitfähigen

Materialien auf empfindliche

elektrische Bauteilen in Kameras bis

hin zum Fügen von Gehäusen und

Schenken Sie sich Unendlichkeit.

Mit einer Testamentsspende an EuroNatur

helfen Sie, das europäische Naturerbe

für kommende Generationen zu bewahren.

Elektronikbauteilen. Vor dem Verkleben

der Gehäuse werden diese

oftmals mit den eigens entwickelten

Plasmasystemen zur Oberflächenaktivierung

von bdtronic vorbehandelt.

Daneben bietet das Unternehmen

verschiedene Maschinenkonzepte

für das Imprägnieren von

Elektromotoren für die Automobilindustrie

an.

bdtronic GmbH

sales@bdtronic.de

www.bdtronic.com

Interessiert? Wir informieren Sie gerne. Bitte wenden Sie sich an:

Sabine Günther • Telefon +49 (0)7732/9272-0 • testamentsspende@euronatur.org

1/2023

61

Speicherprogrammierung

Device Lifecycle Management für MCUs

Segger Microcontroller GmbH

Segger hat in Zusammen arbeit

mit Renesas den Funktionsumfang

der professionellen Flasher

In-Circuit- Programmiergeräte

weiter ausgebaut. Zusätzlich zur

Hochgeschwindigkeits-Programmierung

von Renesas RA4- und

RA6-Mikrocontrollern mit Arm

Cortex-M33 Cores bietet Segger

nun auch das Device Lifecycle

Management (DLM) und die Trustzone-Partitionierung

Besitzer eines aktuellen Flasher

können die neueste Software ganz

einfach über www.segger.com herunterladen,

um diese neuen Funktionen

zu erhalten. Es gibt keine

Lizenz- oder sonstige Kosten und

keine versteckten Gebühren.

Die Segger-Lösung lässt sich

nahtlos in einen standardisierten

Produktions-Workflow integrieren.

Dafür sind keine Tools von Drittanbietern

erforderlich. Einmal konfiguriert,

kann der Segger Flasher im

Standalone-Modus bedient werden.

„Wir freuen uns, dass Segger

weite rhin exzellenten Support für

die Geräte der RA-Familie von

Renesas bietet“, sagt Bernd Westhoff,

Renesas‘ Marketing Director

RA Family MCU. „Mit dem erstmaligen

Support von Arm TrustZone

und unserem Device Life cycle

Management (DLM) hat Segger einmal

mehr seine Kompetenz unter

Beweis gestellt.“

„Ein möglichst breites Spektrum

an Geräten mit all ihren speziellen

Eigenschaften zu unterstützen, ist

und war schon immer Teil unserer

Flasher-Produktstrategie“, sagt Ivo

Geilenbrügge, Geschäftsführer von

Segger. „Das Thema Embedded

Security bleibt auch für Segger ein

aktuelles Fokusthema. Die Unterstützung

der neuesten Sicherheitsfunktionen

der Renesas RA-Geräte

war daher ein weiterer wichtiger

Zusammenarbeit mit Renesas sehr

gut umgesetzt werden konnte.“

Segger Flasher sind professionelle

In-Circuit-Programmiergeräte,

die speziell für den Einsatz im Kundendienst,

für die Programmierung

von Prototypen und für die Serienfertigung

entwickelt wurden. Sie werden

zur Programmierung von nichtflüchtigen

Speichern in Mikrocontrollern

und Systems-on-Chip (SoCs)

sowie von QSPI Flashes eingesetzt.

Diese Flasher können über einen PC

oder im Stand alone-Modus betrieben,

über USB und/oder Ethernet

angeschlossen und plattformübergreifend

für Linux, macOS und Windows

verwendet werden. Seggers

Flasher-In-Circuit-Programmiergeräte

sind schnell, robust, zuverlässig

und einfach zu bedienen.

Die Cortex-M33-basierten Bausteine

der Renesas RA4- und

RA6-MCU-Familien bauen auf den

Sicherheitsmerkmalen der Trustzone-M-Funktionalität

von Arm auf,

um zusätzliche Ebenen der Embedded-Sicherheit

zu bieten. Das DLM

definiert die verschiedenen Lebensphasen

eines Bausteins und steuert

die Fähigkeiten der Debug-Schnittstelle

sowie der seriellen Schnittstelle

im Boot-Modus. Zur Produktionszeit

kann der DLM-Status so konfiguriert

werden, dass der Zugriff auf

den Debug- und/oder Boot-Modus

gesperrt wird, um das System und

für die Mas-

Schritt auf diesem Gebiet für uns. die darin enthaltene Software zu

www.segger.com

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