Unter dem Motto „Powerelektronik/High Reliability und Smart Processes” stellten sich die langjährigen Experten zwei aktuellen Themenschwerpunkten. Zackig durch die einstündige Diskussionsrunde führte Dr. Hans Bell, Forschungsleiter von Rehm Thermal Systems, der die Elefantenrunde auch als „einmalig“ bezeichnete: „Noch nie waren alle Geschäftsführer der Veranstaltung zu einer Podiumsdiskussion vereint.“ Bell wurde in seiner Moderation von Günter Grossmann vom EMPA unterstützt.

Alle Geschäftsführer der Veranstalter des EE-Kollegs gaben sich in der Abschlussdiskussion gaben ein pfiffiges Stelldichein.

Alle Geschäftsführer der Veranstalter des EE-Kollegs gaben sich in der Abschlussdiskussion gaben ein pfiffiges Stelldichein. Marisa Robles

Materialien und Reinigung im Visier

Wie werden Fertigungsprozesse in der Zukunft aussehen? Welche neue Technologien gibt es? Und wie wird sich der Maschinen- und Anlagenbau hinsichtlich IoT und Industrie 4.0 entwickeln? Das waren die Kernfragen der Podiumsdiskussion, die auch die Zuhörer einbezog. Doch der Blick in die Zukunft ist gepflastert mit den Herausforderungen der Gegenwart. Gerade die Entwicklungen im Automobilbereich treiben die Anforderungen in der Leistungselektronik voran. Themen wie Zuverlässigkeit und Korrosionsschutz spielen eine bedeutende Rolle. Gerade die Zuverlässigkeit einer elektronischen Baugruppe hängt von vielen Faktoren ab, die sich wie ein Bogen beginnend mit der richtigen Lotpastenauswahl über die richtigen Druckparameter und der akkuraten Bestückung bis hin zum richtigen Lötprofil spannen. Daher wirft Josef Jost, Senator h.c. und Commercial Management Director von Balver Zinn, die Wichtigkeit der richtigen Lotpastenauswahl in die Diskussion: „Für uns als Lotmittelhersteller ist die Elektromobilität ein großes Thema, weil wir schon vorher wissen müssen, was der Kunde am Ende benötigen wird. Wir müssen früh abschätzen, welche Systeme wir kreieren müssen, um die Zuverlässigkeit in der Leistungselektronik sicherzustellen und auch zu erhöhen.“ Dazu gehöre etwa, Systeme zu konzipieren, die beispielsweise den Korrosionsschutz erhöhen oder Lotpasten zu entwickeln, deren Rückstände auf der Leiterplatte sich leichter reinigen lassen.

20. EE-Kolleg, Abschlussdiskussion

20. EE-Kolleg, Abschlussdiskussion Marisa Robles

Auch an die Reinigung elektronischer Baugruppen sind Anforderungen gestellt, ist sie doch vor allem bei klimafester Elektronik für Automobile unabdingbar. Zu berücksichtigen sind einerseits die Komplexität der Baugruppen mit ihrer hohen Packungsdichte, andererseits aber auch die teils unbekannte Chemie der Lötmaterialien. Und gerade wegen der hohen Leistungsanforderungen – beispielsweise führen DCB-Substrate (Direct Copper Bond) Ströme von bis zu mehreren 1000 V in Temperaturbereichen von bis zu 200° C – müssen diese Bauteile vor weiteren Arbeitsprozessen wie Drahtbonden, Vergießen oder Lackieren absolut frei von Produktionsrückständen sein. „Die gründliche Entfernung von Flussmittel, Kolophonium, Harz, Kupferoxid und Löthilfswerkstoffen sind die Hauptaufgaben bei der Reinigung von DCBs, Hybriden und Baugruppen, um hier für die Folgeprozesse entsprechend prozesssichere Baugruppen anbieten zu können“, betont daher Christian Linker, Miteigner von Kolb Cleaning Technology. Er weist noch auf eine Besonderheit hin: „Bei sehr engen Spalten zwischen den Bauteilen ist es wichtig, gut ätzende Medien zu verwenden, weil man hierbei die Kriechfähigkeit der Reinigunsmedien ausnutzen muss.“ Das Unternehmen bietet für die Reinigung von DCB-Substraten den kompletten Reinigungsprozess aus einer Hand: inklusive Maschinen, Zubehör, Reiniger und speziell abgestimmter elektronischer Prozesssteuerung. Hans Bell von Rehm Thermal Systems hakt jedoch nach: „Wie lässt sich sicherstellen, dass bei der Entwicklung von neuen Reinigungssystemen keine Gefahrstoffe respektive verbotene Materialien enthalten sind?“ Man müsse unterscheiden zwischen Gefahrstoffen und Materialien, reagiert Linker: „Es gibt Listen und verbotene beziehungsweise einschlägige Stoffe finden sich im Index. Natürlich sind alle Kolb-Chemieprodukte komplett ReACH-konform.“

Christian Linker von Kolb Cleaning Technology und Josef Jost von Balver Zinn.

Christian Linker von Kolb Cleaning Technology und Josef Jost von Balver Zinn. Marisa Robles

Wechselwirkung der Materialien

Auch bei der Reparatur und Nachbearbeitung der Baugruppen spielt die Reinigung eine essenzielle Rolle. Bei der Reparatur werden Bauteile aus- und wiedereingelötet. Welche Substanzen dabei gelöst werden und vielleicht die gerade ausgelöteten Endoberflächenbereich kontaminieren könnten, ist nicht immer zweifelsfrei geklärt. „Ohne Reinigung geht es nicht“, pflichtet Janos Tolnay, Geschäftsführer von Zevac, bei. Um eine möglichst kontaminationsfreie Endoberfläche zu erhalten, wird das Restlot berührungslos abgesaugt: „Dadurch wird die Landefläche nicht beschädigt. Darauf folgt eine selektive Reinigung auf der Endoberfläche. Beim Wiedereinlöten des neuen Bauteils geht es vor allem darum, so wenig Flussmittel und Lotpaste wie möglich zu verwenden.“

Christian Koenen von CK Christian Koenen, Christian Linker von Kolb Cleaning Technology und Josef Jost von Balver Zinn.

Christian Koenen von CK Christian Koenen, Christian Linker von Kolb Cleaning Technology und Josef Jost von Balver Zinn. Marisa Robles

Das hört sich einfach an, ist aber alles andere als trivial, denn auch hier stellt sich das Problem der Materialien. Weltweite Forschungsaktivitäten zu bleifreien Loten haben gezeigt, dass es bis heute keine Universallösung für bleifreie Weichlote gibt und noch viele Fragen offen sind. Zu den Wechselwirkungen zwischen den derzeit verwendeten Anschlussmetallisierungen und neuen Lotwerkstoffen und den damit verbundenen temperaturabhängigen Gefügeveränderungen innerhalb der Lötverbindungen, die eine erhebliche Auswirkung auf die Zuverlässigkeit erwarten lassen, sind nur unzureichende Aussagen vorhanden. Über die Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit bei der Kombination verschiedener Lotwerkstoffe bestehen keine Erkenntnisse, weshalb Janos Tolnay anmerkt: „Das kann vor allem bei einer Reparatur oder Nacharbeit zu Problemen führen, wenn eine unzureichende Produktkennzeichnung vorliegt.“ Zevac ist daher in verschiedenen Forschungsprojekten aktiv.

Johannes Rehm von Rehm Thermal Systems und Janos Tolnay von Zevac.

Johannes Rehm von Rehm Thermal Systems und Janos Tolnay von Zevac. Marisa Robles

Und wie sieht es in der Fertigungs-Realität aus? Die Reaktion der Zuhörer war zur Überraschung der beiden Moderatoren Hans Bell und Günter Grossmann eher verhalten. „Reinigt denn niemand von Ihnen?“, setzt Günter Grossman nach. Stefan Baur, Geschäftsführer von BMK, meldet sich schließlich zu Wort: „Wir reinigen bei Fehldrucken oder im Vorfeld von Beschichtungen. Das sind jedoch eher Sonderanforderungen. Was man schon reinigen muss, sind Schablonen und Lötwerkzeuge – das ist ganz wichtig für die Qualität.“

Seite 1 von 3123