Seit mehr als 20 Jahren in enger Partnerschaft vereint: Johann Weber (li.) von Zollner Elektronik und Christian Koenen. Johann Weber hielt die Keynote am ersten Tag.

Seit mehr als 20 Jahren in enger Partnerschaft vereint: Johann Weber (li.) von Zollner Elektronik und Christian Koenen. Johann Weber hielt die Keynote am ersten Tag. Marisa Robles Consee

Die Technologietage „Gemeinsam in die Zukunft“, die am 17. und 18. Februar 2016 in Ottobrunn stattfanden, standen unter einem ganz besonderen Licht: Erstmals wurden beide Drucktechnologien, die seit über einem Jahr unter einem Dach vereint sind, vorgestellt: der Schablonendruck am ersten Tag und der Siebdruck am zweiten Tag. Denn seit Januar 2016 gehören die Christian Koenen GmbH und die Koenen GmbH zusammen. Damit sind die Stärken, Kompetenzen und das Know-how beider Firmen gebündelt. Mit einem gewaltigen Umbau am Hauptstandort von Christian Koenen in Ottobrunn nahe München wurde die Zusammenführung besiegelt. „Für uns ist es heute ein ganz besonderer Tag, da wir wirklich den kompletten Standort – und wir sprechen hier von mehr als 5000 m², zuzüglich einer kompletten Logistikhalle – aufgebaut, erstellt, umgebaut haben. Heute ist der erste Tag, an dem wir die neuen Räumlichkeiten vorstellen können“, freut sich Christian Koenen, Geschäftsführer und Inhaber des gleichnamigen Unternehmens zum Auftakt der Technologietage. Und mit Blick in die Zukunft fügt er hinzu: „Um auch weiterhin die hohen Anforderungen unserer Kunden erfüllen zu können, investieren wir auch weiterhin in die Zukunft.“

Gemeinsam in die Zukunft

Die Technologietagung machte deutlich, dass die einzelnen Prozessschritte entlang der elektronischen Baugruppenfertigung eng mit einer tiefgehenden Partnerschaft verzahnt sind. Deshalb ist es notwendig, im engen Schulterschluss zusammenzuarbeiten, um zügig Lösungen zu erarbeiten und damit gleichzeitig Entwicklungen voranzutreiben.

Teilnehmer und Experten des Application Center während der Technologietagung.

Teilnehmer und Experten des Application Center während der Technologietagung. Marisa Robles Consee

Mit dem etwas über einjährigen Umbau verfügt Christian Koenen nach eigenem Bekunden nun über die „größte und modernste Fertigung für Metallschablonen und Präzisionssiebe in Europa. 150 Mitarbeiter sorgen auf 7.500 m², an drei Standorten, in der vollklimatisierten Fertigung, im Reinraum, im Application Center, im Logistikzentrum und in der Kundenbetreuung für den reibungslosen Ablauf der Bestellungen.“ Dabei lautet die eigene Maxime höchste Qualität, die sich auch im Equipment widerspiegelt. Davon konnten sich die mehr als 140 Teilnehmer beim Firmenrundgang überzeugen. Sie erhielten einen Einblick in alle Bereiche der Schablonen- und Siebfertigung. Die Experten der Firmenführung gingen dabei auf die besonderen Aspekte in der CAD-Bearbeitung, Datensicherung und Laserfertigung ein. Die Führung zog sich durch das gesamte Firmengebäude in alle drei Stockwerke, vom Reinraum bis hin zum neuen und erheblich vergrößerten Application Center.

Prozessunterstützung im Application Center

Das nun im dritten Stock untergebrachte Application Center ist mit seiner großen Fensterfront lichtdurchflutet und gibt den unverbauten Blick über die Ortschaft Ottobrunn frei. Christian Koenen bezeichnet es nicht ohne Stolz als sein „hauseigenes Labor für Forschung und Entwicklung“. Es ist ausgerüstet mit Anlagen und Systemen der Technologiepartner Asys, Ekra, GMS, Koh Young, Ersa, Kolb CT, Semtech, Wagenbrett und Zevac. Ziel des Application Center ist es, den Kunden eine fundierte Prozessberatung mittels Fachexperten zu offerieren. Drei erfahrene Prozesstechnologen optimieren mit diesen Anlagen bestehende Schablonentechnologien. Sie betreiben Grundlagenforschung für den technischen Druck und definieren damit die Drucktechnologie der Zukunft.

„Hausherr“ des Application Centers ist seit 1. Januar 2016 Sebastian Bechmann, der bereits seit 2011 bei Christian Koenen beschäftigt ist. Der Leiter Applikation von Christian Koenen tritt die Nachfolge von Harald Grumm an, der als Projektmanger Schablonendruck zu Ersa wechselte. „Mit dem Applicaton Center steht den Kunden und Partnern des Unternehmens eine Plattform für Schulungen, Druckversuche und Forschungsaufgaben zur Verfügung“, erläutert er, dem die Optimierung der Kundenprozesse am Herzen liegt: „Diese werden mit den reellen Produktionsparametern und -materialien durchgeführt. Die technische Einrichtung ermöglicht den Kunden die Auslagerung der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur Verbesserung ihres Druckprozesses. Dies verschafft ihnen wertvolle Produktionszeit, da die Leistung der Fertigungslinie nicht beeinträchtigt wird.“

Mit dem Umbau ist der Application Center in den dritten Stock umgezogen und bietet genügend Platz für die gesamte Nachbildung des SMT-Prozesses.

Mit dem Umbau ist der Application Center in den dritten Stock umgezogen und bietet genügend Platz für die gesamte Nachbildung des SMT-Prozesses. Christian Koenen

Qualität als oberste Messlatte

Unzählige Parameter wirken sich bereits beim Schablonendruck auf die Fertigungsqualität und die Leistung der Produktionslinie aus. Angefangen bei der Auswahl des Schablonendruckers über die Charge der Lotpaste, die Höhe des Lotstopplacks auf der Leiterplatte und die Motivation der Anlagenbediener lässt sich die Liste der Einflussgrößen endlos verlängern, die die Fertigungsqualität der Baugruppe allein im Schablonendrucker beeinflussen. Bei der Herstellung elektronischer Baugruppen kann allein der Druckprozess bis zu 65 Prozent der möglichen Fehler verursachen. Ein angepasstes Layout in Kombination mit einem optimalen Auslöseverhalten ist entscheidend für den Produktionsverlauf, denn nur eine stabil laufende Fertigungslinie ist wirtschaftlich.

Hat schon Tradition: Live aus dem Application Center. Torsten Vegelahn von Asys führt den Lotpastendruck auf dem Schablonendrucker Ekra X5 Professional vor.

Hat schon Tradition: Live aus dem Application Center. Torsten Vegelahn von Asys führt den Lotpastendruck auf dem Schablonendrucker Ekra X5 Professional vor. Marisa Robles Consee

Der Druckschablonenhersteller sieht sich indes als Bindeglied zwischen dem Lotpastenauftrag und der anschließenden Bauteilebestückung in der SMT-Linie. Daher lag es nahe, den Auftakt zur Technologietagung durch Sebastian Bechmann zu bestreiten, der sich „Intelligent Drucken“ zum Thema machte. Nach seiner Definition ist intelligentes Drucken eine Kombination aus den bestmöglichen Variablen für einen definierten Prozess. „Es gibt gewisse Aktoren, die sich triggern lassen“, erläutert er und meint damit: „Das sind die Schablonen, der Lotpastendrucker sowie ein Kontrollsystem wie AOI und SPI, es ließe sich zudem die Lotpaste modifizieren, das Rakel und Anlagenparameter entsprechend einstellen. Sind diese Faktoren aufeinander abgestimmt, dann ist man schon auf der Zielgeraden.“ Doch letztendlich geht es um die Technologieentwicklung, weshalb er die Frage in den Raum wirft: „Wie lässt sich durch Technologieentwicklung mein Gewinn verbessern?“ Zweifelsohne führt der Weg nur über einen intelligenten Prozess. Dazu stünden gewisse Tools zur Verfügung wie ein präzises Druckwerkzeug und ein höherer Automatisierungsgrad genauso wie eine höhere Qualifikation der Mitarbeiter. Zudem sei es erforderlich die Prozesse weiterzuentwickeln und auch die nachgelagerten Prozesse entsprechend sorgfältig zu beachten. Damit schlägt er elegant die Brücke zum Application Center mit dem modernen Maschinenpark. Traditionell findet auch eine Liveübertragung aus dem Application Center statt, indem die Experten die Möglichkeit erhalten, sich und ihre Systeme vorzustellen.

Partnerschaft und Wissenstransfer

Wie ein roter Faden zieht sich denn auch das intelligente Drucken als Thema durch die beiden Technologietage. Auch in den beiden Keynotes „Kunden der ersten Stunde“ zeigt es sich, wie eine Technologiepartnerschaft über Jahre halten kann – nur durch Qualität, wie Johann Weber, Vorstandsvorsitzender und gleichzeitig verantwortlich für das strategische Geschäftsfeld Elektronik von Zollner Elektronik, in seinem kurzweiligen Vortrag nicht müde wird zu berichten. „Seit dem Jahr 1994 verbindet uns mit Koenen eine enge Partnerschaft“, erläutert er die auf Augenhöhe bestehende Kundenbeziehung, die ein enges Miteinander bedingt. „Hinter jedem Partner steckt ein riesiges Netzwerk und damit viel Wissen und Know-how, das durch die Partnerschaft ebenfalls miteinander verbunden wird.“ Diese begann im Jahr 1994 mit der Bestellung von fünf Sieben. Damals war für den Lotpastendruck überwiegend die Siebtechnik im Einsatz. Ab 1996 erfolgte die Umstellung auf Schablonendruck auf Grund der technologischen Herausforderungen durch die stetig steigende Baugruppenkomplexität. Auf dem Weg, die SMT-Prozesse kontinuierlich zu optimieren, haben beide Unternehmen über die Jahre in Projekten wie die der Plasma/Nano–Beschichtung 2007„Benchmark von 13 verschiedenen Oberflächenfinishs“ eng zusammengearbeitet. Heute hat Zollner Elektronik die verschiedensten Schablonentechnologien wie etwa die Stufenschablone im Einsatz. Wie eng die Partnerschaft ist, zeigte sich beispielsweise im Mai 2014, als Zollner Elektronik eine Ehrenurkunde für den 250.000 Schablonenauftrag erhielt, die Johann Weber entgegennahm.

Thomas Lehmann, Vertriebsleiter von Christian Koenen, moderierte den ersten Konferenztag.

Thomas Lehmann, Vertriebsleiter von Christian Koenen, moderierte den ersten Konferenztag. Marisa Robles Consee

Auch Rohde & Schwarz zählt zu den Kunden der ersten Stunde: Der enge Schulterschluss existiert ebenfalls seit dem Jahr 1994 mit der Bestellung der ersten Druckschablone für den Messgerätebau in Memmingen. Seit 1941 besteht der Standort, der heute etwa 1.252 Mitarbeiter beschäftigt und eine Produktionsfläche von ca. 57.000 m² aufweist. Der Umsatzwert der in Memmingen produzierten Geräte beläuft sich derzeit auf 784,3 Mio. Euro. Durchschnittlich 1.863 verschiedene Baugruppentypen laufen dort jährlich vom Band. Dabei werden monatlich etwa 32.232 Baugruppen mit rund 802 Bauteilen und Komponenten gefertigt. Insgesamt 267 Mio. Bauteile werden jährlich bestückt. Da heißt es, mit der fortschreitenden Miniaturisierung Schritt zu halten, weshalb Herbert Miller, Teamleiter SMD-Bestückung von Rohde & Schwarz, eine Machbarkeitsstudie zur Bestückung von 01005-Bauteilen vorstellte. Für Moderator Thomas Lehmann, Leiter CAD/CAM von Christian Koenen, ermöglicht die enge Partnerschaft einen großen Wissenstransfer: „Wir konnten schon viel voneinander lernen“, erläutert er bei der Vortragsankündigung mit Blick auf die 01005-Bestückung, die hierzulande offensichtlich noch nicht ganz angekommen ist: „Wir haben aktuell nur vier Firmen, die diese Baugröße auch in Serie verarbeiten.“

Herbert Miller, SMD-Teamleiter von Rohde &Schwarz Messgerätebau in Memmingen stellte die 01005-Machbarkeitsstudie vor.

Herbert Miller, SMD-Teamleiter von Rohde &Schwarz Messgerätebau in Memmingen stellte die 01005-Machbarkeitsstudie vor. Marisa Robles Consee

Der Schritt hin zu 01005 war aus Sicht von Herbert Miller unausweichlich: „Die Frequenzen auf der Leiterplatte werden höher und entsprechend müssen sich die Baugrößen der passiven Bauteile entwickeln.“ In der Machbarkeitsstudie wurden nicht nur die Prozesse entlang der SMT-Linie unter die Lupe genommen, sondern auch die Machbarkeit des Reparaturprozesses untersucht. Die Resultate waren motivierend: Die 01005-Bestückung ist machbar. Jedoch gibt es einiges zu beachten. Geeignet sind etwa Bauformen vom Typ non soldermask defined und soldermask defined. Zudem erfordern 01005- Bauteile dimensionsstabile Basismaterialien, eine Verringerung der Toleranzen bei Lötstopplack (vor allem in der Höhe und Positionierung) und eine hohe Ätzgenauigkeit insbesondere bei Hochfrequenz-Aufbauten. Bei den Testläufen habe sich zudem gezeigt, dass sich auch die Leiterplattengröße auf die Resultate auswirkten, berichtet Miller. So seien Leiterplatten mit einer maximalen Größe von 200 mm x 350 mm am besten geeignet. Undabdingbar ist auch eine engmaschige Kontrolle, weshalb SPI ein Muss ist. Die Reparatur der 01005- Bauteile ist möglich, erfordert aber neueste Einrichtungen und sehr viel Erfahrung der speziell geschulten Mitarbeiter. „Mittlerweile gibt es drei Serienbaugruppen als Piloten und demnächst wird die Serieneinführung gestartet“, blickt Miller optimistisch in die Zukunft.

 

Christoph Hippin von Endress + Hause referierte über den wirtschaftlichen Einsatz von Pin-in-Paste in der Elektronikproduktion.

Christoph Hippin von Endress + Hause referierte über den wirtschaftlichen Einsatz von Pin-in-Paste in der Elektronikproduktion. Marisa Robles Consee

Den Wissenstransfer rund um die Druckschablone beendete Endress + Hauser. Die engen Bande mit Christian Koenen bestehen seit dem Jahr 2006, als man gerade die Pump-Pin-Technologie entwickelte, leitet Thomas Lehmann den Vortrag von Christoph Hippin, TPP (Prozesstechnology) von Endress + Hauser, ein. Er berichtete über den wirtschaftlichen Einsatz von Pin-in-Paste in der Elektronikproduktion. Am Standort Maulburg werden Füllstandsmesser entwickelt und produziert. Auf drei SMT-Linien werden jährlich 3 Mio. Leiterplatten bestückt und geprüft. Dabei werden 260 Mio. Bauteile und Komponenten verbaut, wobei 10 Mio. THT-Bauteile bestreiten. Das mag auch die Antriebsfeder sein, um nicht nur Pin-in-Paste in der Elektronikfertigung zu etablieren, sondern auch das Pump-Print-Verfahren in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer ISIT und Christian Koenen zu entwickeln und voranzutreiben. Dabei geht es darum, den Lotpastenauftrag für THT- und SMD-Bauteile in einem Arbeitsschritt zu ermöglichen. Dass man sich bei Endress + Hauser für Tüftler hält, lässt sich auch an der Anzahl eingereichter Patente und Patentanmeldungen ablesen, die Hippin mit 6600 beziffert.

 

Siebdruck 4.0

Experten rund um das Thema Präzisionssiebe waren die Referenten des zweiten Tages.

Experten rund um das Thema Präzisionssiebe waren die Referenten des zweiten Tages. Marisa Robles Consee

Klaus Kubitz von Solarworld Industries hielt die Keynote am zweiten Konferenztag.

Klaus Kubitz von Solarworld Industries hielt die Keynote am zweiten Konferenztag. Marisa Robles Consee

Der zweite Technologietag widmete sich dem Siebdruck. Den Auftakt bildete die Keynote von Klaus Kubitz, Geschäftsführer von Solarworld Industries. Für insgesamt 530 Mio. Euro entstand in Arnstadt zwischen 2009 und 2011 eines der modernsten Produktionswerke für Solarzellen und Module in Europa. Neben der Zell- und Modulfertigung gehören eine Innofab, ein modernes Technikum, das Verwaltungsgebäude sowie ein Ausbildungszentrum zum 382 000 m² großen Areal. Im Arnstädter Werk können täglich bis zu 450 000 Zellen und 1800 Module produziert werden. Das Werk verfügt über 114 636 m² Gebäudefläche, davon 73 700 m² für die Zell- und Modulproduktion sowie 6200 m² moderne Anlagen für Forschung und Entwicklung. Für die Weiterentwicklung der kristallinen Photovoltaik entstand 2011 ein neues hochmodernes Forschungs- und Entwicklungszentrum in unmittelbarer Nähe der Produktion. In Freiberg werden bereits seit 2002 mono- und multikristalline Solarzellen hergestellt. Vor allem der eklatante Preisverfall hat die Photovoltaik-Branche ins Wanken gebracht. Dennoch zeichnet sich Licht am Horizont ab: Derzeit habe man 700 MW Zellkapazität, erläutert Kubitz, der auch weiterhin die Forschung und Entwicklung vorantreiben will.

Ein Augenmerk ist dabei die Reduzierung des Lotpastenauftrags, erklärt Kubitz: „Pasten machen 78,6 Prozent der Materialkosten aus. Davon sind 56 Prozent Silberleitpasten für die Vorderseite.“ Hinzu kommen noch gut 9 Prozent an Silberleitpasten für die Rückseite einer Zelle und schließlich bestreiten die Aluminium-Rückseitenpasten den Rest der Materialkosten. Diesen Kosten will man mit Einsparungspotenzialen im Lotpastenauftrag begegnen. Konkret geht es um die Senkung der Fingerbreite, von 112 µm (2009) auf heute 65 µm. Dafür ist unter anderem eine hohe Siebqualität erforderlich.

Aus der Praxis für die Praxis

Flankiert wurde die Keynote durch Erfahrungsberichte. So berichteten Dr. Editha Kathe und Sebastian Krieg von Paragon über ihre Erfahrungen beim Sieb- und Schablonendruck in der Elektronikfertigung. Im Werk Suhl werden jährlich 12,6 Mio. Produkte in 460 unterschiedlichen Geräten auf vier SMT-Linien verbaut. Dabei reicht das Bauteilspektrum von Hochstromanwendung über Fine-Pitch-Bauteilen bin hin zu 0201-Bauformen – allesamt sehr oft auf einer Platine. Da führt kein Weg vorbei an einer Stufenschablone. Worauf zu achten ist, erläuterte Sebastian Krieg, während Dr. Editha Kathe sich auf den Siebdruck konzentrierte, mit dem sich Strukturbreiten von bis zu 300 µm in Großserie realisieren lassen. Allerdings lassen sich mit dedizierten Sieben von Koenen auch Strukturbreiten von 75 µm bis hin zu 100 µm bewerkstelligen.

Die mehr als 140 Teilnehmer hatten an beiden Tagen Gelegenheit, sich beim Firmenrundgang auch die Produktion von Druckschablonen und Präzisionssieben anzusehen.

Die mehr als 140 Teilnehmer hatten an beiden Tagen Gelegenheit, sich beim Firmenrundgang auch die Produktion von Druckschablonen und Präzisionssieben anzusehen. Christian Koenen

Sebastian Barth von Merck gab Einblicke über den Siebdruck in der Photovoltaikindustrie und stellte Materialien jenseits von Metallpasten vor. Passend dazu stellte Frederik Roth von Heraeus die jüngsten dickdruckbaren Kupferpastensysteme vor, während sich Stefan Flick, ebenfalls von Heraeus, dem weiten Feld der bleifreien Leitpasten für den Fineline-Druck annahm. Den Ausflug in die Photovoltaik beendete Moritz Meixner von H.A.L.M mit einem Erfahrungsbericht und der Vorstellung einer neuen Messtechnik für busbarlose Solarzellen. Schließlich sprach Jürgen Zacherl von Continental über die Wichtigkeit der Shopfloor-Reinigung. Dass sich Präzisionssiebe auch für den 3D-Druck verwenden lassen, darüber informierte Dr.-Ing. Thomas Studnitzky vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik.

Unter einem Dach vereint: Ab sofort sind auch Präzisionssiebe der vormalig von Isabella Koenen geführten Koenen nun im weitgefächerten Produktportfolio von Christian Koenen integriert.

Unter einem Dach vereint: Ab sofort sind auch Präzisionssiebe der vormalig von Isabella Koenen geführten Koenen nun im weitgefächerten Produktportfolio von Christian Koenen integriert. Christian Koenen

Was es mit der Siebdrucktechnik 4.0 auf sich hat, darüber berichtete Ralf Weber von Koenen. Angelehnt an Industrie 4.0 spielt auch bei den Siebdrucken die Rückverfolgbarkeit eine große Rolle. Waren früher RFID-Chips noch eine Alternative, ist man zwischenzeitlich aus Kostengründen davon abgerückt und hat stattdessen ein eigenes System konzipiert, das Koenen PEP-System. Das Akronym steht für Production Efficiency Program. Damit kann Koenen problemlos und jederzeit rückverfolgbar alle wichtigen Daten der Siebherstellung erfassen – vom Wareneingang bis hin zum Versand an den Kunden. Das beginnt bereits bei den eingesetzten Produktionsmaterialien wie Kleber, Gewebe, Emulsionen und Filme über die Registrierung der Bediener bis hin zu den durchlaufenen Arbeitsstationen inklusive der jeweiligen Produktionsparameter. Das System dokumentiert zudem die Diaprüfung und damit den Abgleich des Layouts mit den Siebparametern. Auch lassen sich QS-Daten wie Siebspannung, EOM, Linienbreiten und Scandaten hinterlegen. Im Versand erfolgt schließlich die Überprüfung auf Vollständigkeit vor Auslieferung. Auch

Christian Koenen ist auch Sponsor des e-Racerteams. Studenten der TU München agieren als „TUfast Racing Team“ und treten mit selbstkonstruierten, rein elektrisch angetriebenen Rennwagen auf dem alljährlich stattfindenden Formula Student Racing an. Kevin Pluch (l.) ist für die elektrische Steuereinheit und Dominik Maier für die elektrische Hinterachslenkung des eb015-Rennboliden verantwortlich.

Christian Koenen ist auch Sponsor des e-Racerteams. Studenten der TU München agieren als „TUfast Racing Team“ und treten mit selbstkonstruierten, rein elektrisch angetriebenen Rennwagen auf dem alljährlich stattfindenden Formula Student Racing an. Kevin Pluch (l.) ist für die elektrische Steuereinheit und Dominik Maier für die elektrische Hinterachslenkung des eb015-Rennboliden verantwortlich. Marisa Robles Consee

kundenspezifischen Parameter lassen sich über PEP im Herstellungsprozess steuern. „Das Scannen des Auftrags und des Siebes an jeder Station ermöglicht die ständige Überprüfung der Ist- mit den Sollwerten“, erläutert Ralf Weber von Koenen, der schließlich auch einige Forschungs- und Entwicklungsprojekte vorstellte.

SMT Hybrid Packaging 2016: Halle 7, Stand 211

Abendveranstaltung mit Highlight

Abendveranstaltung mit Stargast: Der türkischstämmige Kabarettist Django Asül (l.) bestritt den Abend mit zuweilen scharfen Pointen und schaffte dabei immer wieder die Brücke zu Christian Koenen zu schlagen (r.).

Abendveranstaltung mit Stargast: Der türkischstämmige Kabarettist Django Asül (l.) bestritt den Abend mit zuweilen scharfen Pointen und schaffte dabei immer wieder die Brücke zu Christian Koenen zu schlagen (r.). Marisa Robles Consee

Für Christian Koenen ging ein besonderer Wunsch in Erfüllung: Zur Abendveranstaltung konnte er Django Asül, den (ehemaligen) türkischen Kabarettisten aus Niederbayern, gewinnen. Er behandelt vor allem das politische Geschehen in Bayern und Deutschland, aber auch Themen wie die Situation von Türken in Deutschland, und spricht bei seinen Bühnenauftritten überwiegend in niederbayerischem Dialekt. Auch bei Christian Koenen schoss er mit seinem Programm „Paradigma“ scharf aus der Hüfte, frisch und frech, locker und spontan und schaffte es dabei immer wieder, aktuelles Geschehen mit den Erfolgen und auch mit der Persona Christian Koenen zu verschmelzen.