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Gerd Hänelt, Geschäftsführer von Elsold, heißt neben weiteren Honoratioren die aus- und inländischen Gäste bei der offiziellen Übernahme des neuen Werkes in Ilsenburg willkommen.
Lotbarren warten auf die Weiterverarbeitung.
Kurz vor dem letzten Schliff offenbart die neue Wirkungsstätte schon ein Gefühl der neuen Großzügigkeit.

Alles was man zum Löten braucht, fertigt Elsold in seinem neuen Werk. Die Bandbreite reicht von bleihaltigen und bleifreien Lote, ebensolchen Lotpasten und Flussmittel über Lötanschlussteile, Löthilfsstoffe, Anoden bis hin zum Schablonenreiniger. Darüber hinaus betreibt das Unternehmen auch das Metallrecycling. Neben der Produktion beherbergt das neue Werk auch Anwendungstechnik, Labor und die gesamte Verwaltung einschließlich Vertrieb – sie alle haben ausreichend Raum für ihre Aktivitäten.

Großen Wert legen die Fachleute von Elsold auf die Beratung bei der Umstellung auf bleifreie Lötprozesse. Zwar ist das bleifreie Löten schon längst gang und gäbe, dennoch stehen hin und wieder noch bleihaltig erlaubte Lötprozesse vor der Ablösung. Und hier greift die firmeninterne Beratung. Elsold stellt seine Erfahrung aus erfolgreichen Umstellungsprozessen sowohl Kunden als auch interessierten Fachleuten gern zur Verfügung. Zur Komplettierung bietet das Unternehmen auch Lötbadanalysen an. Kunden mit zweifelhaften oder unklaren Lötergebnissen schicken ihre Proben ein. Elsold analysiert und gibt die Erkenntnisse an den Kunden weiter. Verunreinigungen werden bis ins kleinste definiert. Und zusammen mit Empfehlungen für geeignete Maßnahmen zur Ursachenbehebung weitergegeben.

Produkte unter der Lupe

Ein Beispiel für das umfassende Produktprogramm: Röhrenlote mit Seele. Damit wird seit Jahrzehnten die gleichzeitige Anwendung von Lot und Flussmitteln auf Lötstellen realisiert. Trotz der Entwicklung von Lotpasten kommen Röhrenlote bei Hand- und Reparaturlöten, automatischem Löten (Roboterlöten), nach wie vor bevorzugt zum Einsatz. Sie gibt es in verschiedenen Ausführungen und für nahezu alle denkbaren Anwendungen. Der eigentliche Knackpunkt liegt in der Reinheit der Basismetalle und der steten Anpassung der Flussmittelzusammensetzungen an Produktionsparameter und Produktionsprozesse. Dabei sind Harze und Aktivatoren den sich permanent wandelnden Verarbeitungstemperaturen anzupassen. Allein durch die Auswahl geeigneter Flussmittelbestandteile unter kontrollierten Fertigungskonditionen entstehen Röhrenlote in hoher Qualität.

Eine weitere Spezialität sind mikrolegierte, bleifreie Lote. Die haben in massiver Form längst Eingang in automatische Lotprozesse wie Schwall-, Tauch oder Handlöten gefunden. Die Vorteile mikrolegierter Lote im Vergleich zu nicht mikrolegierten Loten sind im Wesentlichen Reduzierung der Kupferauflösung im Lot sowie die Beeinflussung des Erstarrungsverhaltens des Lots. Das führt zu einem feinphasigen Gefüge und sehr viel glatteren, glänzenden Lotverbindungen ohne Schrumpfungsrisse. Außerdem erhöht es die mechanische Festigkeit der Lotverbindungen.

Sintern für anspruchsvolle Anwendungen

Erwin Peiner vom Institut für Halbleitertechnologie der Technischen Universität Braunschweig hält die Sintertechnologie für eine praktikable Lösung für die Montage von kleinen Auflagen bei anspruchsvollen Anwendungen. So nutzen zum Beispiel die Fahrzeughersteller VW und auch BMW diese Technologie für exakt definierte Aufgabenstellungen. Warum? Die Technik arbeitet mit einem niedrigen Temperaturprofil. Die heutige Bondtechnik benötigt um die 275 ° C bis über 300 °C bleifreie Lote. Für die Nacktchip-Montage wäre das tödlich. Auf Dauer vertragen ungehäuste Bauteile diese Hitzeschocks nicht. Doch die LTJT (Low Temperature Joining Technology) ermöglicht dies.

Das verwendete Silberpuder wird nicht verflüssigt und bei niedriger Temperatur verarbeitet. Rund 175 ° C genügen, keinerlei Beimischungen sind mehr nötig. Wie das funktioniert wird am Beispiel von Powermodulen für Hybridautos und Brennstoffzellen bei VW deutlich. Da werden Silberbanddrähte, Dioden und IGBT Chips mit dieser Technik verbunden. Damit geht es der Bondtechnik langsam an den Kragen. Moderne Leistungshalbleiter verzichten zudem auf Lot und Wärmeleitpaste. Die Idee, Bonddrähte und Wärmeleitpaste durch Sinterverbindungen zu ersetzen, hat erhebliche Vorzüge. Es erhöht sich die Lastwechselfestigkeit um den Faktor zehn und die mögliche Stromdichte verdoppelt sich von 1,5 A/cm² auf 3,0 A/cm². Und das geht so: Bisherige Bondverbindungen werden durch eine flexible Folie, die so genannte Skin-Flexfolie ersetzt. Eine Sinterschicht ersetzt die gelötete Grundplatte und die Wärmeleitpaste. Die gesinterte Folie bindet den Chip voll in sich ein. Der Wegfall der thermischen Leitpaste reduziert den Wärmewiderstand um gut 30 Prozent. Das bedeutet eine Zunahme der nutzbaren Strommenge um ein Drittel.

BMW nutzt das Verfahren im Zusammenhang mit einem TEG (Thermoelektrischen Generator) zur Energiegewinnung aus dem Abgasstrang. Geht es nach Erwin Peiner, ist die Montage relativ einfach. Der einzige Unterschied: Beim Sintern wird der Chip mit einem Anpressdruck von rund 50 t mit der Masse verbunden. Im Prinzip lässt sich das Verfahren in herkömmlichen Pick-and-Place-Abläufen einbinden. Bei der Verwendung von Paste aus Nanopartikeln lassen sich sowohl Druck als auch Temperatur reduzieren.

Medizinische Entwicklung

Dr. Markus Detert von der Otto Guericke Universität Magdeburg, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik, erläutert die elektronische Entwicklung in der Medizintechnik. In erster Linie sei es wie überall: Alles wird kleiner, kompakter und leistungsfähiger. Dazu trägt insbesondere die Verschaltung und Bestückung der Leiterplatten innerhalb der Geräte und Systeme bei. Stromversorgung, Signalübertragung und Wärmeabführung müssen eindeutig geregelt sein. Als Verdrahtungsträger dienen dabei mehrheitlich flexible Leiterplatten.

Deutlich wird diese Entwicklung an einem miniaturisierten Hörgerät. Auf dieser Linie liegt auch die Sonde für Magenspiegelungen und andere Geräte für körperinterne Untersuchungen. Selbst bei künstlichen Augen spielt die Elektronik bei der Funktionsfähigkeit eine entscheidende Rolle. Überhaupt sind viele Funktionselemente der Mikrosystemtechnik für die Medizin bedeutsam: der Signal- und Datentransport, Sensorkomponenten, Energieversorgung und Speicherkomponenten und vieles andere mehr. Dabei macht Detert vier Risikostufen aus. Unter der ersten Stufe (‚niedrig‘) werden Lesebrillen, Rollstühle, Bandagen oder Thermometer verstanden. In der nächsthöheren Stufe werden Zahnfüllungen, Röntgenfilme, Hörhilfen und Ultraschallgeräte zusammengefasst. Röntgengeräte, Infusionspumpen sind in der nächsten Stufe zu finden. Und in der höchsten Risikoklasse kommen ausgesprochen lebenserhaltende Gerätschaften zum Zuge, etwa Herzkatheter oder Stents.

Die Entwicklung eines neuen medizinischen Geräts beginnt mit auf die geplante Anwendung gerichteten Untersuchungen und ersten Schlüsselexperimenten. Darauf folgen Demonstratoren mit Untersuchungen über die industriellen Möglichkeiten. Läuft alles glatt, werden im nächsten Schritt erste Prototypen gefertigt, dann die Nullserie. Nun ist der medizinische Entwicklungsprozess an der Reihe: klinische Tests, Checks nach dem Medizinproduktegesetz, CE-Konformität, Gesundheitsstudien unter wirtschaftlichen Aspekten, Anerkennung der Erstattungsfähigkeit durch gesetzliche Krankenversicherungen. Läuft alles positiv, kann eine Serienproduktion ins Auge gefasst und ein Markteintritt vorbereitet werden. Doch das kann mitunter Jahre dauern. Als Voraussetzungen für die Miniaturisierung sind sowohl die Akzeptanz der Kunden, sprich Patienten, erforderlich als auch ein Fundament an allumfassenden und allgegenwärtigen Dienstleistungen. Das wiederum lässt sich nur mit fortschrittlichen Bestückungs- und Produktionstechnologien bewerkstelligen. Dabei sind vier Faktoren von Bedeutung: Bioverträglichkeit, der Formfaktor, die Kosten und die Betriebszuverlässigkeit.

Historisch gewachsen

Schon vor über eintausend Jahren wurde in der Gegend um Goslar und Ilsenburg Bleierz abgebaut. Demzufolge war es nur logisch, dass 1906 in Goslar das Fundament des heutigen Unternehmens JL Goslar mit der Gründung des Bleiwerks aus der Taufe gehoben wurde. Elsold GmbH & Co. KG entwickelte sich ab 1954 zu einem eigenständigen Profitcenter im Bereich Produktion, Entwicklung und Vertrieb von Lotprodukten aus der JL Goslar GmbH. Längst hat sich Elsold als führender Hersteller innovativer Lotprodukte für die elektrotechnische und elektronische Industrie sowie die Solarindustrie einen Namen gemacht. Jetzt lagerte die JL Elsold in Goslar mit der Elsold GmbH & Co. KG seine Lotsparte aus und bündelte das Produktprogramm am Standort Ilsenburg.