Trends in der Elektronikfertigung

(Bild: Connect world + fotomek – Adobe Stock)

1. Fortschritte bei den Materialien in der PCB-Bestückung

Silizium war jahrzehntelang eine tragende Säule der Halbleiterindustrie, aber die Möglichkeiten, Silizium zu ätzen, zu lithographieren und zu strukturieren, sind begrenzt. Durch den Einsatz von Silizium-Alternativen und anderen Halbleitermaterialien oder -Verbundwerkstoffen wie GaN, SiC, Graphen und Nanomaterialien werden Effizienzsteigerungen und verbesserte Leistungen erzielt.

2. Organische elektronische Bauteile

Herkömmliche anorganische Elektronik kann nicht mit organischer Elektronik konkurrieren. Aufgrund ihrer Kosteneffizienz, Flexibilität, optischen Transparenz, ihres geringen Gewichts und ihres niedrigen Stromverbrauchs ist sie sehr begehrt. Organische Elektronik wird auch immer beliebter, da sich die Hersteller einer nachhaltigen Entwicklung und einer umweltfreundlichen Produktion bewusst sind.

Der nächste Trend in der Elektronikfertigung wird wahrscheinlich die Entwicklung von Schaltungen mit mikrobiologischen Komponenten und die Herstellung von Geräten aus biologisch abbaubaren Materialien sein.

3. Der Einsatz von künstlicher Intelligenz

In allen Branchen werden KI-gestützte Lösungen immer beliebter. In der Halbleiterfertigung treibt KI das Wachstum voran, indem sie zum einen die Nachfrage nach intelligenten, KI-gestützten Elektronikbauteilen erhöht und zum anderen die Design- und Fertigungsprozesse verbessert.

4. IoT

IoT ist wohl einer der größten Trends in der Elektronikindustrie. Elektronikhersteller erleben aufgrund des Internets der Dinge ein beispielloses Wachstum. Das System wertet Fertigungsprozesse neu aus und managt Prozesse, die mit herkömmlichen Ansätzen nur schwer durchzuführen sind. Die Fertigungsanlagen können nicht nur selbst Daten speichern und verarbeiten, sondern auch mit dem Internet verbunden werden. Sensoren sind der Schlüssel zu IoT-Anwendungen, daher muss ihre Herstellung kontinuierlich verbessert werden. Darüber hinaus müssen für den Übergang zu 5G-fähigen Geräten Chips mit effizienten Architekturen und einwandfreier Leistung zu geringeren Kosten entwickelt werden.

5. Embedded Systeme

Mit dem Übergang zu einer zunehmend vernetzten Welt besteht eine hohe Nachfrage nach Embedded Systemen. Um Leistung, Sicherheit und Konnektivität zu verbessern, gibt es zahlreiche Innovationen bei der Entwicklung und Herstellung solcher Systeme. Darüber hinaus spielen diese eine Schlüsselrolle bei der Verbesserung der Maschinensteuerung und -überwachung in elektronischen Fertigungsanlagen.

6. Drucktechnologien

Die effektivste Methode zur Senkung der Gesamtkosten der Leiterplattenbestückung ist das Drucken elektronischer Komponenten auf Halbleitersubstrate. Aus diesem Grund suchen die Hersteller ständig nach neuen Technologien und verbessern herkömmliche Druckverfahren, um diese Herausforderung zu meistern. Gedruckte Elektronik basiert auf leitfähigen Tinten und flexiblen Folien und nicht auf herkömmlichen Halbleitern, die winzige Drähte zur Bildung von Leiterbahnen verwenden. Außerdem kann sie überall gedruckt werden. Darüber hinaus haben die Fortschritte bei den Drucktechnologien dazu beigetragen, dass sich der Bereich der flexiblen Hybridelektronik so schnell entwickelt hat. Dementsprechend arbeiten Start-ups und Scale-ups an Lösungen für fortschrittliches Drucken.

7. Fortschritte beim IC-Packaging

Chipdesign und Packaging sind in den letzten Jahren heiß diskutiert worden. Das Mooresche Gesetz stößt aber heutzutage an seine Grenzen, denn alternativ dazu können mehrere komplexe Bauelemente in einem fortschrittlichen Packaging untergebracht werden, um die Vorteile der Skalierung zu nutzen. Um eine größere Siliziumintegration in zunehmend miniaturisierten Packages zu ermöglichen, entwickeln Halbleiterunternehmen fortschrittliche IC-Packagingtechnologien. Darüber hinaus ermöglichen vertikal gestapelte modulare Komponenten den Herstellern, kundenspezifische Lösungen anzubieten und die Erträge zu verbessern. Darüber hinaus optimiert das fortschrittliche IC-Packaging die Herstellungsprozesse, um die Kundenanforderungen mit den Gesamtkosten in Einklang zu bringen.

8. Miniaturisierung

Die Miniaturisierung der Elektronik eröffnete mehrere neue Anwendungsbereiche. Aus Platzgründen können aber bestimmte Geräte im Gesundheitswesen und in der Automobilindustrie nicht eingesetzt werden. Derzeit arbeitet man an noch kleineren elektronischen Komponenten, ohne aber Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Effizienz zu verlieren. Je weiter die Miniaturisierung voranschreitet, desto mehr Funktionen werden in immer kompaktere Einheit integriert. Zu den jüngsten Entwicklungen im Bereich der miniaturisierten elektronischen Komponenten gehören Nanonet-Sensoren und Forksheet-FTs.

9. Mehrwert durch additive Fertigung

Aufgrund der Möglichkeit, 3D zu drucken, sind flache Leiterplatten in der Elektronikfertigung nicht mehr notwendig. Durch den 3D-Druck können neue und innovative Designs und Formen geschaffen werden, die sonst unerreichbar gewesen wären.

3D Drucker erzeugen auch elektronische Komponenten als durchgängig einzelnes Stück und ermöglichen so die Herstellung voll funktionsfähiger Elektronik, die nur wenig Zusammenbau erfordert. Durch die Umsetzung dieses Trends in der Elektronikfertigung werden Prototyping-Prozesse beschleunigt, eine Massenanpassung ist möglich, und Teile können dezentral produziert werden.

10. High-Speed Fähigkeit

Die Signalintegrität kann durch verschiedene Faktoren in und um die Leiterplatte herum beeinträchtigt werden. Dazu gehören das Dielektrikum der Leiterplatte, die Länge der Leiterbahnen, die Nähe zu anderen Signalen und EMI, neben anderen Faktoren.

Petra Gottwald

Petra Gottwald nach Unterlagen von Circuits Central

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