Das Forschungsprojekt ERFEB soll einen völlig neuen Ansatz in der elektronischen Baugruppenfertigung eröffnen: Bei der Herstellung elektronischer Baugruppen spielen thermische Prozesse naturgemäß eine große Rolle. Einer dieser thermischen Prozesse, bei dem ein hoher Energieeintrag in die Baugruppe erfolgt, ist der Reflow-Lötprozess. Die durch das Reflowsystem generierte Wärmeenergie wird dabei aber nicht nur auf das Produkt übertragen, sondern auch in den Ofen selbst. Bei den etablierten Verfahren ist dieser Umstand unumgänglich, reduziert jedoch deutlich die energetische Effizienz.

ERFEB-Foschung im Detail: Thermografiebild einer eingebetteten Heizschicht in eine FR4-Platine.

ERFEB-Foschung im Detail: Thermografiebild einer eingebetteten Heizschicht in eine FR4-Platine. D. Seehase, Universität Rostock

Dreidimensionale Darstellung einer Platine mit eingebetteter Heizschicht und Bauelement.

Dreidimensionale Darstellung einer Platine mit eingebetteter Heizschicht und Bauelement. A. Neiser, Seho Systems

Deshalb soll in einem vom BMWi gefördertem Forschungsprojekt ERFEB erforscht werden, inwieweit sich die zur Lötung einer Baugruppe erforderliche Energie durch Integration der Heizsysteme in den Schaltungsträger einbringen lässt. Am den das von Siemens Corporate Technology koordiniertem Forschungsprojekt beteiligt sind unter anderem B&B Sachsenelektronik, Futurecarbon, Heraeus und Lackwerke Peters. Die Energie wird damit innerhalb des Produktes selbst erzeugt, wodurch der gesamte Energieverbrauch deutlich reduziert wird. Das Projekt wird mit wissenschaftlicher Fachkompetenz von der Universität Rostock sowie Neue Materialien Bayreuth begleitet. Projektpartner zur Realisierung des Lötsystems ist Seho Systems.

Hitze aus dem Inneren

Bei der im Schaltungsträger eingebetteten Heizschicht handelt es sich um ein spezielles Material, das mithilfe der jouleschen Erwärmung die erforderliche Löttemperatur an den erforderlichen Stellen auf der Baugruppe erzeugen soll. Der Vorteil liegt dabei auf der Hand: Die Lötanlage selbst muss nicht erwärmt werden, so dass die energetische Effizienz deutlich erhöht wird. Im Vergleich zu herkömmlichen Konvektions-Reflow-Lötverfahren ist mit einer integrierten Heizstruktur eine theoretische Energieverbrauchsreduzierung von bis zu 50 Prozent möglich. Darüber hinaus erhofft man sich auch Einsparungen im Bereich der Stickstoffversorgung sowie im Hinblick auf die benötigte Anlagenstellfläche.

Das Forschungsprojekt ERFEB wurde Ende 2017 gestartet und ist auf eine Laufzeit von 3 Jahren ausgelegt. Im Rahmen des Projekts werden unterschiedliche Heizschichten entwickelt und Verarbeitungstests durchgeführt sowie Methoden zur Applikation und Nutzung des Verfahrens im Bereich des Lötens und darüber hinaus untersucht. Unter Leitung des Projektträgers Forschungszentrum Jülich wird das Forschungsprojekt durch das BMWi gefördert (Kennzeichen ERFEB, 03ET1533A).