21.03.2012

Bericht und Vortragsfolien | ACD Systemtechnik GmbH | FED-RG Rundreise 2012

Die Regionalgruppe Jena war am 21.03.2012 bei der Firma ACD Systemtechnik Neustadt zu Gast. ACD ist ein langjähriges Mitglied des Fachverbandes und stellte für die Regionalgruppenveranstaltung den Seminarraum sowie die Projektionstechnik zur Verfügung und hatte die Pausenversorgung mit Kaffee, Plätzchen und Getränken übernommen. Ein Dank geht an Frau Thierfelder und Frau Ruddat von ACD für die perfekte Organisation  und Durchführung der Veranstaltung.

Der Geschäftsführer der ACD Systemtechnik GmbH, Herr Wengel und der Regionalgruppenleiter Jena, Wolfgang Kühn begrüßten die  29 Teilnehmer und Gäste der Vortragsveranstaltung.

Vorstellung der Fa. ACD Systemtechnik/ Herr Wengel

Herr Wengel gab einen Überblick über die 20jährige Entwicklung von ACD. Er konnte eine beeindruckende Bilanz vorlegen. Die  ACD Systemtechnik GmbH entwickelte sich seit  ihrer Gründung zu einem effektiven und zuverlässigen EMS-Anbieter mit mittlerweile 130 Beschäftigten und ein Jahresumsatz im Jahr 2011 von 23.Mio EUR. Modernste Bestückautomaten (150T BE/h), Lötanlagen (neueste Investition in 2012: Dampfphasenlötanlage) und Reinigungs- und Vergusstechnik sowie Testequipment ermöglichen eine rationelle und termingerechte Fertigung von elektronischen Baugruppen und kompletten Geräten in höchster Qualität und Zuverlässigkeit. Die Fertigung umfasst das gesamte Spektrum der eigenentwickelten Geräte für die Datenerfassung und Medizintechnik sowie anspruchsvolle Baugruppen der Kunden. Neben den gängigen Zertifizierungen (ISO 9001, TS 16949, ISO 14001) erhielt die ACD Systemtechnik im 09/2010 nach erfolgreichem Audit das Zertifikat ISO 13485 für das Qualitätsmanagementsystem zur Entwicklung, Produktion und Installation von Medizingeräten. Mit diesem Zertifikat will die ACD-Gruppe weitere zukunftsorientierte Märkte im Bereich der Fertigung von elektronischen Baugruppen und kompletten Geräten der Medizintechnik erschließen.

Der FED-Vorstand, Herr Klaus Dingler überreichte an den GF Herrn Wengel eine Urkunde des FED und würdigte die Unterstützung und langjährige und gute Zusammenarbeit zwischen dem FED und ACD.

Die Vorstellung des Verbandes wurde durch Wolfgang Kühn vorgenommen. Hierbei wurden die Schwerpunkte der FED-Arbeit  den Teilnehmern erläutert:

• aktuelle Informationsbereitstellung zu allen Belangen  des Elektronikdesigns, der Leiterplatten- und Baugruppenfertigung
•  Bereitstellung von Normen und Richtlinien
• Aus- und Weiterbildungsangebote
• Organisation des Erfahrungsaustausches/ Regionalgruppentreffen

Er  forderte die Anwesenden auf, sich in die Sacharbeit mit einzubringen und durch eine FED-Mitgliedschaft die Vorteile, die der Verband bietet, zu nutzen.

Klaus Dingler informierte ausführlich über die aktuellen Neuerscheinungen des FED, die nächsten Seminare und Veranstaltungen ( Designertag in Würzburg). Er wies auf den Höhepunkt des Verbandsgeschehens, der 20. FED-Konferenz in Dresden vom 20.09. -22.09.2012 hin und lud die Anwesenden zu dieser interessanten und hochinformativen Veranstaltung der Elektronikbranche ein.

Vorstellung der Fa. ACD Systemtechnik GmbH/ Frau Imke Thierfelder

Frau Thierfelder erläuterte den Teilnehmern die Entwicklung  der ACD Systemtechnik und ACD Antriebstechnik GmbH am Standort Neustadt/Orla und deren Einbindung in die ACD Gruppe. Sie gab in ihrer Präsentation einen Überblick des Produktspektrums, das in der ACD Systemtechnik entwickelt, konstruiert und gefertigt wird. Die Technische Ausrüstung und Logistik des Unternehmens und die Vorteile für die Kunden, alle Dienstleistungen aus einer Hand zu bekommen, wurden aufgezeigt. Herr Albin/ ACD Systemtechnik stellte in seinem Vortrag die technischen Ausrüstungen und Möglichkeiten der Baugruppenreinigung und der Beschichtung (Klimaschutz) bei ACD vor. Es kommt eine Tauchreinigungsanlage mit entsprechenden Reinigungsmedien und Ultra-Schallschwinger  zum Einsatz. Die Beschichtung der Baugruppen erfolgt mit Lacken und Vergussmassen entsprechend des zu erwartenden Geräteeinsatzes. Hierzu ist eine frühzeitige Zusammenarbeit und Abstimmung zwischen ACD-Technologie und Kunden notwendig, um das Design fertigungsgerecht auszuführen und die Schutzlacke mit den passenden Parametern festzulegen.

1.Fachvortrag: Baugruppenreinigung
(Peter Koller, PKS-Group)

Zu den Produktionsschwerpunkten der Firma gehört, neben der Realisierung komplexer Fertigungsaufgaben, die Reinigung von Präzisionsbaugruppen als Dienstleistung.

Die Gründe, die eine Baugruppenreinigung notwendig machen sind vielfaltig. Selbst ein NoClean-Flussmittel kann Rückstände hinterlassen, die nur nicht optisch gleich sichtbar sind. Die bleibenden Reste werden bei Wärme und Feuchtigkeit zu Problemzonen. So kann eine verschmutzte HV-Baugruppe, die in einem Ölbehälter betrieben wird, dieses so kontaminieren, dass die Durchschlagsfestigkeit herabgesetzt wird. Beim Verguss ist die Reinigung ein zwingendes Muss. Erhöhte Klimaanforderungen können nur durch Reinigung erreicht werden. Werden keine NoClean-Flussmittel eingesetzt verbeiben auf der LP-Oberfläche eingekapselte Reste, die entfernt werden müssen. Fehldruckreinigung ist immer zu empfehlen, ist diese auf beiden Seiten der Leiterplatte notwendig, muss eine Grundreinigung durchgeführt werden. Fehlerbilder weisen auf die auftretenden Schäden hin.

Auf dem Markt sind unterschiedliche Anlagentypen zu erhalten. Bei den Ultra-Schall-Anlagen versetzt ein Ultraschallschwinger das wässrige Reinigungsmittel in Bewegung. Nachteil dieser Anlagen ist, von weichen Materialien, dazu zählt auch FR4, wird der Ultra-Schall absorbiert. Je nach Beladung der Reinigungskammer können unterschiedliche Reinigungsgrade  erzielt werden. Für einen qualitativ guten Prozess ist also die Beladung immer gleich zu halten. Für einige Bauteile, Schalter, Tasten, Relais, ist die Ultra-Schallreinigung verboten. Eine weitere Methode ist das Besprühen in einem Medium ( Druckumflutung ). Alternativ gibt es das Besprühen in der Luft, entweder mit Niederdruck oder mit Hochdruck. Beim Besprühen muss immer auf Sprühschatten in den Anlagen geachtet werden.

Der Einflussfaktor auf den Reinigungsprozess ist sehr vielschichtig. Da sind zum einen die  verwendeten Flussmittel und Lotpasten, zum anderen das im Lötprozess verwendete Lötprofil. Zuempfehlen ist die Reinigung gleich nach dem Lötprozess, da sich durch lange Lagerung die Verschmutzung weitaus fester setzen kann. Auch die Dicke der Flussmittel gilt es zu beachten, besonders im Handlötverfahren, bzw. bei Reparatur und Nacharbeit. Stecker und ähnliche Bauteile sollten so eingesetzt werden, dass ihre Hohlräume nicht mit der Reinigungsflüssigkeit volllaufen können. Im Design ist bereits darauf zu achten, dass bei hohen Bauteilen ein genügender Abstand vorhanden ist, um einen Reinigungsschatten zu vermeiden.

Nach dem Reinigen sollte eine optische Reinheitsinspektion vorgenommen werden. Durch einen Flux-/ Harztest können durch Verfärbung Fehlstellen festgestellt werden. Über alles gesehen besteht der Reinigungsprozess aus Handling, Reinigen, Spülen und Trocknen.

An Hand von gezeigten Bildern wird noch einmal auf zu vermeidende Fehler im Reinigungsprozess hingewiesen. So sind Etiketten zu verwenden, die nicht im Reinigungsgang abgewaschen werden, SMD-Bauteile möglichst weit auseinander zu ziehen, Die Umlaufenden Freistellungen so groß, um Gräben zu vermeiden, in denen sich die Reinigungsflüssigkeit sammeln kann.

Betrachtet man die Reinigungskosten, um eine Kosten-Nutzen-Analyse durchzuführen, so sind die Maschinenkosten, die Kosten für das Reinigungsmittel, die Entsorgung des Reinigungsmittels die Personalkosten und der Durchsatz der Baugruppe/Stunde zu betrachten.

2.Fachvortrag: Klimaschutz für elektronische Baugruppen
(Thomas Möller, Fa. Zestron)

Durch die immer komplexer werdenden Baugruppen in Verbindung mit immer kleiner werden Bauteilen, schwinden auch die Abstände der Leiterbahnen auf den Baugruppen. Damit ist den Umwelteinflüssen Temperatur, Feuchtigkeit und Klimawechsel die Möglichkeit gegeben Störungen und Schäden auf den Baugruppen hervorzurufen. Hier gilt es von vornherein Diese Fehlermöglichkeiten gilt es so früh wie möglich auszuschalten und Fehler und damit Kosten in der Nutzungsphase zu vermeiden. Im Einzelnen ging der Referent auf die Schadensfälle durch elektrochemische Migration, korrosionsinduzierte Unterbrechungen, Kriechströme und Signalverzerrungen im HF-bereich ein.

• Elektrochemische Migration

Im Normalfall ist auf jedem Gegenstand ein Wasserfilm von 5 Monolayern, Dicke 10am nachzuweisen. Bei jedoch 5000Monolayer, Dicke ca.1µm, fällt der Widerstand um Potenzen. Entstehen können die Wasserfilme durch Kondensation, Betauung durch plötzlichen Temperaturwechsel, bzw. durch hohe Umweltfeuchtigkeit. Die Absorption der Oberfläche, Quarzgefüllte ( rauhe Oberfläche )und ungefüllte Stopplacke ( glatte Oberfläche ) müssen als weiterer Faktor beachtet werden. Eine ionische Kotamination entsteht durch die Flussmittelreste auf der Baugruppe. Eine auftretende Spannungsdifferenz von 1,5V bewirkt die Zerlegung des Wasserfilmes in Wasserstoff und OH^- Ionen ( Alkalisierung ). Von der Anode wandern die Ionen in dem wässrigen Film zur Kathode und scheiden sich dort ab. Ein Dendrit beginnt langsam und dann immer schneller zu wachsen. Letztendlich kann es zum Kurzschluss führen. Gezeigte Bilder verdeutlichen den Vorgang.

• Korrosionsinduzierte Unterbrechung

Korrosionserscheinungen auf Baugruppen werden durch Schädigung der Oberfläche hervorgerufen. Die sich an der Schadstelle bildende Korrosion kann zu Ausfällen der Funktion führen. Schadgas und andere korrosionsfördernde Faktoren können die Wirkung verstärken. Korrosionsstellen sind optisch gut sichtbar. Die Ausfälle über eine Testzeit steigen relativ steil an und nähern sich dann einer Asymptoten.

• Kriechströme

Viele Verunreinigungen sind optisch nicht zu erkennen. Zwischen den Leiterbahnen können sich leitfähige Partikel absetzten. Diese können langfristig oder akut zu einem Kriechstrom führen der die Funktion der Baugruppe beinträchtigen kann. Im Gegensatz zur Korrosionsunterbrechung verläuft die Kurve der Ausfallrate über die Testzeit linear.

• Signalverzerrungen

Ebenfalls durch Verunreinigungen können sich die Kapazitäten in HF-Schaltungen durch Änderung der Geometrien ändern  und damit Signalverluste auf den Leitungen hervorrufen. Die kritischen Rückstände können nach dem Lötprozess, Lotpaste und Flussmittel, zurückgeblieben sein. Auch durch lange Lagerung, Ablagerung von Staub und aggressiven Stoffen aus der Umwelt, und durch falsches Handling, Schweiß, fettige Hände, können sich oben genannte Geometrieänderungen ergeben.

Schutz gegen die vorgenannten Schädigungen kann eine Beschichtung der Baugruppe geben. Feuchtbedingte Ausfälle können allerdings nur ausgeschlossen werden, wenn die Oberfläche vorher gereinigt worden ist. Verunreinigungen verringern die Haftkräfte des Schutzlackes und führen zu Delaminierungen. Die richtige Wahl des Schutzlackes ist den Umweltbedingungen am Einsatzort anzupassen. Beim Verguss von Baugruppen gelten die gleichen Vorbedingungen wie bei Beschichten, allerdings werden Fehlerstellen unter der Beschichtung erst nach längerer Zeit merkbar.

Den Abschluss der Regionalgruppenveranstaltung bildete der Firmenrundgang. Mitarbeiter der ACD Systemtechnik zeigten und erläuterten den Teilnehmern die modernen und leistungsfähigen Anlagen für die SMD-Bestückung und Lötung der elektronischen Baugruppen. Ganz besonderes Interesse fand die Dampfphasenlötanlage.

Gegen 16.45Uhr endete die Regionalgruppenveranstaltung bei ACD.

Wolfgang Kühn
Leiter der FED-Regionalgruppe Jena

Quellen/Vorträge

• Baugruppenreinigung (Peter Koller, PKS-Group)
• Klimaschutz für elektronische Baugruppen (Thomas Möller, Fa. Zestron)
  (Weitere Vervielfältigungen der Vortragsfolien erst nach Rücksprache mit der zuständigen Firma)

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