Bericht des Regionalgruppentreffens in Berlin am 03.04.2006

Das zweite Berliner Regionalgruppentreffen fand mit 25 Teilnehmern im Hause TAUBE ELECTRONIC GmbH statt. Herr Dingler begrüßte in seiner Eigenschaft als Regionalgruppenleiter Berlin die Gäste im Namen des FED.

Herr Taube heisst die Teilnehmer willkommen. Er berichtet kurz über die Neuinvestionen in der Produktion. Mit 30 Mitarbeitern werden im Jahr ca. 40.000 Baugruppen und 250 unterschiedlichen Ausführungen gefertigt. Bereits seit 2000 hat sich das Unternehmen mit der Bleifrei-Technologie beschäftigt, die technischen Voraussetzungen wurden 2004 geschaffen und 2005 mit der Fertigung begonnen. Bedingt durch die Vorgaben des ElektroG, WEEE und RoHS, und den strengen Kontrollen eines japanischen Kunden, die eine strengere Auswertung der Schadstoffe zur Folge hat, hat sich die Anschaffung eines Röntgen-Fluoreszenzspektographen als notwendig dargestellt. Mit diesem Gerät können die Schadstoffinhalte und die Grenzwerte in der Leiterplatte, dem Lot und auch in den Bauteilen nachgewiesen und damit eine RoHS-konforme Produktion gewährleistet werden.

Als erster Referent berichte Herr Öchslen über Innovationen des Hauses Würth-Elektronik im Bereich der Baugruppenfertigung, der Softlock-Technologie. Die vier untereinander vernetzten Werke der Firma gewährleisten eine kompetente Beratung vom Prototyp bis zur Serienfertigung.

Die Herausforderung für diese neue Bestückungstechnologie, initialisiert durch die Firma Endress + Hauser, bestand darin, dass bedrahtete Bauteile leicht bestückbar, aber die Haltekräfte zum Halten der Masse des Bauteiles ausreichend groß sind. Dieses wird durch eine spezielle Ausführung der Bohrung in der Leiterplatte erreicht. In der Hülse befindet sich ein kleiner Kragen, durch den die Klemmkräfte erreicht werden. Um eine Softlock-Bohrung herzustellen sind drei Bohrungsdurchgänge notwendig, Einbringen einer Sackbohrung von beiden Seiten und eine Durchgangsbohrung. Auf diese Weise entsteht der Klemmkragen, der das Bauteil mit ausreichender Kraft hält. Einflüsse auf die Haltefunktion haben die Leiterplattendicke, die Metallisierung, der Bohrdurchmesser und der Bauteilanschluss. Das bedingt für jedes Bauteil eine bestimmte Bohrung. Die Bestückkräfte und die Haltkräfte liegen zwischen 2 und 15N.

Als Basismaterialien für die Leiterplatte können alle starren Basismaterialien verwendet werden. Eine Layoutänderung ist nicht nötig, die Bohrung wird durch Würth-Elektronik festgelegt. Die Materialdicke der Leiterplatte kann zwischen 1,0 und 2,5 mm liegen. Für die Oberfläche ist zur Zeit nur Ni/Au qualifiziert. Für die Bauteilanschlüsse gelten alle Geometrien bis zu einem minimalen Durchmesser von 0,4 mm. Die zu verwendenden Bauteile werden durch die Firma Würth-Elektronik unter Beachtung der Faktoren Gewicht des Bauteiles und Anzahl und Geometrie der Pins qualifiziert. Die Daten werden anschließend in eine Datenbank aufgenommen. Für die Qualifizierung müssen vom Kunden Musterbauteile, ein Datenblatt und das Layout zur Verfügung gestellt werden.

Im Reflowprozess ist durch die Fixierung des Bauteiles ein Überkopf-Löten oder eine Bestückung mit THT-Bauteilen auf beiden Leiterplattenseiten möglich. Zwei Varianten der Bestückung sind dabei anwendbar,

• nach dem Lötpastenauftrag mit einer normalen Schablone. Vorteil bietet hier ein Standardverfahren, als Nachteil muss das Umdrehen der Leiterplatte gesehen werden.
• vor dem Lötpastendruck. Hierbei ist ein von DEK entwickeltes Verfahren, Pump-Printing, für den Auftrag der Paste notwendig, oder die Anschlussdrähte der Bauteile dürfen nicht aus der Leiterplatte herausragen. Damit ergibt sich als Nachteil ein neues Druckverfahren oder Spezialbauteile.

Von den Firmen rehm-Anlagenbau und Endress + Hauser ist speziell für die Softlock-Technologie ein Lötverfahren entwickelt worden, dass die Möglichkeit bietet beiden Leiterplattenseiten in einem Prozessdurchgang zu löten, wobei die Seite mit den bedrahteten Bauteilen mit geringerer Temperatur beaufschlagt wird (BSR – Backside-Reflowverfahren). Gesamtvorteile für das Reflowlöten ergeben sich durch

• geringe Lotpastenverschleppung durch Überkopflöten
• eine Verkürzung der Prozesszeiten
• kein zusätzliches Hand- oder Selektivlöten
• vermehrter Platzbedarf auf der Leiterplatte.

Allerdings muss ein erhöhter Preis in der Leiterplattenherstellung in Betracht gezogen werden und die Bauteile müssen den erhöhten Prozesstemperaturen standhalten.

Beim Wellen-, Selektiv- und Handlöten entfallen durch die festgeklemmten Bauteile zusätzliche Haltevorrichtungen, damit ergibt sich ein einfacheres Handling und eine Reduzierung des Bestückungsaufwandes.

Im zweiten Vortrag referiert Herr Schischke, IZM/FhG Berlin, über die Anforderungen aus der EuP-Richtlinie. Einleitend stellt er mit wenigen Worten das IZM/FhG Berlin, Bereich Mikrointegration und Zuverlässigkeit, und hier die Abteilung für Umweltfreundlichkeit und ökologischen Aspekten, vor.

Wie die WEEE, RohS, ELV, REACH gehört auch die EuP in den großen Rahmen der IPP (Integrierten Produkt-Politik). Während die WEEE die Entsorgung und die RoHS die Schadstoffvermeidung zum Inhalt hat, beinhaltet die EuP einen gesamtheitlichen Blick über den gesamten Produktlebensdauerzyklus. Als Rahmenrichtlinie ist diese am 06.07.2005 im EU-Amtsblatt veröffentlicht worden, Durchführungsmaßnahmen müssen noch erstellt werden. Der Zeitplan sieht die Übernahme in nationales Recht im Herbst 2007 vor und Ende 2007 sind die ersten Durchführungsmaßnahmen zu erwarten.

In der EuP werden alle Umweltaspekte vom Material bis zur Entsorgung unter spezieller Berücksichtigung der Energieeffizienz betrachtet. Hierzu zählen allgemeine Forderungen wie

• generelle Verbesserung der Umweltfreundlichkeit
• Möglichkeit der Wiederverwendung
• Festlegung von Grenzwerten zur Begrenzung nachteiliger Umweltaspekte ( hier z.B. Energieverbrauch, Wasserverbrauch).

Dazu werden Konformitätserklärungen notwendig in dem der Hersteller die Anforderungen aus der Richtlinie sicherstellt. Für das Konformitätsbewertungsverfahren ist

• ein System für eine interne Entwurfskontrolle
• ein Managementsystem ähnlich EMAS oder ISO 14.001
• oder ein beliebiges Managementsystem wenn die Entwurfskontrolle darin enthalten ist.

Das bereits bekannte CE-Zeichen wird um die Konformitätsanforderungen erweitert. Die Anforderungen an Zulieferer und Hersteller können in einer erweiterten Dokumentationspflicht bestehen, um die Informationen zu vermitteln, die für die Aussage über das ökologische Profil notwendig sind. Zu den Informationen über Bauteile und Baugruppen gehören Materialzusammensetzungen, Energie- und Ressourcenverbrauch und Falluntersuchungen über die Umweltauswirkungen. Die Kriterien für die von den EuP-Richtlinien betroffenen Produkte sind große Stückzahlen, wobei hier Produktgruppen zu verstehen sind, erhebliche Umweltwirkung und eine Verbesserung der Umweltverträglichkeit. Um diese Kriterien zu spezifizieren und in den späteren Ausführungsvorschriften festzulegen werden zur Zeit Studien für die einzelnen Produktgruppen durchgeführt. Diese haben eine Laufzeit von 1-2 Jahren und damit ist ab Herbst 2007 mit den ersten Durchführungsmaßnahmen zu rechnen. Die dann folgenden Übergangsfristen sind noch nicht detailliert festgelegt. Damit werden also Hersteller frühestens Ende 2007 zuzüglich der Übergangsfrist mit einer Inkraftsetzung rechnen müssen.

Die gestellten Anforderungen betreffen in erster Linie die Energieeffizienz, gesehen über die gesamte Produktlebensdauer, und die Minimierung der Umweltschädlichkeit. Zur Unterstützung der KMU’s, besonders der Kleinunternehmen, sind Leitlinien von der EU-Kommission geplant. Bereits im Vorfeld wurde eine europaweite Kampagne durchgeführt, um in den Unternehmen das Umweltbewusstsein zu wecken und zu stärken. Unter www.EcODesignARC.Info sind Lehrmaterialien, allerdings in englischer Sprache, vorhanden.

Herr Schischke stellt einige Fallbeispiele mit den darin enthaltenen Aktivitäten vor. Zurzeit ist die Mehrzahl der Unternehmen mit den Arbeiten für die WEEE/RoHS-Umstellung beschäftigt. Trotzdem sollten bereits jetzt die Überlegungen für die Umsetzung der EuP in Zusammenhang mit der derzeit laufenden Produkt- und Prozessumstellung in den Unternehmen Eingang finden. Die Vorgehensweise lässt sich in den folgenden Schritten darstellen,

• Analyse des Status Quo
• ein erster Check um umweltrelevante Aspekte zu erkennen
• eigene Ziele entwickeln
• alle am Prozess Beteiligten mit einbeziehen
• passende Werkzeuge, Checklisten und Leitfäden auswählen
• einen Analyse über den gesamten Produktlebenszyklus
• eine Vermarktung der erzielten Ergebnisse

Als Kooperationsangebot wird als Abschluss das Projekt MANO (Mikrosystemtechnik-Ausbildung in Nord- Ostdeutschland) vorgestellt, in dem Vorbereitungen auf die Forderungen der EuP mit einfließen.

Unter dem Tagesordnungspunkt Neues vom FED wird auf die kommende FED-Konferenz in Kassel vom 21. bis 23 September 2006 hingewiesen. Ferner wird die neu geschaffene Wissensplattform des FED, das FED-Wiki, vorgestellt und die Arbeitsweise damit demonstriert. Unter wiki.fed.de kann jeder an den enthaltenen Informationen teilhaben und selbst zur Erweiterung der Wissensbasis beitragen.

Klaus Dingler

Mitglied im FED-Vorstand

Quellen:

• Softlock-Technik (PDF, Würth-Elektronik, Herr Öchslen)
• Anforderungen aus der EuP-Richtlinie (PDF, IZM/FhG Berlin, Herr Schischke)