Design und Fertigungsanforderungen an PCBs für Militär, Luft- und Raumfahrt sowie extreme Umgebungen

Leiterplatten für Militär- und Raumfahrtanwendungen müssen extrem hohen Standards entsprechen, um ihre Sicherheit und Funktionalität unter den extremen Bedingungen, unter denen sie eingesetzt werden, zu gewährleisten. IPC 6011/6012 plus 6012 Military/Space Zusatz bzw. ECSS-Q-ST-70-12C/-70-60C beschreiben die Anforderungen gegenüber dem allgemeinen Industrieansatz nach IPC A600 Klasse 2.

Dazu gehören u.a.: Space Design rules for printed circuit boards, Risikomanagement, CTE-Spannungen, Testabdeckung & -zugang, Masse, Wärmemanagement, Isolation & Leistungsbereiche, Harze & Folien, Kompromisse für verschiedene Materialtypen, Auswirkungen der Höhe, Redundanzen, Strahlungseffekte, Definition physikalische & mechanische Eigenschaften, Vibration & Stoß, Feuchtigkeit, Auswirkungen von Salz, Sand etc., konforme Beschichtungen, spezielle Fertigungstoleranzen für Weltraumdesigns, die Herausforderungen bei der Montage, erweiterte Qualifikationen, maßgeschneiderte Tests & Zertifizierungen.

Folgende Standards bedürfen der Einhaltung:

• IPC 2610 „Documentation Package" Serie
• IPC-D-325 „Documentation Requirements for Printed Boards, Assemblies and Support Drawings“
• IPC-J-STD-001 plus Weltraum-Anhang „Space and Military Applications Electronic Hardware Addendum to IPC J-STD-001 Requirements for Soldered Electrical and Electronic Assemblies“
• ECSS-Q-ST-70-61C „High reliability assembly for surface mount and through hole connections“
• IPC-1782 „Standard for Manufacturing and Supply Chain Traceability of Electronic Products“
• IPC-1602 „Standard for Printed Board Handling and Storage“
• und andere

Stefan Hanigk, ArianeGroup

Nach einer Ausbildung zum Werkzeugmacher erfolgte 1988 der Hochschulabschluss in "Feinwerktechnik und Elektrotechnik" als Dipl.Ing. (FH) in Berlin. Seit 2009 bei der Airbus-/Ariane-Gruppe in der Abteilung Industrial Quality. Qualitätsverantwortlich für die Montage von Kabelbaum- und elektronischen Ausrüstungen für das Trägersystems Ariane-6 Oberstufe und elektronischer Ionen Triebwerke. Davor mehr als 20 Jahre in verschiedenen Elektronikunternehmen (Siemens, AEG, Westinghouse, Adtranz, Bombardier, Semecs, Electronics Network) tätig. Experte der Ariane Group. Zertifizierter Prüfer nach ECSS-Q-ST-70-61 und -70-26. Zertifizierter Trainer nach IPC-J-STD-001, IPC/WHMA-A-620 und der dazugehörigen SPACE Standards. Auditor nach EN-9100 und Mitautor der IPC-J-STD-001xS, IPC/WHMA-A-620xS und ECSS-Q-ST-70-61C.

Andreas Parr, ArianeGroup

Nach der Ausbildung zum Kommunikationselektroniker und einer Weiterbildung zum Industriemeister erfolgte 2008 der Abschluss zum „Staatl. geprüften Techniker der Elektrotechnik“. Von 2009 bis 2020 im Qualitätsbereich der Ariane Group verantwortlich für den Einbau von Kabelbäumen und elektronischer Komponenten in der Oberstufe der Ariane 5. Seit 2020 weiterhin im Qualitätsbereich verantwortlich für den Einbau und Test von Kabelbäumen und elektronischen Komponenten der Oberstufe der Ariane 6. Spezialist der Ariane Group. Zertifizierter Prüfer nach ECSS-Q-ST-70-61 und -70-26. Zertifizierter Trainer nach IPC-J-STD-001, IPC/WHMA-A-620 und der dazugehörigen SPACE Standards.
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HDI-Leiterplatten und Miniaturisierungstrends für die Luft-, Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie
Daniel Schulze, DYCONEX

Die steigende Komplexität und fortschreitende Miniaturisierung elektronischer Systeme in Raumfahrt- und Verteidigungsanwendungen erfordern innovative Leiterplattentechnologien. Gleichzeitig gewinnt vor dem Hintergrund globaler Instabilitäten die strategische Bedeutung einer europäischen Beschaffung und Fertigung von Leiterplatten zunehmend an Relevanz. High-Density-Interconnect-(HDI)-Leiterplatten sowie weiterführende Packaging Substrates bieten durch ihre hohe Packungsdichte, verbesserte Signalintegrität und Gewichtsreduktion entscheidende Vorteile für Satelliten, Sonden und Raumfahrzeuge. Dennoch stellen die extremen Umgebungsbedingungen – darunter starke Temperaturschwankungen, Vibrationen, Strahlung und Vakuum – sowie höchste Anforderungen an Qualität und Zuverlässigkeit besondere Herausforderungen an Design, Materialauswahl und Fertigungsprozesse dar.

Der Vortrag beleuchtet die spezifischen Anforderungen an hochzuverlässige Leiterplatten für Luft- und Raumfahrt sowie Defense-Anwendungen. Dabei werden aktuelle Materialtrends, wie hohe Temperaturbeständigkeit, geringe thermische Ausdehnung und strahlungsresistente Werkstoffe, sowie deren Auswirkungen auf Stack-up-Designs vorgestellt. Additive Beschichtungstechnologien ermöglichen darüber hinaus den Einsatz zusätzlicher Metallarten zur Verbesserung der Strahlungsbeständigkeit sowie die Realisierung ultrafeiner Strukturen unter 10 µm. Um die Potenziale der Miniaturisierung vollständig auszuschöpfen, müssen auch angrenzende Prozesse wie Durchkontaktierungsgrößen, Materialdicken, Ausrichtungsgenauigkeit und Haftfestigkeit berücksichtigt werden. Anhand von Praxisbeispielen und dem Vergleich früherer mit aktuellen Leiterplattengenerationen wird aufgezeigt, wie sich Miniaturisierung und Zuverlässigkeitsanforderungen – etwa hinsichtlich thermischer Zyklen, Schocktests und IST-Prüfungen – weiterentwickelt haben. Ziel des Vortrags ist es, PCB-Entwicklern einen fundierten Überblick über die technologischen Möglichkeiten und Grenzen moderner HDI-Leiterplatten und Packaging-Technologien zu vermitteln.

Daniel Schulze absolvierte sein Studium an der Technischen Universität in Dresden, das er als Diplom-Ingenieur für Elektrotechnik abschloss. Im Rahmen seiner Diplomarbeit befasste er sich mit der Entwicklung fotolithografisch strukturierter optischer Wellenleiter, die zur Erzielung höherer Datenraten und einer geringeren Packungsdichte in Leiterplatten (PCBs) eingebettet wurden. Am Georgia Tech Packaging Research Center vertiefte er anschließend sein Fachwissen in der Prozessentwicklung für Ultra-High-Density-SOP (System-on-Package).

2005 begann er als Projektingenieur seine berufliche Laufbahn bei der Schweizer DYCONEX AG – einem Anbieter für miniaturisierte, hochkomplexe und hochzuverlässige Lösungen im Bereich der Verbindungstechnik. Ab 2008 übernahm er die Leitung der Product-Engineering-Gruppe. In dieser Funktion verantwortete er die Produktentwicklung hochzuverlässiger medizinischer Leiterplatten für Implantate sowie Lösungen für die Luft-, Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie. Seit 2017 leitet er das Application-Engineering-Team. Sein Schwerpunkt liegt dabei auf der technischen Kundenberatung für technologisch wegweisende Flex-, Starr-Flex- und Starr-Leiterplatten im Bereich Ultra-HDI/Microvia sowie auf Lösungen für LCP (Flüssigkristallpolymere) und Chip-Packaging.

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Strahlungseffekte auf Bauteilen und deren Mitigierung
Alexander Fitzner, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt-Weltraumforschung

Für Weltraummissionen ist die Kenntnis von Strahlungseffekten auf Bauelemente und deren Auswirkung Grundvoraussetzung für eine zuverlässige Elektronik. Ein Überblick über die verschiedenen Strahlungseffekte, mit dem Fokus auf die Total Ionizing Dose (TID) und die Single Event Effects (SEE), hilft bei der Auswahl von Bauteilen. Ebenfalls wird auf mögliche Strategien für die Mitigierung eingegangen, wenn Bauelemente verwendet werden die nicht Strahlungshart sind. Ein kurzer Ausblick zeigt, wieso das Thema nicht nur für Weltraummissionen sondern auch für verschiedenste Branchen auf der Erde relevant sein kann. 

• Welche Strahlungseffekte gibt es?
• Was ist deren Auswirkung auf Bauelemente?
• Besteht die Möglich, die Effekte zu mitigeren?
• Warum kann es auch auf der Erde relevant sein?

Alexander Fitzner studierte Mikrosystemtechnik an der HTW Berlin und schloss das Bachelorstudium 2016 ab. Danach absolvierte er bis 2018 ein Masterstudium in Leistungs- und Mikroelektronik an der Hochschule Reutlingen. Von 2018 bis 2023 war er bei der Astro- und Feinwerktechnik Adershof GmbH als Elektronikentwickler tätig, wo er unter anderem Reaktionsräder entwickelte und als Teamleiter agierte. Seit 2022 ist er als Elektronikentwickler am DLR Institut für Weltraumforschung (DLR-WR) Berlin im Instrumentenbau für zwei Venus-Missionen sowie als EMC-Verantwortlicher beschäftigt.
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Fertigung für die Luft- und Raumfahrt, Bestückung ist nicht die einzige Herausforderung
Thomas Mückl,  Zollner Elektronik

Die Produktion von Baugruppen, Modulen und Systemen für die Luft- und Raumfahrt erfordert neben der Beherrschung komplexer Fertigungsprozesse die Einhaltung spezifischer Rahmenbedingungen. Dazu zählt insbesondere die Qualifikation des eingesetzten Personals gemäß den relevanten Normen und deren space-spezifischen Ergänzungen sowie der sichere Umgang mit anspruchsvollen manuellen Tätigkeiten wie komplexen Fädelprozessen und spezialisierten Montagearbeiten. Ein weiterer zentraler Aspekt ist die IT‑Security bei der Steuerung und Verwaltung klassifizierter Dokumente und Daten, insbesondere im Umfeld von „geheim“ und „VS‑NfD“. Hierzu gehören sowohl ein stringentes Berechtigungskonzept als auch infrastrukturelle Maßnahmen wie eine gezielte Netzwerksegmentierung. Darüber hinaus sind eine durchgängige Traceability und prozesssichere Verriegelungsmechanismen unverzichtbar, um Material-, Prüf- und Prozessdaten vollständig zu erfassen und zugleich Anforderungen wie z.B. die Begrenzung der maximal zulässigen Röntgenexposition bei X‑Ray‑Prüfungen zu erfüllen. Aufgrund geringer Stückzahlen und langfristiger Produktlebenszyklen müssen zudem geeignete Strategien zur Sicherstellung der Verarbeitbarkeit und Funktionalität elektrischer und mechanischer Bauteile über viele Jahre bis Jahrzehnte etabliert werden.

Thomas Mückl ist seit 29 Jahren in der Zollner Elektronik AG tätig und verfügt über umfassende Erfahrung entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Elektronikfertigung. Nach dem Einstieg im Qualitätswesen baute er ein Trainingscenter sowie ein Technikum für praxisorientierte Schulungen und IPC‑Zertifizierungen auf und etablierte damit zentrale Grundlagen für Fertigungs- und Prozesssicherheit. Im weiteren Verlauf übernahm er die Verantwortung für die Produktions- und Prüftechnik in der Elektronikfertigung und trieb die Einführung skalierbarer Teststrategien, Automatisierungskonzepte und technologienaher Produktionsprozesse voran. Als Vice President Global Engineering verantwortete er anschließend die weltweite Produktions‑ und Prüftechnik, inklusive Standardisierung, Technologieauswahl und globaler Systemarchitekturen. Seit Ende 2023 ist Thomas Mückl als Executive Consultant tätig, mit Schwerpunkt auf technischer Facharbeit in Gremien, Normungsausschüssen und industrieübergreifenden Arbeitskreisen.
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Über die Stratosphäre ins Weltall: Wie Schule, Radioastronomie und Raumfahrt Zukunftstalente formen
Dr. Safia Ouazi, Robert-Havemann-Gymnasium/Stiftung der Naturwissenschaften Andreas Fischer

Das hohe Engagement des Physik-Fachbereichs am Robert-Havemann-Gymnasium hat in den vergangenen Jahren die Umsetzung zahlreicher anspruchsvoller Projekte ermöglicht. Dazu zählen unter anderem Stratosphärenflüge mit wissenschaftlichen Messkampagnen, Funkkontakte mit der Neumayer-Station II in der Antarktis sowie Erde-Mond-Erde-Funkverbindungen. Im Rahmen der langfristigen Ziele zur Reaktivierung der Anlage in Neu Golm sind mehrere schulische Radioastronomie-Projekte entstanden, wie der Aufbau eines 3-Meter-Parabolspiegels mit Motorsteuerung auf der Schulterrasse. Dieser Vortrag gibt einen Einblick in die NASA/DLR-Mission, stellt ausgewählte Schulprojekte vor und zeichnet die wichtigsten Meilensteine der Reaktivierung nach.  

Safia Ouazi war zunächst zehn Jahre in der Festkörperphysikforschung tätig, bevor sie Lehrerin am Robert-Havemann-Gymnasium wurde. In ihrer Arbeit verbindet sie schulischen Unterricht mit aktueller Forschung in den Bereichen Satellitenfunk, Radioastronomie und Raumfahrt, um Schülerinnen und Schüler früh für Naturwissenschaften und Technik zu begeistern.

Ein wichtiger Impuls für ihre Projekte war ihre Teilnahme an einer NASA/DLR-Mission als Beobachterin an Bord des SOFIA-Observatoriums. Für ihr innovatives Unterrichtskonzept wurde sie 2024 mit dem Lehrerpreis der Deutschen Physikalischen Gesellschaft ausgezeichnet.

Ein zentrales Vorhaben ist die Reaktivierung der ehemaligen Erdfunkstelle Neu Golm mit zwei großen Satellitenantennen von 12 m und 11 m Durchmesser. Mit Unterstützung des Schülerforschungszentrums Pankow, der Wilhelm-und-Else-Heraeus Stiftung und der „Stiftung der Naturwissenschaften Andreas Fischer“ wurde die frühere Intersputnik-Bodenstation zu einer Radiosternwarte für Schulen ausgebaut, an der Schülertagungen und Workshops zur Darstellung unserer Galaxie aus Radiospektren stattfinden.

ECOMAT
Cornelius-Edzard-Str. 15
D-28199 Bremen
Germany

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Parkplätze
Direkt am Veranstaltungsort befinden sich wenige und kostenpflichtige Parkplätze.
Eine Anreise mit dem öffentlichen Nahverkehr wird empfohlen.

FED-Mitglieder:      350,00 €
Nichtmitglieder:     450,00 €

Wir eröffnen den Designer-Tag am Vorabend mit einem gemeinsamen Abendessen und guten Gesprächen in lockerer Atmosphäre.

Seien Sie unser Gast am 19. Mai 2026 von 19:00 - 22:00 Uhr.

Ort:    Restaurant Bremer Ratskeller
           Am Markt; 28195 Bremen          

Bitte buchen Sie Ihre Übernachtung selbst (Selbstzahler).
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