8. GMM/DVS-Fachtagung »EBL 2016«
Immer größere Leistungsdichten
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Packungsdichte wird zur Herausforderung
Die Zuverlässigkeit von Systemen gehörte erwartungsgemäß ebenfalls zu den Kernthemen der diesjährigen EBL-Tagung. Der gegenwärtige Entwicklungstrend bei mehrlagigen Leiterplatten zeigt eine deutliche Zunahme der Packungsdichte bei gleichzeitig fortschreitender Miniaturisierung der einzelnen Komponenten. Die damit einhergehenden Herausforderungen wurden vom Fraunhofer IZM und der Technischen Universität Berlin untersucht. In einem gemeinsamen Beitrag „Abschätzung der Zyklenfestigkeit von elektrischen Durchkontaktierungen thermisch beanspruchter Leiterplatten mit Hilfe experimenteller und simulativer Methoden“ berichtete Dr. Hans Walter vom Fraunhofer IZM auf der EBL 2016 über die mechanische Charakterisierung relevanter Werkstoffeigenschaften, wie das Spannungs-Dehnungs-Verhalten von Kupfer-Durchkontaktierungen. Aus den Ergebnissen konnte mit Hilfe von Simulationstechniken das wahre Spannungs-Dehnungs-Verhalten abgeleitet werden.
Entwicklungen in der Leistungselektronik bringen immer höhere Strombelastungen mit sich, denen die Baugruppen standhalten müssen. Hinzu kommen steigende Integrationsdichten, sodass die thermische Belastung durch Verlustleistungen in den Baugruppen immer mehr zunimmt. Die Entwicklung neuer Basismaterialien mit optimierten Eigenschaften erscheint somit unumgänglich. Dieser Thematik widmete sich Frau Dr. Anna Graf von der Isola GmbH in ihrem Vortrag „Auf bewährter Basis mit Innovation in die Zukunft – Basismaterialien für besondere Herausforderungen“. Um weiterhin die Vorteile traditioneller Harze nutzen zu können, liegt der Fokus der Entwicklungen bei der Isola GmbH auf der Modifikation und Optimierung der bestehenden Materialien.
Leiterplatten in künftigen Kommunikationsanwendungen waren Schwerpunkt eines weiteren Projekts des Fraunhofer IZM. Im Rahmen der Arbeiten konnte gezeigt werden, dass für den Einsatz von Leiterplatten zur Datenübertragung mit Datenraten von 56 Gbit/s insbesondere die Materialauswahl sowie die Rauigkeit der Leiterzüge eine entscheidende Rolle spielt. Nach Angaben von Christian Tschoban, Fraunhofer IZM, der die Ergebnisse im Vortrag „Herausforderungen der nächsten Generation von High-Speed-Kommunikations-Anwendungen für die Leiterplattentechnologie“ auf der EBL-Tagung präsentierte, müssen noch Möglichkeiten gefunden werden, um die Rauigkeit der Kupferfolie zu minimieren und gleichzeitig noch genug Haftung für die Leiterzüge auf dem Substrat zu gewährleisten.
Löten thermisch anspruchsvoller Bauelemente
Im Rahmen eines Kooperationsprojektes unter Beteiligung der Rehm Thermal Systems GmbH, der Christian Koenen GmbH, ASM Assembly Systems GmbH & Co. KG, des Fraunhofer IZM, der TDK Europe GmbH, der Heraeus Materials Technology GmbH & Co. KG sowie der EKRA Automatisierungssysteme GmbH wurden die Grenzen des Machbaren beim Reflow-Löten komplexer Baugruppen ausgelotet. Untersucht wurde die Verarbeitung von thermisch anspruchsvollen Bauelementen wie Transformatoren und LEDs neben sehr kleinen SMT-Komponenten in einem gemeinsamen Lötprozess. Die Untersuchungsergebnisse – im Vortrag „Reflowlöten komplexer Boards“ von Hans Bell, Rehm, präsentiert – zeigten, dass durch eine geeignete Wahl der Prozessparameter beim Konvektionslöten trotz stark unterschiedlicher thermischer Massen sämtliche Vorgaben zum Lötprofil gut erfüllt werden können.
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