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Neuartiges, energieeffizientes Verfahren zur Fertigung elektronischer Baugruppen

Eine neuartige Prozesstechnologie soll die ressourcen- und energieeffiziente Fertigung elektronischer Baugruppen ermöglichen, was eine wichtige Rolle für das Zukunftsfeld Industrie 4.0 spielt.

 

Die kohlenstoffbasierte Heizschicht (rechts) wird in das Leiterplattenlayout (links) integriert. – Foto: NMB

 

Zur Herstellung elektronischer Baugruppen werden weltweit bislang etablierte Fertigungsverfahren, insbesondere Lötverfahren, eingesetzt, die alle nur eine geringe energetische Effizienz aufweisen. So werden beispielsweise beim Reflow-Lötprozess lediglich 15 % des gesamten Energiebedarfs zur Erwärmung der Leiterplatte, also für den eigentlichen Lötvorgang, benötigt – 85 % jedoch für die Erwärmung des bei diesem Verfahren eingesetzten Durchlaufofens.

Vor diesem Hintergrund untersucht die Neue Materialien Bayreuth GmbH als Partner eines vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderten Verbundprojekts ein neuartiges, ressourcen- und energieeffizientes Verfahren zur Fertigung elektronischer Baugruppen.

Der zentrale Ansatz dieses innovativen Verfahrens besteht in der Integration von Carbon-basierten Heizschichten in die Leiterplatte. Dies schafft die Voraussetzung, die Leiterplatte selbst mittels eines lokalen Wärmeeintrags von elektrischer Energie gezielt zu erwärmen und so die Ofentemperatur deutlich senken zu können. Es liegt auf der Hand, dass auf diese Weise der Energieverbrauch deutlich gesenkt werden kann; ein weiterer großer Vorteil besteht darin, dass auch die Taktzeit stark verringert werden kann, da sich die Durchlaufzeit durch den Ofen verkürzt. Zudem können kompaktere Öfen eingesetzt werden, wie kürzere Durchlauf- oder Umlauföfen, was den Platzbedarf der Fertigungsanlagen reduziert.

Für die industrielle Umsetzung dieser neuen Löttechnologie ist eine Anpassung der eingesetzten Materialien und der verschiedenen Teilprozesse erforderlich. Die Partner des vom BMWi geförderten Projekts „Energie- und Ressourceneffiziente Fertigung elektronische Baugruppen (ERFEB)“, Siemens AG, SEHO Systems GmbH, Heraeus GmbH, Universität Rostock, B&B Sachsenelektronik GmbH, FutureCarbon GmbH und Neue Materialien Bayreuth GmbH arbeiten seit Dezember 2017 an erforderlichen Entwicklungen, wobei erste, vielversprechende Ergebnisse erzielt werden konnten.


Ansprechpartner

Neue Materialien Bayreuth GmbH
Dipl.-Ing. Natalia Prihodovsky | Tel 0921 507 36 117 | E-Mail natalia.prihodovsky@nmbgmbh.de