Forschungsprojekt ERFEB

Integrierte Heizstruktur spart Energie beim Lötprozess

3. September 2018, 17:30 Uhr | Anja Zierler
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Thermografiebild einer eingebetteten Heizschicht in einer FR4-Platine
© D. Seehase - Universität Rostock

In einem von Siemens koordinierten Projekt entwickelt eine Gruppe von Material- und Anlagenspezialisten ein Verfahren, mit dem sich elektronische Baugruppen energie- und ressourceneffizient fertigen lassen.

Bei der Herstellung elektronischer Baugruppen spielen thermische Prozesse naturgemäß eine große Rolle. Einer dieser thermischen Prozesse, bei dem ein hoher Energieeintrag in die Baugruppe erfolgt, ist der Reflow-Lötprozess. Die durch das Reflow-System generierte Wärmeenergie wird dabei aber nicht nur auf das Produkt übertragen, sondern auch in den Ofen selbst. Bei den etablierten Verfahren ist dieser Umstand unumgänglich, reduziert jedoch deutlich die energetische Effizienz.

Im Rahmen des Forschungsprojekts ERFEB unter der Federführung von Siemens Corporate Technology untersuchen Spezialisten der Branche, darunter B&B Sachsenelektronik, FutureCarbon, Heraeus und Lackwerke Peters, ob sich die zur Lötung einer Baugruppe erforderliche Energie durch Integration der Heizsysteme in den Schaltungsträger einbringen lässt. Damit soll die Energie innerhalb des Produktes selbst erzeugt werden, wodurch sich der gesamte Energieverbrauch deutlich reduzieren lässt.

Bei der im Schaltungsträger eingebetteten Heizschicht handelt es sich um ein spezielles Material, das mithilfe der jouleschen Erwärmung die erforderliche Löttemperatur an den notwendigen Stellen auf der Baugruppe erzeugen soll. Der Vorteil: Anlagenbetreiber müssen die Lötanlage selbst nicht erwärmen, sodass die energetische Effizienz deutlich erhöht wird.

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Dreidimensionale Darstellung einer Platine mit eingebetteter Heizschicht und Bauelement
© A. Neiser – Seho Systems

Im Vergleich zu herkömmlichen Konvektions-Reflow-Lötverfahren soll sich mit einer integrierten Heizstruktur der Energieverbrauch theoretisch um bis zu 50 Prozent reduzieren lassen. Zusätzlich sind Einsparungen im Bereich der Stickstoffversorgung und im Hinblick auf die benötigte Anlagenstellfläche möglich.

Gestartet wurde ERFEB Ende 2017 und ist auf eine Laufzeit von drei Jahren ausgelegt. Im Rahmen des Projekts entwickeln die Forschungspartner unterschiedliche Heizschichten und führen Verarbeitungstests durch. Außerdem untersuchen sie Methoden zur Applikation und Nutzung des Verfahrens im Bereich des Lötens und darüber hinaus. Das Projekt unter Leitung des Projektträgers Forschungszentrum Jülich wird durch das BMWi gefördert. Begleitet wird es von der Universität Rostock und Neue Materialien Bayreuth. Projektpartner zur Realisierung des Lötsystems ist Seho Systems.


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