elektronikpraxis 10/2016

Wissen.
Impulse.
Kontakte.
10
B19126
19. Mai 2016
€ 12,00
www.elektronikpraxis.de
Tausch von Ladespulen
für das drahtlose Laden
Sende- und Empfangsspulen sind Schlüsselkomponenten induktiver Ladesysteme,
bei deren Austausch einiges zu beachten ist.
Röntgen erhöht
Prozesssicherheit
Leistungsintegrität
in PCB-Designs
Silizium-MEMS als
Zeitreferenz
Mit dem Einsatz der 3DRöntgeninspektion lässt
sich die Prozesssicherheit
deutlich erhöhen. Seite 38
Die PI-Analyse gibt schnell
einen genauen Einblick in
das Stromversorgungsnetz
einer Platine.
Seite 42
MEMS-Oszillatoren lösen
immer mehr Quarzoszillatoren ab – und das hat gute
Gründe.
Seite 62
SPONSORED BY
EDITORIAL
Die besten Konferenzen in Juni
und Juli für Elektronikprofis
A
ls Chef von ELEKTRONIKPRAXIS
möchte ich Sie heute auf unsere
neun Seminare und Konferenzen
in Juni und Juli hinweisen, in der Hoffnung, dass ein interessantes Weiterbildungsangebot für Sie dabei ist. Unser
Themenbogen spannt sich von der Entwicklung über die Elektronikfertigung bis
hin zur Software und zum Elektronikmanagement. Aber der Reihe nach:
Vom 6. bis 8. Juni laden wir alle Steckverbinderanwender zum 10. Anwenderkongress Steckverbinder nach Würzburg
ein. Zum Jubiläum haben wir ein ganz
besonderes Programm erstellt.
Am 16. Juni findet die Tagung „Zuverlässigkeit in der Leistungselektronik“ in
Stuttgart statt. Unser Partner ist hier das
ZFW unter Leitung von Prof. Griesinger.
In München findet am 22. und 23. Juni
das Hands-on-Seminar Industrie 4.0 statt.
Unser Partner ist hier der Lehrstuhl von
Frau Professor Birgit Vogel-Heuser von
der TU München, die das Thema Industrie
4.0 bereits von Beginn an begleitet.
Am 23. Juni findet in Würzburg der 14.
EMS-Tag statt. Führungskräfte von EMSProvidern, Inhouse-Fertigern und deren
Zulieferer treffen sich, um sich über die
Trends der Branche zu informieren.
„Was Sie über Stecker,
Leistungselektronik,
Industrie 4.0, EMS, EMV,
Linux, Strategie, LEDs und
FPGAs wissen sollten...“
JETZT
ANMELDEN!
Johann Wiesböck, Chefredakteur
[email protected]
Ins österreichische Gmunden laden wir
alle Entwickler und Anwender von Stromversorgungen am 23. und 24. Juni ein zum
Seminar „Power meets EMV“. Unser Partner ist hier der Power-Spezialist RECOM.
Vom 4. bis 8. Juli findet in Würzburg die
11. Embedded-Linux-Woche statt. Einsteiger und Profis finden hier Angebote.
Am 5. Juli laden wir Führungskräfte
zum 3. ESE-Management-Summit ein.
Zielpersonen sind alle, die die Softwareentwicklung in ihrem Unternehmen
strategischer angehen wollen als bisher.
Um LED-Beleuchtung in der elektrotechnischen Praxis geht es in einem Seminar am 12. Juli 2016 in Stuttgart.
„FPGA-Systeme zeitgemäß entwickeln“
ist das Motto beim FPGA-Kongress vom 12.
bis 14. Juli in München. 18 Seminar-Tracks
decken alle relevanten Themen ab.
Info: www.elektronikpraxis.de/event
10. Anwenderkongress
Steckverbinder
06. – 08. Juni 2016, Vogel Convention Center Würzburg
Europas größter Fachkongress zum
Thema ist der Pﬂichttermin für alle, die
Steckverbinder entwickeln oder einsetzen und interessante Kontakte knüpfen
möchten.
steckverbinderkongress.de
Herzlichst, Ihr
VERANSTALTER:
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
3
www.vogel.de
INHALT Nr. 10.2016
STROMVERSORGUNGEN
Tausch von Ladespulen
für die drahtlose
Energieübertragung
Drahtlose Ladetechniken liegen voll im Trend –
vor allem bei mobilen Geräten wie Smartphones,
Tablets oder Laptops. Schlüsselkomponenten
beim drahtlosen Laden sind die Ladespulen
und die zugehörigen Regler-ICs. Dieser Beitrag
beschreibt Methoden zum Tausch drahtloser
Ladespulen am Beispiel einer Demoschaltung auf
Basis der Empfängersteuerung LTC4120 von Linear
Technology mit drahtlosen Stromladespulen von
Würth Elektronik eiSos.
21
ELEKTRONIKSPIEGEL
6
Zahlen, Daten, Fakten
8
Veranstaltung
16
Branchen & Märkte
SCHWERPUNKTE
Stromversorgungen
TITELTHEMA
21
Ladespulen für die drahtlose Energieübertragung
Schlüsselkomponenten eines induktiven Ladesystems für
Smartphone & Co. sind die Sende- und Empfangsspulen.
Worauf Sie beim Austausch von Ladespulen achten sollten.
Elektronikfertigung
34 Empfindliche Bauteile durch Lackierung schützen
Störungsfrei bei Wind und Wetter: Mit einer neuen SCSLackierlinie werden Leiterplatten, die in sensiblen Bereichen eingesetzt werden, vor Umwelteinflüssen geschützt.
36 Die Elektronikfertigung gezielt weiterentwickeln
Am 23. Juni findet der Würzburger EMS-Tag statt. Erfahrene
Experten geben wichtige Impulse für Führungskräfte.
38 Röntgeninspektion für höhere Prozesssicherheit
Leesys hat sein Portfolio um die 3D-Röntgeninspektion
erweitert, um eine höhere Prozesssicherheit zu gewährleisten und somit die Kundenzufriedenzeit zu erhöhen.
4
Elektronik-Design
42 Leistungsintegrität in PCB-Designs sicherstellen
Bei niedrigen Versorgungsspannungen und hohen Strömen ist der Spannungsabfall nicht vernachlässigbar. Die
PI-Analyse gibt schnell einen genauen Einblick in das
Stromversorgungsnetz einer Platine.
Verbindungstechnik
46 Der Produktionsstandort muss sich täglich bewähren
Seit mehreren Jahrzehnten ist die Diskussion um den
Produktionsstandort Deutschland ein Thema. Doch wie
kann man den deutschen und europäischen Standort
dauerhaft sichern?
48 Verbindungen für den modularen Maschinenbau
Eine neue werkzeuglose Schnellanschlusstechnologie
sowie ein Andockrahmen für den passgenauen Modulanschluss erleichtern die Arbeit für den Maschinenbauer.
HARTING hat eine Reihe neuer Schnittstellen vorgestellt,
mit denen Anwender Zeit und Kosten sparen können.
Wärmemanagement
56 Small-Form-Factor-Elektronik lüfterlos kühlen
Miniaturisierung und höhere Prozessorleistung bedingen
eine optimale Kühlung. Die lüfterlose Konduktionskühlung
stellt dies durch eine effektive Wärmeabfuhr sicher.
Takterzeugung
62 Silizium-MEMS als Zeitreferenz nutzen
Lange gaben Quarzoszillatoren in elektronischen Systemen den Takt vor. Diese werden aber mehr und mehr von
MEMS-Oszillatoren verdrängt – und das hat gute Gründe.
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
34
Wie Sie Bauteile durch
Lackierung schützen
48
Verbindungen für den
Modulanschluss
56
Small-Form-Factor-Elektronik lüfterlos kühlen
62
Silizium-MEMS als Zeitreferenz nutzen
TIPPS & SERIEN
Meilensteine der Elektronik
26 Kontron punktet mit agiler Produktstrategie
Dank des umfangreichen Portfolios an Hardware-, Software- und Servicelösungen ist Kontron fit für die Anforderungen globaler und nationaler Märkte sowie individueller
Kundenwünsche.
28 Unternehmergeist und Verantwortung für die Region
Die Zollner Elektronik AG, der EMS-Anbieter aus dem Bayerischen Wald, spielt bei den ganz großen Fertigern der Welt
mit: den Top 15 der Branche. Den Grundstein legte Firmengründer Manfred Zollner 1965.
The EBV IoT
Smart, Secure, Connected – Everywhere
ZUM SCHLUSS
Seit Jahren betreut EBV Kunden in ganz Europa bei Anwen
66 Paul Heremans, imec
dungen, die heute unter den Begriff IoT fallen. Die EBV
Vorhersagen bei der flexiblen Elektronik sind schwierig.
Vertriebsteams und unsere Markt und Technologiesegmente
unterstützen Kunden dabei eigene IoT Anwendungen zu
entwickeln und neue Features wie wireless und security zu
integrieren. Zusätzlich bieten wir mit EBVchips ganz neue
RUBRIKEN
3
Produkte an, die es so im Markt noch nicht gibt. Für alle Fragen
rund ums Thema IoT wenden Sie sich bitte an Ihre lokalen EBV
Editorial
Partner oder besuchen Sie uns unter ebv.com/iot.
60 Impressum
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
5
Distribution is today.
Tomorrow is EBV!
www.ebv.com/de
Bild: Rohde & Schwarz
ELEKTRONIKSPIEGEL // ZAHLEN, DATEN, FAKTEN
AUFGEMERKT
1938: Tragbare Quarzuhr
Im Jahr 1933 gründeten Dr. Rohde und Dr. Schwarz das „Physikalisch-Technische Entwicklungslabor (PTE)“ in München. Dort entwickelten sie 1938 die erste tragbare Quarzuhr vom Typ CFQ, welche das PTE weit über die Grenzen Deutschlands bekannt machte.
Die Quarzuhr war gleichzeitig ein Normalfrequenzerzeuger und
hatte eine Genauigkeit von ±0,004 Sekunden pro Tag. Im Vergleich
zu den Quarzuhren der Konkurrenz und der Reichsanstalt wog die
Uhr des PTE nur 36 kg. Ein dazugehöriges Gestell kam zusätzlich
6
auf 10 kg. Das Gerät wurde als genaues Zeit- und Frequenznormal
für vielfältige Anwendungen entwickelt. Es war ebenso geeignet,
die Normalfrequenzen für Laboratorium und Prüffelder zu liefern
und genaue Zeit und Zeit-Impulse anzugeben. Die Uhr ließ sich
universell einsetzen: als astronomische Uhr, Schiffsuhr und als
Normaluhr für Fabriken und Kraftwerke. Sie sollte als Synchronisier-Hilfsmittel zur Uhrenkontrolle dienen und als Frequenznormal für Kraftwerke, Prüffelder und Labore.
// HEH
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
ELEKTRONIKSPIEGEL // ZAHLEN, DATEN, FAKTEN
AUFGEDREHT: Essemtec Fox
Bestückung
Kleinste
Mikropumpe
Wissenschaftler des Fraunhofer EMFT wollen Mikropumpen so klein machen,
dass die Herstellungskosten sinken und eine industrielle Produktion in großen
Stückzahlen erlauben. Das
Münchner Team hat eine
Mikropumpe mit 5 mm x 5
mm x 0,6 mm entwickelt.
Auf einem 8''-Wafer fänden
mehr als 1000 Mikropumpen Platz. Bei Stückzahlen
von mehr als 200 Wafer/
Woche würden die Herstellungskosten im Vergleich
zu einem Chip mit 7 mm x 7
mm x 0,8 mm deutlich sinken.
// HEH
AUFGESCHNAPPT
Unter einer Minute. Das
schließt die Ladezeit
des Programms, die Justierung der Zuführung
und die Wiederaufnahme der Produktion ein.
Standfläche
Flexibilität
Funktionalität
Bauteile
Mit Längenabmessungen von 1027 x 1117
Millimetern beträgt die
Grundfläche der Maschine wenig mehr als
einen Quadratmeter.
Das System verfügt
neben dem Bestückkopf
über einen Jet-Dispenser, der Klebstoff
oder Lotpaste auf die
Leiterplatte aufträgt
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
180 Feeder finden an
der Maschine Platz. Das
System kann Leiterplatten von einer Größe
von bis zu 406 x 305
Millimetern bestücken.
Die Maschine kann
Komponenten von der
0201-Baugröße (0,6 x
0,3 Millimeter) bis hin
zu maximal 80 x 33 Millimetern platzieren.
Auf der diesjährigen SMT Hybrid Packaging hat
der Schweizer Hersteller Essemtec das kompakte
Bestückungssystem Fox vorgestellt. Die Standfläche der Maschine beträgt nur wenig mehr als einen Quadratmeter, zum Betrieb – einschließlich
aller Feeder – sind nur 2,3 Quadratmeter erforderlich. Mit einer Umrüstzeit von unter einer Minute kommt das System insbesondere Fertigern
entgegen, die eine Vielzahl unterschiedlicher
Produkte herstellen.
// FG
„Industrie 4.0 ist kein finaler
Zustand, den es zu erreichen gilt.
Industrie 4.0 ist vielmehr ein Prozess, dessen Entwicklung ständig
voranschreitet.“
Auflösung bei der
OLED verbessert
Erich Brockard, EBV Elektronik
500
Umrüstzeit
Die maximale Bestückleistung der Fox beträgt
5000 Bauteile pro Stunde bei einer Präzision
von 50 Mikrometern bei
voller Geschwindigkeit.
Wissenschaftler des Fraunhofer FEP haben einen
Ansatz entwickelt, bei dem die Emissionsfläche
einer OLED hochauflösend strukturiert werden
kann. Die patentierte Technik ermöglicht es, eine
OLED erst vorzufertigen und nach der Verkapselung mit dem Elektronenstrahl beliebige Strukturen oder Bilder zu erzeugen.
// HEH
AUFGEZÄHLT
Die Daimler AG richtet das Mercedes-Benz
Werk Hamburg mit einer Investition von 500
Millionen Euro neu aus und erweitert das Produktportfolio um Schlüsselkomponenten der
Elektromobilität. Dies ist Bestandteil des Zukunftsbilds, das die Werkleitung gemeinsam
mit dem Betriebsrat beschlossen hat.
7
ELEKTRONIKSPIEGEL // VERANSTALTUNG
So erlangen Sie die volle Kontrolle
über FPGA- und SoC-Entwicklung
Vom 12. bis 14. Juli findet in München der FPGA-Kongress statt.
Erfahrene Experten vermitteln hier tiefe Einblicke in die rasante
Entwicklung der programmierbaren Bausteine: www.fpga-kongress.de
Vortragsreihen, Workshops und
Ausstellungen
Gemeinsam führen Michael Schwarz, Ansprechpartner für Veranstaltungen und Seminare des FPGA-Schulungsanbieters PLC2,
und Sebastian Gerstl, ELEKTRONIKPRAXISRedakteur für Mikroelektronik und Embedded Systeme, durch das Programm der Veranstaltung. Vier Vortragsreihen zu unterschiedlichen Kernthemen sowie zwei parallele Seminar- und Tutorial-Tracks bieten den
Kongressteilnehmern ein umfangreiches
und reichhaltiges Angebot an allen drei Veranstaltungstagen.
So hält bereits der 12. Juli ein besonderes
Highlight für den Umgang mit Hardwarebeschreibungssprachen bereit: Jim Lewis, Er-
8
Bild: Vogel Business Media
F
PGA-Technologien haben einen wahren
Evolutionssprung vollbracht, was neue
Denkansätze und Lösungen von Hardware- als auch Software-Entwicklern erfordert. Die Bausteine bergen das Potential für
höhere Leistung bei gleichzeitig niedrigerem
Stromverbrauch, als es Mikroprozessoren
alleine bieten könnten. Ihre hohe Konfigurierbarkeit macht sie zu einer hochflexiblen
Lösung, sowohl was die Zukunftssicherung
von Legacy-Systemen als auch die Anpassbarkeit komplexer SoCs im Embedded
Bereich betrifft.
Mit dem FPGA-Kongress, der von ELEKTRONIKPRAXIS und dem Schulungscenter
PLC2 GmbH veranstaltet wird, greifen wir
diesen Fortschritt herstellerübergreifend auf
– und fokussieren anwendergerechte Lösungen, die Sie schnell in Ihren eigenen Entwicklungs-Alltag integrieren können.
Vom 12. bis zum 14. Juli 2016 versammeln
sich daher anerkannte Experten im Gebiet
der FPGAs, Schulungsleiter und Hochschuldozenten, aber auch Industrievertreter, Entwickler und Einsteiger in die Thematik im
NH Hotel München-Dornach, um sich über
aktuelle Entwicklungen im Gebiet der programmierbaren Logik und die wichtigsten
Aspekte eines modernen Design-in-Prozesses auszutauschen.
Der FPGA-Kongress: Ein erlebnisnahes Praxisforum für den Erfahrungsaustausch rund um die Welt der
Programmierbaren Logikbausteine – für Einsteiger wie für Profis.
finder und Chairman von OSVVM (OpenSource VHDL Verification Methodology) und
Experte auf dem Gebiet der VHDL (Very High
Speed Integrated Circuit Hardware Description Language) reist aus den USA an, um
einen Ausblick auf die zukünftige Entwicklung der Programmiersprachen für FPGADesigns zu gewähren.
Jeder namhafte Anbieter von FPGA-Architekturen ist vertreten: Xilinx, Lattice oder
Microsemi geben Einblicke in den aktuellen
Stand der FPGA-Technik, von heterogenen
Multicore-Prozessen, zukunftssicheren Safety- und Security-Ansprüchen bis zu den
Herausforderungen, die das Internet of
Things an moderne FPGA-Designs stellt. In
der Keynote am 12. Juli wird darüber hinaus
David Thomas von der Intel Programmable
Solutions Group (ehemals Altera) einen
Überblick über den aktuellen Stand der Technologie wie auch künftige Architekturen,
Trends und Herausforderungen verschaffen. Am dritten Veranstaltungstag wird Shigenori Othani, FPGA-Experte aus Japan, über
eine FPGA-basierte Lösung für Ultra-HD-Videosysteme referieren.
In diesem Jahr bietet der FPGA-Kongress
zudem die Möglichkeit, direkt an Entwicklungsboards den Umgang mit den programmierbaren Bauteilen zu erproben und zu
vertiefen. So bietet unter anderem Eugen
Krassin von PLC2, einem der führenden FPGA-Schulungszentren Europas, am ersten
Veranstaltungstag einen anschaulichen
Workshop zum Einstieg in die Entwicklung
mit Xilinx-Bausteinen. Am zweiten Veranstaltungstag können Nutzer von Altera-Produkten in den Tutorials von ebv Elektronik
ihren Erfahrungsschaft weiter vertiefen. Und
(Wieder-)Einsteiger bekommen in den anschaulichen Seminaren von b1 engineering
essentielle Grundlagen über den aktuellen
Stand der FPGA-Entwicklung vermittelt.
Achtung: Die Tutorials sind auf je 30 Plätze begrenzt. Melden Sie sich daher frühzeitig
an, bevor Ihr Wunschthema ausgebucht ist!
Workshop-Teilnehmer erhalten zudem die
Möglichkeit, einige der zur Verfügung stehenden Entwicklungsboards zu einem vergünstigten Preis vor Ort zu erwerben. // SG
ELEKTRONIKPRAXIS
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
ELEKTRONIKSPIEGEL // NEWS & PERSONALIEN
HANNOVER MESSE
Bild: Deutsche Messe
Zwei gute Freunde beim Messerundgang
Gelöste Stimmung: Beim Messerundgang von US-Präsident Barack Obama
und Bundeskanzlerin Angela Merkel
gibt es Technik zum Anfassen.
„Ist das eine deutsch-amerikanische Zusammenarbeit?“, fragte
US-Präsident Barack Obama fast
an jedem Stand beim Messe-Eröffnungsrundgang mit Bundeskanzlerin Angela Merkel, wenn
ihm ein neues Produkt vorgestellt wurde.
Sowohl die deutschen als auch
die amerikanischen Aussteller
haben ihre Hausaufgaben gemacht und ernten ein „Das gefällt mir“ samt zustimmendem
Kopfnicken vom amerikanischen
Staatsoberhaupt. Am Stand des
Ausstellers ifm electronic wedeln
die Mitarbeiter mit kleinen Fähnchen von der zweiten Standetage
herab, schon lange bevor Obama
und Merkel angekommen sind.
Das könnten sie sich vom Eröffnungsabend abgeschaut haben, denn auch dort bewegte
sich eine lange Reihe Kuka-Roboter rhythmisch gemeinsam mit
menschlichen Tänzern, bevor sie
zur Verabschiedung mit der
deutschen und amerikanischen
Flagge winkten.
Dieses Bild der heilen Welt
wollen wohl auch beide durch
gegenseitiges Lob und Anerken-
nung unterstreichen. Denn auf
der Sachebene werden die Krisenherde weltweit angesprochen, von Syrien über die Ukraine bis hin zur Entwicklung in
Libyen. Mehr als ein Mal fordert
Obama Europa zur Geschlossenheit auf. Ebenso verbindet beide
das derzeit verhandelte Freihandelsabkommen TTIP, das nicht
zuletzt durch Demonstrationen
und Querschüsse von der Regierungsbank noch keine ausgemachte Sache ist.
// FG
Deutsche Messe
VERNETZTE PRODUKTION
VDI und ZVEI schreiben Referenzarchitektur für Industrie 4.0 fort
10
Überlegungen gemeinsam mit
dem ZVEI und der Plattform Industrie 4.0 weitergeführt. Das
Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI4.0) führt die
wesentlichen Elemente von Industrie 4.0 (I4.0) in einem dreidimensionalen Schichtenmodell
zusammen.
Anhand dieses Gerüsts kann
Industrie-4.0-Technologie systematisch eingeordnet und weiterentwickelt werden. Komplexe
Zusammenhänge können so in
kleinere, überschaubare Pakete
aufgegliedert werden.
Der Report stellt insbesondere
die Struktur der sogenannten
Verwaltungsschale vor. Grob gesagt enthält diese Instanz die
Metadaten, die für die datentechnische Verwaltung eines Assets
erforderlich sind.
Ähnlich einer Website verfügt
die Verwaltungsschale über eine
eindeutige Identität, einen Header und einen Body. Im Body
sind die Informationen zum jeweiligen Gegenstand niedergelegt, der Header enthält die Informationen zur Verwaltung des
betreffenden Dinges.
Damit eröffnet die Verwaltungsschale die Möglichkeit einer einfachen Einordnung aller
Beschreibungen einer Industrie-
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Zur diesjährigen Hannover Messe hat der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) zusammen mit dem
Zentralverband Elektrotechnikund Elektronikindustrie (ZVEI)
eine überarbeitete Fassung des
gemeinsamen Statusreports
„Fortentwicklung des Referenzarchitekturmodells für die Industrie 4.0-Komponente“ vorgelegt. Die Aktualisierungen basieren auf einem breiten Konsens
der unterschiedlichen Indus
-triebranchen sowie der Wissenschaft. Somit sind die im Statusreport vorgestellten Ergebnisse
als Grundlage für den wirtschaftlichen Erfolg von Industrie 4.0 in
Deutschland zu sehen.
Das Referenzarchitekturmodell ist eine der Voraussetzungen, damit die vernetzte Produktion und das Internet der Dinge
in die Tat umgesetzt werden
können. Den weltweiten Wettlauf werden nach Ansicht der
beiden Verbände die Unternehmen desjenigen Landes gewinnen, die die besten Strategien
sowie nutz- und gewinnbringende Ideen für Geschäftsmodelle
entwickeln.
Ausgehend von dem Statusreport der VDI/VDE-Gesellschaft
Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) zur letztjährigen
Hannover Messe wurden die
4.0-Komponente. Ausgehend
vom Geschäftsmodell (Business)
können die Funktionen und Informationen, die Möglichkeiten
der Kommunikation und der Integration sowie das Asset selbst
beschrieben werden.
In der zweiten Dimension können entsprechend der Automatisierungspyramide diese Beschreibungen der Produkt-,
Feld-, Control-, Station-, Enterprise-Ebene bis zum Global Network zugeordnet werden.
Die Besonderheit des RAMI4.0
ist, dass diese Zuordnung über
den gesamten Lebenszyklus (von
der Idee über die Produktion und
Nutzung bis zum Recycling)
stattfinden kann – und dies unterscheidet RAMI4.0 vom konkurrierenden Referenzarchitekturmodell des Industrial Internet
Consortium (IIC). Auf der Basis
von RAMI4.0 arbeitet der VDI
derzeit an verschiedenen Richtlinien, wie das Modell von Unternehmen genutzt werden kann.
Der Statusreport „Fortentwicklung des Referenzarchitekturmodells für die Industrie
4.0-Komponente“ steht kostenfrei zum Download unter der
Adresse www.vdi.de/industrie40
bereit.
// FG
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VDI/ZVEI
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
ELEKTRONIKSPIEGEL // NEWS & PERSONALIEN
NACH REKORDJAHR 2015
2015 hat Bosch einen Rekordumsatz in Höhe von 70,6 Milliarden
Euro erzielt. Obwohl die Konjunkturaussichten für 2016 verhalten sind und politische Unsicherheiten bestehen, wird ein
weiteres Umsatzwachstum zwischen drei und fünf Prozent erwartet. In den ersten drei Monaten stieg der Umsatz von Bosch
um knapp drei Prozent – wechselkursbereinigt rund vier Prozent – gegenüber einem nominal
starken Vorjahresquartal. // SG
Bild: Bosch
Bosch bleibt auf Wachstumskurs
Die Zukunft im Blick: Dr. Volkmar Denner, Vorstandschef von Robert Bosch
bei der diesjährigen Bilanzpressekonferenz in Renningen.
Bosch
FÜHRUNGSWECHSEL
Bild: Cypress
Cypress-CEO Rodgers tritt zurück
T.J. Rodgers: Der 68-Jährige zieht sich
als CEO von Cypress zurück. Fortan
wird er sich wieder mehr der technischen Seite der Branche widmen.
T.J. Rodgers, CEO des Halbleiterherstellers Cypress, hat kurzfristig seinen Rücktritt angekündigt.
Die Nachfolgersuche läuft. Der
68-jährige bleibt dem Unternehmen als Vorstand und Projektmanager erhalten. Ein vierköpfiges Gremium – Hassane ElKhoury (EVP Programmierbare
Systeme), Dana Nazarian (EVP
Speicherprodukte), Joe Rauschmayer (EVP Produktion) und
Thad Trent (CFO) – kümmert sich
ums Tagesgeschäft.
// SG
Cypress
VDE
Das Internet der Dinge (IoT) ist
in zehn Jahren da. Das sagen 72
Prozent der VDE-Mitgliedsunternehmen, die der Verband für den
„Trendreport 2016 Internet of
Things“ anlässlich der Hannover
Messe befragte. Acht von zehn
Betrieben sind besorgt, dass
Deutschland im Innovationswettlauf zurückfällt. 52 Prozent
der teilnehmenden VDE-Unternehmen halten die USA für den
Vorreiter in Sachen IoT, auf Platz
2 folgt Asien.
// FG
Bild: fotohansel/Fotolia
Sorge um Zukunftsfähigkeit
VDE
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
Industrie 4.0: Acht von zehn VDEMitgliedsfirmen fürchten, dass
Deutschland gegenüber den USA und
Asien zurückfällt.
11
ELEKTRONIKSPIEGEL // NEWS & PERSONALIEN
EISSENSOREN
Ende März 2016 hat sich die
Phoenix Contact Innovation
Ventures GmbH an der Eologix
Sensor Technology GmbH beteiligt. Das Investment in sechsstelliger Höhe soll der schnelleren
Expansion des Unternehmens
dienen. Eologix Sensor Technology mit Sitz im österreichischen
Graz ist ein technologisch führender Anbieter von Sensorsystemen zur Detektion von Eis auf
Oberflächen, insbesondere bei
Windkraftanlagen. Die Systeme
bestehen aus flexiblen, drahtlosen Sensoren, die auf die Rotor-
blätter aufgeklebt werden und
präzise eine Eisbildung erkennen. Die erfassten Messdaten
werden per Funk an die Steuerung übertragen, die dann Maßnahmen zur Enteisung einleiten
kann. Das minimiert die Stillstandszeiten der Windkraftanlagen. Nachdem die drei Gründer
Michael Moser, Thomas Schlegl
und Hubert Zangl erste Kunden
und Projekte gewonnen haben,
möchten sie das Unternehmen
mit hoher Dynamik weiter wachsen lassen. Gemeinsam mit
Phoenix Contact sollen jetzt
nächste strategische Schritte getan werden. Neben dem Investment bietet auch das Vertriebsnetzwerk der Phoenix ContactGruppe eine operative Unterstützung bei der Erschließung des
Marktes.
Eologix Sensor Technology
wurde von Michael Moser, Thomas Schlegl und Hubert Zangl
gegründet und startete 2013 als
Projekt im Science Park Graz mit
flexiblen, drahtlosen Sensoren
zur Eisdetektion.
// KR
Phoenix Contact
Bild: Phoenix Contact
Phoenix Contact beteiligt sich an Eologix Sensor Technology
Eologix: Michael Moser, Thomas
Schlegl und Hubert Zangl mit Sensoren zur Eisdetektion.
VERBINDUNGSTECHNIK
Bild: Harting
Stefan Olding ist neuer Geschäftsführer von HARTING Deutschland
Harting: Stefan Olding ist neuer Geschäftsführer der HARTING Deutschland GmbH & Co. KG in Minden.
Seit Anfang Februar leitet Stefan
Olding als Geschäftsführer die
größte Vertriebsgesellschaft der
HARTING Technologiegruppe. Er
folgt damit auf Rüdiger Prill, der
nach zehn Jahren Tätigkeit als
Geschäftsführer von HARTING
Deutschland weiterhin dem Unternehmen als Berater und Verantwortlicher für die Gremienarbeit verbunden bleibt.
„Ich freue mich sehr an der
Weiterentwicklung unserer erfolgreichen deutschen Vertriebsgesellschaft mitzuarbeiten und
gemeinsam mit meinen Kollegen
unser Leistungsportfolio an den
sich ändernden Bedürfnissen
unserer Kunden auszurichten“,
erklärt Olding. „Unser Ziel ist es,
mit der Einführung neuer digitaler und effizienter Vertriebstools
die Zufriedenheit unserer Kunden signifikant zu erhöhen.“
Der studierte Elektrotechniker
(Dipl.-Ing. FH Osnabrück) begann seine berufliche Karriere
Mitte 1986 als Projektingenieur
MSR Technik und Prozessleittechnik bei der Hartmann &
Braun AG, Schoppe & Faeser
GmbH in Minden.
Nach mehreren beruflichen
Stationen folgte er Anfang 1999
dem Angebot der PILZ GmbH &
Co. KG / Ostfildern, einem international aufgestellten Komplettanbieter sicherer Automatisierungstechnik.
Hier wurde Olding die Verantwortung für das Key Account
Management Automotive übertragen, bevor er im Jahr 2007 die
Leitung der gesamten deutschen
Vertriebsorganisation
übernahm.
// KR
Harting
VERBINDUNGSTECHNIK
WAGO steigert Umsatz um 9 Prozent auf 720 Millionen Euro
12
der Umsatzanteil bei 28,8 Prozent. Das übrige Europa erreichte einen Umsatzanteil von 39,7
%, Asien 17,1 %, Amerika 13,3 %.
Im Rest der Welt wurden 1,1 %
des Umsatzes generiert. Das Unternehmen hat im vergangen
Jahr rund 100 Mio. Euro investiert. Knapp 80 % flossen dabei
in die deutschen Standorte – wie
Bild: Wago
Die WAGO-Gruppe hat im Geschäftsjahr 2015 einen Umsatz
von 720 Mio. Euro erzielt und das
Vorjahresergebnis (661 Mio. Euro) um 9% gesteigert. „Wachstumstreiber in diesem Jahr war
besonders der europäische
Markt. Die BRIC-Staaten haben
im Vergleich zu den Vorjahren
einen etwas geringeren Teil zur
Umsatzsteigerung beigetragen“,
erklären die Geschäftsführer
Sven Hohorst und Axel Börner.
Sie erwarten auch für das aktuelle Geschäftsjahr ein moderates
Wachstum. In Deutschland lag
WAGO: Die Geschäftsleitung ist mit dem Umsatzplus von 9 Prozent zufrieden.
das neue Kunden- und Schulungszentrum „Communication
Center“, die Stanzerei in Minden
sowie in den Ausbau des Logistikzentrums in Sonderhausen.
„Darüber hinaus haben wir mit
der Beteiligung an der Firma
M&M Software einen bisherigen
Entwicklungspartner unserer
wachsenden Automatisierungssparte übernommen“, so Hohorst. Für das aktuelle Jahr seien
Investitionen in ähnlicher Höhe
geplant.
// KR
WAGO
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
ELEKTRONIKSPIEGEL // NEWS & PERSONALIEN
ENERGIEKETTEN-ANWENDUNG
Roboter für das Arbeiten auf Bohrinsel gewinnt goldenen vector 2016
Der „Drill-floor Robot DFR-1500“
von Robotic Drilling Systems aus
Norwegen ist der zentrale Roboter in einem System für komplett
automatisierte Ölbohrungen. Wo
derzeit Arbeiter per Hand die
Bohrelemente mit hohem Kraftaufwand verschrauben, arbeitet
das Unternehmen an der Ölbohr-
plattform der Zukunft, auf der
Roboter die Bohrungen vorbereiten und durchführen.
Der DFR-1500 greift einzelne
Bohrelemente und bringt sie in
die Position für den Bohrvorgang. Zum Einsatz kommen hier
mehrere RBR-Systeme von igus
in den Gelenken des Roboters,
die für die Versorgung von Energie, Daten sowie Medien zuständig sind. RBR steht dabei für
„rückwärtigen Biegeradius“, da
die Ketten auf der Seite liegend
eingesetzt werden und die Kettenglieder sich in beide Richtungen bewegen können, wodurch
Rotationsbewegungen möglich
sind. Diese Lösung der Energieführung überzeugte die Jury des
vector award 2016. Den Preis, der
mit 5.000 Euro dotiert ist, erhielt
Jimmy Bostrom, COO bei Robotic
Drilling Systems, auf der Hannover Messe am igus-Stand. // KR
igus
ZVEI/IKB-STUDIE
Abwertung fördert den Export
Änderungen des Wechselkurses
zwischen Euro und US-Dollar
haben sich in der Vergangenheit
auf die Ausfuhrentwicklung der
deutschen Elektroindustrie ausgewirkt. Zu diesem Ergebnis
kommt eine gemeinsame Studie
der IKB Deutsche Industriebank
AG und des ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V.
„Unsere gemeinsame Analyse
der letzten anderthalb Jahrzehnte zeigt, dass Euro-Abwertungen
regelmäßig mit einem überdurchschnittlichen Anstieg der
Elektroexporte einhergehen –
und umgekehrt“, so Dr. Andreas
Gontermann, Chefvolkswirt des
ZVEI. „Allerdings ist der Wechselkurs nur ein Einflussfaktor
unter vielen, dessen Gewicht
zudem davon abhängt, welche
Fachbereiche der Branche man
betrachtet.“
Mittelfristig schlagen sich
Wechselkurseinflüsse auch in
den strategischen Entscheidungen der Unternehmen nieder. Dr.
Klaus Bauknecht, Chefvolkswirt
der IKB, erläutert: „International
agierende Unternehmen benötigen angesichts der hohen Volatilität auf den Devisenmärkten
eine passgenau zugeschnittene
Risiko- und Absicherungsstrategie. Dies gilt vor allem im aktuellem Umfeld einer möglicherweise nachhaltigen Zinswende in
den USA.“
// AI
™
INTERCONNECT-KOmPONENTEN uNd HaRdwaRE
Batterieklemmen,-Kontakte und -Halter
Sicherungsklemmen und -Halter
Klemmen und Messstellen
Distanzstücke und Abstandshalter
Stecker und Buchsen
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Denn auf Die inneren Werte kommt es an
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ZVEI/IKB
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
13
ELEKTRONIKSPIEGEL // VERANSTALTUNG
EMV-konforme Entwicklung und
Integration von Stromversorgungen
Bild: RECOM
Unter dem Motto ‚Power-Supply meets EMC-Knowhow‘ führt RECOM
ein Seminar mit den Schwerpunkten EMV-Messtechnik, Störungsarten
sowie kritisches Design im und am Schaltnetzteil durch.
com-power.com/emc. Die Teilnehmerzahl ist
limitiert auf 25 Personen.
Tipp der Redaktion: Da Gmunden – nicht
weit von der Deutschen Grenze – in einer
wunderschönen Landschaft liegt und das
Seminar an einem Freitag endet, könnte man
als Teilnehmer auf die Idee kommen, das
Wochenende dort zu verbringen.
3-Meter-Semi-AnechoicChamber entspricht CISPR-16
Bild 1: Die von Rohde & Schwarz ausgestattete 3-m-SAC (Semi Anechoic Chamber) in der RECOM-Zentrale
entspricht der Norm CISPR-16
D
ie Einhaltung der EMV-Richtlinie wird
bei der Zertifizierung neuer Elektronik-Produkte nicht selten zum entscheidenden Kriterium. Erfolgen nämlich
Positionierung und Leitungsführung rund
um die Stromversorgung nicht von Beginn
an unter EMV-Aspekten, sind Probleme bei
der EMV-Prüfung programmiert.
Teure Re-Designs und die Kosten für eine
verspätete Markteinführung sind die Folge.
Die Firma RECOM widmet diesem wichtigen
Thema eine Reihe praxisorientierter Seminare für Elektronik-Entwickler und Gerätebauer. Das nächste dieser Seminare findet
am 23. und 24. Juni 2016 in Kooperation mit
ELEKTRONIKPRAXIS im Headquarter in
Gmunden (Österreich) statt: www.recompower.com/emc.
Ein EMV-Seminare mit besonderer Teilnehmerbetreuen
Unter dem Motto ‚Power-Supply meets
EMC-Knowhow’ erfahren die Teilnehmer viel
14
Wissenswertes über EMV-konformes Design
– von Bauteil-Positionierung und Leitungsführung über spezifische Richtlinien und
Messtechnik bis hin zu konkreten Problemlösungen. Das Seminar hat folgende Schwerpunkte:
EMV-Messtechnik: Wie kommt man zu
einem Messergebnis?
Störungsarten: Entstör-Komponenten in
der Anwendung
EMC: kritisches Design im und am Schaltnetzteil
First time fail: Herangehensweise bei der
Suche von Lösungen
Design-Regeln: Schaltplan- und LayoutEmpfehlungen
Mess-Workshop: fünf Live-Messungen in
der EMC-Chamber
Die Seminargebühr beträgt 500 € inkl. Verpflegung, Hotelübernachtung (!) und Seminarunterlagen. Termine sind der 23. und 24.
Juni 2016. Die Seminarsprache ist Deutsch.
Anmelden können Sie sich unter www.re-
Um sich dem Thema Stromversorgung
noch intensiver widmen zu können, hat RECOM in Österreich, seine neue, 3000 m² große Firmenzentrale errichtet. Ein besonderes
Augenmerk liegt hierbei auf dem Labortrakt
des Stromversorgungs-Clusters.
Neben der Erweiterung der bestehenden
R&D-, Versuchs-, Untersuchungs- und Qualitätslabore wurde ein modernes EMV-Labor
nach dem aktuellen Stand der Technik eingerichtet, das die Hochfrequenz-Messmöglichkeiten im süddeutschen und österreichischen Raum ergänzt.
Die von Rohde & Schwarz ausgestattete,
3-m-SAC (Semi Anechoic Chamber) entspricht der Norm CISPR-16. Es können PreCompliant-Messungen in einem Frequenzbereich von 30 MHz bis 3 GHz durchgeführt
werden.
Eine Besonderheit stellt dabei der automatisierte Messablauf für Prüflinge mit einem
Durchmesser von bis zu 1,5 Meter dar. Darüber hinaus ist das Labor auch für unterschiedliche Messungen nach EN 61000-4-x
und EN 61000-3-2 ausgestattet.
Ferner kann mit der hauseigenen GTEMZelle auch das Verhalten des Prüflings auf
eingestrahlte Störungen (Radiated Immunity) überprüft werden. RECOM-Kunden und
Partnerunternehmen können top-ausgestatteten Labore für Versuche an ihren eigenen
Prototypen nutzen. Adresse: RECOM, Münzfeld 35, 4810 Gmunden (A).
Alle Infos zum Seminar finden Sie unter
www.recom-power.com/emc.
// JW
RECOM POWER
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
ELEKTRONIKSPIEGEL // NEWS & PERSONALIEN
HIGHLIGHTS DER SMT HYBRID PACKAGING
Die diesjährige Elektronikfertigungs-Messe SMT Hybrid Packaging fand zeitgleich zur Hannover Messe statt. Ähnlich wie in
Hannover war auch in Nürnberg
das Thema Industrie 4.0 präsent,
allerdings in etwas verkleinertem Maßstab. Als Vorreiter der
Vernetzung in der Elektronikproduktion präsentierte sich unter
anderem der Softwarehersteller
Mentor Graphics, der seine neu
entwickelte Prozessmodellierungssprache OML (Open Manufacturing Language) vorstellte.
Michael Ford, Senior Marketing Development Manager bei
Mentor Graphics, erläutert die
Funktionsweise der Sprache: „Jedes Ereignis auf der Werksebene
kann in der OML modelliert werden, so dass wir genau verstehen
können, was gerade passiert.“
Über diese Sprache sollen Maschinen untereinander kommunizieren können, die Fertigung
soll sich aber auch mit unternehmensweiter Software, Manufacturing-Execution-Systemen sowie anderen Prozessen wie etwa
der Logistik unterhalten können.
Manager Ford erläutert, dass
durch die Vernetzung nicht nur
Statusmeldungen übermittelt
werden, sondern auch Ursachenforschung betrieben werden
kann. „Nehmen wir an, eine Maschine einer Fertigungsliniemeldet, dass sie auf den Nachschub
Bild: mesago/Frank Boxler
Industrie 4.0 wird auch in der Elektronikfertigung greifbar
Lückenlose Transparenz: Die optische Inspektion (AOI) dient im Zuge der Prozessintegration zur Optimierung der Fertigungsprozesse insgesamt.
von Leiterplatten wartet. Dann
kann sie per OML die Maschinen
in der Linie abfragen und stellt
fest, dass es an einer vorherigen
Instanz einen Pickup-Error gab.
Die meisten Systeme würden
hier an ihr Ende kommen, aber
über OML kann man sich etwa
mit der Logistik vernetzen und
schauen, wie es zu dem Fehler
kam.“
Technisch gesehen basiert
OML auf der Notationssprache
JSON (JavaScript Object Notation), die für viele Internet-basier-
te Systeme eingesetzt wird. Die
OML-Spezifikation steht laut
Mentor-Manager Michael Ford
kostenlos zum Download zur
Verfügung; zudem arbeitet der
Softwerker nach eigener Auskunft derzeit mit vielen Maschinenherstellern zusammen, die
an dem Einsatz des Sprachstandards interessiert sind.
Für die Kommunikation mit
existierendem Equipment hat
Mentor drahtlose Interface-Boxen entwickelt, mit denen es
möglich ist, existierende Maschi-
nen auf den OML-Standard nachzurüsten.
Handfester präsentiert sich die
Neuerung, mit welcher der
Schweizer Maschinenhersteller
Essemtec zur Feier seines 25-jährigen Bestehens aufwartete: Die
ultrakompakte Bestückungsmaschine Fox (Bild Seite 7), die gerade 2,3 Quadratmeter Fläche
zum Betrieb benötigt. Der Automat verfügt über eine maximale
Bestückungsleistung von 5000
Bauteilen pro Stunde bei einer
Präzision von 50 Mikrometern
bei voller Geschwindigkeit.
Die Maschine bestückt nicht
nur, sondern kann auch Flüssigkeiten wie Klebstoff oder Lotpaste präzise auf das Board auftragen. Das Dispensing und die
Bauteilplatzierung erfolgen in
ein und demselben Arbeitsgang.
Die Maschine verarbeitet Bauteile von der 0201-Baugröße bis hin
zu maximal 80 x 33 Millimetern.
Das Umrüsten der Maschine von
einem Produktionsjob auf den
nächsten ist in unter einer Minute möglich. Das schließt die Ladezeit des Programms, die Justierung der Zuführung und die
Wiederaufnahme der Produktion
ein. Dank der geringen Standfläche lässt sich das System flexibel
in Insel- und Linienkonzepte
integrieren
// FG
Mentor Graphics, Essemtec
Standardmäßige und
modiﬁzierte Gehäuse aus
Aluminium-Druckguss,
Metall oder Kunststoff.
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ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
15
ELEKTRONIKSPIEGEL // BRANCHEN & MÄRKTE
VERBRAUCHERINDEX
INDUSTRIE 4.0
Deutschland
25%
Japan
20%
8%
Frankreich
China
6%
Korea
3%
Niederlande
3%
0
Teure Elektrogeräte stehen aktuell auf Platz zwei der Wunschliste der Deutschen bei großen
Anschaffungen. 28 Prozent der
Bundesbürger wollen in den
kommenden drei Monaten einen
Fernseher, ein Tablet oder Ähnliches kaufen. Nur Möbel sind
begehrter (38 Prozent). Das zeigt
der CreditPlus-Verbraucherin-
dex, der seit Herbst 2015 um 2,5
Punkte zugelegt hat und nun bei
100 Punkten steht. Das Budget
für die Waschmaschine oder das
Smartphone ist im Frühjahr im
Vergleich zum Herbst 2015 leicht
angestiegen. 70 Prozent der
Deutschen planen mehr als 625
Euro auszugeben. im Herbst waren es noch 68 Prozent.
// FG
BRANCHENBAROMETER
Elektroindustrie wächst moderat
Der ZVEI erwartet 2016 ein moderates Wachstum der
deutschen Elektroindustrie. Verbandspräsident Michael Ziesemer rechnet mit einem Plus von einem Prozent
bei der preisbereinigten Produktion. Der Umsatz dürfte
mit zwei Prozent etwas stärker zulegen und die Höchstmarke von 2008 von 182 Milliarden Euro überbieten.
Starker Rückgang bei PCs in Europa
In der EMEA-Region (Europa, Mittlerer Osten, Afrika)
sind im ersten Quartal des Jahres 19,5 Millionen PCEinheiten abgesetzt worden. Das entspricht einem
Rückgang von zehn Prozent im Vergleich zum Vorjahr,
meldet das Marktforschungshaus Gartner.
Sensorik und Messtechnik legen zu
Die deutsche Sensorik- und Messtechnikbranche hat
das Jahr 2015 mit fünf Prozent Umsatzplus und einer gestiegenen Exportquote von 50 Prozent abgeschlossen,
meldet der AMA-Verband. Für 2016 rechnet die Branche
mit einem kontinuierlichen Personalausbau.
Stetiges Wachstum bei Industrierechnern
Der weltweite Markt für Industrie-PCs kommt zwischen
den Jahren 2014 und 2019 auf ein durchschnittliches
jährliches Wachstum von sechs Prozent, prognostiziert
IHS. Demnach soll der weltweite Umsatz mit den Geräten im Jahr 2019 bei 4,3 Milliarden Dollar liegen.
16
Quelle: Bitkom
28%
USA
10
30
20
Fast Hand in Hand: Laut der Bitkom-Umfrage führen die USA und
Deutschland das Industrie-4.0-Feld an, danach kommt Japan.
Im Vorfeld der Hannover Messe wurden 559 Manager von Industriebetrieben ab 100 Mitarbeitern im Auftrag des Bitkom-Verbandes
gefragt, welche Nation beim Wandel zur vernetzten Fabrik den Ton
angibt. 28 Prozent nannten die USA. 25 Prozent sehen Deutschland
vorne. Japan belegt mit 20 Prozent den dritten Platz. Es folgen Frankreich (8), China (6), Korea und die Niederlande (je 3 Prozent). // FG
FREIHANDELSABKOMMEN
So unbeliebt ist TTIP
Ist TTIP eine gute oder schlechte Sache?
17%
15%
Eine gute Sache
Eine schlechte Sache
33%
18%
30%
Habe darüber
zu wenig gehört
Weder gute noch
schlechte Sache
Weiß nicht/
keine Angabe
46%
7%
4%
13%
Deutschland
17%
USA
Meinungsbilder: In Deutschland sprechen sich viel mehr Menschen
gegen TTIP aus als dafür. In den USA liegen die Lager enger beisammen.
Das transatlantische Freihandelsabkommen TTIP verliert in der
deutschen Bevölkerung immer mehr an Rückhalt. Laut einer repräsentativen Umfrage von YouGov im Auftrag der Bertelsmann Stiftung
lehnen 33 Prozent der Deutschen das Abkommen komplett ab, nur
17 Prozent halten TTIP für eine gute Sache. 2014 sprachen sich noch
55 Prozent für TTIP aus, 25 Prozent waren dagegen.
// FG
Weitere Marktzahlen finden Sie unter:
www.elektronikpraxis.de/Marktzahlen
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
Quelle: Bertelsmann Stiftung
Bild: © Oleksandr Delyk - Fotolia
Elektrogeräte stehen hoch im Kurs USA und Deutschland liegen vorn
ELEKTRONIKSPIEGEL // NEWS & PERSONALIEN
MULTICORE
MicroConsult und Lauterbach vermitteln Debugging-Know-How
Das Münchner Schulungs- und
Beratungshaus MicroConsult
und Lauterbach, Spezialist für
hardwareunterstützte Debugging-Werkzeuge, wollen Entwickler, die mit Multicore-Architekturen arbeiten, mit Trainings
unterstützen. Durch die Kooperation der beiden Unternehmen
sollen Embedded-Entwickler
von einem umfassenden und solide vermittelten Know-how rund
um die Fehlersuche und Fehlerdiagnose in Multicore-Systemen
profitieren. Denn gerade der Einsatz mehrerer CPUs in einem
Mikrocontroller bringt für Entwickler viele neue Möglichkeiten
und Herausforderungen mit
sich. Das betrifft das Design der
Software-Architektur, die Programmierung und das Debugging. Hier ist neben dem Einsatz
geeigneter Werkzeuge auch profundes, umfassendes Wissen
über die eingesetzten MulticoreArchitekturen notwendig. Die im
Rahmen der Kooperation angebotenen Trainings umfassen
Themen wie den Aufbau eines
sicheren Multicore-SoftwareDesigns für AURIX sowie effektive Debugging-Methoden mit dem
TRACE32 von Lauterbach. // FG
MicroConsult, Lauterbach
VENTILATOREN
CEO verlässt
ebm-papst
Rainer Hundsdörfer (58), CEO
der ebm-papst-Gruppe, hat einvernehmlich zum 30. April 2016
den Technologieführer für Ventilatoren und Antriebe verlassen.
Der Grund für die Trennung sind
unterschiedliche Auffassungen
über die künftige Unternehmensführung.
Rainer Hundsdörfer hat während seiner Amtszeit die Position
von ebm-papst als globaler Innovationstreiber weiter gestärkt
und auf ein Umsatzniveau von
rund 1,7 Mrd. Euro gehoben. Unter seiner Führung wurde die
Gruppe unter der Leitlinie GreenTech konsequent auf die Balance
von Ökologie und Ökonomie
entlang der gesamten Wertschöpfungskette ausgerichtet.
Für das nachhaltige Wirtschaften wurde das Unternehmen bereits mehrfach ausgezeichnet,
etwa mit dem Deutschen Nachhaltigkeitspreis, dem Umwelttechnikpreis des Bundeslandes
Baden-Württemberg oder dem
Materialica Design + Technology
Award.
Die Gesellschafter und der Beirat von ebm-papst bedanken sich
für die Leistungen von Rainer
Hundsdörfer. Bis zur Neubesetzung der CEO-Position werden
die Geschäftsführer die Verantwortung für ihren Bereich voll
übernehmen und direkt an die
Gesellschafter und den Beirat
berichten.
// KR
ebm-papst
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
300 A FULL-SiC POWER MODUL
n Höhere Spannung n Höhere Ströme n Geringere Schaltverluste
ROHM Semiconductor bietet jetzt das rein SiC-basierte 300 A Power Modul BSM300D12P2E001
an, für leistungsstärkere Anwendungen mit höherer Leistung z. B. Stromversorgungen für Industrieanlagen.
Reduzierte Schaltverluste ermöglichen hohe
Frequenzen
• Die Schaltverluste sind gegenüber IGBT-Modulen mit
vergleichbaren Kenndaten deutlich geringer.
Sichereres Design unterstützt höhere Stromstärken
• Die innovative Designtechnologie halbiert die
Induktivität und erlaubt die Entwicklung von Produkten
für Nennströme von 300 A.
• Ein integrierter Thermistor verhindert übermäßige
Wärmeentwicklung.
Konfiguration des Bauelements
• Das SiC-Halbbrückenmodul integriert eine SiC-SBD und
einen SiC-MOSFET in einem gemeinsamen Gehäuse.
• Das Gehäuse entspricht dem von standardmäßigen
IGBT-Modulen.
• Eingebauter Thermistor
• Tjmax = 175 °C
Die Full-SiC Power Module im Überblick
Typ
VDSS (V)
ID (A)
Tjmax (°C)
Visol (V)
Gehäuse
Konfiguration
BSM080D12P2C008 *
1200
80
175
2500
C-Type
DMOS+SBD
BSM120D12P2C005
1200
120
150
2500
C-Type
DMOS+SBD
BSM180D12P3C007 *
1200
180
175
2500
C-Type
UMOS+SBD
BSM300D12P2E001
1200
300
175
2500
E-Type
DMOS+SBD+Thermistor
*Keine Onlinebestellung von Mustern möglich. Bitte wenden Sie sich an den ROHM-Vertrieb.
Technology for you Sense it
Light it
Power it !
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Einfacher Feldbusanschluss für PC-basi
Quickinfo:
EST Technologie ist ein Systemhaus für modernste Steuerungstechnologie. Zur Prozessanbindung der eigenentwickelten Schraubersteuerungen mit integrierter IPC Master Unit
werden PC-Karten cifX von Hilscher verwendet,
zuerst im PC/104- und inzwischen im PCI-Express-Format. Die PC-Karten sind ein schneller Weg, PC-basierte Steuerungen mit einer
Feldbus- oder Realtime-Ethernet-Schnittstelle
auszustatten.
www.est-technologie.de
Die EST Elektronische Schraub- + Steuerungstechnologie GmbH & Co. KG ist ein
Unternehmen der Schmid-Gruppe und als
Martin Knoblauch, Leiter Entwicklung, EST Elektronische Schraub- + Steuerungstechnologie GmbH & Co. KG
solches eigenständig im Markt vertreten
sowie auch interdisziplinär in den Wissens- und Leistungspool der Unterneh-
messtechnischen Funktion ist eine SPS-
mensgruppe eingebunden. Branchenun-
Funktionalität nach der internationalen
abhängig bedient EST den anspruchsvol-
Norm IEC 61131-3 integriert, außerdem
len Entwicklungs- und Realisierungsbe-
die Windows-basierten Applikationen
darf an zukunftsorientierten steuerungs-
Para zur Parametrierung und
und datentechnischen Lösungen in den
Visualisierung der Schraubprozesse.
-
Visu zur
Bereichen Automatisierungstechnik sowie
Vernetzung von Produktions- und Monta-
„Die Schraubprozesse können sehr kom-
geanlagen.
plex sein“, setzt der Entwicklungsleiter fort.
„Abhängig von Drehmoment und Drehwinkel sind bestimmte Grenzen zu überprü-
„Von der Festlegung der Sensorik und der
Aktorik über die Auswahl der Steuerungstechnologie bis hin zur Projektierung von
Leitrechnersystemen inklusive zugehöri-
PROFINET
PROFINET
fen – in diesen Verfahren steckt wesentliches Know-how der EST Technologie.“
Für die Prozesssteuerung wurde daher
ger Netzwerktopologie lässt das univer-
men vor allem bei Automobilherstellern
die ARM-Prozessor basierende Technolo-
selle Leistungsangebot keine Wünsche
und -zulieferern, zum Beispiel in Motor-
giebaugruppe MSR/Servo entwickelt, die
offen“, betont Martin Knoblauch, Leiter
montagelinien, zum Einsatz.“ EST bietet
ein oder zwei Schraubkanäle ansteuert
Entwicklung bei EST. „Unsere Schwer-
im eigenen Haus entwickelte, PC-basie-
und direkt mit den Servoreglern gekop-
punkte bilden Montage- und Schraub-
rende Systeme für die Steuerung und
pelt ist. Die Baugruppen dienen der Steu-
technik, elektronisch gesteuerte Füge-
Überwachung der drehmoment- und dreh-
erung und Überwachung von Schraub-,
prozesse, Einpressvorgänge sowie Weg-
winkelgesteuerten Schraub- und Einpress-
Einpress- und Messtechnik sowie
messvorgänge. Die Technologien kom-
vorgänge an. Neben der verfahrens- bzw.
elektronischen Drehmoment- bzw. Dreh-
von
ierte Steuerungen von Montagetechnik
tigungslinie. Damit werden zum Beispiel
Software-Schnittstelle war bekannt und
Daten mit der übergeordneten SPS aus-
konnte gut auf die neue Plattform über-
getauscht. Laut dem Entwicklungsleiter
tragen werden.“ Mit der neusten Gene-
hat sich PROFINET gerade im Bereich
ration
Automotive zum Standard entwickelt. Der
auf PROFINET vollzogen. „Bisher waren
E12 wurde dann der Übergang
mit PROFIBUS und Ethernet immer zwei
Unit mit.
Leitungen erforderlich“, fügt er an. „PROFINET übernimmt die Übertragung beider
„Die Zusammenarbeit mit dem Hause
Signale – das spart viel Aufwand in der
Hilscher läuft schon über 15 Jahre“, erin-
Montageanlage.“
nert sich der Entwicklungsleiter. Ende der
1990er-Jahre wurde ein neues Schraubsystem entwickelt und man war auf der
Suche nach einer PC/104-Karte zur Anbindung der ersten PC-basierten SteueFeldebene sowie an die übergeordnete
Steuerungswelt – damals noch auf Basis
von PROFIBUS. Im Vordergrund stand
eine einfache und offene Software-Integration. „So haben wir die cifX-Karten
des Unternehmens Hilscher für uns entdeckt“, berichtet er weiter. „Damals und
auch heute waren und sind wir mit den
Hilscher-Karten und der Zusammenarbeit
mit dem Hersteller sehr zufrieden.“
winkelschlüsseln. Die neuste Generation
EST führte in 2005 eine neue Steuerungs-
trägt den Namen
architektur ein, die anstelle der zentralen
E12. „Eine IPC Mas-
ter Unit steuert wiederum 16 Technologie-
19-Zoll-Racks nun auf dezentrale Lösun-
baugruppen an“, setzt er fort.
gen basierte. „Die Steuerungsgeneration
Basierend auf der jüngsten Generation
E05 wurde ebenfalls über PROFIBUS
E12 wurde eine Kompaktvariante ent-
PC-Kartensinddereinfachsteundschnells-
mithilfe von PC/104- bzw. PC/104+-Bau-
wickelt. Dieses Projekt hat Hilscher unter-
te Weg, ein Gerät der Automatisierung
gruppen angebunden“, erklärt M. Knoblauch
stützt, indem die entsprechende cifX-Kar-
mit einer Feldbus- bzw. Realtime-Ether-
weiter. Und auch auf der Betriebssystem-
te für einen erweiterten Temperaturbereich
net-Schnittstelle auszustatten. Sie ver-
ebene gab es in diesem Zusammenhang
ausgelegt wurde: „Hilscher hat die ent-
fügen über anerkannte, standardisierte
einen Wechsel von der VRTX-Plattform zu
sprechenden Temperaturuntersuchungen
Schnittstellen und sorgen für die Anbin-
Windows mit RT-Kernel.“ Der Übergang
realisiert und die cifX-Karten entsprechend
dung von Industrie-PC oder kompakten
mit den Hilscher-Baugruppen verlief laut
aufgerüstet“, betont M. Knoblauch. „Diese
HMI Terminals an die Steuerungs- und
M. Knoblauch völlig reibungslos: „Die
hohe Flexibilität hat uns sehr geholfen.“
Feldebene. „In der Master Unit setzen wir
die cifX-Feldbuskarten von Hilscher ein“,
erläutert M. Knoblauch. „In die PCI-Express-Steckplätze unseres IPCs integrieren wir PROFINET Controller und PROFINET Device. Der Controller stellt die Verbindung zu den Technologiebaugruppen
her.“ Die Device-Karte dient zur Integration der Schraubersteuerung in die Fer-
Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH
Rheinstraße 15
65795 Hattersheim
Tel.: +49 6190 9907-0
www.hilscher.com
STROMVERSORGUNGEN // INDUKTIVES LADEN
TITELSTORY
Drahtlose Ladetechniken liegen
derzeit voll im Trend – vor allem
bei aktuellen mobilen Geräten wie
Smartphones, Tablets oder Laptops.
Angesichts der rasanten Entwicklung
ist zu erwarten, dass zukünftig immer
mehr elektronische Endgeräte drahtlos aufgeladen oder betrieben werden. Schlüsselkomponenten beim
drahtlosen Laden sind die Ladespulen und die zugehörigen Regler-ICs.
Dieser Beitrag enthält Empfehlungen und beschreibt Methoden zum
Tausch drahtloser Ladespulen am
Beispiel einer Demoschaltung auf
Basis
der
Empfängersteuerung
LTC4120 von Linear Technology mit
drahtlosen Stromladespulen von
Würth Elektronik eiSos.
20
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
STROMVERSORGUNGEN // INDUKTIVES LADEN
Tausch von Ladespulen für die
drahtlose Energieübertragung
Schlüsselkomponenten eines induktiven Ladesystems für Smartphone,
Tablet & Co. sind die Sende- und Empfangsspulen. Wir verraten Ihnen,
worauf beim Austausch von Ladespulen zu achten ist.
RAGHU NARAYYANAN *
Z
Bilder: Würth Elektronik eiSos
ur Übertragung von Energie von einem
Sender an einen Empfänger auf drahtlosem Wege wird ein Prinzip eingesetzt,
das mehr als ein Jahrhundert alt ist: die Gegeninduktion. Dennoch zeigen neuere Entwicklungen, dass, wenn zwei für minimale
Verluste und Absorption (hoher Q-Wert) ausgelegte Schwingkreise, die auf gleicher Frequenz resonieren, in enge Nachbarschaft
(d.h. in den Nahfeldbereich) gebracht werden, Energie aufgrund evaneszenter Wellenkopplung mit hoher Effizienz vom Sender an
den Empfänger übertragen wird.
Abstimmung der Frequenzen
von Sender und Empfänger
Damit ein drahtloses Energieladesystem
effizient funktionieren kann, müssen die
Frequenzen von Sender und Empfänger aufeinander abgestimmt werden. Für unterschiedliche Induktivitätswerte bei Lade- und
Koppelspule müssen weitere Bestandteile
der Schaltung getauscht werden, um dieselbe Schwingungsfrequenz zu erhalten. Das
vorliegende Dokument erläutert ferner den
einmaligen Vorteil der Verwendung drahtloser Energieladespulen von Würth Elektronik.
Als Mitglied des Wireless Power Consortiums
(WPC) und der Alliance for Wireless Power
(A4WP), die jetzt unter dem Namen „Rezence“ bekannt ist, hat Würth Elektronik
eiSos im Rahmen proprietärer Lösungen verschiedene drahtlose Sende- und Empfängerspulen entwickelt, die mit dem Qi-Standard
kompatibel sind (Tabelle auf S. 10).
Der drahtlose Laderegler LTC4120 von
Linear Technology integriert in einem einzigen Chip einen drahtlosen Energieempfänger und eine Buck-Batterieladeeinheit
(400 mA). Der Regler wird für die Demoschal-
* Raghu Narayyanan
... ist Entwicklungsingenieur bei
Würth Elektronik eiSos in Boston,
USA.
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
Bild 1: DC1968A, Demo-Sendekarte mit WE-Senderspule 760 308 101 302
tung DC1967A verwendet. Die Schwingfrequenz der Empfängerbaugruppe beträgt
127 kHz bei vorhandener und 140 kHz bei
fehlender Abstimmung. Bild 2 zeigt die Demoschaltung DC1967A. Die drahtlose DemoSenderschaltung DC1968A in Bild 1 ist ein
einfacher Sender, der unter Verwendung
einer stromgekoppelten astabilen Kippschaltung entwickelt wurde, deren Schwingungsfrequenz durch einen Schwingkreis festgelegt wird. Die hier festgelegte Schwingungsfrequenz beträgt 130 kHz. Allerdings würde
die Betriebsfrequenz abhängig von der Last
beim Empfänger und dem Kopplungsfaktor
zur Empfängerspule schwanken. Eine andere Version des Senders, gefertigt von Power
by Proxy, bietet den zusätzlichen Vorteil der
Erkennung fremder Objekte und besitzt eine
niedrige Standby-Leistung.
Galvanische Trennung ohne
Transformatorkern
Mit der DHC-Funktion des LTC4120 wird
die Frequenz entsprechend den Leistungsanforderungen des Akkus (Last) entweder
nah oder entfernt von der Schwingungsfre-
quenz des Senders festgelegt: Ist der Kopplungsfaktor zwischen Sende- und Empfangsspule hoch, dann wird die Frequenz so festgelegt, dass die Energieübertragung begrenzt
wird; ist der Kopplungsfaktor niedrig, dann
wird die Frequenz so eingestellt, dass die
Energieübertragung verstärkt wird. Das
Merkmal des fehlenden Transformatorkerns
beim LTC4120 ermöglicht eine galvanische
Trennung ohne Transformatorkern.
Wesentliche Parameter des
Ladereglers LTC4120
Es ist vor allem wichtig, Betrieb und Merkmale des drahtlosen Ladereglers LTC4120
und die Spezifikationen der Spulen nachzuvollziehen, die in die Demoschaltungen integriert werden sollen. Die Senderspule wird
durch eine stromgekoppelte Quelle gespeist,
damit vom Sender ein gutes sinusförmiges
Signal übertragen wird.
Wie sich dem Datenblatt zum LTC4120 entnehmen lässt, sollten Lx (Induktivität der
Senderspule) und Lr (Induktivität der Empfängerspule) idealerweise so ausgewählt
werden, dass ein Windungsverhältnis von
21
STROMVERSORGUNGEN // INDUKTIVES LADEN
1:3 erzielt wird. Die Induktivitätswerte können so ausgewählt werden, dass die erforderliche Spule nicht zu groß ist (falls die Kapazität des Kondensators am sendeseitigen
Ende zu niedrig ist) und der Kreisstrom am
sendeseitigen Ende nicht zu hoch ist (falls
die Induktivität der Primärseite zu niedrig
ist).
spule beträgt 1:3. Hier wurden vier verschiedene Bedingungen ausgewählt, bei denen
das Erfüllen dieser Anforderung schwierig
ist. Nähere Angaben zu den Bedingungen 1
bis 4 finden Sie online, wie am Ende des Beitrags beschrieben. Die Schaltung wurde so
modifiziert, dass sie mehr Strom von der
Spule bezieht. Dazu wurde die Ausgangsspannung auf 8,23 V festgelegt. Gleichzeitig
jedoch stellt die Schaltung den größtmöglichen Strom bereit und behält die maximale
Effizienz bei.
Auswahl von Empfänger- und
Senderspulen
Die Spule auf der Empfängerseite, die gegenwärtig bei dem aus der Empfänger-Demoschaltung DC1967A und der Demo-Senderschaltung DC1968A bestehenden DemoKit
DC1969A eingesetzt wird, hat eine Induktivität von 47 µH. Es handelt sich dabei um eine
eingebettete 4-Schicht-PCB-Spule mit Ferritbasis. Würth Elektronik eiSos bietet die Spule 760 308 101 303 an, die die PCB-Spezifikation erheblich überschreitet und so eine
deutlich höhere Effizienz bietet.
Nachdem wir nun die Empfängerspule mit
einem Induktivitätswert von 47 µH ausgewählt haben, lässt sich die Senderspule entsprechend auswählen, um der im Datenblatt
zum LTC4120 beschriebenen Empfehlung
eines Windungsverhältnisses von 1:3 nachzukommen.
Dafür bietet Würth Elektronik eiSos das
Bauteil 760 308 101 302 an. Die wichtigsten
Parameter lauten: 5,3 µH, 6 A, 33 mΩ, Q = 100.
Bei Berechnung für die Schwingungsfrequenz des Senders (130 kHz) ergibt sich als
erforderlicher Wert für Cx 283 nF. Da es für
diesen Wert kein Standardbauteil gibt, wählen wir 180 nF bzw. 100 nF aus, um eine möglichst starke Annäherung an die vorgesehene
Betriebsfrequenz zu erzielen. Diese beiden
Oszillogramm-Aufnahmen der
vier Testbedingungen
Bild 2: DC1967A, Demo-Empfängerkarte mit WEEmpfängerspule 760 308 101 303
Kondensatoren nutzen denselben Kreisstrom. Genauere Werte lassen sich auswählen, um die gewünschte Schwingungsfrequenz exakt zu erzielen. Aus diesem Grund
beträgt die tatsächliche Kapazität 280 nF. Die
zugehörige Schwingungsfrequenz beläuft
sich auf f0 = 130,71 kHz. f0 ist 0,5% höher als
die ursprüngliche erforderliche Frequenz.
Allerdings beläuft sich der ausgewählte Kapazitätswert beim DC1969A auf 2 × 0,15 µF.
Beim obigen Wert beläuft sich die neue
Schwingungsfrequenz auf 126,3 kHz (unbelastet).
Die Bedeutung des Windungsverhältnisses n
Das für DC1967A empfohlene Windungsverhältnis zwischen Sende- und Empfänger-
Die Oszillogramm-Aufnahmen in Bild 3
beziehen sich auf die oben beschriebenen
jeweiligen Testbedingungen. In den Oszillogrammen bezeichnet Ch1 das gleichgerichtete empfangene Signal, Ch2 ist kein Signal,
Ch3 ist das Empfängersignal und Ch4 der
gleichgerichtete Empfängerstrom.
Durch Analyse dieser Signale lässt sich
feststellen, dass sich mit Bedingung 1 die
beste Leistung erzielen lässt. Die betrachteten Kriterien sind dabei der Wirkungsgrad
der Spule und die Fähigkeit zur Unterstützung des maximalen Laststroms bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer möglichst
hohen Spannung am empfängerseitigen
Ende. Es lässt sich erkennen, dass die Energieübertragungsleistung besser ist, wenn
das Windungsverhältnis der Spule Tx zur
Spule Rx 1:3 beträgt – ein niedrigeres Windungsverhältnis hat offenbar eine Abschwächung der Signalübertragung auf Empfängerseite zur Folge, weswegen kein ausreichend hoher Ladestrom erzielt werden kann.
Dies ist bei den Bedingungen 2 und 3 der Fall,
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Bild 3: Oszillogramme für die vier unterschiedlichen Testbedingungen
wo von den Spulen nicht mehr als 1,895 W
bzw. 1,18 W unterstützt werden.
Deswegen ist das Windungsverhältnis von
1:3 zwischen Sender und Empfänger wichtig,
entbindet aber nicht von der Auswahl einer
Ferritbasis geeigneter Größe, Form und Stärke und der Anordnung der Wicklung auf der
Ferritbasis.
Kreisstrom im LC-Kreis der
Primär- und Sekundärspule
Der Kreisstrom im LC-Kreis der Primär- und
Sekundärspule muss für einen zuverlässigen
Betrieb der Schaltung geschätzt werden. Die
geschätzte Spannung in der Primärspule beträgt 15,7 V. Der Blindwiderstand des 0,3-µFKondensators beläuft sich bei einer Frequenz
von 126,3 kHz auf Xc = 3,74 Ω. Der oben berechnete Wert Xc hat eine Kreisstromstärke
in einer Größenordnung von ca. 4,2 A (Spitze)
bzw. ca. 3 A (effektiv) zur Folge.
Aus diesem Grund sind 0,15-µFKondensatoren auszuwählen, die bei
126,3 kHz einen zulässigen Effektivstrom von
mindestens 1,5 A bieten. Verwendet wurde
der Kondensator ECHU1H154GX9 mit einem
Effektivstrom von ca. 1,5 A. Ebenso unterscheidet sich der Kreisstrom bei verschiedenen Prüfbedingungen; es ergeben sich folgende Werte:
Bedingung 1: 2,07 Aeff,
Bedingung 2: 0,931 Aeff,
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
Bedingung 3: 0,459 Aeff,
Bedingung 4: 2,14 Aeff.
Der Eingangsstrom hängt vom
Magnetfeld ab
Der Betrag der Eingangsstromaufnahme
zur Erzeugung eines ausreichend großen
Sekundärstroms ist eine Funktion des Magnetfeldes, das an der Primärspule generiert
wird. Die Größenordnung des Magnetfeldes
ist direkt proportional zum Strom der Senderspule und ein Produkt von Eingangsstrom
und Q-Wert. Aus diesem Grund ist bei der
Auswahl der Primärspule deren Q-Wert zu
beachten. Diese Spule 760 308 101 302 von
Würth Elektronik eiSos hat einen Q-Wert von
100. Dies ist zum gegenwärtigen Zeitpunkt
im Vergleich zu den Mitbewerbern der höchste verfügbare Wert. Der zur Versorgung mit
dem Laststrom erforderliche Eingangsstrom
kann durch Verwendung einer Senderspule
mit einem möglichst hohen Q-Wert und des
optimierten Windungsverhältnisses optimiert oder minimiert werden. Bei einem hohen Windungsverhältnis wird durch die
DHC-Funktion sichergestellt, dass nicht zu
viel Eingangsstrom an die Empfängerseite
übertragen wird.
Zu betrachten sind in diesem Zusammenhang auch die Prüfbedingungen 1 und 2,
wobei das empfangene Signal bei Bedingung
1 stärker ist und die DHC-Funktion aktiv die
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Bild 5: Spulen für die kabellose Energieübertragung
an den DC/DC-Wandler angelegte Spannung
begrenzt (das Signal Ch2 verzeichnet in jedem Zyklus einen abrupten Abfall, wenn der
DHC-Kontakt an Masse gelegt wird). Im Vergleich dazu wird bei Bedingung 2, bei der das
Windungsverhältnis lediglich 1:2 beträgt, die
Bedingung VIN > VDHC nicht erfüllt, wenn der
DHC-Kontakt an Masse gelegt wird. Aus diesem Grund ist der Wirkungsgrad der Energieübertragung der höchste bei den vier
Testbedingungen.
RDC ist direkt proportional zum
Wirkverlust
Der RDC der Sende- und Empfangsspulen
ist direkt proportional zum Wirkverlust, weswegen ein niedrigerer RDC der Spulen zur
Erzielung eines höheren Wirkungsgrads zu
bevorzugen ist. Der Widerstand der Sekundärspule wirkt sich auf deren Wirkungsgrad
aus.
Der RDC der Senderspule 760 308 101 302
von Würth Elektronik eiSos beläuft sich auf
33 mΩ bei einem Effektivstrom von 2,2 A. Es
ergibt sich ein Leistungsverlust von 0,16 W.
Die Schwingungsfrequenzen der LC-Kreise
von Sende- und Empfängerseite ändern sich
je nach belastetem oder unbelastetem Zustand. Es ist wichtig zu verstehen, welchen
Einflüssen die reflektierte Impedanz in einem Schwingkopplungskreis ausgesetzt ist
und welche Wirkung die reflektierte Impedanz ihrerseits auf die Leistungsfähigkeit des
Systems ausübt. Die reflektierte Impedanz
TEILE-NR.:
INDUKTIVITÄT
DCR
760 308 111
6,3 μH
760 308 110
24 μH
760 308 104 113
760 308 101 302
760 308 201
760 308 101 303
ist Zr = (ω2 M2)/Z2. Wenn der Sekundärkreis
mit der gleichen Frequenz schwingt wie der
Primärkreis, wird nur die Resistanz, nicht
aber die Induktanz oder Reaktanz am Primärkreis reflektiert. Die Resistanz des Sekundärkreises beträgt Z2 = R2 + RL. Daraus ergibt
sich, wenn beide Kreise bei gleicher Frequenz schwingen, die reflektierte Impedanz
ReZr = (ω2 M2)/(R2 + RL).
Der Wirkungsgrad des Systems ist voraussichtlich höher, wenn der Term ReZr größer
ist. Allerdings wirkt sich auch eine erhebliche Abnahme des Lastwiderstands RL
auf den Wirkungsgrad des Sekundärkreises
aus, denn Rs ist vorherrschend bezogen auf
den Spannungsabfall. Der Spannungsabfall
am Sekundärkreis wird also bestimmt von
RL/(R2 + RL).
Die DHC-Funktion verschiebt
die Schwingungsfrequenz
Durch die DHC-Funktion des LTC1967A
wird die Schwingungsfrequenz auf eine voreingestellte, nicht abgestimmte Frequenz
von 140 kHz verschoben, wenn die Spulen
einen besseren Kopplungsfaktor aufweisen,
d. h. die Spannung bei VIN größer als 14 V ist;
ist der Kopplungsfaktor der Spulen hingegen
niedrig (VIN < 14 V), dann erfolgt eine Abstimmung auf 127 kHz.
Deswegen ist es bei der Auswahl der Spule
für einen Sendekreis wichtig, auf eine
Schwingungsfrequenz zu achten, die höher
ist als die im abgestimmten Zustand einge-
Q
GRÖSSE
NENNSTROM
BEI 40 °C
17 mΩ
80
5353
13 A
7 mΩ
180
5353
6A
12 μH
60 mΩ
120
6052
6A
5,3 μH
33 mΩ
100
∅50
6A
10 μH
160 mΩ
50
3737
4,5 A
47 μH
460 mΩ
25
∅26
1,4 A
Sendespulen:
Empfangsspulen:
24
stellte Empfängerfrequenz. Hierdurch wird
sichergestellt, dass Sender und Empfänger
bei gleicher Frequenz schwingen und dieser
Kreis als doppelt abgestimmter Schwingkreis
fungiert und der Chip folglich die volle Energieübertragung ermöglicht.
Das Oszillogramm in Bild 4 zeigt das Signal
bei Ch1: einen Rechteckimpuls im Bereich
der Senderfrequenz. Jedes Mal, wenn das
Empfangssignal bei VIN höher ist als die
Spannung am DHC-Kontakt, wird der DHCKontakt an Masse gelegt, damit sichergestellt
ist, dass sich VIN (Ch3) nicht noch weiter erhöht. Die Kurve von Ch2 zeigt das Signal in
der Empfängerwindung, Ch4 stellt den Strom
durch den Sender dar.
Sender mit weitem Betriebsspannungsbereich
Eine stärkere Kopplung, ein niedrigerer
physischer Abstand zwischen Sender und
Empfänger und ein höheres Windungsverhältnis gewährleisten eine höhere Spannung
auf der Empfängerseite und damit einen höheren Wert für VIN. Die DHC-Funktion begrenzt den Wert der an den DC/DC-Wandler
angelegten VIN und stellt damit sicher, dass
der Sender in einem weiten Betriebsspannungsbereich betrieben werden kann. Bedingung 2 zeigt, dass der Wirkungsgrad höher
ist, wenn die Sinusförmigkeit des Empfangssignals stärker ausgeprägt ist. Aus diesem
Grund sollte, sofern die Anwendung einen
weiteren Eingangsspannungsbereich erforderlich macht, ein höheres Windungsverhältnis (ca. 3) ausgewählt werden. Ist hingegen ein besserer Wirkungsgrad notwendig,
dann wird das optimale Windungsverhältnis
(bei dem das Empfangssignal möglichst sinusförmig ist) empfohlen.
Sende- und Empfangsspule müssen unter
Beachtung aller genannten Parameter sorgfältig ausgewählt werden, um die drahtlose
Energieübertragung wahlweise mit einem
höheren Wirkungsgrad oder einem breiteren
Eingangsspannungsbereich für den Demoschaltkreis DC1969A erzielen zu können. Die
Effizienz der Energieübertragung kann mithilfe verschiedener Sende- und Empfängerspulen mit hohen Q-Werten gesteigert werden, die von Würth Elektronik eiSos gefertigt
werden.
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Martin Welsch, Professor für Praktische Informatik an der
Friedrich-Schiller-Universität Jena, einen spannenden Einund Ausblick in die KI-Szene aus erster Hand. Was kann KI
heute schon leisten und welche Zukunftsszenarien sind
denkbar? Welche Auswirkungen und absehbare Folgen sind
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25
Kontron punktet mit agiler
Produktstrategie für das IoT
Dank des umfangreichen Portfolios an Hardware-, Software- und
Servicelösungen ist Kontron fit für die Anforderungen globaler
und nationaler Märkte sowie individueller Kundenwünsche.
K
sorgen Standardprodukte, wie Embedded
Motherboards oder integrierte Module. „Sie
sind die heimlichen Helden der Computerindustrie, denn ohne sie würden Computersysteme nicht so funktionieren, wie sie sollen“, bringt es Kontrons CTO Jens Wiegand
auf den Punkt. „Sie sind das zentrale „Nervensystem“ von Computern und sorgen für
elementare Systemfunktionen wie Datenverarbeitung, Speichermanagement oder Konnektivität und Ferndiagnostik.“ Diese Standardprodukte sorgen auch dafür, dass auf
einem Rechner eine Bedienoberfläche zur
Verfügung steht, über die ein Anwender arbeiten und mit seinem Rechner kommunizieren kann – sei es per Maus, über die Tastatur oder per Touchscreen.
Neue Herausforderungen für Technologieanbieter ergeben sich aus dem rasanten Aufschwung des Internets der Dinge. So müssen
technische Innovationen immer schneller
verfügbar sein. Lösungen für das IoT sollen
auf Standards basieren, massendatenfähig
sowie zeitnah einsetzbar sein. Hinzu kommt
eine vollständige Integrierbarkeit – jederzeit
und an jedem Punkt der Erde in jeder beliebigen Umgebung. Bei Kontron lautet seit 2015
die Antwort auf diesen Themenkomplex:
eine klare Ausrichtung auf Middleware und
ein integriertes Produktportfolio. Denn der
Schlüssel zum IoT ist die Software. Kunden
benötigen Komplettlösungen, die sich flexibel einsetzen lassen und höchste Sicherheitsanforderungen erfüllen. Kontron ver-
Bild: Kontron
ontron zählt zu den führenden Anbietern von Embedded-Computer-Technologie. Darüber hinaus entwickelt
das börsennotierte Unternehmen Lösungen
für das Internet der Dinge (IoT). Telekommunikation oder Medizintechnik; Infotainment
oder industrielle Automation und Luftfahrt,
Transportwesen sowie Verteidigung – Kontron engagiert sich bei der Entwicklung von
Produkten, Applikationen und Services, die
individuell auf globale Kunden und ihre individuellen Anforderungen ausgerichtet
sind. So unterschiedlich die Branchen auch
sind, haben alle gemeinsam den Wunsch
nach zuverlässigen Produkten, die ihre ITInfrastruktur sowie die darin laufenden
Komponenten betriebsbereit halten. Dafür
Kontron-Headquarter in Augsburg: Es gibt keine Branche, in der Produkte von Kontron nicht zum Einsatz kommen.
26
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
Steckbrief
fügt über ein breites Spektrum an hochwertigen Controller-, Modul-, Gateway- und
Systemlösungen, mit denen sich individuelle IoT-Modelle realisieren lassen. Der Anbieter von Embedded Computing wählt damit
einen neuen Weg: weg vom klassischen
Hardware-Anbieter und hin zum Dienstleister mit einem Lösungsspektrum, das speziell
für das IoT-Umfeld konzipiert wurde. Hierfür
bieten die Augsburger hochgradig integrierte Embedded Hardware und spezifische
Software-Lösungen, die IoT-fähig sind.
Embedded-Technologien sind
ein Erfolgsgarant
Embedded Boards und Module spielen in
der Firmengeschichte von Kontron seit jeher
eine entscheidende Rolle, und sie sind eine
wichtige Säule für den Geschäftserfolg. Diese Schlüsseltechnologien beherrscht das
Unternehmen aus dem EffEff, die Expertise
der Augsburger Entwickler ist weltweit gefragt. So hat Kontron zahlreiche Branchenstandards für Embedded-Lösungen aktiv
mitgeprägt, darunter denjenigen, den das
Unternehmen bei der Entwicklung seiner
erfolgreichen COM-Express- und SMARCModule verwendet. Qualität, Langlebigkeit
und standardisierte Formfaktoren (basic,
compact und mini) sind wesentliche Eigenschaften des Produktportfolios. Anwender
schätzen darüber hinaus die Design-Innovationen, die es ermöglichen, Lösungen zu
realisieren, die sich individuell an die Bedürfnisse einer Kundenumgebung anpassen.
Customizing wird damit nicht zum kostspieligen Mammutprojekt, vielmehr ist es in wenigen Schritten ohne hohen Arbeits- oder
Kostenaufwand umgesetzt. Individuelle Lösungen sind damit zeitnah fit für den produktiven Einsatz. Qualität und Performance
gehen bei den Produkten von Kontron Hand
in Hand. So werden beispielsweise viele der
hauseigenen Standardprodukte und Systemlösungen mit Spezifikationen ausgestattet.
Jüngste Beispiele sind der Industrial Panel
PC FusionClient, oder das besonders robuste Endurance Tablet.
Partnerschaften sind ein wesentlicher
Baustein für den geschäftlichen Erfolg von
Kontron. Mit zahlreichen OEM-Kunden sind
die Augsburger seit Jahren eng verbunden.
Das Resultat dieser kreativen Kooperationen
sind maßgeschneiderte Lösungen, die weltweit zum Einsatz kommen. Hier reicht das
Spektrum von industrietauglichen 3D-Druckern, über den Einsatz in medizinischen
Geräten für die Notfallversorgung, bis hin zu
Bestückungsmaschinen für die Elektronikfertigung oder robusten Robotern, wie sie im
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
Anbieter
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setzt und ak
geprägt
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Katastrophenfall oder bei der
Kampfmittelräumung zum Einsatz
kommen. Entscheidend ist, dass die
Produkte zuverlässig arbeiten, sei es
in einer rauen Industrieumgebung
oder in extremen Klimazonen.
Vor dem Hintergrund der aktuellen Entwicklungen im IoT-Markt
haben strategische Partnerschaften eine hohe Bedeutung. Wesentlich ist für Kontron die aktuelle
Vereinbarung mit dem langjährigen Partner Ennoconn, einer
Tochtergesellschaft der Foxconn
Technology Group. Durch diese
Kooperation wird Kontron zum
führenden Anbieter von kombinierten Hardware- und SoftwareLösungen und manifestiert so seine
Position im Markt der IoT-Anbieter. Gleichzeitig erschließt das Ennoconn/FoxconnNetzwerk dem Unternehmen eine starke,
dauerhafte Präsenz auf den asiatisch/pazifischen Märkten. Kontron wird aufgrund der
Partnerschaft auf die marktgerechten Produktionskapazitäten von Ennoconn sowie
auf effiziente Logistikketten und ODM (Original Design Manufacturing)-Fähigkeiten
zugreifen können. Auf diese Weise kommen
standardisierte oder kundenspezifische
Hardware-Bausteine schneller in die Produktion. Die neue Kooperation wird die Zusammenarbeit in den Bereichen Forschung &
Entwicklung, Beschaffung, Produktion, globaler Logistik sowie bei Branding, Vertrieb,
Marketing und bei der Entwicklung von Vertriebskanälen weiter vertiefen. Auch Ennoconns deutliche Wettbewerbsvorteile in Bezug auf Time-to-Market, Kosteneffizienz und
Produktqualität wird Kontron nutzen können. Welche Bedeutung der asiatische Raum
für Kontron hat, zeigt die klare Präsenz auf
den entscheidenden Märkten. So wurde die
indische Niederlassung 2015 vollständig
übernommen. Der Standort Peking ist gewachsen; die Fläche dort hat sich verdoppelt. Dadurch entstand mehr Platz für die
Produktion sowie für ein Repair- und Service-Center. In Europa hat sich ebenfalls
Einiges getan. Der neue Technologie-Campus in Augsburg ist die zentrale Entwicklungsstätte für OEM-Produkte von Kontron.
Das Unternehmen baut hier auf eine zukunftsorientierte schlanke Produktion, eine
moderne Infrastruktur und neue Arbeitsplätze. Diese moderne Fertigungsstätte erlaubt
es, schnell und gezielt auf die individuellen
Wünsche des OEM-Marktes einzugehen.
Umfassender Service garantiert
zufriedene Kunden
Schon Qualitätsprodukte bedeuten in der
Regel zufriedene Kunden. Für eine langjährige Kundentreue und -zufriedenheit ist aber
auch ein umfassender Service und Support
notwendig. Kontron trägt dem Rechnung
und bietet ein breites Service-Portfolio an,
das rund um den Globus abgerufen werden
kann. Damit stärkt das Unternehmen die
Kundenzufriedenheit. Ein globales technisches Supportnetzwerk sorgt dafür, dass
Kunden im Problemfall kompetente Hilfe
erhalten. „Im Zeitalter des IoT mit seinen
vielfältigen Ansprüchen darf die Bedeutung
von Support und Professional Services in
Bezug auf die Kundenzufriedenheit nicht
unterschätzt werden“, unterstreicht Jens
Wiegand. Wesentliche Faktoren sind aber
auch eine langfristige Garantie für die Produkte sowie schnelle Lieferzeiten. Im industriellen Bereich ist auch die lange Lieferbarkeit von Komponenten ein Entscheidungskriterium für die Zusammenarbeit mit einem
Lieferanten. Produktionsumgebungen haben meist eine sehr lange Lebenszeit, die den
Lebenszyklus von Embedded-Komponenten
oder Modulen deutlich überflügeln. Kunden
verlangen darum eine lange Liefergarantie
für Komponenten, um den Betrieb ihrer Anlagen langfristig sicherzustellen und ihre
Investitionen zu schützen.
// MK
Kontron
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27
High-Tech und Tradition: Gründer und Unternehmer Manfred Zollner hat ein Lebenswerk geschaffen. Der im Hause Zollner entwickelte Further Drache Tradinno ist
der größte vierbeinige Schreitroboter der Welt und steht für alles, was die Firma macht.
Unternehmergeist und
Verantwortung für die Region
Die Zollner Elektronik AG, der EMS-Anbieter aus dem Bayerischen
Wald, spielt bei den ganz großen Fertigern der Welt mit: den Top 15 der
Branche. Den Grundstein legte Firmengründer Manfred Zollner 1965.
28
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
Bilder: Zollner
– vor allem aber überzeugte die Mentalität
der Menschen.
50 Jahre später steht Manfred Zollner als
Aufsichtsratsvorsitzender einer Unternehmensgruppe vor, die 18 Standorte auf vier
Kontinenten unterhält und mehr als 9.600
Mitarbeiter beschäftigt. Entwickelt und gefertigt wird so gut wie alles, wo Elektronik
drin ist: Bezahlterminals, Autoanlasser,
Ticketautomaten der Bahn, Paketstationen
der Post, Auto-Scheinwerfer, Aufzugsteuerungen, Check-in-Terminals der Lufthansa,
medizinische Liegen, Antriebe für Elektroautos, Steuerungen in Flugzeugen und in
Kernspintomographen oder, wie es Firmengründer Manfred Zollner zusammenfasst:
„Es gibt nix, wo wir ned mit drin sind.“
Die ersten Geschäftstätigkeiten vor 50 Jahren waren der Verkauf von Elektrogeräten
und Elektroinstallationen in Gebäuden.
Nach und nach wurde das Spektrum erweitert um die Reparatur von Elektrogeräten,
den Verkauf und Aufbau von Einbauküchen
sowie den Verkauf und Service von Unterhaltungselektronik.
Automaten lösen nach und
nach die Handarbeit ab
V
or gut 50 Jahren begann eine Unternehmensgeschichte, die für heutige
Verhältnisse märchenhaft anmutet:
Ein junger Unternehmer vom Dorf macht einen Ein-Mann-Betrieb zum Weltkonzern und
eine arme bäuerliche Region zum High-TechIndustriestandort mit Vollbeschäftigung.
Im Jahr 1965 gründete der damals erst
25-jährige Manfred Zollner in der kleinen
ostbayerischen Gemeinde Zandt ein Elektrofachgeschäft mit Installationsbetrieb. Sein
Ziel, 50 Arbeitsplätze zu schaffen, war für die
meisten seinerzeit undenkbar in einer landwirtschaftlichen Region, in der die Arbeitslosigkeit in den Wintermonaten über 50 Prozent betrug. Für Ostbayern sprach das im
Vergleich zu den Ballungszentren wie München oder Stuttgart niedrigere Lohnniveau
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
Nach fünfjähriger Erfahrung mit dem Elektrofachgeschäft gründete Zollner seine
„Elektrotechnische Fabrik“ und produzierte
Wickelgüter. In den 1970er Jahren wurde
noch manuell gearbeitet. Die Handarbeit
löste Anfang der 80er Jahre ein Wickelautomat ab, der die Spulen automatisch wickelte.
Für die Induktivitäten brauchte man Vorrichtungen für Wickeldorne. Dieser neue
Bedarf führte zum eigenen Vorrichtungsbau.
Bald kam eine eigene Galvanik hinzu, weil
die Anforderungen an den Oberflächenschutz stiegen und mit dem Transport zur
nächstgelegenen Galvanik in Regensburg ein
großer logistischer Aufwand verbunden war.
In den 70er Jahren wurden bereits Einlegebiege-, Einlegeschnitt- und Folgeschnittwerkzeuge gebaut. Um den Qualitätsansprüchen gerecht zu werden, wurden Prüfmittelplanung und Prüfmittelbau schnell ein
Thema. Johann Weber, heute Vorstandsvorsitzender der Zollner Elektronik AG, übernahm seinerzeit diese Aufgabe und bereitete
zielgerichtet den Weg für weitere bahnbrechende technologische Schritte in der Elektronik.
Der bedeutendste Meilenstein am Ende
dieser Periode war der Beginn der Flachbaugruppenfertigung und -prüfung. Das Leistungsspektrum des Elektronikgeschäftes
umfasste damals die Bauteilekonfektionierung, manuelle Bestückung auf halbautoma-
tischen Bestückungstischen, Schleppbadlötung, elektronische Prüfung und manuelle
Sichtprüfung mit Montage. Eigenbedarf,
Kundenanforderungen, eine höhere Wertschöpfung und nicht zuletzt die Entscheidungskriterien Qualität, Zuverlässigkeit und
Flexibilität trugen zur Erweiterung des Angebotes bei. Vor allem durch den steigenden
Bedarf der Kunden eignete sich die junge
Firma zielstrebig verschiedenste Verfahren
und Prozesse an und weitete die Geschäftsbeziehungen zu ihren Auftraggebern aus.
Fertigungsaufträge
für elektronische Baugruppen
Die Firma SEL war im Jahr 1971 einer der
ersten Kunden für Induktivitäten. Später produzierte man für SEL Baugruppen für das
30-AX-System. Auch bei Siemens lagen die
Anfänge in der Zusammenarbeit in der Lieferung von Wickelgütern, bevor man 1980
mit der Flachbaugruppenfertigung begann.
Für das Siemens-Gerätewerk Erlangen bestückte Zollner Leiterplatten vom Typ Modul
Pac A1, A2 und A3, die in Werkzeugmaschinen zum Einsatz kamen. Für GOSSEN in Erlangen fertigte man die Flachbaugruppe
Profi Six, die in einen Belichtungsmesser für
die Fototechnik eingebaut wurde. Und IBM
konnte das bayerische Unternehmen mit der
Herstellung des Netzfilters 1743110 einschließlich Test-Equipment als Kunde gewinnen.
Noch vor dem Fall des Eisernen Vorhangs
gründete Zollner das erste Zweigwerk in Osteuropa, in der ungarischen Stadt Vác, nahe
Budapest. Für die Wickelgüterfertigung
suchte der Firmenchef einen geeigneten Lieferanten für Ferritkerne und besuchte 1982
die Hannover Messe. Über Messekontakte zu
den ungarischen Zulieferfirmen EMO und
HAGY wurden zunächst Ferritkerne für die
Produktion in Deutschland beschafft. Um die
Wertschöpfung zu erhöhen, übernahmen die
Lieferanten schon bald die Fertigung induktiver Bauelemente. Organisatorische Probleme führten schließlich zur Entscheidung, ein
eigenes Werk in Ungarn aufzubauen. Mit der
Gründung der Manfred Zollner Kft. in Vác
1988 gehörte Zollner zu den ersten zehn ausländischen Investoren in Ungarn. Die Spulenfertigung begann auf einem gepachteten
Gelände der ungarischen Bahn mit 20 Mitarbeitern auf 100 Quadratmetern Produktionsfläche. Heute ist das Werk mit einer Produktionsfläche von über 90.000 Quadratmetern,
über 2.200 Mitarbeitern und den Technologieausrichtungen Elektronik, Mechanik und
induktive Bauelemente ein strategisch wichtiger Bestandteil der Standortpolitik.
29
Bahnbrechend und gleichzeitig zukunftsweisend für die Weiterentwicklung des
Elektronikgeschäftes war die Einführung der
Oberflächenmontage in der Leiterplattenbestückung (SMD-Technologie). Bereits 1982
konnte man in Zandt komplette Typenspektren inklusive Test übernehmen. Weitere
Aufträge über Komplettgeräte mit Montage
folgten.
Einer der ersten Investoren in
SMD-Bestückautomaten
Erste Bestückaufträge: Baugruppe für ein Belichtungsmessgerät für GOSSEN
Erste Prüfaufträge 1983: Test der Siemens-Modulpac-Baugruppen
1965
Zandt im Landkreis Cham: Manfred Zollner gründet
ein Elektrofachgeschäft mit Installationsbetrieb.
30
1970
Die „elektrotechnische Fabrik“: Die Fertigung von
Wickelgütern beginnt – anfangs noch manuell.
Als Vorreiter in Ostbayern führte Zollner
1985 die SMD-Technik ein und zählte zu den
ersten zehn Elektronikfertigern, die in SMDBestückungsautomaten von Siemens investierten. Schon bald folgten die ersten Serienaufträge. Auch die Lötverfahren Hohlwellenlöt- und Stickstofflöttechnologie wurden in
der Fertigung eingeführt. Stetige Leistungserweiterung verbunden mit hohen Investitionen in modernste Anlagen und Prozesse
waren und sind ein Muss für das Unternehmen. Schon damals galt der Leitspruch „Wir
müssen heute schon auf das vorbereitet sein,
was unsere Kunden morgen von uns erwarten.“
Damals wie heute ist die homogene Branchenverteilung einer der Erfolgsfaktoren,
egal ob Baugruppen für Telekommunikation
und Luftfahrt oder komplexe Geräte und
Systeme für Medizintechnik und Industrieelektronik. Auch dadurch konnte sich Zollner
klar von seinen Mitbewerbern differenzieren.
„Die breite Aufstellung in unterschiedlichen
Branchen sehen wir als klare Stärke“, betont
der Vorstandsvorsitzende Johann Weber.
„Dabei“, so Weber weiter, „kommen nicht
nur die Kompetenzvielfalt und das technologische Know-how zur Wirkung, sondern
auch die individuelle Betreuung unserer
Kunden.“
1975
Mechanik/Galvanik: Die Firma prosperiert. Die ersten Kunden sind SEL, Siemens, GOSSEN und IBM.
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
Auch der Technologiebereich Mechanik
konnte sich gut weiterentwickeln. NC- und
CNC-Technik sowie die Anschaffung einer
Stanzmaschine für die Blechfertigung waren
wichtige Schritte in der Anfangszeit der Firma. Einen großen Antrieb zur Leistungserweiterung gaben vor allem die Kunden. Zum
Beispiel wurden für IBM 1981 die ersten
Flachbaugruppen mit wasserlöslichen Flussmitteln gefertigt. 1983 begann Zollner mit der
Golddrahtbearbeitung. Auch für die Einführung der CNC-Technik war IBM der Impulsgeber. Der Kunde Siemens forcierte maßgeblich die Anschaffung der ersten Ultraschallreinigungsanlage sowie den Kauf eines InCircuit-Testers.
Als erster Auftragsfertiger bestückte Zollner Anfang des neuen Jahrtausends die passiven Bauelemente der Bauform 0201. Außerdem entwickelte und produzierte das Unternehmen deutschlandweit führend MultiChip-Module. Die Miniaturisierung der
Elektronik und die Steigerung des Qualitätsniveaus forderten immer neue Testverfahren.
2001 wurde die 3D-Röntgen-Inspektion eingeführt, zwei Jahre später kamen leistungsfähige Anlagen für die automatische optische
Inspektion (AOI) hinzu.
Prüfung von Leistungsbaugruppen: schon in den 80er Jahren mit PC-Steuerung
Vorreiter in Technologie und
Management-Prozessen
Parallel wurde ein technischer und logistischer Kraftakt vollbracht: die Umstellung
auf RoHS-konforme Baugruppen (RoHS: Beschränkung der Verwendung von bestimmten gefährlichen Stoffen). Für 300 Kunden
mussten Änderungen oder Neuanläufe
durchgeführt, Bauteilelieferanten qualifiziert und Fertigungsprozesse freigegeben
werden. 80.000 Artikelnummern wurden
spezifiziert und 200.000 RoHS-Datensätze
eingepflegt.
1980
Geschäftsbereich Elektronik: Auf Auftragsfertigung
und -prüfung folgen bald Beschaffung und Logistik.
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
In-Circuit-Test 1983: Das Testverfahren wurde vom Kunden Siemens gefordert.
1988
Erster Schritt ins Ausland: Das erste ausländische
Zweigwerk, Vác in Ungarn, wird gegründet.
1998
Zentralbereich Entwicklung: Der Auftragsfertiger hat
sich zum Entwicklungspartner aufgestellt.
31
Leiterplattenbestückung 1985: Handbestückung auf halbautomatischen Tischen
Sehr früh erkannte die Unternehmensleitung die Bedeutung der Qualität. Durch zahlreiche Schulungen verinnerlichen alle Mitarbeiter den Qualitätsgedanken. 1993 nahm
Manfred Zollner das erste Zertifikat für Qualitätsmanagement in Empfang. Seither hat
sich das prozessorientierte Managementsystem kontinuierlich weiterentwickelt. Das
jüngste Zertifikat für die ISO 50001 bescheinigt die hohe Qualität des Energiemanagements der Zollner Elektronik AG.
Bevor 1998 der Geschäftsbereich Entwicklung entstand, übernahmen die einzelnen
Fachbereiche Entwicklungsleistungen für
die Kunden. Der erhöhte Bedarf führte
schließlich zur Gründung einer zentralen
2003
Firmeneigene Ausbildung: Baustart eines Ausbildungszentrums für die Mitarbeiter von morgen.
32
Handbestückung 1994: immer mehr Ergonomie am Handbestückplatz
Entwicklung. Schon in der frühen Produktentstehungsphase mitentwickeln und Kunden vom Beginn des Produktlebenszyklus an
zu begleiten, sichert dem EMS-Anbieter langfristige Kundenbindung, Zugang zu den neuesten Technologien und erhöht die Wertschöpfung. Das erste Projekt realisierte man
mit dem Kfz-Zulieferer Hella für das Zündgerät ZG4. Heute übernimmt Zollner komplette
Entwicklungsaufgaben – Beratung, Entwicklungsunterstützung und die Gesamtverantwortung für Entwicklungsprojekte. Für seine
Entwicklungsleistung für ein medizintechnisches Gerät wurde die Zollner Elektronik
AG 2013 mit dem E²MS Award ausgezeichnet.
Der E²MS-Award gilt als wertvolle Auszeich-
2004
Produzieren, wo Kunden Unterstützung wollen:
Nach Taicang/China folgen Tunesien und die USA.
nung für herausragende Leistungen im EMSGeschäft.
„Entwicklung ja! – Eigenprodukte nein!“
lautet die eiserne Regel. „Wir entwickeln für
unsere Kunden“, betont Johann Weber. Einzige Ausnahme: Tradinno, der Further Drache und Hauptdarsteller im Further Drachenstich, dem ältesten Volksschauspiel Deutschlands. Der von Zollner entwickelte und gebaute funkferngesteuerte Roboter im
Fabeltier-Kostüm ist ein elf Tonnen schweres
Mechatronik-System und mit 15,5 m Länge
der größte vierbeinige Schreitroboter der
Welt. Tradinno steht für alles, was die Firma
Zollner macht: von der Entwicklung, Mechanik, Elektronik, Pneumatik, Software und
2010
Der Further Drache: Premiere für den größten
Schreitroboter bei den Drachenstich-Festspielen
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
Komplettgerätefertigung 2005: Endmontage für Shark Server in Vác/Ungarn
Planungssicherheit bis zur Abnahme durch
den TÜV.
Bereits 1967 schloss Manfred Zollner den
ersten Ausbildungsvertrag. Weil schon damals in der Region Fachkräfte fehlten, baute
man früh auf eine qualitativ hochwertige
Ausbildung. Im Jahr 2003 wurde ein firmeneigenes Ausbildungszentrum gebaut, in dem
die Mitarbeiter sowohl spezielle Trainings
und Seminare absolvieren als auch an modernen Maschinen und Software angelernt
werden. Auch mit dem heute selbstverständlichen dualen Studium begann man in Zandt
schon früh und ist stolz auf die Bilanz: Weit
über 1.500 junge Menschen hat die Firma
bisher ausgebildet und größtenteils übernommen. „Ich habe immer auf die jungen
Leute gesetzt und das war richtig so“, sagt
Manfred Zollner rückblickend.
Nicht nur die Mitarbeiter sind eine wichtige Säule der Firmenkultur. Kontinuierlich
investiert Zollner in die Prozesse und Stand-
2012
Sauberraum in Zandt: Staubempfindliche Komponenten werden im kontrollierten Bereich gefertigt.
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
orte. Sieben Werke befinden sich im Umkreis
von 30 km vom Hauptwerk in Zandt. Die
Verbundenheit zum Landkreis Cham und der
Wunsch, Arbeitsplätze in der Region zu sichern, waren Beweggründe für die nahe Ansiedlung. Vorteil: Die kurze Entfernung ermöglicht schnelles und flexibles Handeln.
Eine große Bedeutung hat die Risikominimierung, die durch das gleiche moderne
Equipment und die gleiche technologische
Ausrichtung gewährleistet ist.
Nach der Umwandlung in eine Aktiengesellschaft im Jahr 2001 sind der Unternehmergeist und die Verantwortung ungebrochen, Arbeitsplätze in der Region zu sichern
und zu schaffen. Zollner ist der größte Arbeitgeber im Landkreis Cham und spielt in der
Weltrangliste der 15 größten EMS-Firmen
Wickelgüterfertigung: Mehrfachwickelautomat
12-Spindler
mit. Manfred Zollner wurde für sein Engagement mit zahlreichen Auszeichnungen geehrt. Seine Firma ist weltweit vertreten: in
Ungarn, Rumänien, der Schweiz, Tunesien,
den USA, Costa Rica, China und Hongkong.
„Wir verfolgen das Ziel, die jeweiligen Standortvorteile so zu nutzen und auszubauen,
dass wir eine große und nachhaltige Unternehmenswertsteigerung realisieren – egal ob
es sich um High-Volume-Low-Mix-Produkte
mit geringer Automatisierung oder hochkomplexe Low-Volume-High-Mix-Produkte handelt“, erklärt Johann Weber. Die Schaltstelle
und das Hauptwerk befindet sich noch immer in Zandt – dort, wo vor 50 Jahren alles
begann.
//CM
Zollner Elektronik
www.meilensteine-der-elektronik.de
2013
Expansionskurs: In Hombrechtikon/Schweiz und
Cartago/Costa Rica entstehen weitere Zweigwerke.
2015
Erweiterung in Rumänien: Auch in Europa geht das
Wachstum weiter.
33
ELEKTRONIKFERTIGUNG // BAUTEILSCHUTZ
Empfindliche Bauteile durch
Lackierung schützen
Störungsfrei bei Wind und Wetter: Mit einer neuen SCS-Lackierlinie
werden Leiterplatten, die in sensiblen Bereichen eingesetzt werden,
vor Umwelteinflüssen geschützt und so deren Lebensdauer erhöht.
Bilder: Lacon
JULIA STADTER *
SCS-Lackierlinie: Mit ihr werden
Leiterplatten vor Umwelteinflüssen
geschützt, wodurch sich die Lebensdauer empfindlicher Bauteile
erhöht.
W
inter, volle Bahnsteige, frierende
Menschen. „Wegen einer technischen Störung hat der Zug aus…“,
tönt es aus dem Lautsprecher. Ein Raunen
geht durch die wartende Menschenmenge:
Verspätung. Schuld daran kann ein winziges
elektronisches Bauteil sein, das im tiefsten
Inneren des Zuges verbaut ist. Kälte und Nässe haben ihm zugesetzt. Es streikt. Weil der
Personentransport höchsten Sicherheitsanforderungen gerecht werden muss, die
kleinste technische Störung schlimme Folgen haben kann, steht der Zug erst einmal.
Die Firma Lacon Electronic kämpft dagegen an: Mit einer neuen SCS-Lackierlinie
* Julia Stadter
... leitet den Bereich Marketing und
Kommunikation bei SmartRep.
34
werden Leiterplatten, die in sensiblen Bereichen, wie der Medizintechnik, dem Transportwesen, der Automobilindustrie oder der
Armeeausstattung, eingesetzt werden, vor
Umwelteinflüssen geschützt und so ihre Lebensdauer erhöht.
Schutz der Bauteile ist in vielen
Bereichen relevant
„Viel zu lange ist der Schutz von elektronischen und elektromechanischen Bauteilen
vernachlässigt worden. Viel zu lange konnte
der letzte Cent an Kosten beim Kauf und der
Bestückung von Leiterplatten herausgepresst werden – Lacon setzt dieser Entwicklung nun mit unserem Life-Cycle-Management ein Bekenntnis zur Langzeitstabilität
entgegen“, erklärt Slaheddine Laroui, COO
der Lacon Unternehmensgruppe, die Investition in eine Lackierlinie der Firma SmartRep.
Züge sind mehrere Jahrzehnte auf den Gleisen unterwegs und fahren täglich Hunderte
von Kilometern auf ihren Tacho – da darf ein
Bauteil, von denen tausende in wichtigen
Bereichen, wie der Brems- und Regelungstechnik, verbaut sind, nicht nach wenigen
Jahren aussteigen.
„Beim Beschichten sensibler Bauteile
muss man aber beispielsweise auch an die
engagierte Reinigungskraft im Krankenhaus
denken, die eine Maschine putzt, an der ein
Menschenleben hängt. Kommt da Flüssigkeit
rein, können die Anschlüsse erodieren,
schlimmstenfalls gibt es einen Kurzschluss“,
erklärt SmartRep-Vertriebsmanager Hans
Jürgen Sauter einen weiteren Bereich, in dem
Lackierlinien sinnvoll sind.
Durch globalen Handel werden in Deutschland entwickelte Produkte täglich in Regionen verkauft, in denen eine wesentlich höhere Luftfeuchtigkeit herrscht – auch diese
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
ELEKTRONIKFERTIGUNG // BAUTEILSCHUTZ
hat Einfluss auf die Langzeitfunktionalität
einer Platine.
Was kostet eine Lackierung,
was kostet der Ausfall?
„Was kostet eine Lackierung, was kostet
der Ausfall?“, fragt Mark Hempelmann, Marketingleiter der Lacon Elektronik GmbH.
Immer mehr Kunden des Karlsfelder SMTund THT-Dienstleisters können davon überzeugt werden, dass durch Schutzlacke die
Lebensdauer und Funktionssicherheit ihrer
Produkte erhöht werden kann.
„Die Lackierung von Leiterplatten ist ein
junges Feld, aber es ist ein deutlicher Trend
zu spüren“, sagt er. Das liege auch daran,
dass Elektronik vermehrt im Außenbereich
eingesetzt wird, wo die Witterungsverhältnisse auf die Bauteile und Lötstellen einwirken. Selbst im Bereich der Consumer-Produkte gebe es erste Anfragen.
SCS Precisioncoat punktet mit
Flexibilität und Präzision
Fast ein Jahr lang qualifizierte Lacon Elektronik Lackierlinienangebote und entschied
sich schließlich für eine SCS Precisioncoat,
die die Firma SmartRep vertreibt.
„Wer neu in die Thematik Lackieren einsteigt, wird schnell feststellen: Eine Beschichtungsanlage ist nicht einfach eine
maschinelle Spraydose. Es gibt viele Einflussfaktoren, damit am Ende ein optimales
Resultat erzielt wird: Oberflächenbeschaffenheit und -spannung; Reinheitsgrad der
Leiterplatte und der Bauteile, der Aushärtungsprozess, die Geschwindigkeit, die
Durchflussmenge, der Druck und die Temperatur des Lacks gilt es unter anderem zu
Nahaufnahme: Durch die Umspritzung ist die Leiterplatte nun geschützt.
SCS-Precisioncoat: Der Sprühkopf arbeitet dank
fünf Achsen, Prozessüberwachung sowie einem
ausgefeilten Sprüh- und Dispenskopfsystem sehr
präzise. Eine Maskierung von Bauteilen beim Beschichten wird meist überflüssig.
beachten“, erklärt Hans Jürgen Sauter von
SmartRep.
Weil die SCS Precisioncoat dank fünf Achsen, Prozessüberwachung sowie einem ausgefeilten Sprüh- und Dispenskopfsystem
sehr präzise arbeitet, ist meist sogar eine
Maskierung von Bauteilen beim Beschichten
nicht nötig. SmartRep vertreibt den Beschichter exklusiv im deutschsprachigen
Raum und steht beim Aufbau einer kompletten Lackierlinie mit Know-how, passenden
Handlingsystemen und Applikationsexperten zur Seite. Die Lösungen zur Lackaushärtung (thermisch oder über UV-Licht) kom-
Leiterplattenwerk Niedernhall
produziert wieder! www.we-online.de/open
men dabei vom Partner-Unternehmen SMTWertheim.
Lacons neue Beschichtungslinie ist zu
rund 70 Prozent ausgelastet. Das Unternehmen produziert elektronische und elektromechanische Baugruppen und besitzt drei
SMT-Fertigungslinien sowie THT-Bestückung. Der Dienstleister fertigt für die Bereiche Maschinenbau, Bahntechnik, Automotive, Medizintechnik und Robotik.
„Wir setzen nicht auf hohe Stückzahlen,
sondern brauchen Flexibilität und Präzision
– genau das bietet die SCS Precisioncoat. In
einem umfangreichen Benchmark mit unterschiedlichen Herstellern hat uns das Ergebnis der SCS Precisioncoat überzeugt“, sagt
Lacon-Fertigungsbereichsleiter Ralf Gadow.
Auch die Programmierung sei, selbst bei
komplexen Produkten, kein großer Aufwand.
Fazit: Die SCS Precisioncoat ist eine Investition, die mit etwas Manpower und nur geringer Produktionskostensteigerung einen
großen Nutzen entfaltet.
// AI
Lacon Electronic
ELEKTRONIKSPIEGEL // VERANSTALTUNG
Johann Wiesböck, ELEKTRONIKPRAXIS: „Das sind unsere Themen auf dem kommenden EMS-Tag: Leiterplattenfertigung in Europa, erfolgreiches Krisenmanagement, Spend- und Kostenoptimierung, Kapitalbindung in der Elektronikfertigung, Cost Engineering, Bargeldloser Zahlungsverkehr, Prozessführung und Qualität,
Produktentwicklung als Teamwork und Diskussion aktueller EMS-Themen.“
Wie Sie Ihre Elektronikfertigung
gezielt weiterentwickeln
Am 23. Juni findet der 14. Würzburger EMS-Tag statt. Erfahrene Experten geben wichtige Impulse für Führungskräfte in den Bereichen
Elektronikfertigung und EMS: www.ems-tag.de
D
er EMS-Tag gilt als eine der wichtigsten Veranstaltungen der ElectronicsManufacturing-Services-Branche.
Geschäftsführer und Führungskräfte von
EMS-Providern (Electronics Manufacturing
Services-Provider), Inhouse-Fertigern und
deren Zulieferer treffen sich in Würzburg, um
sich über Themen zu informieren, die die
Fertiger-Branche bewegen.
Neben einem hochwertigen Vortragsprogramm sind die Kommunikation zwischen
Referenten und Teilnehmern sowie der Austausch der teilnehmenden Führungskräfte
untereinander – quasi auf neutralem Boden
– elementare Bestandteile des EMS-Tags. Aus
diesem Grund reisen die meisten Sprecher
und Seminarteilnehmer bereits am Vortag
(22. Juni) zum gemeinsamen Abend bei edlem Frankenwein an. Am 23. Juni stehen in
Würzburg dann folgende Themen auf der
Agenda:
Leiterplattenfertigung in Europa
Erfolgreiches Krisenmanagement
Spend- und Kostenoptimierung
Kapitalbindung der Elektronikfertigung
Cost Engineering
Bargeldloser Zahlungsverkehr
36
Prozessführung und Qualitätssteigerung
Produktentwicklung als Teamwork
Diskussion aktueller EMS-Themen
Keynote befasst sich mit Leiterplattenfertigung in Europa
Die Teilnehmer des 14. Würzburger EMSTags werden in gewohnt persönlicher Form
von Moderatorin Claudia Mallok, Fachjournalistin und Expertin für Unternehmenskommunikation, und dem Gastgeber Johann
Wiesböck, Chefredakteur ELEKTRONIKPRAXIS bei Vogel Business Media, durch das
Programm geführt.
Der Tag startet um 9 Uhr mit der Keynote
„Leiterplattenfertigung in Europa – woher
kommt sie, wohin geht sie, wie wichtig ist sie
für die hiesige Elektronikproduktion? “ von
Michael Gasch, dem CEO des Beratungsunternehmens Data4PCB.
Um Krisenmanagement geht es im zweiten
Vortrag um 9:40 Uhr. „Nach der Krise ist vor
der (nächsten) Krise: Was man aus dem VWSkandal als EMS-Unternehmen wenigstens
lernen sollte“ ist das Thema von H. Peter J.
Bleif, ING QC Ingenieurgesellschaft für Qualität und Consulting. Der Experte für Fehler-
kultur geht in seinem Vortrag darauf ein,
dass der Abgasskandal von VW ein gutes
Lehrbeispiel für mangelhaftes Krisenmanagement sei. Allerdings, so Bleif, machen Unternehmen im Krisenfall ganz ähnliche und
zum Teil noch weit schlimmere Fehler. Wichtig ist es aus seiner Sicht, aus solchen Situationen zu lernen.
Anschließend stellen sich die teilnehmenden Firmen der begleitenden Ausstellung in
einer Spotlight-Session kurz vor: AT&S AG,
Flatfield Multi Print International B.V., Kurtz
Ersa GmbH, NCAB GROUP GERMANY, Perzeptron GmbH, SCS Werkzeug- und Vorrichtungsbau GmbH, SEHO Systems GmbH und
Würth Elektronik GmbH + Co. KG.
Nach einer Kaffee- und Networkingpause
geht es um 11:00 Uhr weiter mit dem Vortrag
„Spend- und Kostenoptimierung bei der Beschaffung von Leiterplatten im High-MixLow-Volume-Segment“ von Marc Nikutowski, NCAB Group.
Um 11:30 Uhr folgt „Fluch und Segen – Kapitalbindung in der Elektronikfertigung“ von
Markus Renner, Perzeptron GmbH. Renner
beschäftigt sich mit dem Problem, dass es
Elektronikfertiger gibt, die trotz hoher Lager-
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
ELEKTRONIKSPIEGEL // VERANSTALTUNG
bestände eine schlechte Liefer-Performance
haben. Häufig stellt sich heraus, dass die
Materialwirtschaft der Grund für die schlechte Liefer-Performance ist. Lieferverzögerungen auf Grund von Materialengpässen, zu
langen Liege- und Lieferzeiten und zu hohen
Lagerbeständen können durch leistungsfähigere Prozesse reduziert werden, wodurch
der Kunde flexibler und schneller beliefert
werden kann. Der Perzeptron-Mitbegründer
stellt hierfür Lösungsansätze vor.
Der letzte Vortrag am Vormittag trägt den
Titel „Cost Engineering - kooperative und
nachhaltige Kostenreduzierungen mit Lerneffekt“. Referent ist Dr. Wolfgang Schruttke
von der MBtech Group GmbH & KGaA. Unter
Cost Engineering versteht der Referent die
interdisziplinäre Zusammenführung von
Entwicklungs-, Fertigungs- und Einkaufsaspekten einer Produktentwicklung zum Ziel
der Transparenz der die Kosten verursachenden Faktoren.
Zweite Keynote: „Kein Bargeld
mehr – keine Freiheit mehr?“
Nach der Mittagessen und Gespräche mit
den Themenexperten und Ausstellern folgt
um 13:40 Uhr mit der zweiten Keynote ein
weiteres Highlight des 14. EMS-Tags. Es geht
um das kontroverse Thema der Bargeldabschaffung: „Kein Bargeld mehr – keine Freiheit mehr?“ von Prof. Dr. Gerald Mann, FOM
Hochschulzentrum München. Professor
Mann stellt sich auf den liberalen Standpunkt „Bargeld ist ein Bürgerrecht“ und verweist darauf, dass sich der bargeldlose Zahlungsverkehr preiswert, unauffällig und
geräuschlos kontrollieren lässt. Der mündige
Bürger mutiert zu einem gläsernen Zahler,
der für die Obrigkeit durchsichtiger wird.
Zudem können sich Haushalte ohne Bargeld
den drohenden Negativzinsen nicht entziehen. Für eine freie Gesellschaft ist Bargeld
daher mehr als ein Zahlungsmittel, es ist
auch ein Schutz vor totalitären Strukturen.
Ab 14:40 Uhr geht es um „Gewinnbringende Optimierungen in der Fertigung bei Steigerung von Quantität und Qualität“. Referent
ist Thomas Kempf von der Juki Automation
Systems GmbH. Sein Vortrag geht von der
Problemstellung aus, warum die vorhandenen Fertigungskapazitäten in einem Betrieb
oftmals nicht ausgeschöpft werden – trotz
leistungsstarker Maschinenparks und optimierter Prozesse. Kempf gibt daher Anregungen, welche Änderungen notwendig sind,
um Stillstandszeiten der Linie zu vermeiden,
Rüstwechsel ohne Verzögerungen vorzunehmen sowie von vornherein zu verhindern,
dass abgelaufenes Material an die Produktionslinie kommt.
Um 15:10 Uhr beginnt die zweite Kaffeepause mit der weiteren Möglichkeit zu Gesprächen mit den Themenexperten und Ausstellern.
Um 15:50 Uhr startet der letzte Teil des Programms beginnend mit „Entwicklungsdienstleistungen – Produktentwicklung ist
Teamwork“ von Helmut Bechtold von der
PROFECTUS GmbH, der die Ergebnisse einer
entsprechenden Arbeitsgruppe im ZVEI präsentiert. Bechtold beantwortet unter anderem die Frage, welches Kompetenznetzwerk
notwendig ist, um maßgeschneiderte Lösungen zu erarbeiten.
Von 16:20 Uhr bis 17 Uhr beschließt eine
Diskussionsrunde zu aktuellen EMS-Themen
mit Referenten und Teilnehmern den 14.
Würzburger EMS-Tag.
Alle Informationen zum Programm und zu
den erfahrenen Referenten sowie zum kommunikativen Rahmenprogramm und den
Kosten finden Sie unter www.ems-tag.de.
Für Fragen wenden Sie sich bitte via E-Mail
oder per Telefon an Johann Wiesböck, Chefredakteur und Publisher von ELEKTRONIKPRAXIS: [email protected] oder
Tel. +49 931 418-3081.
// JW
ELEKTRONIKPRAXIS
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ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
37
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ELEKTRONIKFERTIGUNG // RÖNTGENINSPEKTION
Röntgeninspektion für einen
kontinuierlichen Produktionsablauf
Leesys hat sein Portfolio um die 3D-Röntgeninspektion erweitert, um
eine höhere Prozesssicherheit zu gewährleisten und somit die Kundenzufriedenzeit zu erhöhen.
Bilder: Leesys
LOTHAR GEPPERT *
Programmerstellung nötig
Nutzung einer einheitlichen Bibliothek
Durch offline Optimierung keine Störungen des Fertigungsprozesses
Hohe Inspektionsgeschwindigkeit für die 3D-Rekonstruktion
3D-Röntgeninspektion: Mit dem X-Line 3D von Göpel möchte Leesys den stetig wachsenden Qualitätsansprüchen seiner Kunden gerecht werden und eine bestmögliche Fertigungsqualität garantieren.
U
m einen kontinuierlichen Produktionsablauf zu sichern, war es nötig,
ein zweites Inline-Röntgen-System
anzuschaffen. Da Leesys schon mehrere AOISysteme von Göpel electronic im Einsatz hat,
fiel die Wahl auf ein weiteres System des
Herstellers, nämlich auf das Röntgeninspektionssystem X-Line 3D. Grund hierfür war
unter anderem das zukunftsweisende Softwarepaket von Göpel, das die Vernetzung der
verschiedenen bereits vorhandenen Inspektionssysteme (Lotpasten- bzw. Bauelementeinspektion) mit dem neuen Röntgensystem
* Lothar Geppert
... ist Mitarbeiter im Bereich Produktionstechnologie bei Leesys und
betreut das 3D-Röntgeninspektionssystem.
38
ermöglicht. Diese Verkettung der einzelnen
Prozessschritte ermöglicht kurze QualitätsRegelkreise in der SMD-Bestückung.
Welche Vorteile bringt die dritte
Dimension?
Gerade im Bereich Automotive sind die
Anforderungen hoch. Die Kunden verlangen
eine 100 Prozent Kontrolle der Lötstellen,
was mit 2D-Röntgeninspektion nicht immer
möglich ist, da Überlagerungen von Bauteilen oder eventuelle Lufteinschlüssen nicht
eindeutig erkennbar sind.
Bei 3D-Röntgen ist die Trennung der Bestückebenen möglich und somit wird das
Bauteil prüfbar. Das bringt folgende Vorteile:
SchnelleundkomfortablePrüfprogrammerstellung
Keine präparierten Baugruppen für die
Nur wenige 3D-Röntgen-Systeme sind derzeit schnell genug, um im heutigen Linientakt eine vollständige Inspektion zu ermöglichen. Für die 3D-Rekonstruktion einer
Leiterplatte werden viele Schrägdurchstrahlungen benötigt. Die damit einhergehende
hohe Anzahl an Bildaufnahmen und die
dadurch entstehende Datenflut, schränken
die Inspektionsgeschwindigkeit in der Regel
dramatisch ein. Nicht so beim Röntgeninspektionssystem X-Line 3D.
Hier ermöglicht die GigaPixel-Technologie
eine vollständige 3D-Röntgeninspektion auf
der gesamten Baugruppe mit bis zu 40 cm²/s.
Kernstück dieser Technologie ist ein schnelles und hochsensitives Detektormodul, welches eine simultane Erfassung von Bildaufnahmen aus verschiedenen Richtungen ermöglicht.
Dieser 3D-Röntgendetektor ermöglicht die
Erfassung von Bildern aus minimal neun
verschiedenen Richtungen bei 12 Bit Grauwertumfang und einer Objektauflösung von
maximal 6 µm pro Pixel.
Die Detektor-Hardware erreicht dabei eine
kontinuierliche Datenrate von bis zu 40 Gigapixeln pro Sekunde. Eine zeitneutrale
Bildintegration und Vorverarbeitung wird
durch die integrierte Rechenhardware realisiert. Nach der hardwarebasierenden Bildintegration und Vorverarbeitung stehen, verteilt auf die neun Betrachtungsrichtungen,
360 Megapixel pro Sekunde zur weiteren
Verarbeitung im PC zur Verfügung. Diese
Bilddaten werden in einem Rekonstruktionsverfahren in eine theoretische 3D-Flächenleistung von bis zu 48 Megapixeln pro Sekunde überführt.
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
ELEKTRONIKFERTIGUNG // RÖNTGENINSPEKTION
Es besteht die Möglichkeit, verschiedene
Schichten für die Lötstellenbegutachtung zu
durchfahren.
Qualitative Inspektion aller
Lötstellen
Das 3D-Röntgeninspektionssystem ermöglicht eine sichere Qualitätskontrolle von
BGA-Lötstellen im Inline-Fertigungsprozess
für alle Bauteile innerhalb eines Testdurchlaufs. Die BGA-Lötverbindungen werden lokalisiert und geprüft. Es werden relevante
Parameter jeder einzelnen Lötstelle in drei
Ebenen bestimmt. Anschließend können
aufgrund der Messwerte fehlerhafte Lötstellen sowie Voids erkannt werden.
Mit dem neuen System ist Leesys in der
Lage, Lötverbindungen an IC-Pins und 2-poligen Bauelementen festzustellen. Dank der
Realtime-Multi-Angle-Bildaufnahme liegt
die Prüfgeschwindigkeit bei 40 Quadratzentimeter pro Sekunde, bei vollständiger Erfassung der Baugruppen. Mittels integrierter
Rekonstruktionsverfahren können nun einzelne Schichten der Leiterplatten ausgewertet und so eine sichere Detektion aller Fertigungsfehler gewährleistet werden.
Herkömmliche AOI-Systeme kommen
selbstverständlich auch weiterhin zum Einsatz, sind jedoch bei der Prüfung verdeckter
Lötstellen überfordert. Gerade in der Automotive-Branche hat sich die Röntgeninspektion zu einem Standard entwickelt, auf den
Kunden Wert legen. Im Wesentlichen geht es
um die qualitative Inspektion aller Lötstellen.
Lothar Geppert, Mitarbeiter der Leesys
GmbH im Bereich Produktionstechnologie,
Qualitätskontrolle:
Das Inspektionssystem
ermöglicht die Kontrolle
von BGA-Löstellen im
Inline-Fertigungsprozess.
erklärt: „Wir prüfen alle Leiterplatten nach
der IPC-610 (Institute for Printed Circuit
Boards). Dieser Standard wird für die meisten Baugruppen verwendet. Er beschreibt die
bevorzugten und nicht-konformen Zustände,
die auf Leiterplatten extern sowie intern beobachtet werden können.“
Dank der 3D-Röntgeninspektion kann Leesys eine noch größere Prozesssicherheit gewährleisten und gezielt Fehler eliminieren.
Die logische Konsequenz, die daraus resultiert: kurze Regelkreise zur Qualitätsverbesserung und eine höhere Kundenzufriedenheit.
Jörg Friedrich, COO bei Leesys, sagt: „Würden einzelne Fehler nicht erkannt werden,
kann dies im schlimmsten Fall zu einem Totalausfall führen. Dank der neuen Technik
können wir das vermeiden. Wir haben uns
daher ganz bewusst für die 3D-Röntgeninspektion entschieden.“
Um alle Arbeitsschritte ordnungsgemäß
ausführen zu können, werden nicht nur die
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Produktionsmitarbeiter geschult, sondern
auch die Programmierer und das Servicepersonal. Sie nehmen jährlich an mindestens
einem Lehrgang teil, um so immer auf dem
neusten Stand zu bleiben. Denn die Anwendung und Bedienung der Maschine erfordert
grundlegende Fachkenntnisse. Bei Leesys
sind rund 20 Mitarbeiter beschäftigt, die über
dieses Wissen verfügen und mit dem Ablauf
vertraut sind.
Die Maschine, welche Leesys zur Röntgeninspektion einsetzen, verfügt über zahlreiche
Funktionen. Dank eines integrierten Mehrkammersystems mit Doppelschleusen ist
nun ein schnelles Leiterplattenhandling
möglich. Mit der 3D-Röntgenbildberechnung
lassen sich die Baugruppen schichtweise
untersuchen. Zusätzlich ist eine optionale
AOI-Integration möglich, damit ein Höchstmaß an optimaler Prüfabdeckung gewährleistet ist.
// AI
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Expresslieferung ab 2 Arbeitstagen
Herstellung von Leiterplatten nach
DIN EN ISO 9001:2008, IPC A-600 Class 2
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Der Online-Shop für Leiterplatten und Schablonen von Würth Elektronik
AKTUELLE PRODUKTE // ELEKTRONIKFERTIGUNG
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Code-Meter für Leiterplatten
Wibu-Systems, Technologieführer im Bereich Schutz und Lizenzierung von Software und Dokumenten, ergänzt seine Produktpalette an Schutzhardware und
stellt erstmals zur Hannover
Messe das neue CodeMeter ASIC,
die kleinste Bauform der Schutztechnologie CodeMeter, vor.
CodeMeter ASIC ist das Herzstück des CodeMeter Digital
Rights Management-Systems.
Hersteller können dieses ASIC,
welches Softwareschutz, Lizenzierung und Security liefert, als
Bauteil auf ihre Leiterplatte auflöten und einbauen.
Vor allem für kleine Geräte
oder für Embedded-Boards ist
diese Hardware geeignet. Beispielsweise können Medizinund Messgeräte damit platzsparend ausgestattet werden.
Das CodeMeter ASIC unterstützt sowohl die USB- als auch
die SPI-Kommunikation und
funktioniert bei extremen Tem-
peraturen zwischen -40 °C und
+105 °C. Die Schutzhardware
wird im 5x5 mm großen VQFN32-Gehäuse geliefert.
Das CodeMeter ASCI für Leiterplatten ist in verschiedene Ausführungen erhältlich. Hersteller
können so die für ihre Anwendung passende Schutzhardware
flexibel auswählen und sofort
einsetzen.
Wibu-Systems
MULTI-CORE-ICT
Boundary Scan Integration
Die Boundary Scan Integration
in den Multi-Core-ICT (In-CircuitTest) von SPEA wird auf analoge
Instrumente im Testsystem erweitert. Bisher konnten Anwender eines SPEA3030 ICT mit rein
analogen Instrumenten nicht
von den Vorteilen des interaktiven Tests zwischen dem GÖPEL
electronic Boundary Scan und
dem SPEA ICT profitieren, da
zunächst nur die digitalen Kanä-
ler
Flexible Leiterplatten:
Schnel
Jetzt in 10 Arbeitstagen!
Günstige Preise dank Pool-Produktion
Online kalkulierbar • Made in Germany
Göpel electronic
PCB-POOL® ist eine eingetragene Marke der
www.pcb-pool.com
le für den Zugriff auf den Prüfling
zur Verfügung standen. Diese
Lücke wurde nun geschlossen
und eröffnet dem Anwender
neue Testoptionen zur Erhöhung
der Testabdeckung und zur optimalen Kombination beider TestSysteme.
Die Testgenerierung erfolgt
voll automatisch anhand der von
SPEA exportierten Testpunktliste und mit Hilfe eines frei konfigurierbaren Netzfilters innerhalb
der Boundary Scan Software
SYSTEM CASCON. Die Anbindung an die SPEA LeonardoSoftware entspricht der bestehenden Integrationslösung. Im
Produktivbetrieb wird der gesamte Testplan über Leonardo
definiert und ausgeführt. Alle
Testergebnisse werden dort zusammengefasst, während CASCON im Hintergrund bleibt.
40
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
AKTUELLE PRODUKTE // ELEKTRONIKFERTIGUNG
BAUTEILPRÜFUNG
Flying-Probe mit Bluetooth
Die Pilot 4D V8 repräsentiert die
neueste Spitze in der Flying Probe Testtechnologie von Seica.
Die Pilot 4D V8 besitzt die höchste Testgeschwindigkeit, für low
bis medium Volume, Testabdeckung und Flexibilität, für Prototyping, Fertigung oder Reparatur aller Typen von Baugruppen
der Pilot-Serie. Geeignet ist die
4D V8 für Vectorlose und InCircuit sowie Boundary Scan
Tests.
Mit acht Flying Probe Testeinheiten (vier auf jeder Seite) und
einer vertikalen Architektur ist
sie die optimale Lösung für das
Antasten des Prüflings von beiden Seiten gleichzeitig. Beide
Seiten sind mit Power Probe, Kapazitive Probe und Kamera ausgestattet.
Die Pilot 4D V8 ist in einer vollautomatischen Batch-Konfiguration erhältlich. Mit drei MagazinGestellen kann eine "Geisterschicht" dargestellt werden, was
vor allem für Kunden interessant
ist, die Baugruppen in kleinen
Losen testen wollen, ohne dafür
Personal vorhalten zu müssen.
Über Bluetooth können mobile Geräte mit dem V8 verbunden
werden. Über diese Geräte können wertvolle Statistik-Auswertungen und Status-Informationen über das aktive Equipment
in Echtzeit abgerufen werden.
Seica
VERBINDUNGSTECHNIK
Modulare Lötautomation
Die modulare Lötautomation von
Eutect basiert auf dem Eutect
Modulbaukasten, der mit seiner
intelligenten Regelungstechnik
und den Softwaremodulen die
produktspezifischen Lötanlagen
adaptiv und höchst effizient gestalten lässt. Aus Prozessmodulen der selektiven Löt- und
Schweißtechnik werden die für
die Aufgabenstellung prozesstechnisch und wirtschaftlich
optimalen Module gewählt und
zu bewährten Stand-Alone-,
Rundtakt- oder Inline-Fertigungskonzepten für Gesamtlösungen kombiniert.
Beispielsweise werden Roboter in entsprechenden Anlagenkombinationen über Kopf eingebaut, um die schon sehr kompakte Fläche der Anlage maximal zu
nutzen. Dank dieser Konfigurationsmöglichkeiten können auch
Bandrückläufe ohne weiteres
integriert werden.
Mithilfe des Eutect EuRoC Softwaremoduls werden bei solchen
Konfigurationen Roboter von
Mitsubishi auf einfachste Weise
verfahren und programmiert,
wenn neue Produkte übers Band
laufen oder über ergonomisch
und taktzeitoptimierte sowie frei
auslegbare Eingabebereiche eingelegt werden.
Eutect
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
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ELEKTRONIK-DESIGN // LEITERPLATTEN-LAYOUT
Wie Sie die Leistungsintegrität
in PCB-Designs sicherstellen
Bei niedrigen Versorgungsspannungen und hohen Strömen ist der
Spannungsabfall nicht vernachlässigbar. Die PI-Analyse gibt schnell
einen genauen Einblick in das Stromversorgungsnetz einer Platine.
JOHN CARNEY *
A
ufgrund der inzwischen sehr niedrigen Versorgungsspannungen in PCBSystemen hat die Entwicklung keinen
Spielraum mehr, unzulässige DC-Spannungsabfälle im Stromversorgungsnetz zu
tolerieren. Um die nötige Leistungsintegrität
(kurz PI oder Power Integrity) sicherzustellen, stößt der Entwickler aufgrund der hohen
Komplexität sehr schnell an seine Grenzen.
Dennoch braucht er den sicheren Einblick in
das Energieversorgungssystem der Platine
(als PDN oder Power Delivery Network bezeichnet). Für jeden Vcc-Pin muss die Versorgung im Betrieb auch bei hohen Taktraten
gewährleistet sein. Per Software Tool lässt
sich der statische DC-Spannungsabfall (IRDrop) und das dynamische Verhalten des
Stromversorgungssystems analysieren. An-
doch bei heutigen Designs zu einer gewissen
Herausforderung entwickelt. Aufgrund der
Forderung nach einem geringeren Leistungsverlust der Designs wurden die Versorgungsspannungen immer weiter gesenkt; inzwischen sind 1,5 V oder weniger üblich (Bild 1).
Mit reduzierter Versorgungsspannung steigt
allerdings, trotz insgesamt gesenkter Leistungsaufnahme, die Stromaufnahme.
Gleichzeitig bedeutet Miniaturisierung der
Elektronik weniger Board-Lagen und höhere
Bauteiledichte. Mit anderen Worten, er gibt
immer weniger verfügbare Fläche für die
Stromversorgungsnetze.
Die Baugruppen-Entwickler benötigen daher einen schnelleren und zuverlässigen
Weg, um sichere Ergebnisse der IR-DropAnalyse zu erhalten. Nur dann haben sie die
Möglichkeit, die Energieverteilung über das
Versorgungsnetz in ihren Entwurf schnell
und optimal zu steuern.
PDN-Herausforderungen
im Board Design
Bilder: Cadence
* John Carney
... ist Staff Application Engineer bei Cadence Design
Systems, San Jose/Kalifornien.
hand dieser Ergebnisse werden Abblockkondensatoren dimensioniert.
Für Leiterplatten-Entwickler gibt es die
gleichen Möglichkeiten, sich bewährte und
präzise IR-Drop-Analysefunktionen zu nutzen zu machen, wie sie den Analyse-Experten zur Verfügung stehen. Wenn es dem Design-Team gelingt, derartige IR-Drop-Analysefunktionen in den Leiterplatten-DesignProzess zu integrieren, dann lassen sich neue
Produkte schneller auf den Markt bringen.
Es ist sehr wichtig sicherzustellen, dass
alle Baugruppen auf einer Leiterplatte ausreichend mit Strom versorgt werden, ohne
dass zusätzliche Lagen oder eine größere
Fläche auf der Leiterplatte nötig sind. Das
Design-Team muss sicher sein können, dass
die Leiterplatte überall genügend Kupfer
zwischen der Stromquelle und allen Lasten
aufweist, um eine ausreichende Energieversorgung für alle Lastfälle gewährleisten zu
können. Eine IR-Drop-Analyse hat sich je-
Bild 1: Niedrige Spannungen mit geringen Toleranzen geben der Entwicklung keinen Spielraum mehr, unzulässige DC-Spannungsabfälle im Stromversorgungsnetz zu tolerieren.
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Da die IR-Drop-Analyse eine recht spezielle Aufgabe ist, steht der Leiterplatten-Entwickler oftmals frustrierenden PDN-Herausforderungen gegenüber, wie Bild 2 zeigt. Er
hat Anweisungen und Regeln des PI-Ingenieurs auf mehrere Versorgungsnetze und ICs
anwenden. Zugleich sind weitere unterschiedliche Systemanforderungen erfüllen.
Beispielsweise soll das Design um 20% verkleinert und einige Leiterplatten-Lagen sowie Kondensatoren entfernt werden.
Auch sorgt die Kommunikation per Telefon
und E-Mail zwischen den Leiterplatten-Entwicklern und den PI-Ingenieuren nicht wirklich für eine rasche Klärung. In den Unternehmen gibt es üblicherweise mehrere Leiterplatten-Entwickler pro PI-Ingenieur. Da
meist auch noch mehrere Projekte parallel
laufen, muss der PI-Ingenieur zeitgleich verschiedene aufwändige IR-Drop-Analysen
durchführen. In Anbetracht dieser Vielfalt
von Anfragen erhalten die Leiterplatten-
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
ELEKTRONIK-DESIGN // LEITERPLATTEN-LAYOUT
Bild 2: Typische PDN-Herausforderungen im LeiterplattenDesign-Prozess.
3D PCB-Simulation
Thermik Richtig Machen
TRM jetzt mit AD-Kopplung
Temperat
Temperatur
Te
mperatur • Potential • Strom
Bauteile
• Stack • L
Layout • DK
Ba
Layou
www.adam-research.de
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Pioniere der Elektronik und ihre Meilensteine
In der frühen EDA-Industrie spielte die
heutige Branchengröße Cadence Design
Systems eine interessante Rolle: Aus der
Startup Company von 1988 ist ein Unternehmen erwachsen, das heute einen
Jahresumsatz von 1,7 Mrd. $ bilanziert.
Ein bemerkenswerter Teil dieser Entwicklung liegt in der Akquisition von kleinen
Firmen begründet, die sich innerhalb
Cadence weiter entwickeln konnten.
Mehr als 75 Unternehmen mit ihren
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
wegweisenden Software-Tools wurden
integriert. ELEKTRONIKPRAXIS berichtet
seit 50 Jahren über Innovationen und
Gründerszenen der Elektronikbranchen. Begleiten Sie uns auf der Website
www.meilensteine-der-elektronik.de
und lernen Sie dort die Pioniere der
Elektronikindustrie und ihre Meilensteine kennen. Erfahren Sie, wie beispielsweise Cadence die Chancen des
„schwarzen Montag“ geschickt nutzte.
43
• Fachbeiträge,
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Analyse detailliertes Wissen im Bereich der
Schaltungstheorie sowie andere Spezialkenntnisse. Praktisch gesehen haben die
Leiterplatten-Entwickler normalerweise nur
wenig Zeit, um die komplexen Einstellungen
für die Durchführung einer derartigen Analyse vorzunehmen.
Was ist erforderlich, um die Lücke zwischen der Arbeit der Leiterplatten-Entwickler
und der PI-Ingenieure zu schließen? Die Antwort ist eine Software, die die Fähigkeiten
beider Seiten am besten nutzt und einen
schnelleren Einblick in die Leistungsversorgung ermöglicht. Eine ideale Lösung würde
zuerst den PI-Ingenieur bei den komplexen
Einstellungen der Analyse-Technologie unterstützen; diese Anstrengungen liegen in
dessen Erfahrungsbereich. Zudem würde
diese Lösung dem Layouter eine Wiederverwendung dieser Einstellungsparameter erlauben. Mit diesem Ansatz könnte der Layouter die Analyse ausführen und wiederho-
www.elektronikpraxis.de/newsletter
BEILAGENHINWEIS
Entwickler nicht immer sofort die notwendigen Ergebnisse. Damit steckt der Leiterplatten-Entwickler quasi in einer Warteschlange.
Das gilt auch für jede weitere Analyse vom
PI-Ingenieur nach einer Design-Änderung.
Wie kann ein PI-Ingenieur den LeiterplattenEntwicklern am besten die Probleme und
Richtlinien mitteilen? Wie kann der Leiterplatten-Entwickler seine Lösungsvorschläge
dem PI-Ingenieur übermitteln? Und wie kann
der Leiterplatten-Entwickler feststellen, ob
eine Lösung brauchbar ist?
Es gibt keinen formellen Prozess, um dem
Layouter mitzuteilen, welche Kupfermenge
aufgrund der IR-Drop-Analyse auf der Leiterplatte hinzugefügt werden soll. Ebenso gibt
es keine Möglichkeit zu zeigen, ob ausreichend Kupfer für alle Versorgungsleitungen
auf der Leiterplatte hinzugefügt wurde. Deshalb sind zeitnahe Analysen und Hinweise
zu den durchzuführenden Anpassungen
notwendig. Jedoch erfordert die IR-Drop-
Dieser Ausgabe liegt
ein EM-Planer der
Codico GmbH bei.
Wir bitten unsere
Leser um freundliche
Beachtung.
ELEKTRONIK-DESIGN // LEITERPLATTEN-LAYOUT
Bild 3: Die integrierte Lösung ermöglicht einen schnelleren Zugriff auf die Ergebnisse der IR-Drop-Analyse
während des Leiterplatten-Design-Prozesses.
len, um Daten für die Behebung der vorrangigen Probleme zu sammeln. Anschließend
könnte der Layouter das Design an den PIIngenieur übergeben, wobei dieser dieselben
Modelle, Simulationsergebnisse und Reports
nutzen würde. Dadurch ließe sich die Anzahl
der Iterationen reduziert und die Zeit bis zur
Serienproduktion verkürzen.
Weitere nützliche Fähigkeiten einer derartigen Lösung:
Cross-Probing zwischen Layout und
Analyse-Ergebnissen, somit kann der Layouter die Analyse-Ergebnisse nutzen und
sofort feststellen, ob er die Stromversorgungsflächen vergrößern, Vias oder Masseflächen hinzufügen oder andere Änderungen an der Leiterplatte vornehmen muss.
Es ist dem PI-Ingenieur möglich, per
Analyse die idealen Entkoppelkondensatoren für jeden IC zu bestimmen; er kann
dann PI-Vorgaben und -Regeln erstellen,
um den Layouter bei der Platzierung der
Entkopplungskondensatoren zu unterstützen.
Batch-Analysen und HTML-formatierte
Berichte sind weitere Möglichkeiten.
DRC-Marker aus der Analyse erscheinen
als Anmerkungen im Layout und helfen
dem Layouter, die vom PI-Ingenieur entdeckten Probleme zu verstehen und zu beheben.
Präzise PI-Analyse
auf Signoff-Ebene
Von Cadence gibt es präzise beschreibende
PI-Analyse-Tools für den Signoff-Prozess, die
auf den Allegro- und Sigrity-Technologien
basieren und alle zuvor skizzierten Fähigkeiten besitzen. Allegro Sigrity PI Base ist eine
integrierte Layout- und Analyse-Umgebung,
die ein Constraint-gesteuertes Design unterstützt. Das Tool ist sowohl für Layout-Entwickler als auch für PI-Ingenieure ideal und
kann genutzt werden für:
Auswahl und Platzierung von Entkopplungskondensatoren,
einfache Identifizierung und Behebung
von IR-Drop-Problemen im physischen Layout über die automatisierte Cross-ProbingFunktion nach der DC-Analyse,
Durchführung einer detaillierten Analyse, Konformität und Bewertung über Zusatzoptionen.
Das Tool ist in die Allegro-PCB- und ICPackage-Design-, Editier- und Routing-Technologien integriert und erlaubt eine umfas-
Bild 4: Vergleich eines schlechten (links) mit einem guten PCB-Layout. Je geringer der IR-Drop im DC-Spannungsversorgungssystem ist (rechts), desto mehr Marge bleibt für die wesentlich komplexeren AC-Störungen.
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sende PI-Analyse während und nach dem
Layout. Es werden DRC Marker gesetzt, mit
denen sich Positionen identifizieren lassen,
die eine Layout-Änderung erfordern, um einen zu hohen IR-Drop zu korrigieren. Im
Zuge der Analyse-Einstellungen kann der
PI-Ingenieur Pass-/Fail-Kriterien für verschiedene Messungen im Leiterplatten-Design definieren und somit dem LeiterplattenEntwickler aufzeigen, an welcher Stelle im
Stromversorgungsnetz die Probleme liegen.
Bild 3 zeigt die Möglichkeiten dieser integrierten IR-Drop-Methode.
Für PI-Ingenieure, die eine AC- und DCAnalyse durchführen müssen, stellt die Allegro Sigrity Power Integrity Solution bewährte Werkzeuge zur Verfügung:
Sigrity PowerDC ist eine DC-SignoffLösung, die eine elektrisch/thermische
Co-Simulation mit hoher Genauigkeit ermöglicht und schnell IR-Drop- und Stromdichte-Hotspots aufzeigen kann. Zudem
lassen sich bevorzugte Positionen für die
Sense-Leitungen von Spannungsreglermodulen (VRM) automatisch identifizieren.
Sigrity OptimizePI erlaubt eine hoch
automatisierte AC-Frequenzbereichsanalyse für Leiterplatten und IC-Gehäuse, um
Impedanz-Probleme zu erkennen und die
Platzierung von EMI-Decaps vorschlagen
zu können. Das Tool unterstützt dabei,
ein Optimum zwischen Decap-Kosten und
-Leistung zu finden, wodurch sich typischerweise Decap-Kosteneinsparungen in
Höhe von 15% bis 50% erreichen lassen.
Sigrity PowerSI ist eine Signalintegritäts- (SI), PI- und EMI-Lösung für den
Design- und Sign-Off-Prozess mit hoher
Genauigkeit, hohem Durchsatz, robuster
Frequenzbereichs-Simulation und Unterstützung für die S-Parameter-Modellextraktion (zur späteren Verwendung in einer
Zeitbereichs-Analyse).
Die
Sigrity-PowerSI-3DEM-Option
schließlich ermöglicht eine 3D-Full-WaveAnalyse und Extraktion des Stromversorgungsnetzwerks.
Diese Tool-Fähigkeiten unterstützen sowohl den PCB-Designer als auch den PI-Ingenieur. Letzterer kann mit dem Allegro PCB
Layout Tool auch experimentieren und Lösungen implementieren oder dem Layouter
Vorschläge unterbreiten. Der Anwender
bleibt dabei in der Allegro-Umgebung und
nutzt die Sigrity Tools im Hintergrund. Mit
dem richtigen IR-Drop-Analyse-Tool erhalten
Leiterplatten-Entwickler also schnell einen
genauen Einblick in das Stromversorgungsnetz ihres Designs.
// KU
Cadence/FlowCAD
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
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AUSSTELLER
EMS
TAG 2016
2 3 . Juni 2 016, Vogel Convention Center VCC, Wür zburg
Der Würzburger EMS-Tag gilt als das wichtigste Management-Treffen
der EMS-Branche. Geschäftsführer und Führungskräfte von EMSProvidern, Inhouse-Fertigern und deren Zulieferern treffen sich, um
sich über Themen, die die Branche bewegen,
zu informieren.
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mit Lerneffekt
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Steigerung der Qualität
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„Kein Bargeld mehr – keine Freiheit mehr?“
Referent: Prof. Dr. Gerald Mann | FOM Hochschulzentrum München
Informationen und Anmeldung unter:
www.ems-tag.de
www.vogel.de
VERANSTALTER:
VERBINDUNGSTECHNIK // FERTIGUNG
Produktionsstandort Deutschland
muss sich täglich bewähren
Seit mehreren Jahrzehnten ist die Diskussion um den
Produktionsstandort Deutschland ein Thema. Wie kann man den
deutschen und europäischen Standort dauerhaft sichern?
GERHARD BRÜSER *
W
aren es nach dem Ende des kalten
Krieges zuerst die osteuropäischen
Länder, in die die Produktion – insbesondere die lohnintensive Produktion –
verlagert wurde, so sind es heute darüber
hinaus asiatische Länder. Neben China, Vietnam, Bangladesch u.a. wird als nächstes
der afrikanische Kontinent auf ähnliche Weise vorbreitet. Hieran beteiligt sich mittlerweile auch die Volksrepublik China.
Nicht immer brachte die Verlagerung der
Produktionsstandorte den erhofften wirt-
Bilder: Fischer Elektronik
* Gerhard Brüser
... ist als leitender Entwicklungsingenieur für Steckverbinder bei Fischer
Elektronik in Lüdenscheid tätig.
schaftlichen Erfolg und man zog sich wieder
zurück. Auch die Möglichkeiten zur Herstellung von Plagiaten wurde auf diese Art und
Weise deutlich vereinfacht. Sie zu bekämpfen ist für die betroffenen Unternehmen sehr
zeit- und kostenaufwändig.
Aus ethischer Sicht ist es darüber hinaus
höchst zweifelhaft, in diesen Ländern Produkte zu fertigen, die fast ausschließlich für
den europäischen und nordamerikanischen
Markt gedacht sind. Oft kann sich die dortige
Bevölkerung die Fabrikate überhaupt nicht
leisten.
Wie lässt es sich nun erreichen, den deutschen und europäischen Produktionsstandort dauerhaft zu sichern? Eine einfache Lösung ist hier nicht gegeben. Vielmehr ist es
die Summe von vielen Faktoren.
Für die Standorte Deutschland und Europa
ist es äußerst wichtig, Marktführerschaften
mit hochwertigen Produkten zu erreichen.
Sind diese erzielt, muss eine kontinuierliche
Weiterentwicklung der Produkte entsprechend den Markanforderungen gewährleistet werden.
Energiesparende und umweltschonende
Anforderungen sind gerade in den letzten
Jahren zur treibenden Kraft für Innovationen
geworden. Hier gilt es durch entsprechende
Entwicklungskapazitäten in den Bereichen
Forschung und Entwicklung immer eine „Nasenlänge Vorsprung“ zu haben.
Eine eigene Abteilung Entwicklung und
Konstruktion mit entsprechendem Forschungslabor ist hierbei unerlässlich. Eine
direkte Verbindung zur Produktion ist oft
sehr hilfreich, um eine kontinuierliche Produktverbesserung zu erreichen. Auch um
eine permanente und qualitative Produktionsverbesserung zu erreichen, sind kurze
Weg zwischen diesen Abteilungen von Vorteil. Die andere Seite, einen guten und direkten Kontakt zur Kundenseite, ist gerade für
frühzeitige Weiter- und Neuentwicklungen
hilfreich und oft für den Markterfolg entscheidend.
Wann die Verlagerung sinnvoll
ist und wann nicht
Produktionsverlagerung: Eine Verlagerung in Länder mit niedrigen Löhnen wird heute wesentlich differenzierter betrachtet. In Europa hängt die Marktführerschaft von hochwertigen Produkten ab. Im Bild ist eine
Sondermaschine zum Sägen auf Polzahl zu sehen.
46
Je aufwändiger und komplizierter die Produkte und deren Produktion sind, desto risikoreicher ist eine Verlagerung in ein Billiglohnland. Dagegen lassen sich Großserienproduktionen mit geringer Fertigungstiefe
oft eher für eine Verlagerung vorsehen. Bei
vielseitigen und flexiblen Produktionen ist
es ratsam, eine gewünschte Verlagerung genau abzuwägen.
Kurze Wege zu den Produktionsnebenbereichen wie Werkzeugbau, Vorrichtungsbau
und Sondermaschinenbau sind auf Dauer
effektiver und wirtschaftlicher, wenn diese
Einheiten sich nahe am Produktionsstandort
befinden.
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
VERBINDUNGSTECHNIK // FERTIGUNG
Viele Probleme summieren sich erst mit der Zeit
nach einer Verlagerung. Oft
sind sie aus der Ferne kaum
zu beheben, so dass eine
rege Reisetätigkeit entsteht.
Die
Reaktionszeiten
durch die Entfernungen,
bedingt zum Teil auch
durch deutlich unterschiedliche Tages- und
Nachtzeiten, summieren sich schnell von
Stunden zu Tagen und
zu nicht unerheblichen
Kosten. Die Kundenzufriedenheit wird hier
zum nicht unerheblichen Entscheidungsfaktor (Bild 1).
Für mittelständische Familienunternehmen ist es oft selbstverständlich, die Unternehmensgewinne in die Weiterentwicklung
des Unternehmens zu investieren. Hier wird
vorwiegend in langfristigen Zeitspannen gedacht und entsprechend gehandelt, in Jahren und Jahrzehnten, ja teilweise bis zu Generationen.
Bei Aktiengesellschaften ist es üblich, zu
jedem Quartalsabschluss eine positive Bilanz
darzustellen. Hier steht der Vorstand unter
permanentem Erfolgsdruck. Für eine langfristige Investitions- und Firmenentwicklung
ist eine vom Aufsichtsrat genehmigte Zielplanung notwendig. Aber auch dann wird
das Quartalsdenken immer noch im Vordergrund stehen.
Bei Familienunternehmen werden kostenintensive Führungsebenen oft klein gehalten
oder entfallen ganz. Darüber hinaus sind die
Wege und Zeiten bei Investitionsentscheidungen kurz und die Entscheidungszeiten
gering. Dies begünstigt eine marktnahe Umsetzung von neuen Entwicklungen nicht
unerheblich.
Die Automatisierung von
Produktionsschritten
Die hieraus entstehenden Möglichkeiten,
die Produktionsmaschinen und -anlagen
immer auf dem neuesten technologischen
Stand zu halten, erlaubt eine optimale wirtschaftliche Produktion Generationen übergreifend. Der sich daraus ergebende Endpreis der Produkte ist daher oft auch gegenüber Preisen aus Billiglohnländern konkurrenzfähig. Hierbei sind der hohe
Qualitätsstand und die flexible Lieferfähigkeit nicht zu unterschätzen.
Grundsätzlich wird bei der Investition in
Produktionsmaschinen eine wirtschaftliche
Betrachtung der geplanten Anlage durchgeführt. Ist es eine reine Ersatzinvestitionen,
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
Bild 1: Hochleistungskontaktstanzwerkzeug
 M12-Sortiment
bedingt durch Überalterung
und Verschleiß der vorhandenen, so ist es in der Regel
eine reine Abschreibungsbetrachtung.
Besteht die Möglichkeit, mit einer neuen Maschinenanlage den Prozess weiter zu automatisieren und damit rationeller zu fertigen, so
können in der Regel schnell weitere Investitionskosten in nicht unerheblichem Maße
hinzukommen.
Hier muss dann eine fundierte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung erstellt werden, die
auch mögliche Verfahrensvergleiche beinhalten kann. Bei Standardartikeln wird üblicherweise hierfür eine längere Amortisationszeit angesetzt als bei möglichen kundenspezifischen Ausführungen.
Schwierig zu bewerten sind bei Investitionsbetrachtungen sogenannte weiche Faktoren wie Qualitätsverbesserung, Prozessstabilität, Durchlaufzeiten, Fehlerminimierung,
Kundenzufriedenheit etc.. Diese Faktoren
sind jedoch oft die entscheidenden Kriterien
für eine Automatisierung.
Wird die Investition dann freigegeben und
realisiert, ist eine Verlagerung in ein Billiglohnland dann selten noch wirtschaftlich,
geschweige denn sinnvoll.
Eine Verlagerung von Produktionsanlagen
in Länder mit niedrigen Löhnen wird – anders als vor zwanzig bis fünfundzwanzig
Jahren – heute wesentlich differenzierter
betrachtet. Zum einen ist der geistige Diebstahl wesentlich einfacher, während die Verfolgung eines solchen Deliktes ein Vielfaches
aufwändiger ist als im eigenen Land; ganz
zu schweigen vom gesamtwirtschaftlichen
Schaden. Zum anderen ist der wirtschaftliche Nutzen oft nur im ersten Moment vermeintlich gegeben.
Über einen längere Zeit betrachtet sind
jedoch durch die verschiedenen Randbedingungen wie Kundenzufriedenheit, Reisekosten, aufwändigere Wartung und Instandhaltung, Schäden an der Anlage durch unerfahrenere Mitarbeiter und schnelle Verfügbarkeit die wirtschaftlichen Vorteile einer
Produktion im Lande deutlich vorteilhafter.
Eine wichtige Voraussetzung dafür ist eine
hohe und dauerhafte Investitionsbereitschaft.
//KR
X-kodiert
Zukunftssichere
Ethernet-Verkabelung

Datenübertragungsraten bis 10 Gbit

durchgängiges System von der
Leiterplatte bis zur Infrastruktur

IP67 in gestecktem Zustand

industrietauglich

vollgeschirmte und EMV-gerechte
Varianten

feldkonfektionierbare Stecker
und Buchsen ohne Spezialwerkzeug
anschließbar
Fischer Elektronik
47
www.metz-connect.com
VERBINDUNGSTECHNIK // SCHNELLANSCHLUSSSYSTEME
Leistungsfähige Verbindungen für
den modularen Maschinenbau
Bild: Harting
Eine neue werkzeuglose Schnellanschlusstechnologie sowie
ein Andockrahmen für den passgenauen Modulanschluss erleichtern
die Arbeit für den Maschinenbauer.
Schnellanschlusstechnik: Kontakteinsatz mit der neuen Schnellanschlusstechnologie Han ES Press. Durch
leichten Druck auf den Betätiger (blau) wird der Leiter sicher kontaktiert.
H
ARTING hat zur Hannover Messe eine
Reihe neuer Schnittstellen für den
modularen Maschinenbau vorgestellt, mit denen Anwender Zeit und Kosten
sparen können. Der Steckverbinder Han ES
Press basiert auf einer Käfigzugfeder und
ermöglicht eine schnelle werkzeuglose Montage und Kontaktbrückung mittels vorgefertigter Steckbrücken. Außerdem erweitert der
Hersteller den Spielraum für den Einsatz
modularer Steckverbinder: Der Han Docking
Frame gestattet den massenhaften passgenauen Anschluss von Komponenten im modularen Maschinenbau. Das PE-Modul aus
der Serie Han-Modular dient der Erdung
beim Verwenden von Kabeln mit Leiterquerschnitten zwischen 10 und 35 mm².
48
Anders als bei anderen Umsetzungen dieser Anschlusstechnik ist die Käfigzugfeder
beim Han ES Press im Auslieferzustand vorgespannt. Der Anwender muss nur noch einen Betätiger in die Kontaktkammer bewegen, um die Käfigzugfeder um den Leiter
wieder zu schließen. So entsteht ein zugfester, vibrationssicherer und zuverlässiger
Anschluss. Aufgrund der Vorspannung der
Käfigzugfeder benötigt man keine Kraft für
das Einführen des Leiters in die Kontaktkammer.
Der Steckverbinder eignet sich deshalb
gleichermaßen für den Anschluss von Leitern mit und ohne Aderendhülsen. Zusätzlich bietet der Kontakteinsatz dem Anwender
Optionen zur Potenzialvervielfachung und
zur Realisierung von Stern- oder Dreiecksschaltungen für die Motoransteuerung. Diese wird ermöglicht durch Steckbrücken (im
Längs- und Querformat), die sich auf den
Isolierkörper aufstecken lassen. Den Steckverbinder gibt es in Ausführungen für die
Gehäusegrößen Han 6 B, 10 B, 16 B und 24 B.
Alle Varianten sind steckkompatibel mit den
anderen Einsätzen der Baureihen Han E, Han
ES und Han ESS.
Der Han Docking Frame ist ein schwimmend gelagerter Kunststoffrahmen, in den
sich die rund 50 verschiedenen Schnittstellen des Han-Modular Programms integrieren
lassen. Der Andockrahmen bietet Platz für 2
bis 6 Module, die sich entsprechend den Anforderungen des Anwenders anordnen lassen. Han-Modular wird in Kombination mit
dem Andockrahmen zur Schnittstelle für
viele modulare Maschinen und Anlagen: Die
Serie umfasst Leistungsmodule bis 200 A,
hochpolige Signalmodule, alle bekannten
Ethernet-Schnittstellen sowie weitere robuste Kommunikationsschnittstellen. Ein Anwendungsbeispiel ist ein Batteriespeicherschrank der Firma Rittal, bei dem der Han
Docking Frame die zuverlässige und prozesssichere Einschubkontaktierung von Speichereinheiten ermöglicht.
Die Serie Han-Modular wurde um ein Modul für den steckbaren Anschluss von großen
PE-Querschnitten (10 bis 35 mm²) erweitert.
Der Gelenkrahmen für Han-Modular weist
bereits zwei integrierte PE-Anschlüsse für
den Querschnittsbereich von 0,5 bis 10 mm²
auf. Querschnitte von 10 bis 35 mm² können
nun mit dem neuen PE-Modul steckbar ausgeführt werden.
Sonderkabel mit reduzierten PE sind nicht
mehr erforderlich. Das PE-Modul wird einfach in dem Gelenkrahmen montiert und
stellt eine sichere elektrisch leitende Verbindung zwischen PE-Kontakt, Gelenkrahmen
und Gehäuse her. Der Schutzleiter ist dabei
voreilend und normkonform nach IEC
61984.
// KR
Harting
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
Für SMT und THR:
alle Polbilder, ein Design
Gerätesteckverbinder für Reflow-Lötprozesse
Optimieren Sie Ihre Wertschöpfungskette mit Geräteports für das THR- oder
SMT-Löten. Je vielseitiger die Anschlusslösungen, desto flexibler können Sie Ihre
Geräte entwickeln. Phoenix Contact bietet Ihnen ein einzigartiges Programm an
M8- und M12-Gerätesteckverbindern für automatisierte Produktionsprozesse.
Mehr Informationen unter Telefon (0 52 35) 3-1 20 00 oder
phoenixcontact.de/reflow
DC 03-16.000.L1
© PHOENIX CONTACT 2016
AKTUELLE PRODUKTE // VERBINDUNGSTECHNIK
SMC-STECKVERBINDER
Präziser Steckvorgang und sichere Verriegelung für WtB-Verbindungen
ERNI Electronics erweitert seine
erfolgreiche SMC-Steckverbinderfamilie im 1,27-mm-Raster um
Versionen mit Secure Lock-Verriegelung. Die elektrisch hochzuverlässige Kontaktgabe bei den
Secure Lock-Ausführungen erfolgt im gesteckten Zustand
durch den bewährten doppelschenkligen Federkontakt.
Zur sicheren, mechanischen
Verbindung zweier Baugruppen
wurde die Wire-to-Board-Lösung
(Stecksystem mit IDC-Federleiste
und SMT-Messerleiste) entsprechend modifiziert und optimiert,
um unter anderem die erhöhten
Anforderungen der Automobilindustrie, aber auch der modernen Automatisierungstechnik zu
erfüllen.
Damit lassen sich auch hoch
anspruchsvolle Applikationen
wie in Invertern von Elektro/
Hybrid-Fahrzeugen adressieren.
Die Sicherheit im verriegelten
Zustand (zum Beispiel bei Vibrations- und Schockbelastungen)
steht hierbei genauso im Vordergrund wie der präzise und fehlerfreie Steckvorgang.
Die neue Geometrie der abgewinkelten IDC-Federleiste und
der geraden SMT-Messerleiste
erfordert eine definierte Kraft
zum Verriegeln der Wire-toBoard-Verbindung.
Der Anwender erfährt so eine
deutliche Rückmeldung (sowohl
hörbar als auch taktil) der sicheren Verbindung. Mit zusätzlichen Führungen und verbreiterten Rasthebeln sind Kontaktbeschädigungen beim Stecken
ausgeschlossen.
Das Lösen der Verbindung erfolgt durch ein kostengünstiges
Entriegelungswerkzeug. Mit den
50-poligen SMC Secure LockSteckverbindern lassen sich
kompakte und zuverlässige
Flachbandkabel-Konfektionierungen realisieren.
ERNI Electronics
BTB-STIFTLEISTEN
Häufiges Stecken und gleichzeitig sicher kontaktieren
W+P stellt ein umfassendes Stiftleistenspektrum für hochwertige
Verbindungen im Board-toBoard-Bereich vor. Gestaltet sind
die Stiftleisten mit thermisch
gerissenen Kontakten, deren
Oberflächengestaltung und Kontaktart häufiges Stecken und
gleichzeitig sicheres Kontaktieren gewährleisten.
Das Besondere der Stiftkontakte erschließt sich bei genauerem Hinschauen. Mit dem bloßen Auge erkennbar ist eine
konvexe Formgestaltung der
Spitze mit einer übergangslosen
Verjüngung. Dieses Kontaktdesign stellt sicher, dass beim Kontaktieren die Feder-Kontakte der
entsprechenden Buchsenleiste
gleichmäßig aufgedehnt und die
Stifte weich und ohne Kanten
eingeführt werden können. Daraus resultieren erheblich geringere Steckkräfte als z.B. mit gestanzten Kontakten, die Materialabnutzung beim Stecken ist
sehr gering und durch die glatte
Oberfläche findet eine großflächige und somit sichere Kontaktierung statt. Interessant ist dies
für alle Anwendungen, in denen
hohe Steckzyklenzahlen bei
gleichzeitig hoher Kontaktsicherheit gefordert sind wie Industriesteuerungen, elektronischen Baugruppen der Medizintechnik, in der Automatisierungstechnik und im Bereich
Automotive. Das StiftleistenSpektrum mit thermisch gerissenen Stiftkontakten umfasst ein-,
zwei- und dreireihige Stiftleisten
im Rastermaß 2,54 mm. Erhältlich sind die Serien in den Polzahlen 1 bis 120 bei einer maximalen Stiftlänge von 100mm.
Das Kontaktmaterial besteht aus
einer Kupferlegierung mit verschiedenen Oberflächenoptionen (verzinnt, vergoldet, selektiv
vergoldet) über einer Nickelsperrschicht.
W+P
KUNSTSTOFFKABELVERSCHRAUBUNG
Heute schon gerüstet für die Anforderungen von morgen im Ex-Bereich
Komponenten, die in explosionsgeschützten Bereichen verbaut
werden, unterliegen einer strengen Kontrolle. Ständig werden
Normen und Richtlinien weiterentwickelt und angepasst. Deshalb präsentiert HUMMEL nun
die neu überarbeitete Kunststoffkabelverschraubung HSK-K-ExActive. Die Kabelverschraubung
wurde nach aktuellem Normenstand zertifiziert und erfüllt
ebenfalls alle Voraussetzungen
für eine Zulassung entsprechend
der kommenden Novellierung.
Für Anwender bedeutet das: Sie
50
erfüllen heute schon künftige
Anforderungen.
Die aktuelle Norm EN 600790:2012 (ein Teil der VDE 0170, die
die allgemeinen Anforderungen
an die Konstruktion, Prüfung
und Kennzeichnung von elektri-
schen Geräten und Ex-Bauteilen
beschreibt) legt besonders viel
Wert auf die Schlagfestigkeit. Die
Schlagfestigkeit muss nach der
neuen Norm nach einem vierwöchigen thermischen Alterungsprozess unter Beweis gestellt
werden.
Die Kabelverschraubung HSKK-Ex-Active erfüllt diese verschärften Vorschriften ohne die
Installation zusätzlicher mechanischer Schutzvorrichtungen. In
Kombination mit den bekannten
und bewährten Vorzügen der
HSK-K-Ex-Serie ist diese Ver-
schraubung ideal für den Einsatz
in explosionsgefährdeten Bereichen.
Für Dichtigkeit sorgen die gekammert sitzende Formdichtung
und der serienmäßig installierte
O-Ring zum Gehäuse hin. Die
notwendige Zugentlastung garantieren übergreifende Klemmlamellen. Dieses bekannte
Klemmfingersystem hat sich seit
vielen Jahren in zahlreichen Anwendungen mit höchsten Anforderungen bewährt.
Hummel
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
AKTUELLE PRODUKTE // VERBINDUNGSTECHNIK
KABELBINDERWERKZEUG
Mehr Produktivität und Sicherheit
Panduit hat zwei Kabelbinderhandwerkzeuge auf den Markt
gebracht. Das Werkzeug GTS-E
ist für schmalere Kabelbinder bis
3,6 kg Spannkraft bis zu Kabelbindern mit 22,7 kg Spannkraft
und Standardquerschnitte geeignet. Das Werkzeug GTH-E ist für
den Bereich von 22,7 kg bis zu
Schwerlastbindern mit 79,4 kg
ausgelegt. Die Werkzeuge überzeugen laut Hersteller durch einen reduzierten Kraftaufwand,
der 15% unter dem vergleichbarer Industriewerkzeuge liegen
soll..
Die ergonomische Form garantiert Komfort und Griffigkeit und
reduziert so die Gefahr der Bedienerermüdung bei wiederholtem
Werkzeugeinsatz und die der
Handverletzung, bei häufig wiederkehrenden Vorgängen wie
dem Abschneiden der Kabelbinder. Durch den verbesserten Kabelbinderschneidmechanismus
wird auch die Stoßbelastung für
die Hand des Bedieners um mehr
als 40% reduziert.
Anwendungsgebiete finden
sich in der Luft- und Raumfahrt,
im Schienenverkehr, in der Vertragsfertigung, und bei der Kabelbaumherstellung.
Panduit
ODU HIGH-SPEED
STECKVERBINDUNGEN
GLASFASERMODULE UND ADAPTER
Module für harte Anwendungen
Molex hat Glasfasermodule und
Buchsen für den industriellen
Einsatz vorgestellt. Die Module
sind nach NEMA 6P ausgelegt
und entsprechen der Schutzart
IP67. Neben dem Metallgehäuse
für Anwendungen im Außenbereich werden die Module auch
mit einem Kunststoffgehäuse für
einen Einsatz im Innenbereich
oder gewichtskritische Anwendungen angeboten. Die dem Industriestandard entsprechenden
(ODVA-konformen) Stecker-/
Buchsen-Verbindungen gewährleisten hohe Leistungsfähigkeit
und Kompatibilität mit anderen
konformen Steckersystemen und
lassen sich über eine 3-axiale
interne schwimmende Verbindung direkt in Bauteile im SFPFormat (Small Form Factor Pluggable) beliebiger Hersteller einstecken.
Aufgrund der in X-, Y- und ZAchse schwimmenden Montage
des internen LC-Steckers eignet
sich das System für zahlreiche
Geräteoptionen und gewährleistet gleichzeitig die Integrität der
Verbindung. Darüber hinaus bieten die industriellen Glasfasermodule und Adapter mit Metallgehäuse eine gute Dichtung.
Molex
WELTWEIT VERNETZT –
SCHNELL UND ZUVERLÄSSIG
ODU bietet weltweit funktionssichere und
innovative Lösungen für die Anforderungen in
der modernen High-Speed Datenübertragung. Ob
analoge oder digitale Signale – die ODU Steckverbinder sorgen für ideale Schnittstellen, wenn es
um Qualität und Zuverlässigkeit bei hochfrequentem Datentransfer geht.
Absolute Kontaktsicherheit für
zuverlässigen Einsatz
Kompakte Bauweise
> 100.000 Steckzyklen
Unverwechselbare Steckerposition
für sicheres Arbeiten
100 - 10.000 Mbit – Höchste
Übertragungssicherheit
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ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
51
AKTUELLE PRODUKTE // VERBINDUNGSTECHNIK
STIFT- UND FEDERLEISTEN
STECKVERBINDERGEHÄUSE
Dauerhaft verfügbare Leisten
Die Varpol Stift- und Federleisten
von ept sind ein- oder zweireihig
sowie in variabler Polzahl von 2
bis 108 Kontakten erhältlich. Alle Leisten können nahtlos aneinandergereiht werden. Anschlusslängen bis zu 25 mm ermöglichen das Stapeln von Leiterplatten mit Leiterplattenabständen von 11,45 bis 35,45
mm. Die Stiftleisten sind außerdem 90°-gewinkelt verfügbar.
Zusätzlich hat man bei allen Pro-
Schutz und optimale Entlastung
dukten die Auswahl zwischen
zwei Gütestufen, die entweder
eine Lebensdauer von 50 oder
250 Steckzyklen garantieren.
Ein weiterer Vorteil ist die einfache und kostengünstige Verarbeitung in Einpresstechnik. Die
Stift- und Federleisten sind mit
der Tcom press-Einpresszone
ausgestattet und können somit
lötfrei verpresst werden. Durch
das Einpressen entsteht eine gasdichte und vibrationsbeständige
Verbindung, welche die VarpolProdukte auch in rauer Umgebung zum optimalen Leiterplattenverbinder für zuverlässige
mechanische und elektrische
Verbindungen macht. Angeboten werden die passenden Verarbeitungswerkzeuge.
ept
Mit dem ODU-MAC Docking Gehäuse hat das Technologie-Unternehmen ODU aus Mühldorf
eine Add-on Lösung für die Anforderungen der firmeneigenen
ODU-MAC Schnittstellen entwickelt. Das Gehäuse schützt den
Anschlussbereich gegen raue
Umgebungsbedingungen, wie
Schläge, Schmutz und Flüssigkeiten (Schutzgrad mindestens
IP50). Entscheidend ist zudem
die optimale Zugentlastung der
Kabel, die das Docking Gehäuse
gewährleistet.
Die fachgerechte Montage
wird mit dem Add-on Produkt
laut Hersteller noch einfacher.
Das Aluminiumgehäuse ermöglicht die individuelle Gestaltung
der Zugentlastung sowie die Fixierung von zusätzlichen Leiterplatten und Bauteilen im Innenraum. Auch ein Erdungsanschluss ist vorgesehen. Nach
Herstelleraussagen ist das Unternehmen auf dem Steckverbindermarkt das Erste, das ein passendes Gehäuse für Zugentlastung der Andockrahmen als
Standardprodukt vertreiben. Das
Gehäuse ist für alle sechs Rahmen des automatischen Andockens verfügbar.
ODU
KABEL
nach Maß.
Innovative Spezialkabel für die moderne Industrie – made in Germany
Die rasanten technischen Veränderungen stellen wachsende Anforderungen
an Kabel und Kabelsysteme.
Ob Mikroleitungen, Hybridleitungen oder Kabelsysteme, E&E entwickelt
Kabel nach Maß – in enger Abstimmung mit Ihnen.
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KABELTECHNIK
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ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
AKTUELLE PRODUKTE // VERBINDUNGSTECHNIK
ENERGIEKETTEN
Neuer Maschinenbau-Standard
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‚Bremse‘ am Anschlag der Kettenglieder. Diese sorgt für einen
sehr ruhigen Kettenlauf mit weniger Vibrationen und Geräuschen. Im Vergleich zur Vorgängergeneration ist die E2.1 dadurch rund 50% leiser. Die Serie
hat einen leitungsschonenden
Innenraum, der im Vergleich zur
E2/000 mehr Platz bei gleichen
Außenabmessungen bietet.
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SPIRIG
Igus hat mit der E2.1 eine neue
Generation seiner zweiteiligen
Energiekette vorgestellt. Basierend auf kontinuierlichen Tests
und Kundenwünschen wurde
die Vorgängerserie entscheidend
weiterentwickelt. Die Energiekette besteht aus zwei Teilen:
einem Kettenglied und einem
Öffnungssteg. Dieser lässt sich
im Außenradius beidseitig mit
einem Schraubendreher oder
dem neuen Kettenöffner, der jeder Erstbestellung kostenlos beiliegen wird, öffnen und aufschwenken und im Anschluss
auch komplett entnehmen. Per
Hand lassen sich die Öffnungsstege einfach wieder verschließen. Mit einem Schraubendreher
ist es nun ebenfalls möglich, die
Öffnungsstege von der Seite der
Kettenglieder aufzuhebeln, was
bei montierten Ketten und eingeschränkter Zugänglichkeit vorteilhaft ist. Eine weitere konstruktive Weiterentwicklung ist die
igus
KABELDURCHFÜHRUNG
Minimale Montagezeit
Die Kabeldurchführung KEL-DPZ
24 von icotek zeichnet sich laut
Anbieter durch eine hohe Packungsdichte aus. So können mit
nur einem Bauteil bis zu 121 Leitungen eingeführt werden. Dabei
entspricht die Kabeldurchführung in Ausbruchgröße und
Bohrbild den Normausbrüchen
von 24-poligen schweren Steckverbindern. Leitungen, Lichtwellenleiter, Schläuche oder Kabel-
litzen im Durchmesserbereich
von 1,5 bis 22 mm können eingeführt, abgedichtet und gleichzeitig gegen Zug entlastet werden.
Mit acht unterschiedlichen Ausführungen lassen sich beliebige
Kombinationen und Durchmesservarianten darstellen. Verschiedene Klemmbereiche für
die Leitungen machen die Durchführung zu einer flexibel einsetzbaren Lösung.
Konisch zulaufende Tüllen an
der Rückseite der Kabeldurchführung sorgen für eine 2-fache
Abdichtung der Leitung. Öffnungen, die nicht mehr benötigt werden, können mit ST-B Stopfen
sicher verschlossen werden, die
Schutzart IP65 / IP66 bleibt erhalten. Der robuste und stabile
Polyamidkorpus ist vollständig
mit einer Membran aus Elastomer umspritzt.
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Einreihige Micro-Fit*
TPA Buchsen von Molex
Micro-Fit TPA in einreihiger
Ausführung verfügt über ein
“onepiece” Design mit integrierter
Sekundärverriegelung.
Die TPA (Terminal Position Assurance)
verhindert ein Herausdrücken der
Kontakte aus dem Gehäuse und
gewährleistet eine zuverlässige
Steckverbindung.
Applikationen:
• Consumer / Haushaltsgeräte
• Data / Computersysteme
• Telekommunikation / Netzwerke
• Automotive / Nutzfahrzeuge
*MicroFit is a trademark of Molex, LLC in the United
States and may be registered in certain jurisdictions.
icotek
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
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so alles zu bieten hat.
AKTUELLE PRODUKTE // VERBINDUNGSTECHNIK
D-SUB STECKVERBINDER
GERÄTESTECKER-NETZFILTER
Kompakte Ausführung in IP67
etherCON
CAT5e und CAT6A
PoE+ konform
RJ45 Durchgangsbuchse
IDC-Anschlüsse
benötigt und es ist eine Umrüstung von Standard IP20 Systemen auf das IP67 System der
Serie SlimCon möglich.
Die Serien D-SUB High Density
und D-SUB Combination sind in
den Gehäusegrößen 1 bis 3 in
Stift und Buchse erhältlich. Alle
Ausführungen haben ein 4-40
UNC Innengewinde und sind für
die Hinterwandmontage ausgelegt.
Die Abdichtung zum Gehäuse
wird über eine blaue Dichtung
erzielt. Durch die 4 Anlageflächen liegt immer der gleiche Anpressdruck an der Dichtung an.
Eine Überpressung der Dichtung
wird dadurch verhindert und somit ist eine sichere Montage
beim Kunden gewährleistet.
Conec
Für Anwendungen der Schutzklasse II hat Schurter (Vertrieb:
Rutronik) sein Sortiment an Gerätesteckern mit Filter erweitert:
Das Kombielement KMF bietet
wie die Ausführung für Schutzklasse I hohe Funktionalität in
einem kompakten Gehäuse. Die
Versionen eignen sich für Medizingeräte in der Heimanwendung. Die Varianten sind mit einem zweipoligen IEC C18-Gerätestecker ohne Erdleiter ausge-
rüstet. Dieser eignet sich für
Anwendungen der Schutzklasse
II. Bezeichnet wird diese Kategorie als schutzisoliert, sie weist
eine verstärkte Isolation der
spannungsführenden Teile gegenüber berührbaren Flächen
auf. Das Kombielement KMF verfügt über eine doppelte Isolation
zwischen spannungsführenden
Komponenten und berührbaren
Teilen. Diese verstärkte Isolation
wird mit einer Spannung von
4000 V DC zwischen spannungsführendem Leiter (L) und Neutralleiter (N) gegenüber dem Filtermantel geprüft.
Erhältlich ist das Kombielement mit 2-poligem Netzschalter
und 1- oder 2-poligem Sicherungshalter.
Schurter
WÄRMEMANAGEMENT
IN DER ELEK TRONIK
für horizontale und vertikale
Leiterplatten erhältlich
Abstand Front
zu PCB 24 mm
R e inklicke n und
mitdiskut ie re n!
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IP65 mit SE8FD Dichtungskit
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SlimCon IP67 D-SUB High Density/Combination Steckverbinder
von Conec sind eine Erweiterung
der IP67 D-SUB Steckverbinderfamilie. Die Serie ist eine sehr
kompakte Ausführung von IP67
dichten D-SUB Steckverbindern
mit einem einteiligen Zinkdruckgussgehäuse.
Der Gehäuseausschnitt entspricht dem anderer Standard
D-SUB Steckverbinder, damit
werden keine neuen Ausschnitte
Anwednungen der Schutzklasse II
für alle, die sich beruflich mit
Elektronikkühlung und Wärmemanagement beschäftigen.
abgeschirmt
Mehr als 40 Jahre Fachwissen stecken in allen NEUTRIK-Produkten.
Unsere etherCON-Serie ist ein robustes verriegelbares RJ45-Stecksystem,
das auch für raue Industrie-Umgebungen bestens geeignet ist.
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ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
AKTUELLE PRODUKTE // VERBINDUNGSTECHNIK
KABELDURCHFÜHRUNGSLEISTE
Bei Wind und Wetter überleben
Die Kabeldurchführungsleiste
KDL/H 24 von Murrplastik erfüllt
die Schutzart IP69K. Der pulverbeschichtete Rahmen ist im
Zinkdruckgussverfahren gefertigt und erreicht dadurch eine
sehr hohe Stabilität, Steifheit
und Widerstandsfähigkeit. Die
Durchführung ist resistent gegenüber Hochdruck- und Dampfstrahlreinigern, ist zu 100% UVund Ozonbeständig und kann in
Temperaturbereichen von –40
bis 100°C eingesetzt werden. Die
Kabeldurchführungsleiste eignet
sich für den Außeneinsatz, wie
z.B. für Baumaschinen und in
der Gebäudetechnik wo viele Leitungen mit oder ohne Stecker in
ein Gehäuse eingeführt werden.
Die Leiste plus Zubehör erfüllen
die Flammklasse UL94–V0.
Sie ist zusätzlich mit einem
Tüllenblock aus TPE ausgerüstet, der als Fixierung der Tüllen
hinter dem Metallrahmen jedes
durchgeführte Kabel fixiert und
kühlen
schützen
verbinden
Steckverbinder
• RoHS konforme Steckverbinder
• Hochtemperaturbeständige Isolierkörper
• Gedrehte Präzisionskontakte mit
vergoldeter Innenfeder
• Spezielle Verpackungsformen
• Kundenspezifische Ausführungen
zugentlastet. Ein Ausreißen der
Tüllen, selbst bei extrem hohen
mechanischen Belastungen, ist
somit nahezu ausgeschlossen.
Auch extreme Witterungsbedingungen und Umgebungsbedingungen mit Feuchtigkeit, Säuren, Laugen, Alkoholen, Mineralölen,
Reinigungsmitteln,
Fetten und Staub können der
Leiste nichts anhaben.
Murrplastik Systemtechnik
66 KV KABELSYSTEM
Weniger Kosten für Windparks
Als Teil des „Offshore Wind
Accelerator“-Programms (OWA)
des Carbon Trusts hat Prysmian
die Typenprüfung ihres 66-kVKabelsystems gemäß CIGRE- und
IEC-Standards erhalten. Durch
Steigerung der Inter-Array-Spannungsebene von 33 auf 66 kV ist
eine Reduzierung der gesamten
Kapitalausgaben eines OffshoreWindparks um bis zu 15% möglich. Ein Wechsel auf 66 kV wür-
de folglich die Lebenszykluskosten deutlich reduzieren, ein
Vorteil, der nicht zuletzt angesichts immer größer werdender
Windturbinen besonders relevant ist.
Um eine raschere Entwicklung
wettbewerbsfähiger 66-kV-Kabelsysteme voranzutreiben, unterstützte das OWA ausgesuchte
Kabelhersteller in der Testphase
und der Zertifizierung ihrer 66
kV Kabelsystementwicklungen.
Das Unternehmen hat die Typenprüfung eines dreiadrigen 66
kV EPR-isolierten Kabelsystems
(im sogenannten Feuchtdesign)
mit Aluminiumleiter und integriertem optischem Element
durchgeführt. Leiter aus Kupfer
sind ebenfalls verfügbar. Die
Qualifizierung erfolgte in den
Forschungszentren in Großbritannien und Italien.
Mehr erfahren Sie hier:
www.fischerelektronik.de
Fischer Elektronik GmbH & Co. KG
Prysmian
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
55
Nottebohmstraße 28
58511 Lüdenscheid
DEUTSCHLAND
Telefon +49 2351 43 5 - 0
Telefax +49 2351 4 57 54
E-mail [email protected]
WÄRMEMANAGEMENT // ELEKTRONIKKÜHLUNG
Small-Form-Factor-Elektronik
lüfterlos kühlen
Miniaturisierung und höhere Prozessorleistung bedingen eine
optimale Kühlung der Elektronik. Die lüfterlose Konduktionskühlung
stellt dies durch eine effektive Wärmeabfuhr sicher.
Bilder: Pentair
ADAM PAWLOWSKI, MICHAEL JOIST UND AMY ESCOBIO *
Elektronikkühlung: Eine optimale Kühlung der Elektronik stellt die lüfterlose Konduktionskühlung von Pentair durch eine besonders effektive Wärmeabfuhr sicher.
D
ie Prozessorleistung in Rechnersystemen und die damit verbundene Wärmeentwicklung steigen stetig. Gleichzeitig werden solche Systeme immer kleiner.
Um die störungsfreie Funktion solcher Einheiten sicherzustellen, ist eine optimale Kühlung der Elektronik notwendig. Die lüfterlo* Dr.-Ing. Adam Pawlowski
... arbeitet als Principal Engineer Kühlung bei Pentair Technical Solutions in Straubenhardt.
* Michael Joist
... ist Entwicklungsingenieur bei Pentair Technical
Solutions in Straubenhardt.
* Amy Escobio
... arbeitet als Produktmanager EMCA bei Pentair
Technical Products in Anoka / USA.
56
se Konduktionskühlung von Pentair stellt
dies durch eine besonders effektive Wärmeabfuhr sicher.
Der Einsatz einer lüfterlosen Kühlung
kann verschiedene Gründe haben, beispielsweise wenn ein höherer IP-Schutz, ein leiserer Betrieb und eine höhere Zuverlässigkeit
gefordert werden. Die dann eingesetzte Konduktionskühlung funktioniert durch Erzeugen einer direkten Wärmestrecke vom Prozessor über einen Kühlkörper an die äußere
Umgebung.
Dies geschieht entweder über Leitermaterialien wie etwa einen festen Aluminiumblock, eine Heatpipe oder eine Flüssigkeit.
Die Minimierung des Wärmewiderstands ist
dabei für die Optimierung der Wärmeabfuhr
entscheidend. Alle Komponenten, inklusive
Maßtoleranzen, entlang des Wärmeflusses
müssen betrachtet werden.
Um solche Toleranzen auszugleichen, werden gewöhnlich Wärmeleitpads zwischen
dem äußeren Wärmetauscher und dem Kühlkörper integriert.
Typische Nachteile von
Wärmeleitpads
Wärmeleitpads bringen allerdings auch
Nachteile mit sich: keine optimale Konduktionskühlung durch den Wärmewiderstand
des Materials und die Gefahr der nicht gleichbleibenden Kühlleistung im Laufe der Produktlebensdauer durch bleibende Verformungen des Materials.
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
WÄRMEMANAGEMENT // ELEKTRONIKKÜHLUNG
Bild 1: Der flexible Wärmeleitkörper ist in den Standardgrößen 20 mm und 70 mm erhältlich.
Verwendet man ein zu dickes oder zu hartes Wärmeleitpad kann dies außerdem eine
zu große Kompressionskraft zur Folge haben,
durch die der Prozessor beschädigt werden
kann.
Wärmetransport durch
Konduktion
Um die Leistung bisheriger Konduktionskühlungen zu verbessern, hat Pentair ein
neues Produkt entwickelt: einen flexiblen
Wärmeleitkörper (Flexible Heat Conductor,
FHC). Unterschiedlich hohe Prozessoren
können mit dem FHC durchgehend kontaktiert werden, da der FHC den Toleranzausgleich schafft und somit das Wärmeleitpad
zum Deckel entfallen kann, was zu einer
erheblich besseren Wärmeableitung führt.
Der flexible Wärmeleitkörper ist in zwei
Standardgrößen erhältlich, die nach ihrer
Kompetenz
in Technik.
jeweiligen Größe als 20-mm- bzw. 70-mmFHC bezeichnet werden. Der flexible 20-mmFHC (Bild 1) ist mit verschiedenen Prozessoren kompatibel, die über einen BGA-Sockel
verfügen. Er kann eine variable Länge von
±1,5 mm wirkungsvoll ausgleichen und einer
Kraft von maximal 60 N für den Einbau
standhalten.
Der FHC wird mit einem doppelseitigen
wärmeleitenden Klebeband direkt auf dem
Prozessor befestigt, da keine standardisierten Befestigungspunkte vorhanden sind.
Aufgrund der geringen Größe und des Gewichts hat dies keine negative Auswirkung
auf den Prozessor.
Der flexible 70-mm-FHC eignet sich besonders gut für ATX-/ITX-/Mini-ITX- und COMSysteme mit Intel Core i-Prozessoren und
AMD-Prozessoren mit Sockel (Intel: LGA775,
LGA1150, LGA1155, LGA1156, LGA1366,
LGA2011; AMD: AM2, AM2(+), AM3, AM3(+),
FM1, FM2, FM2(+)). Er kann eine variable
Länge von ±2,5 mm wirkungsvoll ausgleichen
und einer Kraft von maximal 120 N für den
Einbau standhalten. Die Einbaukraft liegt
innerhalb des für verschiedene Prozessoren
definierten Bereichs, sodass bei ordnungsgemäßem Einbau keine Gefahr der Beschädigung besteht.
Der flexible 70-mm-FHC wird per Befestigungswinkel und Einbaurahmen fixiert. Angeboten werden derzeit Befestigungswinkel
der Marke Schroff für ATX-/ITX-/Mini-ITXund COM-Systeme (Intel- und AMD-Chips).
Sowohl Intel- als auch AMD-Winkel verfügen
über standardisierte Befestigungspunkte,
um andere Bauelemente auf der Leiterplatte
nicht zu behindern (Bild 2).
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Lösungen
Hohe Kühlleistung
durch
eingearbeitete
Kupfer- oder
Edelstahl
Innenrohre.
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Bild 2: Der flexible 70-mm-FHC wird per Befestigungswinkel und Einbaurahmen fixiert.
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
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WÄRMEMANAGEMENT // ELEKTRONIKKÜHLUNG
Um die Leistung der lüfterlosen Kühlung
des flexiblen Wärmeleitkörpers und des
Schroff Interscale-Gehäuses gegenüber bisher verfügbaren Lösungen zu bewerten, haben die Entwickler des Unternehmens eine
spezielle Vorrichtung für thermische Tests
entwickelt. Sie besteht aus einem konduktiven Wärmeleitkörper (Aluminiumblock oder
flexibler Wärmeleitkörper (FHC)), einem
Schroff Interscale-Gehäuse mit integrierten
Aluminium-Kühlrippen, einer Wärmequelle
(Intel i7-Prozessor), mehreren Thermoelementen und einem Datenlogger für die Datenaufzeichnung. Um die Leistungen exakt
zu vergleichen, wurden Prozessor- und Umgebungstemperatur in allen Prüfabläufen
konstant gehalten. Jeder Test dauerte jeweils
ca. 1,5 Stunden und wurde mehrmals wiederholt. Trotz all dieser Vorkehrungen sind
die Ergebnisse dieser Tests relativ zu betrachten, da die tatsächliche Wärmeabfuhr noch
von anwendungsspezifischen Faktoren beeinflusst wird.
Der flexible 20-mm-FHC wurde mit einer
Prozessortemperatur von 70°C und einer Umgebungstemperatur von 20°C in einem Interscale-Gehäuse mit 5 mm hohen Kühlrippen
getestet. Die Prüfung wurde in verschiedenen Szenarien wiederholt. Gegenüber der
bisher üblichen Konduktionskühlmethode
mit einem festen Aluminiumblock konnte
mit dem flexiblen 20-mm-FHC eine Verbesserung der Kühlleistung um 10 bis 20% erzielt werden.
Der flexible 70-mm-FHC wurde mit einer
Prozessortemperatur von 75°C, bei einer Umgebungstemperatur von 20°C in einem Interscale-Gehäuse mit 20-mm-Kühlrippen getestet. Auch dieser Prüfung wurde in verschie-
Bild 3: FHC eingebaut im Schroff Interscale-Gehäuse
von Pentair
denen Szenarien wiederholt. Durch den
Einsatz eines 70-mm-FHC konnte eine Verbesserung der Konduktionskühlleistung um
bis zu 72% erreicht werden.
Sowohl der flexible 20-mm- als auch der
flexible 70-mm-FHC sind für den Einsatz mit
den Schroff Interscale-Gehäusen von Pentair
ausgelegt. Diese Gehäuse wiederum wurden
speziell für Elektronik mit kleinem Formfaktor entwickelt und können mit den flexiblen
Wärmeleitkörpern (FHC) für die Konduktionskühlung ausgestattet werden (Bild 3). Die
aus drei Teilen bestehenden Gehäuse werden
mit zwei Schrauben fixiert und gewährleisten eine Schutzart bis IP30. Die spezielle
Verriegelungskonstruktion der InterscaleGehäuse sorgt für einen integrierten EMVSchutz von 20 dB bei 2 GHz.
Für gängige Embedded-Computing-Module wie ATX, Micro ATX, Mini-ITX, embeddedNUC, Pico ITX sowie Arduino usw. sind Standardgehäuse erhältlich.
// KR
Pentair Technical Solutions
09232
PRAXIS
WERT
FHC auf den Punkt gebracht
Der flexible Wärmeleitkörper (Flexible Heat Conductor, FHC) bietet durch seine innovative Konstruktion branchenweit eine bisher einmalige Leistung in Bezug auf die
Konduktionskühlung. Die integrierten Federn lassen einen vertikalen Längenausgleich des Aluminiumblocks zu, sodass kein Wärmeleitpad erforderlich ist. Zudem
erzeugen die Federn eine vertikale Kraft entlang des Wärmepfads, so dass ein besserer Oberflächenkontakt zwischen Passflächen erzeugt wird und somit ein geringerer Wärmewiderstand entsteht. Die flexiblen Wärmeleitkörper leiten Wärme rein
mechanisch und verfügen daher über keine Verschleißteile. Damit wird eine gleichbleibende Leistung während der gesamten Lebensdauer des Systems gewährleistet. Verglichen mit den bisherigen Konduktionskühlmethoden bieten die FHCs, je
nach Größe und Befestigung, eine Verbesserung der Wärmeabfuhr um ca. 10 bis 20%
beim 20-mm-FHC bzw. mehr als 70% beim Einsatz eines 70-mm-FHCs.
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ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
AKTUELLE PRODUKTE // WÄRMEMANAGEMENT
SCHALTSCHRANK-KÜHLUNG
Kühlgeräte werden Teil von Industrie 4.0
Schaltschrank-Kühlgeräte der
Serie Blue e+ von Rittal können
zukünftig Geräteinformationen
und -parameter in übergeordnete Systeme übertragen. Damit
eröffnen sie neue Möglichkeiten
wie Asset Management, Condition Monitoring und Predictive
Maintenance. Was jetzt möglich
ist, zeigte ein Umsetzungsbeispiel von Rittal auf der Hannover
Messe zusammen mit AXOOM.
Die Kühlgeräte senden hierfür
Daten über ein Kommunikationsmodul in die Cloud, von wo
die Informationen in ein Visua-
lisierungs-Tool beim Anwender
übertragen werden. Beide Unternehmen haben eine App für die
Vernetzung und Fernüberwachung von Kühlgeräten entwickelt. Ein wesentlicher Aspekt
bei der Vernetzung ist die Stand-
MINIATURLÜFTER
Kleiner Lüfter mit hoher Leistung
Für die Ableitung großer Wärmemengen auf kleinem Raum sind
Miniaturlüfter sinnvoll und effizient. Um den Anforderungen
nach kleinvolumigen Lüfteraggregaten zu entsprechen, erweitert Fischer Elektronik das bestehende Produktprogramm der
Serie LAM… und LAM K… um die
Ausführung LAM D… Die Alumi-
niumprofile bieten eine doppelt
so große Bauteilmontagefläche
und werden in den Abmessungen (B x H) 60,5 x 30 mm, 80,8 x
40 mm und 100,5 x 50 mm angeboten. Die aktuellen Miniaturlüfter sind sowohl für den Einbau
in ein Gehäuse als auch für eine
Montage auf der Leiterkarte geeignet. Der kompakte Aufbau mit
innenliegenden Kühlrippen als
Wärmetauscherstruktur ermöglichen eine homogene Wärmeableitung. Die Axiallüfter mit 5, 12
und 24 V DC haben einen hohen
Luftdurchsatz bei großem Druck,
wodurch sich auch längere Kühlstrecken überbrücken lassen.
Fischer Elektronik
ortinformation. Gerade bei einer
großen Zahl von Kühlgeräten ist
es wichtig, diese genau lokalisieren und organisieren zu können
(Asset Management). Dadurch
kann der Betreiber mobiles Condition Monitoring nutzen und zu
jedem Zeitpunkt den Zustand
von Systemkühlung und Geräten
abfragen. Dabei ist der Gang an
das Gerätedisplay nicht mehr
notwendig, denn Temperaturen,
Auslastung und Systemmeldung
lassen sich von jedem Ort aus
abrufen. Auch die industrielle
Instandhaltung wird durch die
vernetzten Kühlgeräte deutlich
verbessert. Geräte melden nötige
Reparaturen oder Serviceeinsätze präventiv an. Das spart Zeit bei
der Überwachung und erhöht die
Betriebssicherheit.
Rittal stattet die Blue e+ Kühlgeräte mit einem neuartigen, sicheren Kommunikationsmodul
aus. Darüber werden Daten wie
Temperatur oder der aktuelle
Gerätezustand in gängigen Protokollen wie OPC UA oder SNMP
in eine Cloud übertragen.
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AirTEMP die Analyse der Wärmeentwicklung und -verteilung in
Schaltschränken. Das Tool gestattet eine differenzierte thermodynamische Analyse eines
Schaltschranks mit Montageplatte oder AirSTREAM-Verdrahtungsrahmen. Ermitteln lässt
sich, welche unterschiedlichen
Temperaturen und Temperaturschichtungen in einem Schaltschrank entstehen können.
AirTEMP teilt hierzu einen
Schaltschrank in drei Zonen auf.
Für jede Zone wird jeweils sehr
präzise die Temperatur berechnet. Zudem lässt sich simulieren,
wie sich Kühlmöglichkeiten wie
AirBLOWER, AirBLADES oder
auch ein Klimagerät auswirken.
Außerdem wird dargestellt, wie
durch das Verdrahtungssystem
eine freie Luftzirkulation ohne
blockierende Kabelkanäle zu einer Homogenisierung des
Schaltschrankklimas führt.
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Impressum
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Ressorts: Zukunftstechnologien, Kongresse, Kooperationen, Tel. (09 31) 4 18-30 81
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Redaktion München: Tel. (09 31) 4 18Sebastian Gerstl (sg), ASIC, Entwicklungs-Tools, Mikrocontroller, Prozessoren,
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Gerd Kucera (ku), Automatisierung, Bildverarbeitung, Industrial Wireless, EDA,
Leistungselektronik, Tel. -30 84;
Thomas Kuther (tk), Kfz-Elektronik, E-Mobility, Stromversorgungen, Quarze & Oszillatoren,
Passive Bauelemente, Tel. -30 85;
Kristin Rinortner (kr), Analogtechnik, Mixed-Signal-ICs, Elektromechanik, Relais, Tel. -30 86;
Margit Kuther (mk), Bauteilebeschaffung, Distribution, E-Mobility, Embedded Computing,
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Freie Mitarbeiter: Prof. Dr. Christian Siemers, FH Nordhausen und TU Clausthal; Peter Siwon,
MicroConsult; Sanjay Sauldie, EIMIA; Hubertus Andreae, dreiplus
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Redaktionsassistenz: Eilyn Dommel, Tel. -30 87
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München: Grafinger Str. 26, 81671 München, Tel. (09 31) 4 18-30 87, Fax (09 31) 4 18-30 93
Würzburg: Max-Planck-Str. 7/9, 97082 Würzburg, Tel. (09 31) 4 18-24 77, Fax (09 31) 4 18-27 40
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Frank Schormüller (Leitung), Tel. (09 31) 4 18-21 84
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Tel. (+33) 14730-7180, Fax -0189.
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Fax -3 10 17 03, [email protected], www.vogel-europublishing.com.
USA/Canada: VOGEL Europublishing Inc., Mark Hauser, 1632 Via Romero, Alamo, CA 94507,
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60
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ELMEKO die Slim-Fit-Kompressorkühlgeräte
neu im Programm. Verfügbar sind 17 verschiedene Typen mit Kühlleistungen von 370 bis 4
000 W – getestet vom TÜV Süd. Alle Geräte
sind UL-gelistet und verfügen über weitere Zulassungen wie z.B. EAC und CE.
Die Slim-Fit-Klimageräte sind konzipiert
für die Anforderungen der Industrie weltweit
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Systemkonstrukteuren und Wartungstechnikern rund um den Globus die Arbeit. Verfügbar mit den drei platzsparenden Montageoptionen Komplett- und Teileinbau sowie Anbau
sind die Slim-Fit-Geräte für niedrige Betriebskosten und einer hohen Energieeffizienz optimiert. Die Kühlleistungen reichen von 370 bis
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Hz] für Betriebstemperaturen von 10 bis 55 °C.
Der effiziente Rollkolbenkompressor senkt
Betriebskosten, und das aktive Kondenswasser-Management verhindert die Bildung von
Tropfwasser im Schaltschrank. Ein staubabweisendes, speziell beschichtetes Register
ermöglicht in vielen Einsatzfällen einen filterlosen Betrieb. In staubigen Umgebungen lassen sich Filter nachrüsten, die durch die leicht
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sorgt auch für optimalen Luftströme. Der interne Kreislauf bringt die hohe Schutzart IP 54/
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Mit dem Fernüberwachungssystem CommBoard lassen sich die Slim-Fit-Geräte per Web
über PC, Laptop und Tablett überwachen und
steuern. Alle Programmvariablen und Temperaturen sind per Knopfdruck veränderbar.
Funktionen wie Kühlung, Heizung, Alarm,
Kompressor, Umgebungslüfter und Steuersystem lassen sich ebenso aktivieren. Die kostenlose PC-Software weist jedem Slim-Fit-Kühlgerät nach Einbindung in einem Netzwerk eine
eindeutige IP-Adresse zu und ermöglicht so
die systemweite Verwaltung mehrerer Geräte
weltweit. Die USB- und Ethernet-Kommunikation läuft mit Standardprotokollen wie SNMP,
EtherNet/IP, Modbus-TCP oder Profinet.
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Zu den typischen Einsatzbereichen moderner EC-Ventilatoren
zählten bisher vor allem Anwendungen mit Dauerbetrieb, z.B. in
der Luft- und Klimatechnik. Für
diese Anwendungsbereiche hat
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
ebm-papst Mulfingen eine ECTrommelläuferbaureihe in den
Baugrößen 160 bis 250 entwickelt. Im Vergleich zu den gewohnten AC-Ausführungen sind
die Ventilatoren energieeffizienter und verfügen über eine höhere Leistungsdichte, sie erreichen
mit ihrer kompakten Bauweise
Volumenströme bis ca. 3300
m³/h bei lediglich 3 bis 4 s Hochlaufzeit.
Das „Herz“ der flinken Hochläufer besteht aus einem GreenTech EC-Motor mit einer Leistung
von 0,75 kW. Die Motorelektronik
ist nicht direkt am Motor, sondern außen am Spiralgehäuse
angebracht. Noppen an der Unterseite des Elektronik-Gehäuses
erhöhen die Leistungsdichte der
Steuerelektronik und verhindern
zuverlässig eine Überhitzung.
Die Elektronik ist gegen Umgebungseinflüsse wie Feuchtigkeit
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TAKTERZEUGUNG // OSZILLATOREN
Warum Sie Silizium-MEMS als
Zeitreferenz nutzen sollten
Lange gaben Quarzoszillatoren in elektronischen Systemen den
Takt vor. Diese werden aber mehr und mehr von MEMSOszillatoren verdrängt – und das hat gute Gründe.
AXEL GENSLER, DR. AARON PARTRIDGE*
MEMS-Oszillatoren sind
leistungsfähiger
Die Genauigkeit von Quarzoszillatoren, ist
in der Regel auf ca. ±20 ppm beschränkt. Zudem erstreckt sich der Frequenzbereich speziell in kleinen Gehäusen auf einen Bereich
von 10 bis 60 MHz. Der Jitter liegt typischerweise im Bereich von 1 bis 2 ps, integriert
über 12 kHz bis 20 MHz. Diese Einschränkungen gelten aufgrund der mechanischen
* Axel Gensler
... ist Produktmanager bei der Endrich
Bauelemente GmbH,
Dr. Aaron Partridge
... ist Gründer und Chief Scientist von
SiTime.
62
Bilder: Endrich
Q
uarzkristalle für Taktgeber werden
von Unternehmen hergestellt, die auf
die Produktion der Kristalle und deren Bearbeitung spezialisiert sind, was sicherstellt, dass die Kristalle mit der richtigen
Frequenz und temperaturstabil arbeiten.
Quarzhersteller können heute aber in Bezug
auf Leistungsverbesserung und Funktionsmöglichkeiten nicht mehr mit der Halbleiterindustrie Schritt halten. Die Entwicklung von
Silizium MEMS (mikroelektromechanische
Systeme) hat die Tür für radikale Verbesserungen der einst biederen Timing-Industrie
geöffnet. MEMS-Timing-Lösungen ersetzen
aufgrund der vielen Vorteile zunehmend die
Quarzprodukte. Die wichtigsten sechs Vorteile, die sich durch die Verwendung von
MEMS Timing-Lösungen ergeben, sind:
Höhere Leistungsfähigkeit,
bessere Funktionalität,
höhere Zuverlässigkeit,
bessere Verfügbarkeit,
günstigere Preise,
SoC-Integration.
Ein MEMS-Oszillator im Chip-Scale-Package: leistungsfähig, funktional, zuverlässig, hoch vervügbar,
kostengünstig und es lassen sich MEMS-Resonatoren integrieren.
Grenzwerte der Quarze. Die Limitierung kann
zwar in besonderen Fällen überschritten werden, was aber die Kosten deutlich erhöht.
MEMS-Oszillatoren unterliegen nicht diesen Grenzen, da sie eine programmierbare
analoge Architektur verwenden. Zum Beispiel unterstützt eine Schaltung mit MEMSOszillator-Architektur Frequenzen von 1 bis
625 MHz.
Es gibt auch subtile Probleme in Quarz, die
in Silizium-MEMS nicht auftauchen, z.B das
Phänomen der Activity Dips: Quarze, die bei
25 °C einwandfrei arbeiten, können bei Änderung der Temperatur einen erhöhten Resonanzwiderstand und stärkere Frequenzsprünge aufweisen, und zwar um zehntel
ppb (parts per billion). In Low-Cost-Kristallen ist dieses Verhalten eher noch gravierender, dort können Sprünge von 1 ppm auftre-
ten. Activity Dips lassen sich nur schwer
detektieren und noch schwerer vorhersagen
oder beseitigen. Dass Activity Dips entstehen, liegt daran, wie sich die Wellen seitwärts durch Quarz ausbreiten. In der Praxis
muss man davon ausgehen, dass alle Quarzresonatoren Activity Dips aufweisen. Activity Dips definieren in der Regel die Untergrenze für Kristallstabilität bei etwa 0,1 ppm
(100 ppb). In Silizium-MEMS guter Qualität
sind dies Activity Dips nicht vorhanden und
bieten daher eine bessere Performance.
MEMS-Oszillatoren bieten
mehr Funktionalitäten
Quarz-Unternehmen beziehen in der Regel
ihre Oszillatorschaltung, was deren Entwicklung und Produktion angeht, von Halbleiterunternehmen und konzentrieren ihre eige-
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
TAKTERZEUGUNG // OSZILLATOREN
nen Ressourcen auf die Herstellung der
Quarzkristalle. Im Gegensatz dazu folgen
Silizium-MEMS-Timing-Unternehmen dem
Halbleitermodell und haben umfangreiches
Knowhow sowohl in der Gestaltung von
MEMS-Resonatoren als auch im analogen
Oszillatorschaltungsdesign.
Dieses In-House-Wissen an beiden Komponenten ermöglicht Funktionen, die von
Quarzoszillatoren nicht geboten werden. Zu
den MEMS-Timing-Funktionen gehören:
Anpassbare Frequenz von 1 Hz bis
625 MHz mit bis zu sechs Dezimalstellen
Genauigkeit,
Spread-Spectrum-EMI-Reduktion,
programmierbares Treiber-Signal (Ausgangssignalform) zur besseren Signalintegrität und ebenfalls zur EMI-Reduktion,
Betriebsspannung 1,8 bis 3,3 V und 1,2 bis
4,5 V für batteriebetriebene Anwendungen,
programmierbarer Frequenzziehbereich
von ±25 bis ±1600 ppm bei VCXOs, VCTCXOs
und DCXOs.
Diese Funktionen sind auch über einen
großen Betriebstemperaturbereich verfügbar. Zudem können die MEMS-Oszillatoren
in einer Vielzahl von IndustriestandardSMD-Gehäusen geliefert werden, als Dropin-Ersatz für Quarz-Oszillatoren. Darüber
hinaus sind spezielle Gehäuse, ultra-kleine
Chip-Scale Packages mit den Maßen 1,5 mm
x 0,8 mm oder SOT23-5 für höhere BoardLevel-Zuverlässigkeit in rauen Umgebungen
verfügbar.
Die höhere Zuverlässigkeit
bieten MEMS-Oszillatoren
Silizium-MEMS-Timing-Lösungen weisen
eine höhere Zuverlässigkeit und eine längere
Lebensdauer im Vergleich zu Quarzlösungen
auf. MEMS-basierte Oszillatoren haben eine
FIT-Rate (Failure in Time) von <2, die in 500
Bild 1: Quarze, die
bei 25 °C einwandfrei
arbeiten, können bei
Änderung der Temperatur einen erhöhten
Resonanzwiderstand
und stärkere Frequenzsprünge aufweisen.
Millionen Stunden MTBF übersetzt werden
kann. Damit sind sie etwa 15-mal besser als
typische Quarzlösungen.
In Bezug auf Robustheit und Unempfindlichkeit gegenüber Rauschen zeigen die folgenden Testergebnisse die Vorteile der
MEMS-Oszillatoren von SiTime gegenüber
quarzbasierten Oszillatoren:
54-mal bessere elektromagnetische Störfestigkeit (EMI),
3-fach bessere Versorgungs-Rauschunterdrückung (PSNR Peak signal-to-noise
ratio) gemessen in Phasen-Jitter pro mVp-p,
Bis zu 30-mal bessere Vibrationsfestigkeit in ppb/g, gemessen bei verschiedenen
Schwingungsfrequenzen,
Bis zu 25-mal bessere Stoßfestigkeit, gemessen bei Spitzenfrequenzabweichung in
PPM.
Diese Vorteile ergeben sich aus Größe und
Struktur der Resonatoren. Die Resonatoren
in Quarzoszillatoren sind freitragende Struk-
turen mit Größen im Millimeterbereich und
reagieren deshalb empfindlich auf Beschleunigung (Schock und Vibration). Ein Quarzkristall kann zudem elektrische Resonanzen
im MHz-Bereich besitzen, hat aber Strukturresonanzen im kHz-Bereich.
MEMS-Resonatoren sind die
kleinere und robustere Lösung
Diese kHz-Frequenzen können durch externe Vibrationen oder Erschütterungen angeregt werden, was sich in Vibrationsempfindlichkeit oder gar Ausfällen auswirkt.
MEMS-Resonatoren sind etwa 10-mal kleiner
mit bis zu 3000-fach kleinerer bewegter Masse und etwa 10-mal höherem mechanischem
Mode. Sie sind daher weniger empfindlich
gegenüber äußeren Vibrationen und Erschütterungen.
Auch die Verpackung sowie das Schaltungsdesign, wie sie in SiTime-MEMS-Oszillatoren zur Anwendung kommen, gewähr-
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TAKTERZEUGUNG // OSZILLATOREN
leisten eine höhere Immunität gegenüber
elektrische Störungen. Die MEMS-Resonatoren sind in unmittelbarer Nähe des ICs angebracht, sodass die „Antennenfläche“, die
elektrische Störungen auffangen könnte, im
Vergleich zur Quarzverpackung extrem klein
ist. Mehrstufige On-Chip-Regelschaltungen
machen die Oszillatoren widerstandsfähiger
gegen Stromversorgungsrauschen.
In Sachen Verfügbarkeit liegen
Quarzlösungen hinten
MEMS-Oszillatoren haben eine programmierbare Architektur. Die meisten Funktionen können mit einem Programmierer wie
Time Machine II von SiTime angepasst werden.
So lassen sich in kürzester Zeit Funktionsmuster in jeder Frequenz, jeder Stabilität und
jeder Versorgungsspannung erstellen. Dies
gibt Systemdesignern die Möglichkeit, eine
Vielzahl von Lösungsmöglichkeiten mit unterschiedlichen Funktionen im eigenen Labor zu programmieren und zu testen. Das
wiederum beschleunigt die Entwicklung
ohne Latenzzeiten in der Musterbeschaffung.
Silizium-MEMS-Timing-Bauelemente werden in Halbleiterfabriken und Verpackungsunternehmen hergestellt. Die MEMS-Oszillatoren liegen dort in unprogrammierter
Form (Chips auf Wafern) meist auf Lager. So
kann kurzfristig auch ein Neuauftrag bedient
werden.
Bei Auftragserteilung werden CMOS und
MEMS-Dies verpackt, geprüft, programmiert, gegurtet und binnen drei bis fünf Wochen versendet. Typische Lieferzeiten von
quarzbasierenden Produkten liegen dagegen
bei 8 bis 16 Wochen, denn sie müssen eine
wesentlich aufwändigere Fertigung durchlaufen. Die kurzen Lieferzeiten von MEMS
führen zu einer besseren Bestandskontrolle
Bild 2: Sechs Gründe, die für MEMS-Oszillatoren als Taktgeber sprechen.
und ermöglichen es, auch kurzfristig flexibel
und kostengünstig auf Bedarfsspitzen zu
regieren.
Auch der Preis spricht für
MEMS-Lösungen
Die Herstellung von MEMS-Bauelementen
aus reinem Silizium sowie die Verpackung
in ein Low-Cost-Standard-Kunststoff-Gehäuse führen zu erheblichen Kostenreduzierungen. MEMS-Unternehmen, die ein „FablessModell“ nutzen, greifen auf die vorhandene
Infrastruktur der Halbleiterindustrie zu und
sind damit besser gerüstet, um wettbewerbsfähige Preise anzubieten. Darüber hinaus
ermöglichen die kurzen Lieferzeiten, die zusätzlichen Features und die höhere Zuverlässigkeit der MEMS-Timing-Lösungen deutlich
niedrigere Systemkosten für die Endkundenapplikation.
Die SiTime-Technologie bietet zudem die
Möglichkeit, MEMS-Resonatoren sowohl im
Kilohertz- als auch im Megahertz-Bereich
direkt in das Chip-Design des Kunden zu integrieren, was besonders bei hohen Stückzahlen sinnvoll ist.
MEMS-Resonatoren erlauben
die SoC-Integration
Die kHz-Resonatoren eignen sich zum Beispiel für Applikationen, die eine Zeitmessung verlangen und in denen man sonst einen 32-kHz-Stimmgabelquarz verwenden
würde. Die Megahertz-Resonatoren eignen
sich dagegen insbesondere für Referenzanwendungen wie die Taktung von ICs. Die
Taktquelle in ein Kunststoff-SoC-Chipgehäuse einzubetten, gestaltet sich dagegen bei
konventionellen Quarzen äußerst schwierig
und ist immer mit signifikanten Einbußen in
Performance- und Zuverlässigkeit verbunden.
Distributoren helfen bei der
Auswahl
Timing-Bausteine gibt es viele, und je nach
Anforderung gilt es, das beste Produkt zu
identifizieren. Spezialdistributoren wie die
Endrich Bauelemente GmbH verfügen nicht
nur über ein großes Sortiment von Bauteilen
verschiedener Hersteller, sondern auch über
das entsprechende Knowhow, eine solche
Beratung kompetent durchführen zu können. In Bezug auf die Vorteile, die die Verwendung von Silizium-Timingbausteinen
bieten, sind bei Endrich die SiTime-Lösungen oft die erste Wahl, denn sie überzeugen
nicht nur in Bezug auf Performance, Robustheit und Verfügbarkeit, sondern ermöglichen
darüber hinaus auch eine spürbare Senkung
der Kosten.
// TK
Bild 3: MEMS-Resonatoren lassen sich direkt in das Chip-Design des Kunden integrieren.
64
Endrich
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Paul Heremans: ist Technology Director Large-area
Electronics bei Imec und hat eine Professur am Electrical Engineering Department der KU Leuven in Belgien.
A
ls Forschungszentrum ist es unsere Aufgabe, unseren Partnern technische Lösungen für ihre künftigen Applikationen
zu bieten. Bei der flexiblen Elektronik ist das allerdings etwas
schwieriger: Sie folgt nicht dem vorhergesagten Verlauf der Roadmaps, auf die wir unsere Forschungen stützen können. Für uns ist
es deshalb eine große Herausforderung abzuschätzen, was unsere
Partner in fünf Jahren benötigen werden.
Eine der Techniken, die in den nächsten Jahren stark wachsen
wird, ist ein verbessertes, haptisches Nutzer-Interface für Displays.
Obwohl Touchscreens zum Standard gehören, bekommt der Nutzer
keine Rückmeldung. Der Schirm fühlt sich überall genauso an, wo
immer man ihn berührt. Mit haptischem Feedback hingegen könnten
die Nutzer sicher sein, dass sie die gewünschte Eingabetaste in ihrem
Keyboard gedrückt haben. Um das zu erreichen, kann man eine
große Anzahl von Ultraschallquellen in die Oberfläche des Displays
einbetten. Das wäre eine wirklich interessante Applikation unserer
flexiblen Large-Area-Technik.
Seit vielen Jahren arbeiten wir an flexiblen Chips. Wir haben elektronische Schaltungen und Applikationen entwickelt, die auf derselben Technik basieren wie sie in flexiblen Display-Anwendungen
zu finden sind. Das Interesse der Industrie an diesen Chips ist groß.
Doch was wir 2016 vordringlich in Angriff nehmen müssen, sind
Verfahren zu ihrer großvolumigen Fertigung. Dabei wollen wir die
bestehenden Infrastrukturen für die Produktion von Displays weitestgehend nutzen. Ein weiterer wichtiger Teil unsere F&E-Aktivitäten bezieht sich auf die Elektronik, um Wearables zu fertigen. Dazu
arbeiten wir an miniaturisierten Applikationen, die sich in Kleidungsstücke integrieren lassen, sowie an flexiblen und robusten
Elektronikschaltungen, die sich auf der Haut tragen lassen. Im vergangenen Jahr entwickelten wir ein T-Shirt mit eingebautem LEDDisplay, das nicht nur flexibel, sondern sich auch dehnen lässt.
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Allerdings hat das Display noch eine geringe Auflösung, vergleichbar
mit Anwendungen für Digital-Signage. Doch wenn die Nachfrage
entsprechend steigt, werden wir mit der Entwicklung von DisplayTechniken mit höherer Auflösung beginnen.
Fortschritte konnten wir beim Tragekomfort unserer medizinischen Pflaster erzielen. Die nächste Generation besteht aus zwei
Komponenten: einem Patch für einmaligen Gebrauch mit den Elektroden zur Kontaktierung der Haut und einem kompakten Modul zur
Wiederverwendung in Form einer Karte. Die Karte wird in den nur
einmal verwendeten Patch eingeschoben. Sie enthält unter anderem
die Auslese-Elektronik. Aktuell arbeiten wir an einer Lösung, wie
wir die sehr empfindlichen Steckverbinder der Auslese-Elektronik
durch ein kontaktloses Design ersetzen können. Ein möglicher Ansatz ist dabei unsere eigene NFC- (Near-Field-Communication-)
Technik. Ein großer Teil der Arbeit im vergangenen Jahr konzentrierte sich auf die Entwicklung flexibler Displays. Mit der Entwicklung
von flexiblen Displays begannen wir vor drei Jahren, trotzdem sind
wir bereits heute anerkannt. Um diesen Status zu erreichen, fokussierten wir uns auf eine Reihe von Schlüsseltechnologien.
Dazu zählt die Strukturierung sehr kleiner OLED-Pixel für hoch
auflösende Displays. Außerdem entwickeln wir energieeffiziente
und hoch qualitative Pixeltreiber, an denen unsere Partner großes
Interesse zeigen. Entscheidend dabei ist, wie wir unsere Entwicklungen aufeinander abstimmen und mit anderen Feldern kombinieren. Beispielsweise entwickeln wir Infrarot-Photodetektoren als
Ergänzung der Silizium-basierten Bildsensoren im sichtbaren Wellenlängenbereich. Mit der Kombination der beiden Bildsensoren
planen wir hyperspektrale Kameras mit einer besonders hohen
Empfindlichkeit. Außerdem arbeiten wir an Dünnfilmtransistoren,
als Derivat unserer Display-Transistoren, zum Einsatz im CMOSBackend der Kameras.
// HEH
ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 19.5.2016
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