DE102021113326A1

DE102021113326A1 - Komponententrägerherstellungsarchitektur mit sequenziellen Modulen und Ressourcenmanagement

Info

Publication number: DE102021113326A1
Application number: DE102021113326.2A
Authority: DE
Inventors: Angela Laverde; Klaus Merl
Original assignee: AT&S Austria Technologie und Systemtechnik AG
Current assignee: AT&S Austria Technologie und Systemtechnik AG
Priority date: 2021-05-21
Filing date: 2021-05-21
Publication date: 2022-11-24
Also published as: CN115374548A

Abstract

Vorrichtung (100) zur Herstellung von Komponententrägern (102) auf Basis von Komponententrägerstrukturen (104), wobei die Vorrichtung (100) eine Mehrzahl von seriell angeordneten Herstellungsmodulen (106) zur sequenziellen Verarbeitung der Komponententrägerstrukturen (104) und eine Steuereinheit (108) aufweist, die zur Steuerung der Module (106) während der Herstellung von Komponententrägern (102) konfiguriert ist, wobei die Steuereinheit (108) zum Modifizieren der Steuerung von zumindest einigen der Module (106) als Reaktion auf eine Änderung eines Betriebsmodus der Vorrichtung (100) konfiguriert ist, um die zumindest einigen der Module (106) mit einem Ressourcenmanagement von reduziertem Ressourcenverbrauch und/oder erhöhter Effizienz und in Übereinstimmung mit dem geänderten Betriebsmodus zu betreiben.

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Komponententrägern auf Basis von Komponententrägerstrukturen, ein computerlesbares Medium und ein Programmelement.
Im Rahmen wachsender Produktfunktionalitäten von mit einer oder mehreren elektronischen Komponenten bestückten Komponententrägern und zunehmender Miniaturisierung solcher elektronischer Komponenten sowie einer steigenden Anzahl von auf den Komponententrägern wie Leiterplatten zu montierenden elektronischen Komponenten werden immer leistungsfähigere arrayartige Komponenten oder Gehäuse mit mehreren elektronischen Komponenten eingesetzt, die eine Mehrzahl von Kontakten oder Anschlüssen aufweisen, wobei die Abstände zwischen diesen Kontakten immer kleiner werden. Gleichzeitig sollen die Komponententräger mechanisch robust und elektrisch zuverlässig sein, um auch unter rauen Bedingungen funktionsfähig zu sein.
Ein Ziel der Erfindung ist es, Komponententräger mit geringerem ökologischem Fußabdruck und/oder geringerem Herstellungsaufwand herzustellen.
Um das oben definierte Ziel zu erreichen, werden Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Komponententrägern auf Basis von Komponententrägerstrukturen, ein computerlesbares Medium und ein Programmelement gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereitgestellt.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform eines ersten Aspekts der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Komponententrägern auf Basis von Komponententrägerstrukturen bereitgestellt, wobei die Vorrichtung eine Mehrzahl von seriell angeordneten Herstellungsmodulen zur sequenziellen Bearbeitung der Komponententrägerstrukturen und eine Steuereinheit aufweist, die zur Steuerung der Module während der Herstellung von Komponententrägern konfiguriert ist, wobei die Steuereinheit zum Modifizieren der Steuerung von zumindest einigen der Module als Reaktion auf eine Änderung eines Betriebsmodus der Vorrichtung konfiguriert ist, um die zumindest einigen der Module mit einem Ressourcenmanagement von reduziertem Ressourcenverbrauch und/oder erhöhter Effizienz und in Übereinstimmung mit dem geänderten Betriebsmodus zu betreiben.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Komponententrägern auf Basis von Komponententrägerstrukturen (beispielsweise unter Verwendung einer Vorrichtung mit den oben genannten Merkmalen) bereitgestellt, wobei das Verfahren die sequenzielle Verarbeitung der Komponententrägerstrukturen durch eine Mehrzahl von seriell angeordneten Herstellungsmodulen einer Herstellungsvorrichtung, das Steuern der Module während der Herstellung von Komponententrägern und, als Reaktion auf eine Änderung eines Betriebsmodus der Vorrichtung, das individuelle Modifizieren der Steuerung von zumindest einigen der Module aufweist, um die zumindest einigen der Module mit einem Ressourcenmanagement von reduziertem Ressourcenverbrauch und/oder erhöhter Effizienz und in Übereinstimmung mit dem geänderten Betriebsmodus zu betreiben.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform eines zweiten Aspekts der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Komponententrägern auf Basis von Komponententrägerstrukturen bereitgestellt, wobei die Vorrichtung eine Mehrzahl von seriell angeordneten Herstellungsmodulen zur sequenziellen Verarbeitung der Komponententrägerstrukturen und eine Steuereinheit zur Steuerung der Module während der Herstellung von Komponententrägern aufweist, wobei die Steuereinheit zum Betreiben von zumindest einigen der Module mit einem Ressourcenmanagement konfiguriert ist, das auf Komponententrägerdesigndaten basiert, die indikativ für ein Design der herzustellenden Komponententräger sind.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Komponententrägern auf Basis von Komponententrägerstrukturen (beispielsweise unter Verwendung einer Vorrichtung mit den oben genannten Merkmalen) bereitgestellt, wobei das Verfahren ein sequenzielles Verarbeiten der Komponententrägerstrukturen durch eine Mehrzahl von seriell angeordneten Herstellungsmodulen einer Herstellungsvorrichtung, ein Steuern der Module während der Herstellung von Komponententrägern und ein Betreiben zumindest einiger der Module mit einem Ressourcenmanagement aufweist, das auf Komponententrägerdesigndaten basiert, die indikativ für ein Design der herzustellenden Komponententräger sind.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Programmelement (zum Beispiel eine Softwareroutine, in Quellcode oder in ausführbarem Code) bereitgestellt, das, wenn es von einem Prozessor (zum Beispiel einem Mikroprozessor oder einer CPU) ausgeführt wird, zum Steuern und/oder Durchführen eines Verfahrens mit den oben genannten Merkmalen eingerichtet ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein computerlesbares Medium (beispielsweise eine CD, eine DVD, ein USB-Stick, eine SD-Karte, eine Diskette oder eine Festplatte oder ein beliebiges anderes (insbesondere auch kleineres) Speichermedium) bereitgestellt, in dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das, wenn es durch einen Prozessor (wie einen Mikroprozessor oder eine CPU) ausgeführt wird, zum Steuern und/oder Durchführen eines Verfahrens mit den oben genannten Merkmalen eingerichtet ist.
Die Datenverarbeitung, die gemäß Ausführungsformen der Erfindung durchgeführt werden mag, kann durch ein Computerprogramm, d.h. durch Software, oder unter Verwendung einer oder mehrerer spezieller elektronischer Optimierungsschaltungen, d.h. in Hardware, oder in hybrider Form, d.h. mit Hilfe von Softwarekomponenten und Hardwarekomponenten, realisiert werden.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung mag der Begriff „Komponententräger“ insbesondere jede Trägerstruktur bezeichnen, die in der Lage ist, eine oder mehrere Komponenten darauf und/oder darin aufzunehmen, um eine mechanische Unterstützung und/oder elektrische Konnektivität und/oder optische Konnektivität und/oder thermische Konnektivität bereitzustellen. Mit anderen Worten, ein Komponententräger mag als mechanischer und/oder elektronischer Träger für Komponenten konfiguriert sein. Ein Komponententräger mag insbesondere eine gedruckte Leiterplatte, ein organischer Interposer oder ein IC- (integrierte Schaltung-) Substrat sein. Ein Komponententräger mag auch eine Hybridplatte sein, die verschiedene der oben genannten Arten von Komponententrägern kombiniert.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung mag der Begriff „Komponententrägerstruktur“ insbesondere ein dünnes Blech oder Blatt bezeichnen, das während und/oder nach der Herstellung von Komponententrägern, beispielsweise eines Panels bzw. einer Platte, eines Arrays oder eines Komponententrägers selbst, gehandhabt und verarbeitet wird. So kann eine Komponententrägerstruktur insbesondere ein Panel mit mehreren miteinander verbundenen Vorformen von Komponententrägern, ein Array (zum Beispiel ein Viertelpanel („quarter panel“)) mit mehreren miteinander verbundenen Vorformen von Komponententrägern, eine Vorform eines Komponententrägers (d. h. ein noch nicht fertig hergestellter Komponententräger) oder ein fertig hergestellter Komponententräger (zum Beispiel eine gedruckte Leiterplatte (PCB) oder ein integrierte-Schaltung- (IC-) Substrat) bezeichnen.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung mag der Begriff „seriell angeordnete Herstellungsmodule“ insbesondere eine Mehrzahl von Modulen bezeichnen, die jeweils zur Durchführung eines technischen Prozesses im Rahmen der Bearbeitung von Komponententrägerstrukturen zur abschließenden Herstellung von Komponententrägern, wie zum Beispiel Leiterplatten, konfiguriert sind. Die jeweilige Komponententrägerstruktur kann durch die serielle Anordnung von Herstellungsmodulen, d.h. nacheinander, geführt werden. So kann eine Komponententrägerstruktur zunächst in einem Laserbohrmodul einer Laserbohrung unterzogen werden, gefolgt von einer Spülung in einem Spülmodul, gefolgt von einer stromlosen Beschichtung der Laserdurchgangslöcher in einem stromlosen Beschichtungsmodul und wiederum gefolgt von einer galvanischen Beschichtung in einem Beschichtungsmodul. Mit anderen Worten mag jede Komponententrägerstruktur nacheinander durch jedes der seriell angeordneten Herstellungsmodule geführt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung mag der Begriff „Steuereinheit“ insbesondere eine Einheit bezeichnen, die den Prozess der Herstellung von Komponententrägern basierend auf Komponententrägerstrukturen steuert. Eine solche Steuereinheit mag beispielsweise einen Prozessor oder eine Mehrzahl von Prozessoren, wie zentrale Verarbeitungseinheiten (CPUs) oder Mikroprozessoren, aufweisen. Eine Steuereinheit zur Steuerung einer Vorrichtung zur Herstellung von Komponententrägern und/oder einzelner Module davon mag eine einzige zentrale Steuereinheit oder eine Mehrzahl von funktional zusammenarbeitenden, dezentralen Steueruntereinheiten sein.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung mag der Begriff „Änderung eines Betriebsmodus der Vorrichtung“ insbesondere ein Szenario bezeichnen, in welchem ein Benutzer oder eine Steuereinheit die Art und Weise ändert, in der die Vorrichtung zur Herstellung von Komponententrägern betrieben oder verwendet wird. Ein Betriebsmodus mag beispielsweise ein aktiver Betriebsmodus sein, in dem die Herstellungsvorrichtung kontinuierlich Komponententräger in Übereinstimmung mit bestimmten Designdaten herstellt, die einem bestimmten Betrieb der Herstellungsmodule entsprechen. In einer inaktiven Betriebsart werden derzeit keine Komponententräger von den Herstellungsmodulen hergestellt. Ein Wechsel zwischen verschiedenen Betriebsmodi mag insbesondere jede Änderung bzw. jeder Wechsel zwischen einem aktiven Betriebsmodus, einem inaktiven Betriebsmodus, verschiedenen aktiven Betriebsmodi oder einem Übergangsbetriebsmodus (zum Beispiel einem Boot-up-Betriebsmodus oder einem Shut-down-Betriebsmodus) usw. sein.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung mag der Begriff „Ressourcenmanagement“ insbesondere eine Steuerung der Ressourcen bezeichnen, die der Herstellungsvorrichtung zur Herstellung von Komponententrägern zugeführt werden. Das Ressourcenmanagement mag sich insbesondere auf das Management von Energie (zum Beispiel in Form von elektrischer Energie für die galvanische Beschichtung und/oder thermischer Energie für die Erwärmung von Lösungen), Betriebsfluiden (wie Flüssigkeiten und/oder Gase, insbesondere Wasser, Spülflüssigkeiten usw.), Chemie (wie gelöstes und elementares Metall für die Beschichtung, Säuren und/oder Basen) beziehen.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung mag der Begriff „Ressourcenmanagement von reduziertem Ressourcenverbrauch und/oder erhöhter Effizienz“ insbesondere eine Menge an verbrauchten Ressourcen und/oder eine Effizienz eines Ressourcenmanagements nach einem Modifizieren der Steuerung der Module im Vergleich zu einer Menge an verbrauchten Ressourcen und/oder einer Effizienz des Ressourcenmanagements vor dem Modifizieren der Steuerung der Module bezeichnen. Eine erhöhte Effizienz oder ein verringerter Ressourcenverbrauch in Bezug auf ein Ressourcenmanagement mag einer geringen Menge an verbrauchten Ressourcen entsprechen, zum Beispiel einer absolut geringeren Menge an Ressourcen oder einer relativ geringeren Menge an Ressourcen pro hergestelltem Komponententräger oder verarbeiteten Komponententrägerstrukturen. Die erhöhte Effizienz oder der verringerte Ressourcenverbrauch des Ressourcenmanagements mag sich auf eine oder mehrere einzelne Ressourcen oder auf den gesamten Ressourcenverbrauch der Herstellungsvorrichtung im Ganzen beziehen.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung mag der Begriff „Komponententrägerdesigndaten“ insbesondere einen Datensatz bezeichnen, der indikativ für Attribute von Komponententrägern ist, die von der Herstellungsvorrichtung hergestellt werden sollen. Die Designdaten mögen sich also auf ein Rezept zur Herstellung von Komponententrägern basierend auf Komponententrägerstrukturen, wie etwa Rohplatten bzw. Rohpanelen, beziehen. Die Designdaten für den Komponententräger mögen beispielsweise Positionen, eine Anzahl und/oder eine Dichte von Löchern, insbesondere von Durchgangslöchern, die sich durch den Komponententräger oder einen Teil davon erstrecken, eine Art und/oder einen Grad der metallischen Füllung solcher Löcher, eine Anzahl und eine Reihenfolge verbundener (insbesondere laminierter) elektrisch leitender Schichtstrukturen und/oder elektrisch isolierender Schichtstrukturen des Komponententrägers, Daten, die für die Oberflächenbeschaffenheit (zum Beispiel eine Nickel-Silber-Oberflächenbeschaffenheit) und/oder einen Lötstopplack oder eine Lötmaske, nasschemische Prozesse, eingebettete und/oder oberflächenmontierte Komponenten usw. indikativ sind. Die Designdaten mögen nicht nur die physikalischen Eigenschaften der fertig hergestellten Komponententräger angeben, sondern zusätzlich oder alternativ auch Prozessparameter, die die Verarbeitung der Komponententrägerstrukturen (die die Grundlage für die hergestellten Komponententräger bilden) in jedem jeweiligen Herstellungsmodul beschreiben. Die Designdaten mögen also physikalische Eigenschaften der fertig hergestellten Komponententräger und/oder Prozessparameter angeben, die bei der Herstellung der Komponententräger durch Behandlung der Komponententrägerstrukturen in den Herstellungsmodulen anzuwenden sind.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung wird eine Fertigungsarchitektur zur Herstellung von Komponententrägern bereitgestellt, bei der eine Steuerung von mehreren in Reihe angeordneten Herstellungsmodulen flexibel an eine Änderung einer Betriebsart der Vorrichtung angepasst wird, mit der Randbedingung, dass das Ressourcenmanagement des geänderten oder angepassten Steuerungsschemas effizienter ist als vor der Änderung oder Anpassung. Im Gegensatz zu konventionellen Ansätzen mag eine Änderung einer Betriebsart des Betriebs einer Herstellungsvorrichtung mit mehreren seriell bzw. in Reihe gekoppelten Herstellungsmodulen für die Herstellung von Komponententrägern direkt durch eine angepasste individuelle Modulsteuerung zur Verringerung des Ressourcenverbrauchs so berücksichtigt werden, dass die Anforderungen der geänderten Betriebsart bei verbessertem oder sogar optimiertem oder minimiertem Ressourceneinsatz erfüllt werden. Indem die Modulanpassung individuell für ein Herstellungsmodul durchgeführt wird, können die Optimierungsreserven im Hinblick auf das Ressourcenmanagement weiter verfeinert werden als bei einem Ansatz, bei dem die Anpassung aller Module auf die gleiche Weise geändert wird. Wenn zum Beispiel eine Herstellungsanlage zur Herstellung von Komponententrägern stillgelegt werden soll und die letzten Komponententrägerstrukturen bereits vorangehende Herstellungsmodule verlassen haben, während nachfolgende Herstellungsmodule die Komponententrägerstrukturen noch bearbeiten, mögen die vorangehenden Herstellungsmodule bereits in einen inaktiven oder energiearmen Modus mit geringem oder keinem weiteren Ressourcenverbrauch geschaltet werden, während die nachfolgenden Herstellungsmodule zumindest noch eine Zeit lang aktiv verbleiben mögen. Durch einen solchen dynamischen Ansatz der individuellen Steuerung von Herstellungsmodulen in Übereinstimmung mit einem geänderten Betriebsmodus mag der Gesamtressourcenverbrauch der Herstellungsvorrichtung erheblich reduziert werden.
Folglich mag die Herstellung von Komponententrägern effizienter gestaltet werden, während gleichzeitig die Umweltverschmutzung reduziert und/oder der Ressourcenverbrauch effizienter gestaltet wird. Während ein herkömmlicher Ansatz darin bestand, ein ständig einsatzbereites System zu haben, mag ein System gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung auch mit geringeren Auslastungen umgehen. Wenn die Gesamtauslastung reduziert wird, besteht möglicherweise keine Notwendigkeit, ständig auf einem hohen Energieverbrauchsniveau zu arbeiten, nur um für die Produktion bereit zu sein.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung wird eine Herstellungsarchitektur zur Herstellung von Komponententrägern auf Basis von Komponententrägerstrukturen bereitgestellt, wobei eine Mehrzahl von seriell bzw. in Reihe angeordneten Herstellungsmodulen hinsichtlich ihres Ressourcenverbrauchs unter Berücksichtigung von Besonderheiten von Designdaten, die für ein Design der mit diesen Modulen herzustellenden Komponententräger indikativ sind, (vorzugsweise einzeln) gesteuert werden. Somit mögen die Anforderungen einzelner Herstellungsmodule zur Herstellung von Komponententrägern gemäß den vorgegebenen Designdaten analysiert werden und die Modulsteuerung mag so angepasst werden, dass der Ressourcenverbrauch reduziert und/oder der Durchsatz pro verbrauchte Ressource des jeweiligen Herstellungsmoduls zur Bearbeitung von Komponententrägerstrukturen zur Herstellung von Komponententrägern, die mit den Designdaten im Einklang stehen, erhöht wird. Dadurch mag eine vordefinierte Spezifikation für Komponententräger, die hergestellt werden sollen, eingehalten werden, während der ökologische Fußabdruck des Komponententrägerherstellungsprozesses und/oder die Ausbeute reduziert werden mag.
Im Folgenden werden weitere beispielhafte Ausführungsformen der Verfahren, der Vorrichtungen, des computerlesbaren Mediums und des Programmelements erläutert.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit zur individuellen Steuerung von jedem Modul konfiguriert. In einer solchen Ausführungsform mag jedes Herstellungsmodul getrennt von allen anderen Herstellungsmodulen gesteuert werden. So mögen beispielsweise Werte wie Temperatur, Druck, eine Menge von zugeführtem elektrischem Strom und/oder Betriebsfluiden und Chemikalien für jedes Herstellungsmodul einzeln eingestellt werden. Während jedes Modul individuell gesteuert werden mag, mag die Steuereinheit vorteilhafterweise zur Steuerung jedes Moduls mit der Randbedingung konfiguriert sein, dass die individuelle Steuerung in Übereinstimmung mit den Aufgaben des einzelnen Moduls sowie gemäß den Anforderungen hinsichtlich des funktionalen Zusammenspiels zwischen verschiedenen Modulen sein muss.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit so konfiguriert, dass sie als Reaktion auf die Änderung des Betriebsmodus der Vorrichtung die Steuerung jedes der Module einzeln bzw. individuell modifiziert, um jedes der Module mit einem individuellen Ressourcenmanagement mit reduziertem Ressourcenverbrauch und/oder erhöhter Effizienz und in Übereinstimmung mit dem geänderten Betriebsmodus zu betreiben. Somit mag die Verbesserung oder sogar Optimierung des Ressourcenverbrauchs für jedes Modul separat gesteuert werden. Dies mag es ermöglichen, das Optimierungspotenzial der Herstellungsvorrichtung in Bezug auf den Ressourcenverbrauch stark auszuschöpfen, da die individuelle Verbesserung des Ressourcenmanagements auf der Ebene jedes einzelnen Herstellungsmoduls effizienter sein mag als eine Gesamtanpassung aller Module in gleicher Art und Weise.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit so konfiguriert, dass sie als Reaktion auf die Änderung des Betriebsmodus der Vorrichtung die Steuerung zumindest einiger der Module individuell modifiziert, um den Ressourcenverbrauch dieser zumindest einigen Module, insbesondere aller Module, in Übereinstimmung mit dem geänderten Betriebsmodus zu optimieren, insbesondere zu minimieren. Anschaulich ausgedrückt mag ein jeweiliges Modul so gesteuert werden, dass es einen Zustand einnimmt, in welchem jedes Modul noch in der Lage ist, seine Aufgaben im Sinne des geänderten Betriebsmodus zu erfüllen, während der Ressourcenverbrauch des jeweiligen Einzelmoduls möglichst gering gehalten wird.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit so konfiguriert, dass sie als Reaktion auf die Änderung des Betriebsmodus der Vorrichtung die Steuerung zumindest einiger der Module individuell modifiziert, um den Ressourcenverbrauch der gesamten Vorrichtung in Übereinstimmung mit dem geänderten Betriebsmodus zu optimieren, insbesondere zu minimieren. Das Kriterium für die Änderung der Betriebsart der einzelnen Herstellungsmodule mag also eine Minimierung der gesamten Vorrichtung sein, nicht nur für einzelne Module. Ein Algorithmus mag eine Konfiguration jedes einzelnen Moduls so bestimmen, dass der gesamte Ressourcenverbrauch der gesamten Herstellungsvorrichtung optimiert wird.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit konfiguriert zum Justieren des Ressourcenmanagements eines reduzierten Ressourcenverbrauchs und/oder einer erhöhten Effizienz durch Justieren mindestens einer Ressource aus einer Gruppe bestehend aus dem Verbrauch von Wasser (zum Beispiel für ein Spülmodul und/oder ein galvanisches Beschichtungsmodul), dem Verbrauch von Chemie (zum Beispiel für ein stromloses Beschichtungsmodul und/oder ein galvanisches Beschichtungsmodul), dem Verbrauch von Energie (zum Beispiel für ein Bohrmodul, ein stromloses Beschichtungsmodul und/oder ein galvanisches Beschichtungsmodul), insbesondere dem Verbrauch von elektrischem Strom (zum Beispiel für ein galvanisches Beschichtungsmodul), und dem Verbrauch von Betriebsfluiden, wie zum Beispiel Spülressourcen (insbesondere für ein Spülmodul oder ein Reinigungsmodul). Auch alle anderen Arten von Ressourcen mögen durch beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung reduziert oder sogar optimiert werden.
In einer Ausführungsform weisen die Module mindestens ein Beschichtungsmodul, insbesondere ein stromloses Beschichtungsmodul und/oder ein galvanisches Beschichtungsmodul, zum Beschichten der Komponententrägerstrukturen auf. Ein Beschichtungsmodul mag zum Aufbringen einer Metallabscheidung auf einer Oberfläche einer Komponententrägerstruktur, insbesondere in einem in der Komponententrägerstruktur ausgebildeten Loch, insbesondere in einem Durchgangsloch, verwendet werden. Beispielsweise kann ein Durchgangsloch in einer Komponententrägerstruktur durch Beschichten bzw. Galvanisieren vollständig mit metallischem Material, wie zum Beispiel Kupfer, gefüllt werden. Das Beschichten kann ein Prozess sein, der aus mehreren Teilprozessen besteht: Zunächst kann eine Keimschicht in einem stromlosen Prozess gebildet werden, das von einem stromlosen Beschichtungsmodul durchgeführt wird. Anschließend kann die Keimschicht durch galvanische Abscheidung von zusätzlichem metallischem Material auf der Keimschicht in einem galvanischen Beschichtungsmodul verdickt werden.
So mag eine plattierte Metallstruktur einen galvanisch abgeschiedenen Hauptkörper, zum Beispiel aus Kupfer, aufweisen. Der galvanisch abgeschiedene Hauptkörper mag zum Beispiel durch Galvanik oder galvanisches Beschichten gebildet werden. Zur Anpassung des Volumens des galvanisch abgeschiedenen Hauptkörpers und insbesondere zur optionalen Bildung mehrerer Unterstrukturen der galvanisch abgeschiedenen Hauptschicht mögen ein oder mehrere galvanische Abscheidungsstufen durchgeführt werden.
Darüber hinaus mag die plattierte Metallstruktur eine Keimschicht aufweisen. Die Keimschicht weist beispielsweise mindestens eine aus einer Gruppe auf, die aus einer chemisch abgeschiedenen Keimschicht (insbesondere einer Palladiumbasisschicht und einer darauf gewachsenen Kupferschicht) oder einer physikalisch abgeschiedenen Keimschicht (insbesondere einer gesputterten Keimschicht) besteht. Eine solche Keimschicht mag als Elektrode dienen, an die während der Bildung des oben erwähnten, galvanisch abgeschiedenen Hauptkörpers ein elektrischer Strom angelegt werden mag. Eine solche Keimschicht mag zum Beispiel durch stromloses Abscheiden oder durch Sputter-Abscheiden (auch als Sputtern bezeichnet) gebildet werden. Das stromlose Beschichten (das auch als chemisches Beschichten bezeichnet werden mag) mag sich auf ein chemisches Verfahren zur Erzeugung einer Metallbeschichtung beziehen, zum Beispiel durch eine autokatalytische chemische Reduktion von Metallkationen in einem flüssigen Bad. Sputtern mag als Abscheidungsverfahren bezeichnet werden, bei dem mikroskopisch kleine Teilchen eines festen Materials von dessen Oberfläche ausgestoßen werden, nachdem das Material selbst mit energetischen Teilchen, zum Beispiel aus einem Plasma oder Gas, beschossen wurde. Die Keimschicht mag insbesondere durch ein chemisches oder physikalisches Abscheideverfahren gebildet werden.
Durch die Kenntnis des Designs der derzeit hergestellten Komponententrägerstrukturen (insbesondere Panele) mögen beispielhafte Ausführungsformen auch die Dicke der Keimschicht anpassen. Bei Panele, die beispielsweise eine hohe Bohrlochdichte aufweisen, mag eine dickere Keimschicht aufgebracht werden, was die anschließende Beschichtung (oder Füllung) der Löcher erleichtert (da die Stromdichte mit einer dickeren Keimschicht erhöht werden kann). Durch Abstimmung der Dicke der Keimschicht kann also die Stromdichte während der Beschichtung angepasst werden.
In einer Ausführungsform weisen die Module eine Mehrzahl von Beschichtungsmodulen, insbesondere eine Mehrzahl von stromlosen Beschichtungsmodulen und/oder eine Mehrzahl von galvanischen Beschichtungsmodulen, zur Beschichtung der Komponententrägerstrukturen auf. Um besonders dicke metallische (insbesondere Kupfer-) Strukturen, beispielsweise in Durchgangslöchern einer Komponententrägerstruktur, aufzubringen, mag es vorteilhaft sein, mehrere Beschichtungsprozesse nacheinander in einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Beschichtungsmodulen durchzuführen. Insbesondere mag eine Mehrzahl von galvanischen Beschichtungsmodulen in Reihe angeordnet sein, so dass ein und dieselbe Komponententrägerstruktur in den in Reihe angeordneten galvanischen Beschichtungsmodulen einer Mehrzahl von galvanischen Beschichtungsprozessen unterzogen werden kann.
In einer Ausführungsform mag die Steuereinheit dazu konfiguriert sein, als Reaktion auf die Änderung des Betriebsmodus der Vorrichtung die Steuerung jedes der Beschichtungsmodule mit einer individuellen, beschichtungsmodulspezifischen Temperatur, Chemie, Fluidzirkulation oder Badzirkulation, durch Düsen (die die Chemie und/oder Spülflüssigkeit zuführen) aufgebrachtem Druck und/oder Durchsatz der Komponententrägerstrukturen (insbesondere Durchsatzgeschwindigkeit, d. h. wie schnell sie durch die Module geleitet werden) zu modifizieren. Insbesondere mögen verschiedene Beschichtungsmodule desselben Typs (d. h. verschiedene galvanische Beschichtungsmodule oder verschiedene stromlose Beschichtungsmodule) individuell, getrennt und unterschiedlich betrieben werden. So mag die Ressourcenoptimierung beinhalten, dass verschiedene funktionsgleiche Beschichtungsmodule mit unterschiedlichen Betriebsparametern betrieben werden. So mögen beispielsweise die Stromdichte, die Bewegungsgeschwindigkeit der Komponententrägerstruktur durch das jeweilige Beschichtungsmodul, die Chemie in einem Galvanikbad, die Pumpfrequenz für die Bereitstellung eines galvanischen Sprühstrahls und/oder physikalische Parameter wie die Temperatur für die verschiedenen (insbesondere galvanischen) Beschichtungsmodule unterschiedlich gesteuert werden. Wenn beispielsweise durch den Betrieb eines ersten galvanischen Beschichtungsmoduls bereits eine erhebliche Menge von galvanischen Beschichtungen von Durchgangslöchern durchgeführt wurde, mögen ein oder mehrere nachfolgende galvanische Beschichtungsmodule eine Komponententrägerstruktur mit erhöhter Geschwindigkeit durch das jeweilige nachfolgende galvanische Beschichtungsmodul führen, um Ressourcen zu sparen und dennoch eine Zielstärke der beschichteten Metalle zu gewährleisten.
In einer Ausführungsform weisen die Module mindestens ein Bohrmodul, insbesondere ein Laserbohrmodul und/oder ein mechanisches Bohrmodul, zum Bohren von Löchern in die Komponententrägerstrukturen auf. Beim Laserbohren mag ein Laserstrahl von einer Seite oder von beiden gegenüberliegenden Seiten auf die plattenförmige Komponententrägerstruktur gerichtet werden. Es ist auch möglich, das Laserbohren mit mehreren Laserschüssen durchzuführen. Beim mechanischen Bohren mag ein mechanischer Bohrer rotieren, um ein Sackloch oder ein Durchgangsloch in die Komponententrägerstruktur zu bohren. Wenn die Herstellungsvorrichtung zum Beispiel von einem inaktiven Betriebsmodus in einen aktiven Betriebsmodus mit einem dazwischen liegenden Hochfahrmodus übergeht, mag ein Bohrmodul so lange wie möglich in einem Energiesparmodus gehalten und seine Aktivierung so lange wie möglich verschoben werden, bis der Hochfahrmodus der gesamten Vorrichtung abgeschlossen ist, um sicherzustellen, dass die Bohrmaschine gerade dann bereit ist, wenn das Hochfahren der Herstellungsvorrichtung abgeschlossen ist. Dadurch wird vermieden, dass die Bohrvorrichtung in einem aktiven Modus eine beträchtliche Zeit lang wartet und bereits eine beträchtliche Menge an Energie verbraucht, obwohl die gesamte Herstellungsvorrichtung das Hochfahren noch nicht abgeschlossen und somit noch nicht mit der Verarbeitung der Komponententrägerstruktur begonnen hat.
In einer Ausführungsform weisen die Module mindestens ein Spülmodul zum Spülen der Komponententrägerstrukturen auf. Ein solches Spülmodul mag eine Komponententrägerstruktur nach der Bearbeitung durch ein vorausgehendes Herstellungsmodul spülen oder reinigen, beispielsweise nach dem Bohren, nach der Aktivierung mit Palladium und/oder nach der stromlosen Abscheidung.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit zur Steuerung der Module unter Berücksichtigung einer funktionalen und/oder zeitlichen Wechselwirkung zwischen den Modulen konfiguriert. So mag beispielsweise eine galvanische Abscheidung auf einer Komponententrägerstruktur erst nach Abschluss eines vorangegangenen stromlosen Abscheidungsprozesses auf der Komponententrägerstruktur beginnen. Viele andere funktionale und/oder zeitliche Interaktionsabhängigkeiten zwischen Herstellungsmodulen, die anschließend von Komponententrägerstrukturen durchlaufen werden, mögen in einer Komponententrägerherstellungsvorrichtung ebenfalls bestehen. Bei der Ausführung eines Algorithmus zur Bestimmung eines ressourcenschonenden (zum Beispiel modifizierten) Betriebsmodus der Vorrichtung mögen funktionale und/oder zeitliche Zusammenhänge zwischen Modulen in einer Reihe vorteilhaft berücksichtigt werden. Es mag ein Element der künstlichen Intelligenz (KI) vorgesehen sein, das in der Lage ist, die für den Neustart der einzelnen Module erforderliche Zeit zu kompensieren. Je nach Parameter, zum Beispiel Temperatur, Durchlaufgeschwindigkeit oder Chemiezufuhr, kann die Hochlaufzeit der einzelnen Module unterschiedlich sein. Durch die Implementierung einer KI mag es möglich sein, die Verzögerung beim Neustart der Module zu kompensieren.
In einer Ausführungsform sind zumindest einige der Module kommunikativ und/oder funktional miteinander gekoppelt. Beispielsweise mag ein vorausgehendes Modul (zum Beispiel ein Modul zur stromlosen Abscheidung) einen Startzeitpunkt für ein nachfolgendes Modul (zum Beispiel ein Modul zur galvanischen Abscheidung) festlegen und eine entsprechende Kommunikationsnachricht an das nachfolgende Modul senden. Es ist auch möglich, dass ein Handshaking-Verfahren zwischen verschiedenen funktional gekoppelten Modulen ausgeführt wird, um deren Betrieb zu koordinieren. Eine kommunikative Kopplung zwischen verschiedenen Modulen mag für eine ressourcenschonende und/oder effiziente Steuerung der Module in Betracht gezogen werden. Zum Beispiel mag ein Modul, das gerade hochfährt, einem anderen vorausgehenden oder nachfolgenden Modul seine Bereitschaft signalisieren, das sein Hochfahren anpassen mag, damit die Module bei der Verarbeitung von Komponententrägerstrukturen ordnungsgemäß zusammenarbeiten können, ohne unnötige Ressourcen zu verbrauchen.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit zum temporären Überführen von zumindest einem der Module aus einem aktiven Modus in einen Leerlauf- oder inaktiven Modus und zum Zurückführen des zumindest einen der Module aus dem Leerlauf- oder inaktiven Modus in den aktiven Modus konfiguriert, um das mindestens eine der Module gerade rechtzeitig in einen betriebsbereiten Zustand zu überführen, wenn der Betrieb des zumindest einen der Module zur Verarbeitung von Komponententrägerstrukturen wieder aufgenommen wird. Ein herkömmlicher Ansatz war es, sich immer in einem herstellungsbereiten Zustand zu befinden. Die Erfinder haben jedoch festgestellt, dass dieser Zustand sehr viel Energie verbraucht und den Anforderungen von Niedriglastsituationen nicht gerecht wird. Wenn ein Prozess zur Verarbeitung von Komponententrägerstrukturen durch eine Herstellungsvorrichtung derzeit vollständig oder nur für ein oder mehrere Module unterbrochen wird, bleibt ein Modul, das derzeit nicht für die Verarbeitung von Komponententrägerstrukturen benötigt wird, nicht in einem vollständig aktiven Zustand, sondern mag vorübergehend in einen Leerlauf- oder inaktiven Modus mit reduziertem Ressourcenverbrauch im Vergleich zum vollständig aktiven Zustand übergehen, bevor es vollständig reaktiviert wird, so dass das Modul rechtzeitig für die Verarbeitung einer Komponententrägerstruktur bereit ist, wenn diese gerade an dem Modul eintrifft.
In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Verfolgungseinheit auf, die zum Bestimmen von Verfolgungsinformationen individuell für jede von zumindest einigen der Komponententrägerstrukturen konfiguriert ist, die die Module seriell passieren, wobei die Verfolgungsinformationen indikativ für eine Position und/oder eine Bewegungsbahn einer jeweiligen der zumindest einigen der Komponententrägerstrukturen sind, die die Module seriell passieren. Die Steuereinheit mag zum Steuern des Ressourcenmanagements für zumindest einige der Module basierend auf den Verfolgungsinformationen konfiguriert sein, insbesondere als Reaktion auf eine Änderung eines Betriebsmodus der Vorrichtung. In einem solchen Rückverfolgbarkeitssystem mag jede Komponententrägerstruktur oder sogar jede Vorform eines Komponententrägers mit einer lesbaren Codestruktur oder Kennung (zum Beispiel einem QR-Code) versehen sein, die einem zugehörigen Datensatz zugeordnet ist, der in einer Datenbank gespeichert ist, um jede Komponententrägerstruktur und/oder jeden Komponententräger durch eine Zuordnung zwischen einer jeweiligen Codestruktur und einem jeweiligen Datensatz zu identifizieren. Auf diese Weise mag die Herstellung der Komponententräger (zum Beispiel gedruckten Leiterplatten), die durch Trennen einer fertig bearbeiteten Komponententrägerstruktur gewonnen werden, mit Hilfe eines Rückverfolgbarkeitssystems verfeinert werden. Eine beispielhafte Ausführungsform bezieht sich daher auf ein Ressourcenmanagementverfahren, das einen Rückverfolgbarkeitsprozess (zum Beispiel die Bereitstellung einer elektronischen Mapping-Fähigkeit) verwendet, um die Gesamtsteuerung des Ressourcenmanagements für die Verarbeitung zurückverfolgter Komponententrägerstrukturen durch eine serielle Anordnung von Herstellungsmodulen zu verbessern. Durch die Verfolgung der Komponententrägerstrukturen oder Vorformen von Komponententrägern durch die gesamte Herstellungsanlage weiß die Steuereinheit immer, welche Komponententrägerstrukturen als nächstes an welchem Modul ankommen werden. So mag die Steuereinheit den Auslastungsgrad der einzelnen Module zuverlässig vorhersagen und das Timing der Steuerung oder des Betriebs der einzelnen Module entsprechend steuern. Die Rückverfolgbarkeit ist somit ein leistungsfähiges Instrument zur Reduktion des Ressourcenverbrauchs einer Komponententrägerherstellungsvorrichtung mit mehreren Modulen.
In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Mehrzahl von Sensoren auf, die Sensordaten zur Identifizierung und/oder Charakterisierung der Verarbeitung von Komponententrägerstrukturen liefern, die entlang der seriell gekoppelten Module verarbeitet werden, wobei die Steuereinheit zum Steuern des Ressourcenmanagements für mindestens einige der Module basierend auf den Sensordaten konfiguriert ist, insbesondere als Reaktion auf eine Änderung eines Betriebsmodus der Vorrichtung. Solche Sensoren mögen in jedem der Module angeordnet sein und Informationen wie die aktuelle Arbeitslast des jeweiligen Moduls in Bezug auf die Verarbeitung der Komponententrägerstruktur sowie ressourcenverbrauchsbezogene Parameter wie Temperatur, Stromverbrauch usw. erfassen. Basierend auf solchen Sensorinformationen mag die Datenbasis für die Steuereinheit zur individuellen Steuerung der Herstellungsmodule zur Verbesserung des Ressourcenmanagements weiter erweitert werden.
Wie bereits oben erwähnt, mag die Steuereinheit zum Betreiben von zumindest einigen der Module mit einem Ressourcenmanagement konfiguriert sein, das auf Komponententrägerdesigndaten basiert, die indikativ für ein Design der herzustellenden Komponententräger sind. Zu diesem Zweck mag die Vorrichtung eine Datenschnittstelle aufweisen, die zum Bereitstellen der Designdaten, die indikativ für das Design der herzustellenden Komponententräger sind, für die Steuereinheit konfiguriert ist. Bei der Datenschnittstelle mag es sich beispielsweise um eine Schnittstelle zum Empfangen eines Datensatzes handeln, der Attribute der herzustellenden Komponententräger und entsprechende Prozessparameter angibt, die die von den Herstellungsmodulen auszuführenden Prozesse zur Herstellung der Komponententräger definieren. Die Steuerung der Module mag dann entsprechend den Designdaten in einer anwendungsspezifischen Art und Weise angepasst werden, so dass sowohl die Produktspezifikation als auch der Ressourcenverbrauch durch ein entsprechendes Modulsteuerungsschema eingehalten werden können.
In einer Ausführungsform weisen die Designdaten Daten für computergestützte Fertigung (CAM-Daten) auf, die die von der Vorrichtung herzustellenden Komponententräger und/oder einen entsprechenden, von der Vorrichtung auszuführenden Fertigungsprozess definieren. In einer bevorzugten Ausführungsform mag CAM in einer Vorrichtung zur Herstellung von Komponententrägern als softwarebasiertes System zur Steuerung der Herstellungsmodule bei der Herstellung von Komponententrägern implementiert werden. In einem solchen CAM-System mag es möglich sein, die Unterstützung durch einen Computer bei den Operationen der Herstellungsvorrichtung zu nutzen, einschließlich Planung, Management, Transport und/oder Lagerung. Durch die Implementierung von CAM bei der Herstellung von Komponententrägern mag ein schneller Produktionsprozess geschaffen werden, und die Komponententräger mögen mit präzisen Abmessungen und Materialkonsistenz hergestellt werden, während gleichzeitig der Ressourcenverbrauch in Bezug auf Zeit, Energie, Hardware, Chemie und/oder Fluide reduziert oder sogar optimiert wird.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit zum Betreiben von zumindest einigen der Module mit einem Ressourcenmanagement konfiguriert, das auf Komponententräger-Designdaten basiert, die eine Dicke und/oder eine Bohrungsdichte einer jeweiligen herzustellenden Komponententrägerstruktur aufweisen. Insbesondere die Dicke einer Komponententrägerstruktur, wie zum Beispiel eines Panels, für die Herstellung von Leiterplatten mag ein aussagekräftiger Parameter für die Planung notwendiger Beschichtungsressourcen sein, die den Anforderungen für ein bestimmtes herzustellendes Produkt genügen und gleichzeitig effizient im Hinblick auf den Ressourcenverbrauch sind. Eine Anzahl von Bohrungen pro Fläche oder Volumen in einer Komponententrägerstruktur oder einem Komponententräger derer mag es erlauben, ein oder mehrere Bohrmodule entsprechend zu steuern, um den Anforderungen an die Bohrressourcen gerecht zu werden. Gleichzeitig ist es möglich, dass nicht mehr Bohrressourcen als nötig von der Steuereinheit der Herstellungsvorrichtung aktiviert werden. Ein bekanntes Aspektverhältnis (d.h. ein Verhältnis zwischen Bohrungsdurchmesser und Bohrungstiefe) von Bohrungen ermöglicht eine Optimierung der Beschichtungszeit. Bei Löchern mit einem kritischen Aspektverhältnis (schwer zuverlässig zu füllen) mag die Keimschicht dicker sein und/oder die Beschichtungszeit mag länger sein (oder die Sprühdüsen, die die Chemie zuführen, arbeiten mit einem höheren Druck, um sicherzustellen, dass der Elektrolyt die gesamte Oberfläche erreicht).
In einer Ausführungsform mag die Änderung des Betriebsmodus der Vorrichtung eine Änderung von einem inaktiven Betriebsmodus der Vorrichtung zu einem Hochfahrbetriebsmodus bzw. Boot-Up-Betriebsmodus der Vorrichtung sein. Der Boot-up-Prozess mag vorzugsweise so ausgeführt werden, dass das Modul genau dann bereit ist, wenn die erste Komponententrägerstruktur zur Verarbeitung durch das Modul eintrifft, jedoch nicht früher. In einer anderen Ausführungsform mag eine Änderung von einem aktiven Betriebsmodus der Vorrichtung zu einem Abschaltbetriebsmodus bzw. Shut-Down-Betriebsmodus der Vorrichtung erfolgen. In einem solchen Szenario mag ein Modul, das nicht mehr benötigt wird, da die Verarbeitung von Komponententrägern derzeit abgeschaltet ist, bereits deaktiviert sein, während andere Module (insbesondere die Module, die sich stromabwärts von dem zuvor genannten Modul befinden) noch mit Verarbeitung von Komponententrägerstrukturen aktiv sein mögen. In noch einer weiteren Ausführungsform mag eine Änderung von einer ersten aktiven Betriebsart (zum Beispiel Herstellung eines bestimmten Durchsatzes von Komponententrägern pro Zeit) der Vorrichtung gemäß einem ersten Satz von Betriebsparametern zu einer zweiten aktiven Betriebsart (zum Beispiel Herstellung eines größeren oder kleineren Durchsatzes von Komponententrägern pro Zeit) der Vorrichtung gemäß einem zweiten Satz von Betriebsparametern vorgenommen werden. Je nachdem, wie sich der Durchsatz ändert, mag das Ressourcenmanagement der Module entsprechend angepasst werden. In einer noch weiteren Ausführungsform mag eine Änderung von einem ersten aktiven Betriebsmodus der Vorrichtung gemäß einer Herstellung von Komponententrägern mit einem ersten Design (zum Beispiel gemäß ersten CAM-Designdaten) zu einem zweiten aktiven Betriebsmodus der Vorrichtung gemäß einer Herstellung von Komponententrägern mit einem zweiten Design (zum Beispiel gemäß anderen zweiten CAM-Designdaten) erfolgen. Abhängig davon, wie sich die Designdaten ändern, mag das Ressourcenmanagement der Module entsprechend angepasst werden. Es mag von Vorteil sein, eine Rückkopplungsschleife zur Datenbank zu implementieren. Zu produzierende Chargen, die ein ähnliches Design haben, mögen nacheinander produziert werden. Eine Rückkopplungsschleife ermöglicht es also, die Reihenfolge der zu produzierenden Chargen zu ändern.
In einer Ausführungsform weist die Steuereinheit ein Element der künstlichen Intelligenz auf, das zum Lernen aus einer Steuerung der Module während der Herstellung früherer Chargen von Komponententrägern konfiguriert ist. Folglich mag eine KI (künstliche Intelligenz), die in der Lage ist, aus den zuvor produzierten Chargen zu lernen, in die Vorrichtung implementiert werden. Um ohne Verzögerung produzieren zu können, kann die Zeit für das Neustarten eines Moduls berücksichtigt werden. Daher mag ein KI-Element bereitgestellt werden, das in der Lage ist, die für den Neustart der einzelnen Module erforderliche Zeit zu berechnen und vorherzusagen. Wenn das System in einem energiesparenden Modus gehalten wird, mag die Hochlaufzeit erheblich reduziert werden.
In einer Ausführungsform weist die Komponententrägerstruktur einen Stapel aus mindestens einer elektrisch isolierenden Schichtstruktur und mindestens einer elektrisch leitenden Schichtstruktur auf. Der Komponententräger mag beispielsweise ein Laminat aus der/den genannten elektrisch isolierenden Schichtstruktur(en) und der/den elektrisch leitenden Schichtstruktur(en) sein, das insbesondere durch Anwendung von mechanischem Druck und/oder thermischer Energie gebildet wird. Der genannte Stapel kann einen plattenförmigen Komponententräger ergeben, der eine große Montagefläche für weitere Komponenten bietet und dennoch sehr dünn und kompakt ist.
In einer Ausführungsform ist die Komponententrägerstruktur als eine Platte geformt. Dies trägt zum kompakten Design bei, wobei der Komponententräger dennoch eine große Basis für die Montage von Komponenten auf ihm bietet. Darüber hinaus mag insbesondere ein nackter Chip als Beispiel für eine eingebettete elektronische Komponente dank seiner geringen Dicke bequem in eine dünne Platte wie eine Leiterplatte eingebettet werden.
In einer Ausführungsform ist die Komponententrägerstruktur als eine aus der Gruppe konfiguriert, die aus einer gedruckten Leiterplatte, einem Substrat (insbesondere einem IC-Substrat) und einem Interposer bzw. einer Verdrahtungslage besteht.
Der Begriff „gedruckter Leiterplatte“ (printed circuit board, PCB) mag im Rahmen der vorliegenden Anmeldung insbesondere einen plattenförmigen Komponententräger bezeichnen, der durch Laminieren mehrerer elektrisch leitender Schichtstrukturen mit mehreren elektrisch isolierenden Schichtstrukturen, zum Beispiel durch Anpressen und/oder durch Zufuhr von thermischer Energie, gebildet wird. Als bevorzugte Materialien für die Leiterplattentechnik werden die elektrisch leitenden Schichtstrukturen aus Kupfer hergestellt, während die elektrisch isolierenden Schichtstrukturen Harz und/oder Glasfasern, sogenanntem Prepreg oder FR4-Material, aufweisen mögen. Die verschiedenen elektrisch leitenden Schichtstrukturen mögen in gewünschter Weise miteinander verbunden werden, indem Durchgangslöcher durch das Laminat gebildet werden, zum Beispiel durch Laserbohren oder mechanisches Bohren, und indem sie mit elektrisch leitendem Material (insbesondere Kupfer) gefüllt werden, wodurch Vias oder andere Durchgangslochverbindungen entstehen. Das (zum Beispiel teilweise) gefüllte Loch mag den gesamten Stapel verbinden (Durchgangslochverbindungen, die sich durch mehrere Schichten oder den gesamten Stapel erstrecken), oder das gefüllte Loch verbindet mindestens zwei elektrisch leitende Schichten, was als Via bezeichnet wird. In ähnlicher Weise können optische Verbindungen durch einzelne Schichten des Stapels gebildet werden, um eine elektro-optische Leiterplatte (EOCB) zu erhalten. Abgesehen von einer oder mehreren Komponenten, die in eine Leiterplatte eingebettet sein mögen, ist eine Leiterplatte in der Regel so konfiguriert, dass ein oder mehrere Komponenten auf einer oder beiden gegenüberliegenden Oberflächen der plattenförmigen Leiterplatte untergebracht werden können. Sie mögen durch Löten mit der jeweiligen Hauptfläche verbunden werden. Ein dielektrischer Teil einer Leiterplatte kann aus Harz mit Verstärkungsfasern (wie zum Beispiel Glasfasern) oder anderen Verstärkungspartikeln (wie zum Beispiel Verstärkungskugeln, insbesondere Glaskugeln) bestehen.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung mag der Begriff „Substrat“ insbesondere einen kleinen Komponententräger bezeichnen. Ein Substrat mag ein im Verhältnis zu einer Leiterplatte vergleichsweise kleiner Komponententräger sein, auf dem eine oder mehrere Komponenten montiert werden können und der als Verbindungsmedium zwischen einem oder mehreren Chip(s) und einer weiteren Leiterplatte dienen mag. Ein Substrat mag beispielsweise im Wesentlichen die gleiche Größe wie eine darauf zu montierende Komponente (insbesondere eine elektronische Komponente) haben (zum Beispiel im Falle eines Chip Scale Package (CSP)). Spezifischer mag ein Substrat als Träger für elektrische Verbindungen oder elektrische Netzwerke sowie als Komponententräger vergleichbar mit einer Leiterplatte (PCB) verstanden werden, jedoch mit einer wesentlich höheren Dichte an seitlich und/oder vertikal angeordneten Verbindungen. Seitliche Verbindungen sind zum Beispiel Leiterbahnen, während vertikale Verbindungen zum Beispiel Bohrungen sein mögen. Diese seitlichen und/oder vertikalen Verbindungen sind innerhalb des Substrats angeordnet und können dazu verwendet werden, elektrische, thermische und/oder mechanische Verbindungen von gehäusten oder ungehäusten Komponenten (wie zum Beispiel nackten Chips), insbesondere von IC-Chips, mit einer Leiterplatte oder Zwischenleiterplatte bereitzustellen. Daher schließt der Begriff „Substrat“ auch „IC-Substrate“ ein. Ein dielektrischer Teil eines Substrats mag aus Harz mit Verstärkungspartikeln (wie Verstärkungskugeln, insbesondere Glaskugeln) bestehen.
Das Substrat oder der Interposer mag mindestens eine Schicht aus Glas, Silizium (Si) und/oder einem fotoabbildbaren oder trockenätzbaren organischen Material wie einem Aufbaumaterial auf Epoxidbasis (zum Beispiel einem Aufbaufilm auf Epoxidbasis) oder Polymerverbindungen (die foto- und/oder wärmeempfindliche Moleküle enthalten oder nicht enthalten mögen) wie Polyimide oder Polybenzoxazole aufweisen oder aus diesen bestehen.
In einer Ausführungsform weist die mindestens eine elektrisch isolierende Schichtstruktur mindestens eines aus der Gruppe auf, die aus einem Harz oder einem Polymer, wie Epoxidharz, Cyanatesterharz, Benzocyclobutenharz, Bismaleimid-Triazinharz, Polyphenylenderivat (zum Beispiel auf Basis von Polyphenylether PPE), Polyimid (PI), Polyamid (PA), Flüssigkristallpolymer (LCP), Polytetrafluorethylen (PTFE) und/oder einer Kombination davon besteht. Es können auch verstärkende Strukturen wie Vliese, Fasern, Kugeln oder andere Arten von Füllstoffpartikeln, zum Beispiel aus Glas (Mehrschichtglas), verwendet werden, um einen Verbundstoff zu bilden. Ein halbgehärtetes Harz in Kombination mit einem Verstärkungsmittel, zum Beispiel Fasern, die mit den oben genannten Harzen imprägniert sind, wird als Prepreg bezeichnet. Diese Prepregs werden oft nach ihren Eigenschaften benannt, zum Beispiel FR4 oder FR5, die ihre flammhemmenden Eigenschaften beschreiben. Obwohl Prepregs, insbesondere FR4, in der Regel für starre Leiterplatten bevorzugt werden, mögen auch andere Materialien, insbesondere Aufbaumaterialien auf Epoxidbasis (zum Beispiel Aufbaufolien) oder photoabbildbare dielektrische Materialien, verwendet werden. Für Hochfrequenzanwendungen mögen Hochfrequenzmaterialien wie Polytetrafluorethylen, Flüssigkristallpolymere und/oder Cyanatesterharze bevorzugt werden. Neben diesen Polymeren können auch Niedrigtemperatur-Keramik (LTCC) oder andere Materialien mit niedrigem, sehr niedrigem oder ultraniedrigem DK-Wert (wobei sich „DK“ auf den Realteil der Dielektrizitätskonstante beziehen mag) im Komponententräger als elektrisch isolierende Strukturen eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform weist die mindestens eine elektrisch leitfähige Schichtstruktur mindestens eines der Materialien aus der Gruppe Kupfer, Aluminium, Nickel, Silber, Gold, Palladium und Wolfram auf. Obwohl Kupfer normalerweise bevorzugt wird, sind auch andere Materialien oder beschichtete Versionen davon möglich, insbesondere beschichtet mit supraleitendem Material wie Graphen.
Mindestens eine Komponente, die in den Stapel eingebettet und/oder auf ihm oberflächenmontiert werden kann, kann aus einer Gruppe ausgewählt werden, die aus einem elektrisch nicht leitenden Inlay, einem elektrisch leitenden Inlay (wie einem Metallinlay, vorzugsweise aufweisend Kupfer oder Aluminium), einer Wärmeübertragungseinheit (zum Beispiel einem Wärmerohr), einem Lichtleitelement (zum Beispiel einem optischen Wellenleiter oder einer Lichtleiterverbindung), einer elektronischen Komponente oder Kombinationen davon besteht. Ein Inlay kann zum Beispiel ein Metallblock mit oder ohne Isolierstoffbeschichtung (IMS-Inlay) sein, der entweder eingebettet oder oberflächenmontiert sein könnte, um die Wärmeableitung zu erleichtern. Geeignete Materialien werden anhand ihrer Wärmeleitfähigkeit definiert, die mindestens 2 W/mK betragen sollte. Solche Materialien basieren häufig, aber nicht ausschließlich, auf Metallen, Metalloxiden und/oder Keramiken, wie zum Beispiel Kupfer, Aluminiumoxid (Al₂O₃) oder Aluminiumnitrid (AIN). Um die Wärmeaustauschkapazität zu erhöhen, werden häufig auch andere Geometrien mit vergrößerter Oberfläche verwendet. Darüber hinaus kann eine Komponente eine aktive elektronische Komponente (die mindestens einen p-n-Übergang implementiert hat), eine passive elektronische Komponente wie ein Widerstand, eine Induktivität oder ein Kondensator, ein elektronischer Chip, ein Speichergerät (zum Beispiel ein DRAM oder ein anderer Datenspeicher), ein Filter, ein integrierter Schaltkreis (zum Beispiel ein Field-Programmable Gate Array (FPGA), programmierbare Array-Logik (PAL), generische Array-Logik (GAL) und komplexe programmierbare Logikbausteine (CPLDs)), eine Signalverarbeitungskomponente, eine Leistungsmanagementkomponente (wie ein Feldeffekttransistor (FET), Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), komplementärer Metalloxid-Halbleiter (CMOS), Sperrschicht-Feldeffekttransistor (JFET), oder Isolierschicht-Feldeffekttransistor (IGFET), die alle auf Halbleitermaterialien wie Siliziumkarbid (SiC), Galliumarsenid (GaAs), Galliumnitrid (GaN), Galliumoxid (Ga₂O₃), Indiumgalliumarsenid (InGaAs) und/oder einer anderen geeigneten anorganischen Verbindung basieren), ein optoelektronisches Schnittstellenelement, eine Leuchtdiode, ein Optokoppler, ein Spannungswandler (zum Beispiel ein DC/DC-Wandler oder ein AC/DC-Wandler), eine kryptografische Komponente, ein Sender und/oder Empfänger, ein elektromechanischen Wandler, ein Sensor, ein Aktor, ein mikroelektromechanisches System (MEMS), ein Mikroprozessor, ein Kondensator, ein Widerstand, eine Induktivität, eine Batterie, ein Schalter, eine Kamera, eine Antenne, ein Logikchip und eine Energiegewinnungseinheit sein. Es mögen jedoch auch andere Komponenten in den Komponententräger eingebettet sein. Zum Beispiel kann ein magnetisches Element als Komponente verwendet werden. Ein solches magnetisches Element mag ein permanentmagnetisches Element (wie ein ferromagnetisches Element, ein antiferromagnetisches Element, ein multiferroisches Element oder ein ferrimagnetisches Element, zum Beispiel ein Ferritkern) oder ein paramagnetisches Element sein. Die Komponente mag aber auch ein IC-Substrat, ein Interposer oder ein weiterer Komponententräger sein, zum Beispiel in einer Board-in-Board-Konfiguration. Die Komponente mag auf dem Komponententräger oberflächenmontiert und/oder in einem Innenraum des Komponententrägers eingebettet sein. Darüber hinaus mögen auch andere Komponenten, insbesondere solche, die elektromagnetische Strahlung erzeugen und emittieren und/oder empfindlich gegenüber sich aus der Umgebung ausbreitender elektromagnetischer Strahlung sind, als Komponente verwendet werden.
In einer Ausführungsform ist der Komponententräger ein laminatartiger Komponententräger. In einer solchen Ausführungsform ist der Komponententräger ein Verbund aus mehreren Schichtstrukturen, die gestapelt und durch Anwendung einer Presskraft und/oder Wärme miteinander verbunden werden.
Nach der Bearbeitung innerer Schichtstrukturen des Komponententrägers ist es möglich, eine oder beide gegenüberliegende Hauptoberflächen der bearbeiteten Schichtstrukturen symmetrisch oder asymmetrisch mit einer oder mehreren weiteren elektrisch isolierenden Schichtstrukturen und/oder elektrisch leitenden Schichtstrukturen zu belegen (insbesondere durch Laminieren). Mit anderen Worten, der Aufbau kann so lange fortgesetzt werden, bis eine gewünschte Anzahl von Schichten erreicht ist.
Nach Abschluss der Bildung eines Stapels aus elektrisch isolierenden Schichtstrukturen und elektrisch leitenden Schichtstrukturen ist es möglich, mit einer Oberflächenbehandlung der erhaltenen Schichtstrukturen oder des Komponententrägers fortzufahren.
Insbesondere mag ein elektrisch isolierender Lötstopplack auf eine oder beide gegenüberliegende Hauptoberflächen des Lagenstapels bzw. Komponententrägers in Form einer Oberflächenbehandlung aufgebracht werden. Es ist zum Beispiel möglich, einen solchen Lötstopplack auf einer gesamten Hauptoberfläche auszubilden und anschließend die Lötstopplackschicht so zu strukturieren, dass ein oder mehrere elektrisch leitende Oberflächenbereiche freigelegt werden, die zur elektrischen Kopplung des Komponententrägers mit einer elektronischen Peripherie dienen sollen. Die noch mit Lötstopplack bedeckten Oberflächenbereiche des Komponententrägers mögen wirksam gegen Oxidation oder Korrosion geschützt werden, insbesondere kupferhaltige Oberflächenbereiche.
Es ist auch möglich, freiliegende elektrisch leitende Oberflächenbereiche des Komponententrägers selektiv mit einer Oberflächenveredelung im Sinne einer Oberflächenbehandlung zu versehen. Eine solche Oberflächenveredelung kann ein elektrisch leitfähiges Abdeckmaterial auf freiliegenden elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen (wie Pads, Leiterbahnen etc., insbesondere aufweisend oder bestehend aus Kupfer) auf einer Oberfläche eines Komponententrägers sein. Wenn solche freiliegenden elektrisch leitenden Schichtstrukturen ungeschützt gelassen bleiben, dann könnte das freiliegende elektrisch leitende Komponententrägermaterial (insbesondere Kupfer) oxidieren, wodurch der Komponententräger weniger zuverlässig wird. Eine Oberflächenbeschichtung mag dann zum Beispiel als eine Schnittstelle zwischen einer oberflächenmontierten Komponente und dem Komponententräger ausgebildet werden. Die Oberflächenbeschichtung hat die Aufgabe, die freiliegenden elektrisch leitenden Schichtstrukturen (insbesondere Kupferschaltungen) zu schützen und einen Verbindungsprozess mit einer oder mehreren Komponenten, zum Beispiel durch Löten, zu ermöglichen. Beispiele für geeignete Materialien für eine Oberflächenveredelung sind organischer Oberflächenschutz (OSP), chemisches Nickel-Immersionsgold (ENIG), Gold (insbesondere Hartgold), chemisches Zinn, Nickel-Gold, Nickel-Palladium, chemisches Nickel-Immersion-Palladium-Immersion-Gold (ENIPIG), usw.
Die oben definierten Aspekte und weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend zu beschreibenden beispielhaften Ausführungsformen und werden unter Bezugnahme auf diese beispielhaften Ausführungsformen erläutert.

Die 1 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Komponententrägern auf Basis von Komponententrägerstrukturen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
Die 2 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Komponententrägern auf Basis von Komponententrägerstrukturen gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
Die 3 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Komponententrägern auf Basis von Komponententrägerstrukturen gemäß einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
Die 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung von Komponententrägern auf Basis von Komponententrägerstrukturen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.

Die Darstellungen in den Zeichnungen sind schematisch. In verschiedenen Zeichnungen sind ähnliche oder identische Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Bevor auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, werden beispielhafte Ausführungsformen näher beschrieben, wobei einige grundlegende Überlegungen zusammengefasst werden, auf deren Grundlage beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung entwickelt worden sind.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Steuerungsarchitektur zur (vorzugsweise individuellen) Steuerung von Herstellungsmodulen einer Komponententräger-Herstellungsvorrichtung (insbesondere einer Anlage zur Herstellung von gedruckten Leiterplatten oder integrierten Schaltungssubstraten) bereitgestellt, wobei ein Ressourcenmanagement der Herstellungsmodule erfolgt, um den Ressourcenverbrauch gering oder sogar so gering wie möglich zu halten. Es mag auch möglich sein, den Durchsatz bei gleichbleibendem Ressourcenverbrauch zu erhöhen, was auch zu einer erhöhten Effizienz des Ressourceneinsatzes führen mag.
Gemäß einem Aspekt wird die Änderung einer Betriebsart der Herstellungsvorrichtung zum Anlass genommen, zu prüfen, ob eine modifizierte Steuerung einzelner der Module es erlaubt, ein jeweiliges Modul so zu betreiben, dass das Modul in der modifizierten Betriebsart seine geforderte Funktion erfüllen kann und gleichzeitig der Ressourcenverbrauch des Moduls angesichts der modifizierten Steuerung im Vergleich zu einer nicht modifizierten Steuerung reduziert wird. Wird beispielsweise die Herstellungsvorrichtung von einem aktiven Betriebsmodus der Herstellung von Komponententrägern in einen inaktiven Betriebsmodus überführt, in dem keine Komponententräger mehr hergestellt werden, so dass einem Eingang der Vorrichtung keine weiteren Komponententrägerstrukturen zugeführt werden, aber noch einige Komponententrägerstrukturen von den seriellen Modulen bearbeitet werden, so mögen ein oder mehrere Module, die in der seriellen Anordnung von Modulen früh oder stromaufwärts liegen, bereits in einen Leerlauf- oder inaktiven Modus mit geringem Ressourcenverbrauch geschickt werden, während Module, die in der seriellen Anordnung später oder stromabwärts liegen, länger aktiv bleiben mögen, beispielsweise bis die letzte Komponententrägerstruktur von dem jeweiligen Modul bearbeitet wurde. Wird in einem anderen Beispiel die Herstellungsvorrichtung von einem inaktiven Betriebsmodus, in dem keine Komponententräger produziert werden, in einen aktiven Betriebsmodus umgestellt, in dem Komponententräger produziert werden, so dass neue Komponententrägerstrukturen an einem Eingang der Vorrichtung zugeführt werden, während am Ausgang der Vorrichtung noch keine Komponententrägerstrukturen angekommen sind, mögen ein oder mehrere Module früh in der seriellen Anordnung von Modulen bereits in einen aktiven Modus geschickt werden, während Module später in der Reihenanordnung mit geringem Ressourcenverbrauch im Leerlauf oder inaktiv bleiben mögen, bis die erste Komponententrägerstruktur bereit ist, von dem jeweiligen Modul verarbeitet zu werden. Insbesondere mag eine unterschiedliche Hochlaufzeit der einzelnen Module möglich sein. Da die Zeit, die für den Neustart der einzelnen Module benötigt wird, unterschiedlich sein kann, kann es erforderlich sein, die Verzögerung zu kompensieren. Es mag ein KI-Element bereitgestellt werden, das in der Lage ist, das Wiederanfahren und/oder Abschalten der Module vorherzusagen und zu steuern. Außerdem mag es nützlich sein, zu wissen, wann ein Modul bereit ist, eine Platte zu produzieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt mag die Herstellungsvorrichtung und insbesondere ihre Steuereinheit bereitgestellte Komponententrägerdesigndaten (wie zum Beispiel Computer-Aided-Manufacturing (CAM)-Daten) berücksichtigen, um den Betrieb der Herstellungsmodule oder eines Teils davon so anzupassen, dass jedes jeweilige Modul in der Lage ist, einen Designdatenkonformen Beitrag zur Herstellung der Komponententräger zu leisten und dabei den Ressourcenverbrauch des jeweiligen Moduls gering oder sogar so gering wie möglich zu halten. So mag zum Beispiel eine energie-, chemie- und/oder flüssigkeitsverbrauchsoptimierte modulare Steuerung der Module angepasst werden, wobei die Randbedingung erfüllt sein muss, dass die Funktion eines jeden Moduls im Sinne der Herstellung von Komponententrägern gemäß den vorgegebenen Designdaten möglich bleibt. Beispielsweise mag eine Pumpensteuerung eines Beschichtungsmoduls definiert werden, um die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Bades zur Behandlung von Komponententrägerstrukturen (insbesondere mit einer bestimmten Plattendicke und/oder Bohrungsdichte) auf der Grundlage der bereitgestellten CAM-Daten anzupassen. Beispielsweise erfordert eine hohe Dicke und/oder eine höhere Leistungsdichte einer zu bearbeitenden Komponententrägerstruktur eine höhere Umwälzung eines Beschichtungsmediums. Eine Steuerung mag basierend auf dem Kriterium durchgeführt werden, dass die Designregeln zur Be- bzw. Verarbeitung der Komponententrägerstruktur gemäß den Designdaten eingehalten werden sollen, während der Energieverbrauch bei einer Umwälzung des Beschichtungsmediums so gering wie möglich gehalten wird. Es mag auch vorteilhaft sein, den Druck anzupassen, der durch die die Chemie zuführenden Düsen appliziert wird.
Beispielsweise liefert die Verfolgung von Komponententrägerstrukturen (wie zum Beispiel Platten oder Panelen) während der Bearbeitung von Komponententrägern auf Basis solcher Komponententrägerstrukturen in einer Herstellungsvorrichtung mit serieller Anordnung von Modulen zu jedem Zeitpunkt die Information, an welcher Position sich welche Komponententrägerstruktur gerade befindet und von welchem Modul sie gerade bearbeitet wird. Diese Information kann für Steuerungszwecke zur Reduktion des Ressourcenverbrauchs, zum Beispiel zur Energieeinsparung, genutzt werden.
In beispielhaften Ausführungsformen mag die Steuerung einzelner Module der Herstellungsvorrichtung auf Basis einer Kommunikation einer Steuereinheit mit zumindest einigen der Module und/oder zwischen zumindest einigen der Module erfolgen. Arbeitet beispielsweise ein vorausgehendes Modul gerade mit einer besonders hohen oder niedrigen Leistung, mag ein Leistungsindikator an ein nachfolgendes Modul kommuniziert werden, das dann mit einer entsprechend niedrigeren oder höheren Leistung betrieben werden kann, um eine funktionale Anforderung der Komponententrägerstrukturverarbeitung durch die Module zu erfüllen und gleichzeitig den Ressourcenverbrauch der Module möglichst gering zu halten. So kann beispielsweise eine Spülsteuerung und/oder eine Chemiesteuerung entsprechend angepasst werden.
Der Kern einer beispielhaften Ausführungsform mag darin bestehen, den Ressourcenverbrauch während eines Beschichtungsprozesses durch eine energiesparende Modulsteuerung so gering wie möglich zu halten (zum Beispiel um Energie zu sparen) und gleichzeitig sicherzustellen, dass der energiesparende Betrieb des Moduls noch mit seiner Funktion im Hinblick auf die Komponententrägerherstellung vereinbar bleibt. So mag beispielsweise ein Beschichtungsmodul daran verhindert werden, zu jedem Zeitpunkt voll betriebsbereit oder aktiv zu verbleiben, sondern es kann in einer anwendungsspezifischen Weise so gesteuert werden, dass es just-in-time bereit ist, eine Komponententrägerstruktur zu beschichten, wenn die Komponententrägerstruktur dem Beschichtungsmodul zugeführt wird. Eine solche Herstellungsvorrichtung mag mit einer optimierten Verarbeitung von Komponententrägerstrukturen betrieben werden, zum Beispiel im Hinblick auf den Energieverbrauch und/oder zur Optimierung des Ausstoßes oder Durchsatzes.
In einem Beispiel, das sich beispielsweise auf eine horizontale Panelbeschichtungsarchitektur bezieht, bei der panel-artige bzw. plattenförmige Komponententrägerstrukturen horizontal durch ein oder mehrere Beschichtungsmodule geführt werden, wird ein Satz zu bearbeitender Komponententrägerstrukturen (zum Beispiel 100 Platten) von einem Eingangsmagazin durch die Reihe von Modulen zu einem Ausgangsmagazin bereitgestellt. Wenn sie von den aufeinanderfolgenden Modulen verarbeitet werden, mögen Sensoren der Module die zu verarbeitenden Komponententrägerstrukturen identifizieren. Wenn Komponententrägerstrukturen an einem Modul ankommen, um verarbeitet zu werden, und von einem Sensor identifiziert werden, mag das jeweilige Modul als Reaktion auf ein entsprechendes Sensorereignis von der Steuereinheit just-in-time für die Verarbeitung der Komponententrägerstruktur aktiviert werden und nach der Verarbeitung der Komponententrägerstruktur deaktiviert werden, bis die nächste Komponententrägerstruktur zur Verarbeitung durch das Modul ankommt.
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „just-in-time“ insbesondere bedeuten, dass Module aktiviert werden, bevor sie benötigt werden, so dass sie bereit sind, wenn eine Komponententrägerstruktur (insbesondere eine Platte bzw. ein Panel) in das Modul eintritt. Insbesondere mag „just-in-time“ nur als eine Maßnahme verstanden werden, die sicherstellt, dass das Modul im aktiven Zustand bereit ist, seine Aufgaben zu erfüllen (zum Beispiel Temperatur wird erreicht, bevor die Platten in das Modul eintreten). Ein Fachmann wird jedoch verstehen, dass es nicht notwendig ist, dass das Modul genau „just-in-time“ bereit ist. Manchmal mag es notwendig sein, das Modul früher zu aktivieren, um zum Beispiel einen Plattenstau zu vermeiden. Daher kann das Modul bereits bereit sein, kurz bevor das Panel in dieses Modul eintritt. Dies kann zum Beispiel durch die Implementierung einer KI erreicht werden, die in der Lage ist, aus zuvor produzierten Chargen zu lernen (zum Beispiel kann die KI berechnen, welches Modul zu welchem Zeitpunkt bereit sein muss). Oft ist es nicht die beste Entscheidung, das gesamte Modul abzuschalten. In bestimmten Szenarien kann es ausreichen, die Fördermenge der Pumpen zu reduzieren, um den Energieverbrauch zu senken. Indem das Modul nicht vollständig abgeschaltet wird, kann ein schneller und ungestörter Neustart der Module erreicht werden.
Indem ein Modul bei Bedarf aktiviert wird, anstatt es immer in einem verarbeitungsbereiten Zustand zu betreiben, mögen Zeit, Energie, Wasser und/oder andere Ressourcen eingespart werden. Insbesondere beim Hochfahren (vor der Verarbeitung von Komponententrägerstrukturen) oder beim Herunterfahren (nach der Verarbeitung von Komponententrägerstrukturen) einer Herstellungsvorrichtung mag das Ressourcenmanagement jedes Moduls individuell angepasst werden, um den Gesamtressourcenverbrauch der Vorrichtung zu reduzieren. Grundlage für ein solches Ressourcenmanagement können Sensordaten und/oder Modulkommunikation und/oder die Berücksichtigung von Designdaten sein, die die zu verarbeitenden Komponententrägerstrukturen charakterisieren.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Start-Stopp-System zur Regelung von elektrischen Verbrauchermodulen und/oder anderen Modulen in einer Herstellungsvorrichtung zur Herstellung von Komponententrägern bereitgestellt.
So kann beispielsweise eine Pumpensteuerung von aktiven Bädern durchgeführt werden, bei der eine Pumpengeschwindigkeit reduziert werden mag, um den Ressourcenverbrauch zu verringern. Eine galvanische Beschichtungsanlage mag mit Sensoren ausgestattet sein, die der Steuereinheit mitteilen können, wo sich welches Panel oder welche Leiterplatte entlang einer seriellen Anordnung von Verarbeitungsmodulen befindet. Befindet sich kein Panel oder keine Leiterplatte im aktiven Bad, kann die Leistung der Umwälzpumpe auf ein verfahrenstechnisch erforderliches oder gewünschtes Maß reduziert werden.
Darüber hinaus kann die Temperatursteuerung eines oder mehrerer Module in einer flexiblen Art und Weise gewählt werden. Befinden sich zum Beispiel noch keine Komponententrägerstrukturen in einem Modul, kann dieses Modul zu einem späteren Zeitpunkt beheizt oder gekühlt werden. Sobald es absehbar ist, wann Komponententrägerstrukturen in das Modul gelangen (einschließlich einer Vorlaufzeit), kann die Steuereinheit das Modul wieder auf Produktionsbedingungen umstellen, bei denen das Modul bereit ist, eine Komponententrägerstruktur zu verarbeiten.
In einem aktiven Bad eines Beschichtungsmoduls kann so zum Beispiel die Durchflussmenge auf ein für die Prozessstabilität tatsächlich erforderliches Maß reduziert werden.
Vorteilhafterweise mag auch eine Reduzierung der Pumpenleistung (zum Beispiel eine Reduzierung des Volumenstroms und des Druckniveaus) in einem Modul in Bezug auf das Ressourcenmanagement gesteuert werden. So mag beispielsweise die produktspezifische Spülung in Abhängigkeit von der Plattenkonfiguration angepasst werden. So können beispielsweise Leiterplatten in Abhängigkeit von der Anzahl und Größe ihrer Bohrungen gespült werden, um den Ressourcenverbrauch zu begrenzen. Bei weniger und größeren Bohrungen kann der Bedarf an Spülwasser und Druck durch entsprechende Steuerung eines Beschichtungsmoduls durch die Steuereinheit reduziert werden. Die Hochdruckreinigung kann reduziert (zum Beispiel halbiert) werden. So mögen beispielsweise sechs Dreifach-Spülvorgänge pro Linie zur Verfügung stehen. Gleiches gilt für unterschiedliche Dicken von Komponententrägerstrukturen. Die Steuereinheit mag zum Steuern eines jeweiligen Beschichtungsmoduls in Abhängigkeit von der Dicke der entsprechenden Komponententrägerstruktur (insbesondere Panel) konfiguriert sein, um den Ressourcenverbrauch bei Einhaltung der Beschichtungsvorgaben zu reduzieren.
Allgemeiner ausgedrückt, mag eine beispielhafte Ausführungsform die Prozessparameter im Hinblick auf das Design und die Dicke einer herzustellenden Platte anpassen. Insbesondere kann eine intelligente Steuerung von Heizung, Kühlung und/oder Wasserdosierung eingesetzt werden.
Ein Prozessablauf zur Behandlung von Komponententrägerstrukturen in einer Herstellungsvorrichtung besteht darin, dass die Komponententrägerstrukturen in ein jeweiliges Modul geführt werden, bei der Bearbeitung der Komponententrägerstrukturen in den Modulen Chemie verbraucht wird, über ein Feed-and-bleed-System Chemie entsorgt wird (zum Beispiel durch Verdünnung) und die Komponententrägerstruktur in das nächste Modul wandert. Im Laufe der Zeit kann das Feed-and-bleed-Verfahren das Medium in einem aktiven Modul reduzieren, und eine fehlende Menge kann mit kaltem Wasser ergänzt werden. Vorteilhafterweise kann diese Wasserzugabe beim Heizen und/oder Kühlen berücksichtigt werden.
Wenn es absehbar ist, dass eine Herstellungsvorrichtung ausgeschaltet wird, kann die Verfolgung von Komponententrägerstrukturen entlang der Reihe von Modulen dazu genutzt werden, einzelne Module so zu steuern, dass, sobald die letzte von einem Modul zu bearbeitende Komponententrägerstruktur aus dem Modul bewegt worden ist, dieses Modul einzeln abgeschaltet werden kann, so dass kein Verbrauch von notwendigen Ressourcen (wie Wasser, Strom, Chemie) mehr stattfindet.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist es das Ziel eines Start/Stopp-Systems zur Steuerung von Modulen einer Herstellungsvorrichtung, die Nutzung von Energiequellen im Hinblick auf die Minimierung des Strom-, Wasser- und/oder Chemikalienverbrauchs, der Emissionen und des Betriebsaufwands zu verbessern oder sogar zu optimieren und gleichzeitig eine geforderte Energiemenge in Echtzeit zu erfüllen.
Vorzugsweise mag ein solches Start-Stopp-System mit elektrischer Verbraucherregulierung elektrische Hauptverbraucher abschalten oder in den Standby-Modus versetzen und den Pumpendurchfluss reduzieren, während es darauf wartet, dass eine Komponententrägerstruktur durch ein entsprechendes Modul kommt.
Vorteilhafterweise kann die Regelung der elektrischen Verbraucher während eines Produktionsprozesses (wie zum Beispiel Pumpendurchflussraten, Heizsystemtemperaturanpassung der Bäder etc.) von einer Konfiguration einer zu fertigenden Leiterplatte abhängig gemacht werden, wobei gleichzeitig die erforderliche Prozessstabilität gewährleistet wird. Unterschiedliche Leiterplattenkonfigurationen (oder -designs) können unterschiedliche Prozessparameter erfordern. Ähnliche Leiterplattendesigns können nacheinander verarbeitet werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann eine intelligente Beschichtungsanlage bereitgestellt werden, wobei jede Beschichtungsanlage über Sensoren verfügen mag, die erkennen können, ob gerade Platten bearbeitet werden und/oder welche Platten bearbeitet werden. Auf diese Weise kann eine Rückverfolgbarkeit von Komponententrägerstrukturen (wie zum Beispiel Platten) ermöglicht werden. Beispielsweise mögen Platten mit einer hohen Dichte an Bohrungen einen höheren Flüssigkeitsumlauf erfordern als solche mit einer geringeren Dichte an Bohrungen. Darüber hinaus mag es vorteilhaft sein, die Temperatur der Bäder entsprechend einer Spezifikation der herzustellenden Leiterplatten zu steuern oder zu regeln (wie zum Beispiel entsprechend der Menge des hinzuzufügenden oder zu ätzenden Kupfers). Vorteilhafterweise mögen Herstellungsvorrichtungen wie Beschichtungsanlagen Zugang zu CAM-Daten haben, die es ihnen ermöglichen, das zu bearbeitende Design zu erkennen.
Auf der Grundlage der Kenntnis oder Erkennung, welche Platten oder andere Arten von Komponententrägerstrukturen bearbeitet werden, kann ein Spülsystem auf ähnliche Weise gesteuert werden. Dadurch kann die Menge des verbrauchten Wassers und/oder der Energie reduziert werden.
Zusätzlich kann ein Temperaturkontrollsystem implementiert werden, das CAM-Daten mit einer Beschichtungsanlage kombiniert, um die Flüssigkeitszirkulation und damit die Pumpen der Beschichtungsmodule zu steuern. Wenn gerade keine Platten bearbeitet werden, kann die gesamte Anlage oder einzelne Module (zum Beispiel Module, die gerade nicht in Gebrauch sind) in einen Standby-Modus versetzt oder nach Möglichkeit abgeschaltet werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann ein Algorithmus von einer Steuereinheit oder einem Prozessor einer Herstellungsvorrichtung ausgeführt werden, wobei der Algorithmus entscheidet, elektrische Verbraucher von Herstellungsmodulen zu starten, zu stoppen, in Bereitschaft zu halten und/oder auf andere Weise zu regeln. Ein solcher Algorithmus kann beispielsweise ein integraler Bestandteil eines Hauptsteuerungssystems einer Herstellungslinie oder -vorrichtung oder ein separater Algorithmus sein. In einer Ausführungsform mag ein solcher Algorithmus auf der Grundlage aktuell verfügbarer Informationen über zu verarbeitende Komponententrägerstrukturen oder zu fertigende Leiterplatten ausgeführt werden und/oder eine Vorhersage künftiger Zustände der Herstellungsvorrichtung oder einzelner Module davon in einen Entscheidungsprozess einbeziehen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung mag die Steuerung von Modulen für einen ressourceneffizienteren Betrieb auch eine Verringerung der Temperatur eines für die Beschichtung verwendeten Bades beinhalten. Beispielsweise kann die Beschichtung bei einer niedrigen Temperatur von beispielsweise 45°C oder weniger (zum Beispiel 40°C) durchgeführt werden, optional in Kombination mit einem reduzierten Abluftstrom. Die Reduktion der Temperaturstufe aktiver Bäder kann zu einem insgesamt niedrigeren Energieverbrauch für die Beheizung führen, nahezu ohne die Reaktionsgeschwindigkeit zu beeinträchtigen.
Die Reduktion der Badtemperaturen unter Beibehaltung eines angemessenen Niveaus der Reaktionsgeschwindigkeit mag daher eine weitere Maßnahme sein, die von einer Steuereinheit ergriffen werden kann, um das Ressourcenmanagement eines oder mehrerer Beschichtungsmodule einer Herstellungsvorrichtung zur Herstellung von Komponententrägern zu verbessern.
In einer Ausführungsform ist die Abluftregelung in Kombination mit einer Reduktion der Temperatur und des Kondensationsverhaltens eines Beschichtungsbades möglich. Wird die Temperatur eines aktiven Bades auf zum Beispiel 45°C oder weniger (zum Beispiel 40°C) eingestellt, mag die Kondensation von Dampf im Abluftkanal reduziert werden. Ein geringerer Volumenstrom mag dann ausreichend sein, um Restkondensation zu vermeiden. Eine Steuereinheit kann die Luftmenge reduzieren, mit der vorteilhaften Folge, dass die Ventilatoren weniger Energie benötigen. Im Falle der Kondensation kann eine kontrollierte Kondensatabscheidung aus allen Bädern in einem Sammelbehälter vorgesehen werden, um eine Verschmutzung der Bäder zu verhindern.
So mag eine Reduktion des Abluftstroms durch eine niedrigere Prozesstemperatur und ein verändertes Kondensationsverhalten erreicht werden.
Konventionell mag eine Abluftstrecke zwischen einem Fabrikgebäude und einem Biofiltersystem sehr lang sein. Trotz der großen Abmessungen muss eine erhebliche Druckdifferenz überwunden werden. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung mag ein Biofiltersystem direkt an einer Produktionsanlage oder als Teil davon implementiert werden oder durch ein anderes Filterbehandlungssystem ersetzt werden, das in eine Herstellungsvorrichtung integriert werden kann.
Vorteilhafterweise sind für die Umsetzung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung nur sehr geringe Anpassungen notwendig. Zusätzlich kann ein energieeffizientes Belüftungssystem eingesetzt werden. Um die Temperatur zu senken, aber gleichzeitig die Qualität ausreichend hoch zu halten, können Anpassungen vorgenommen werden, zum Beispiel durch Zugabe weiterer Zusatzstoffe wie Netzmittel.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung mag es möglich sein, ein Wasserkühlsystem für eine Laserdurchgangsbohrmaschine zu realisieren. Beispielsweise mag es möglich sein, die Abwärme direkt abzuführen, wenn eine Konditionierung der Zuluft möglich ist. Vorteilhafterweise können die Bohrmaschinen so konfiguriert werden, dass sie mit Wasser gekühlt werden. Es mag auch möglich sein, die Abwärme über einen Abluftstrom direkt an die Umgebung außerhalb der Herstellungsvorrichtung abzugeben. In gleichem Maße kann konditionierte Raumluft zugeführt werden, die den Anforderungen an die Raumluft entspricht und ggf. mit Dampf beheizt und befeuchtet werden kann. Zusätzlich kann die Beschichtung nach dem Laserbohren erfolgen, so dass die überschüssige Wärme des Laserbohrens zur Beheizung des Beschichtungsbades genutzt werden kann.
Ein Kern einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist es, den Ressourcenverbrauch der Herstellungsvorrichtung, oder spezifischer den Energieverbrauch von Beschichtungslinien oder Modulen einer Komponententrägerherstellungsvorrichtung, zu reduzieren. Vorteilhafterweise wird in beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung ein identifiziertes Energiesparpotential in einer Beschichtungsanlage ausgenutzt.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen mögen eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen ergriffen werden:

1. Elektrische Heizgeräte werden mit einer Temperaturhüllkurve betrieben, die einen bestimmten Wert während des Vorheizens nicht überschreitet
2. Heiz- und Kühlgeräte werden einer Temperaturkontrolle unterzogen, um zu vermeiden, dass die Bäder gleichzeitig erwärmt und gekühlt werden
3. Nutzung von durch Abwärme gespeistem Warmwasser zur Bereitstellung von thermischer Energie für die Produktionsprozesse
4. Einstellen der Badtemperaturen zwischen 40°C und 50°C, vorzugsweise zwischen 45°C und 50°C
6. Die Pumpen sind auf eine moderate Durchflussmenge eingestellt
7. Einstellen der Spülung oder des Spülens von gefertigten Leiterplatten in Übereinstimmung mit einer Leiterplattenkonfiguration
8. Bereitstellung heißer aktiven Bäder mit Wärmedämmung
9. Implementierung von effizienten Elektromotoren in Pumpen und Ventilatoren
10. Sanfte Kühlung zur Energieeinsparung im Vergleich zu abrupter Kühlung
11. Beheizung von heißen aktiven Bädern je nach Jahreszeit
12. Anstatt alle elektrischen Verbraucher in einem Standardmodus einzuschalten, mag ein modulselektives Start- und Stoppsystem implementiert werden, bei dem Module (wie zum Beispiel elektrische Verbraucher) ausgeschaltet (oder in einen Standby- oder Vorheizmodus gesteuert) werden, während sie darauf warten, dass eine Komponententrägerstruktur in Richtung eines Moduls bewegt wird
13. Spülung ohne Erhitzung
14. Verwendung eines einzigen Ätzmoduls zum (zum Beispiel 0,4 µm) Ätzen
15. Derzeit nicht benötigte Module (insbesondere Beschichtungsmodule) abschalten, wenn dies mit der Herstellung von Komponententrägern vereinbar ist

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, mehrere Anpassungen einer Herstellungsvorrichtung oder einzelner Module davon zu kombinieren, um das Ressourcenmanagement zu verbessern, insbesondere um den Energieverbrauch zu reduzieren. Insbesondere mag es vorteilhaft sein, ein Steuerungssystem zur Temperatursteuerung in Kombination mit einem Standby-Modus zu implementieren. Spezifischer mag ein Steuerungssystem für den Betrieb von Pumpen implementiert werden. Des Weiteren mag es möglich sein, das Volumen einer Maschine oder eines Moduls so anzupassen, dass die Menge an benötigtem Wasser, Chemikalien und Energie reduziert wird. Eine Steuereinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung mag auch eine Kommunikation mit und/oder zwischen Modulen aufweisen. Insbesondere kann ein energiesparender Verbrauch der Beschichtungsanlagen möglich sein. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, dass ein Großteil des Energieverbrauchs einer Vorrichtung zur Herstellung von Komponententrägern von den Beschichtungsanlagen oder -modulen stammt. Eine erhebliche Reduzierung des Energieverbrauchs, der CO₂ Emissionen, des Wasserverbrauchs, der Chemikalien usw. mag durch eine effiziente Steuerung der Beschichtungsmodule erreicht werden.
Die 1 zeigt eine Vorrichtung 100 zur Herstellung von Komponententrägern 102 auf der Basis von Komponententrägerstrukturen 104 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei den hergestellten Komponententrägern 102 um Leiterplatten (PCBs), die aus einer plattenförmigen bzw. panelförmigen Komponententrägerstruktur 104 vereinzelt werden. Die Herstellungsvorrichtung 100 ist also eine Anlage zur Herstellung von Leiterplatten. Jede Komponententrägerstruktur 104, die von der Vorrichtung 100 verarbeitet wird, ist mit einer Kennung oder Codestruktur 120, wie zum Beispiel einem QR-Code, versehen, die es ermöglicht, jede Komponententrägerstruktur 104 während der Verarbeitung in der Vorrichtung 100 zu verfolgen oder zurückzuverfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann auch jeder der Komponententräger 102 mit einer Kennung (nicht dargestellt) versehen sein.
Wie dargestellt, weist die Vorrichtung 100 eine Mehrzahl von seriell bzw. in Reihe angeordneten Herstellungsmodulen 106 zur sequenziellen Bearbeitung der Komponententrägerstrukturen 104 während der Leiterplattenherstellung auf. Die Module 106 mögen zum Beispiel dazu vorgesehen sein, zumindest einen Teil eines Herstellungsprozesses auszuführen, wie nachstehend unter Bezugnahme auf die 4 beschrieben.
Zum Beispiel mögen die Module 106 jede Komponententrägerstruktur 104 der folgenden Abfolge von Herstellungsprozessen unterziehen: mechanisches Bohren oder Laserbohren der Komponententrägerstrukturen 104 zur Bildung von Bohrlöchern; Aufrauen der Oberfläche der gebohrten Komponententrägerstrukturen 104 zu Reinigungszwecken; Aktivieren einer Oberfläche der Komponententrägerstrukturen 104 durch Abscheiden von Palladiumionen; Reduzieren der Palladiumionen auf den Komponententrägerstrukturen 104 zum Bilden einer dünnen Palladiumschicht auf den Komponententrägerstrukturen 104 (mit einer Dicke in der Größenordnung von Nanometern); Bilden einer chemischen Kupferschicht auf den Komponententrägerstrukturen 104 durch stromloses Beschichten (mit einer Dicke in der Größenordnung von 1 µm); galvanisches Abscheiden von weiterem Kupfer auf der chemischen Kupferschicht der Komponententrägerstrukturen 104 durch galvanisches Beschichten, zum Beispiel zum Füllen der gebohrten Löcher mit Kupfer; Strukturieren von Kupfer auf den Komponententrägerstrukturen 104. Zwischen aufeinanderfolgenden Prozessen der vorgenannten Art mag eine Reinigung und/oder Spülung der Komponententrägerstrukturen 104 möglich sein.
Wiederum Bezug nehmend auf die 1 weist die Vorrichtung 100 eine Steuereinheit 108 auf, die einen oder mehrere Prozessoren 118, wie zum Beispiel CPUs, aufweisen mag, die zum Steuern der Module 106 während des Prozesses der Herstellung von Komponententrägern 102 basierend auf der von den Modulen 106 verarbeiteten Komponententrägerstrukturen 104 konfiguriert sind.
Sehr vorteilhaft ist die Steuereinheit 108 zum individuellen Modifizieren der Steuerung von einem, einigen oder alle der Module 106 als Reaktion auf eine Änderung eines Betriebsmodus der Vorrichtung 100 konfiguriert, um das jeweilige Modul 106 mit einem Ressourcenmanagement mit reduziertem Ressourcenverbrauch und/oder erhöhter Effizienz und in Übereinstimmung mit dem geänderten Betriebsmodus zu betreiben. Eine solche Änderung des Betriebsmodus der Vorrichtung 100 mag zum Beispiel eine Änderung von einem inaktiven Betriebsmodus (in dem derzeit keine Komponententrägerstrukturen 104 verarbeitet werden) der Vorrichtung 100 zu einem Fahrhoch-Betriebsmodus (in dem die Vorrichtung 100 einen Aktivierungsprozess zur anschließenden Verarbeitung von Komponententrägerstrukturen 104 durchlaufen kann) der Vorrichtung 100 sein. Alternativ kann die erwähnte Änderung des Betriebsmodus der Vorrichtung ein Übergang von einem aktiven Betriebsmodus (in dem Komponententrägerstrukturen 104 gerade verarbeitet werden) der Vorrichtung 100 zu einem Abschaltbetriebsmodus der Vorrichtung 100 sein (in welchem die Vorrichtung 100 einen Deaktivierungsprozess durchlaufen kann, um die Verarbeitung von Komponententrägerstrukturen 104 anschließend zu beenden). In einem noch weiteren Beispiel mag eine Änderung des Betriebsmodus von einem ersten aktiven Betriebsmodus der Vorrichtung 100 gemäß einem ersten Satz von Betriebsparametern (zum Beispiel Herstellung von Komponententrägern 102 mit einem hohen Durchsatz) zu einem zweiten aktiven Betriebsmodus (zum Beispiel Herstellung von Komponententrägern 102 mit einem niedrigeren Durchsatz) der Vorrichtung 100 gemäß einem zweiten Satz von Betriebsparametern sein. In einer noch weiteren Alternative mag die erwähnte Änderung von einer ersten aktiven Betriebsart der Vorrichtung 100 gemäß einer Herstellung von Komponententrägern 102 mit einem ersten Design (zum Beispiel Leiterplatten mit eingebetteten Komponenten, wie Halbleiterchips) zu einer zweiten aktiven Betriebsart der Vorrichtung 100 gemäß einer Herstellung von Komponententrägern 102 mit einem zweiten Design (zum Beispiel Leiterplatten ohne eingebettete Komponenten) sein. In jedem der genannten Szenarien mag die Steuereinheit 108 prüfen, ob in einem der Module 106 ein Potenzial für ein verbessertes Ressourcenmanagement im Hinblick auf den geänderten Betriebsmodus vorhanden ist.
So laufen beispielsweise beim Abschalten der Vorrichtung 100 die zuletzt zu verarbeitenden Komponententrägerstrukturen 104 von einem Einlass 122 zu einem Auslass 124 der seriellen Anordnung von Modulen 106. Nachdem festgestellt wurde, dass die letzte, vor der Abschaltung zu verarbeitende Komponententrägerstruktur 104 das erste Modul 106 direkt am Einlass 122 verlassen hat, mag dieses Modul 106 sofort in einen Leerlauf-, Standby- oder Abschaltmodus überführt werden, um Energie, Strom, Chemie, Betriebsfluide usw. des Moduls 106 zu sparen. Alle anderen Module 106 mögen weiterhin aktiv bleiben, da sie weiterhin für die Verarbeitung einer oder mehrerer Komponententrägerstrukturen 104 benötigt werden. Nachdem festgestellt wurde, dass die letzte, vor der Abschaltung zu bearbeitende Komponententrägerstruktur 104 das zweite Modul 106 (von der Oberseite aus gerechnet) verlassen hat, kann auch das zweite Modul 106 direkt in einen Leerlauf-, Standby- oder Abschaltmodus überführt werden, um Energie, Strom, Chemie, Betriebsfluide usw. des Moduls 106 zu sparen, so dass derzeit alle außer den ersten beiden Modulen 106 aktiv sind. Dieser Vorgang mag mit allen anderen Modulen 106 fortgesetzt werden. So bleibt ein Modul 106 nur dann aktiv, wenn es für die Bearbeitung der Komponententrägerstrukturen 104 in der geänderten Betriebsart noch benötigt wird, während nicht mehr benötigte Module 106 mit weniger oder gar keinen Ressourcen betrieben werden können. Somit mag der Gesamtressourcenverbrauch der Vorrichtung 100 mit dem beschriebenen Algorithmus im Vergleich zu einem Szenario, in dem alle Module 106 im Bereitschaftszustand bleiben, bis die letzte Komponententrägerstruktur 104 den Auslass 124 verlässt, reduziert werden.
Später, nach dem Abschalten der Vorrichtung 100, kann der Betrieb der Vorrichtung 100 zur Herstellung weiterer Komponententräger 102 wieder aufgenommen werden. In diesem Zusammenhang kann die Steuereinheit 108, nachdem sie die Module 106 vorübergehend von einem aktiven Modus in einen Leerlauf-, Standby- oder inaktiven Modus überführt hat, die Module 106 einzeln bzw. individuell und nicht gemeinsam in den aktiven Modus zurückführen. Vorteilhafterweise mag die Überführung der Module 106 in einen betriebsbereiten Zustand zur Wiederaufnahme der Herstellung von Komponententrägern 102 just-in-time erfolgen, wenn der Betrieb eines jeweiligen der Module 106 zur Verarbeitung von Komponententrägerstrukturen 104 wieder aufgenommen wird. Beispielsweise wird beim Hochfahren der Vorrichtung 100 nach dem Herunterfahren eine erste zu verarbeitende Komponententrägerstruktur 104 entlang der seriellen Anordnung der Module 106 vom Einlass 122 zum Auslass 124 transportiert. Nachdem festgestellt wurde, dass sich die erste zu verarbeitende Komponententrägerstruktur 104 nach dem Herunterfahren direkt am Einlass 122 in Richtung des ersten Moduls 106 bewegt, mag dieses Modul 106 direkt in einen aktiven Modus überführt werden, um für die Verarbeitung der ersten Komponententrägerstruktur 104 bereit zu sein. Alle anderen Module 106 können weiterhin inaktiv bleiben, da sie für die Bearbeitung einer oder mehrerer Komponententrägerstrukturen 104 noch nicht benötigt werden, und können Energie, Strom, Chemie, Betriebsfluide etc. sparen. Nachdem festgestellt wurde, dass die erste zu bearbeitende Komponententrägerstruktur 104 vor der Abschaltung das erste Modul 106 verlassen hat, mag auch das zweite Modul 106 direkt in einen aktiven Modus überführt werden, so dass derzeit alle außer den ersten beiden Modulen 106 inaktiv bleiben, um Energie, Strom, Chemie, Betriebsfluide usw. der genannten Module 106 zu sparen. Dieser Vorgang kann mit allen anderen Modulen 106 fortgesetzt werden. Ein Modul 106 wird also nur dann aktiviert, wenn es bereits für die Bearbeitung von Komponententrägerstrukturen 104 benötigt wird, während noch nicht benötigte Module 106 mit weniger oder gar keinen Ressourcen betrieben werden können. Mit dem beschriebenen Algorithmus mag daher der Gesamtressourcenverbrauch der Vorrichtung 100 im Vergleich zu einem Szenario reduziert werden, in dem alle Module 106 direkt in einen Bereitschaftszustand gesteuert werden, wenn die erste Komponententrägerstruktur 104 am Einlass 122 ankommt.
Zusätzlich oder alternativ ist die Steuereinheit 108 zum Betreiben von einem, einigen oder alle der Module 106 mit einem Ressourcenmanagement konfiguriert, das auf Komponententrägerdesigndaten 114 basiert, die indikativ für ein Design der herzustellenden Komponententräger 102 sind. Zu diesem Zweck weist die Steuereinheit 108 der Vorrichtung 100 eine Datenschnittstelle 116 auf, die zum Empfangen der Designdaten 114 konfiguriert ist, die indikativ für das Design der Komponententräger 102 sind, die derzeit von den Modulen 106 der Vorrichtung 100 hergestellt werden. Vorteilhafterweise weisen die Designdaten 114 Daten für computergestützte Fertigung (CAM), die die von der Vorrichtung 100 herzustellenden Komponententräger 102 definieren, sowie Parametersätze, die den Betrieb der Module 106 während eines entsprechenden Herstellungsprozesses beschreiben, auf. Die genannten Komponententrägerdesigndaten 114 definieren beispielsweise eine Dicke und eine Bohrungsdichte einer jeweiligen Komponententrägerstruktur 104.
Zum Beispiel können beschichtungsbezogene Module der Module 106 die Beschichtung in Abhängigkeit von einer Plattendicke und einer Anzahl der zu beschichtenden Löcher pro Komponententräger 102 durchführen. Anschaulich ausgedrückt: Wenn eine sehr hohe Anzahl von Bohrlöchern in einer sehr dicken Platte durch Beschichtung mit Kupfer gefüllt werden soll, werden mehr Beschichtungsressourcen benötigt als in einem Szenario, in dem nur eine geringere Anzahl von Bohrlöchern in einer dünneren Platte mit Kupferbeschichtung gefüllt werden soll. Auch die Keimschicht mag an ein gegenwärtigen Design angepasst werden, zum Beispiel benötigen mehr Löcher in dickeren Platten eine dickere Keimschicht, um den Strom richtig über die Oberfläche zu verteilen und eine perfekte Beschichtung der Löcher zu ermöglichen.
So mag der Betrieb der beschichtungsbezogenen Module 106 im letzteren Szenario mit weniger Ressourcenverbrauch gesteuert werden als im vorhergehenden Szenario. Beispielsweise mag im letzteren Szenario nur eine geringere Anzahl von beschichtungsbezogenen Modulen 106 aktiv sein als im vorgehenden Szenario. Es ist auch möglich, dass jedes Beschichtungsmodul 106 von der Steuereinheit 108 mit einer individuellen beschichtungsmodulspezifischen Temperatur und/oder Chemie betrieben wird. Die erwähnte Steuerungsarchitektur mag Ressourcen in Form von thermischer Energie für die Beheizung von Beschichtungsbädern, Beschichtungschemie, Betriebsfluiden für Beschichtungsbäder und/oder Spülung oder Reinigung usw. einsparen.
In verschiedenen Ausführungsformen mag die Steuereinheit 108 den Ressourcenverbrauch durch entsprechende Steuerung jedes einzelnen Moduls 106 managen. Spezifischer mag die Steuereinheit 108 eine Modulsteuerung zur Minimierung des Ressourcenverbrauchs jedes einzelnen Moduls 106 durchführen. Alternativ mag die Steuereinheit 108 eine Modulsteuerung zur Minimierung des Ressourcenverbrauchs der gesamten Vorrichtung 100 durchführen.
Es mag auch von Vorteil sein, wenn die Steuereinheit 108 die Module 106 unter Berücksichtigung einer funktionalen und/oder zeitlichen Wechselwirkung zwischen den Modulen 106 steuert. Zum Beispiel kann ein galvanisches Beschichtungsmodul eine Komponententrägerstruktur 104 erst galvanisch beschichten, nachdem die Komponententrägerstruktur 104 mit einem stromlosen Beschichtungsmodul behandelt wurde. Die Steuerung des galvanischen und des stromlosen Beschichtungsmoduls mag dann von der Steuereinheit 108 koordiniert werden, indem die Module 106 so gesteuert werden, dass ihr Ressourcenverbrauch reduziert oder sogar minimiert wird. Eine solche funktionale Zusammenarbeit zwischen den Modulen 106 mag dadurch gefördert werden, dass die Module 106 durch Kommunikationsverbindungen 126 kommunikativ miteinander gekoppelt werden. Zusätzlich oder alternativ mag auch eine Kommunikation zwischen zumindest einigen der Module 106 und der Steuereinheit 108 hergestellt werden. Die Kommunikation kann drahtlos oder drahtgebunden erfolgen.
Wie ebenfalls in der 1 gezeigt, weist die Vorrichtung 100 eine Verfolgungseinheit 110 auf, die zum Bestimmen von Verfolgungsinformationen individuell für jede von zumindest einigen der Komponententrägerstrukturen konfiguriert ist, die die Module 106 seriell passieren. Die erfassten Verfolgungsinformationen zeigen eine Position und eine Bewegungsbahn jeder der Komponententrägerstrukturen 104 an, die die Module 106 seriell über die Zeit passieren. Mit anderen Worten mag die Verfolgungseinheit 110 feststellen, wo in der Reihe der seriellen Module 106 sich eine bestimmte Komponententrägerstruktur 104 gerade befindet. Die Rückverfolgungseinheit 110 mag beispielsweise ein Lesegerät (wie ein QR-Code-Lesegerät) aufweisen, das zum Lesen der Kennung oder Codestruktur 120 von jeder Komponententrägerstruktur 104 (und/oder von jedem Komponententräger 102) konfiguriert ist. Die Verfolgungseinheit 110 mag entsprechende Verfolgungsinformationen, die indikativ für eine Position einer jeweiligen Komponententrägerstruktur 104 in der Reihe von Modulen 106 sind, an die Steuereinheit 108 übertragen. Folglich kann die Steuereinheit 108 das Ressourcenmanagement für jedes der Module 106 basierend auf der Verfolgungsinformationen steuern, insbesondere als Reaktion auf eine Änderung eines Betriebsmodus der Vorrichtung 100. Zum Beispiel mag die Steuereinheit 108 während des Hochfahrens oder Herunterfahrens nur eine Teilmenge der Module 106 aktiv halten, die gegenwärtig für die Verarbeitung der identifizierten Komponententrägerstrukturen 104 an den identifizierten Positionen benötigt werden.
Zusätzlich oder alternativ mag eine Mehrzahl von Sensoren 112 an den individuellen Modulen 106 angeordnet und zur Bereitstellung von Sensordaten zur Identifizierung von Komponententrägerstrukturen 104, die entlang der seriell gekoppelten Module 106 verarbeitet werden, konfiguriert sein. Die Sensoren 112 mögen Komponententrägerstrukturen 104 und/oder einen Aktivierungszustand eines zugeordneten Moduls 106 und/oder einen oder mehrere Betriebsparameter an dem zugeordneten Modul 106 erfassen (zum Beispiel eine Temperatur eines Beschichtungsbades, einen Druck einer Sprühpumpe, einen pH-Wert eines Beschichtungsbades, eine elektrische Leitfähigkeit, ein Redoxpotential, Partikelsensoren, Photosensoren, usw.). Die Steuereinheit 108 mag auch zum Steuern des Ressourcenmanagements für eines, einige oder alle der Module 106 basierend auf den Sensordaten konfiguriert sein. Zum Beispiel mögen die Sensordaten als Reaktion auf eine Änderung eines Betriebsmodus der Vorrichtung 100 nützlich sein, um den Ressourcenverbrauch zu verringern.
Wie auch in der 1 gezeigt, mag die Steuerung 108 Zugriff auf eine Datenbank 128 haben, in welcher nützliche Informationen gespeichert werden mögen. Die in der Datenbank 128 gespeicherten Informationen mögen zum Beispiel eine vom Prozessor 118 auszuführende Steuerungssoftware, Designdaten, die indikativ für das Design von Komponententrägern 102 und/oder Komponententrägerstrukturen 104 sind, Verfolgungsdaten, Sensordaten, Benutzereingabedaten, empirische Daten, Daten in Bezug auf Ressourcenmanagement usw. sein.
Über eine Eingabe-/Ausgabeeinheit 130 (die eine grafische Benutzeroberfläche, GUI, einen Touchscreen, ein elektronisches Display, eine Tastatur und/oder Tasten aufweisen mag) mag ein Benutzer Daten in die Vorrichtung 100 eingeben, zum Beispiel Steuerbefehle. Darüber hinaus mögen dem Benutzer über die Eingabe-/Ausgabeeinheit 130 Informationen angezeigt werden, wie zum Beispiel der aktuelle oder der gesamte Ressourcenverbrauch. Ein Benutzer mag zum Beispiel einen Betriebsmodus der Vorrichtung 100 über die Eingabe-/Ausgabeeinheit 130 festlegen. Es ist auch für einen Benutzer möglich, einen Betriebsmodus über die Eingabe-/Ausgabeeinheit 130 zu ändern, zum Beispiel um die Produktion von Komponententrägern 102 zu starten oder zu stoppen oder einen Typ von Komponententrägern 102, die von der Vorrichtung 100 produziert werden, zu ändern.
Die 2 zeigt eine Vorrichtung 100 zur Herstellung von Komponententrägern 102 auf der Basis von Komponententrägerstrukturen 104 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
Die 2 zeigt das beispielhafte Szenario, in dem eine Steuereinheit 108, die als Hauptsteuerungsmodul konfiguriert ist, verschiedene Module 106 einer Vorrichtung zur Herstellung von Komponententrägern 100 steuert. In der gezeigten Ausführungsform weisen die Module 106 ein elektrisches Verkupferungsmodul 106a, ein Ätzreinigungsmodul 106b, ein weiteres Modul 106c (bei dem es sich um ein beliebiges Modul handeln kann), ein stromloses Verkupferungsmodul 106d, ein Dreifachspülmodul 106d und ein Trocknermodul 106f auf.
Die 3 zeigt eine Vorrichtung 100 zur Herstellung von Komponententrägern 102 auf Basis von Komponententrägerstrukturen 104 gemäß einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
Die Steuerungs- und Fertigungsarchitektur gemäß 3 entspricht derjenigen, die oben unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben wurde.
Gemäß 3 weist die Steuereinheit 108 drei dezentrale Steueruntereinheiten 108a, 108b, 108c auf. Die Steueruntereinheit 108a entspricht dem in der 2 mit dem Bezugszeichen 108 dargestellten Hauptsteuermodul. Die Steueruntereinheit 108b arbeitet als ein Start-/Stopp-Steuermodul, das den Start oder Stopp jedes einzelnen Moduls 106 steuert. Darüber hinaus ist die Steueruntereinheit 108c als eine Hauptmaschinensteuerung ausgeführt, die Daten von einem Bediener empfängt (zum Beispiel Sollwerte).
In der Ausführungsform von der 3 werden alle PCB-relevanten Designdaten 114 als CAM-Daten über ein Kommunikationsmodul 132 der Steueruntereinheit 108b eingegeben. Wie durch das Bezugszeichen 134 angezeigt, mögen aktuell verfügbare Informationen über die Leiterplatte und/oder eine Vorhersage künftiger Zustände über eine Kommunikationsverbindung zwischen den Steueruntereinheiten 108b und 108c ausgetauscht werden.
Wie durch das Bezugszeichen 136 angezeigt, mag die Steueruntereinheit 108a die Module 106 steuern, die Energieverbraucher sind (wie Motoren, Wasserpumpen, Heizungen, Gleichrichter, Trockner usw.). Bezugnehmend auf das Bezugszeichen 138 empfängt die Steueruntereinheit 108a Statusinformationen über die genannten Module 106 oder Energieverbraucher. Wie von dem Bezugszeichen 140 angezeigt, steuert die Steueruntereinheit 108a Ventile und Sensoren 112 (zum Beispiel einen Ein/Aus-Zustand, einen Auf/Zu-Zustand, eine Temperatur usw.). Bezugnehmend auf das Bezugszeichen 142 empfängt die Steueruntereinheit 108a Statusinformationen über Ventile und Sensoren 112 (zum Beispiel einen Ein/Aus-Zustand, einen Auf/Zu-Zustand, eine Temperatur usw.).
Die 4 zeigt ein Flussdiagramm 200 eines Verfahrens zur Herstellung von Komponententrägern 102 basierend auf Komponententrägerstrukturen 104 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Jeder der Blöcke in der 4 mag sich auf ein entsprechendes Modul 106 der oben unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschriebenen Vorrichtung 100 beziehen.
Bezugnehmend auf Block 202 mag die Komponententrägerstruktur 104 einer Ultraschallreinigung unterzogen werden.
Bezugnehmend auf Block 204 mag die Komponententrägerstruktur 104 gespült werden.
Bezugnehmend auf Block 206 mag die Komponententrägerstruktur 104 einer Ätzreinigung unterzogen werden. Dies kann zum Beispiel mit Säure erfolgen, gefolgt von Spülen und Aufrauen der Oberfläche.
Bezugnehmend auf Block 208 mag die Komponententrägerstruktur 104 gespült werden.
Bezugnehmend auf Block 210 mag die Komponententrägerstruktur 104 eingetaucht werden, insbesondere um den pH-Wert zu erhöhen.
Bezugnehmend auf Block 212 mag die Komponententrägerstruktur 104 aktiviert werden, zum Beispiel durch Adsorption von Pd²⁺.
Bezugnehmend auf Block 214 mag die Komponententrägerstruktur 104 gespült werden.
Bezugnehmend auf Block 216 mag die Komponententrägerstruktur 104 einer Metallreduktion unterzogen werden, zum Beispiel durch Umwandlung von Pd²⁺ in Pd⁰.
Bezugnehmend auf Block 218 mag die Komponententrägerstruktur 104 gespült werden.
Bezugnehmend auf Block 220 mag die Komponententrägerstruktur 104 einer stromlosen Beschichtung unterzogen werden. Infolgedessen mag eine chemische Kupferkeimschicht auf der Komponententrägerstruktur 104 gebildet werden.
Bezugnehmend auf Block 222 mag die Komponententrägerstruktur 104 ausgerichtet werden.
Bezugnehmend auf Block 224 mag die Komponententrägerstruktur 104 einer galvanischen Abscheidung unterzogen werden. Infolgedessen mag auf der Komponententrägerstruktur 104, insbesondere in deren Bohrungen, eine galvanisch abgeschiedene Kupferstruktur gebildet werden.
Bezugnehmend auf Block 226 mag die Komponententrägerstruktur 104 von einem Trockner behandelt werden.
In den Spülblöcken von der 4 kann das Spülen der Komponententrägerstrukturen 104 durchgeführt werden, um eine Verschleppung von Chemikalien zwischen verschiedenen Modulen 106 zu vermeiden.
Es ist zu beachten, dass der Begriff „aufweisend“ andere Elemente oder Schritte nicht ausschließt und dass „ein“ oder „eine“ eine Mehrzahl nicht ausschließt. Auch mögen Elemente, die in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben werden, kombiniert werden.
Es sollte auch beachtet werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als Einschränkung des Umfangs der Ansprüche zu verstehen sind.
Die Implementierung der Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten und oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr ist eine Mehrzahl von Varianten möglich, die die gezeigten Lösungen und das erfindungsgemäße Prinzip auch bei grundlegend anderen Ausführungsformen nutzen.

Claims

Vorrichtung (100) zur Herstellung von Komponententrägern (102) auf Basis von Komponententrägerstrukturen (104), wobei die Vorrichtung (100) Folgendes aufweist: eine Mehrzahl von seriell angeordneten Herstellungsmodulen (106) zur sequenziellen Verarbeitung der Komponententrägerstrukturen (104); und eine Steuereinheit (108), die zur Steuerung der Module (106) während der Herstellung von Komponententrägern (102) konfiguriert ist; wobei die Steuereinheit (108) zum Modifizieren der Steuerung von zumindest einigen der Module (106) als Reaktion auf eine Änderung eines Betriebsmodus der Vorrichtung (100) konfiguriert ist, um die zumindest einigen der Module (106) mit einem Ressourcenmanagement von reduziertem Ressourcenverbrauch und/oder erhöhter Effizienz und in Übereinstimmung mit dem geänderten Betriebsmodus zu betreiben.
Vorrichtung (100) zur Herstellung von Komponententrägern (102) auf Basis von Komponententrägerstrukturen (104), wobei die Vorrichtung (100) Folgendes aufweist: eine Mehrzahl von seriell angeordneten Herstellungsmodulen (106) zur sequenziellen Verarbeitung der Komponententrägerstrukturen (104); und eine Steuereinheit (108), die zur Steuerung der Module (106) während der Herstellung von Komponententrägern (102) konfiguriert ist; wobei die Steuereinheit (108) zum Betreiben von zumindest einigen der Module (106) mit einem Ressourcenmanagement konfiguriert ist, das auf Komponententrägerdesigndaten (114) basiert, die indikativ für ein Design der herzustellenden Komponententräger (102) sind.
Die Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (108) zur individuellen Steuerung von jedem Modul (106) konfiguriert ist.
Die Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 3, wobei die Steuereinheit (108) so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf die Änderung des Betriebsmodus der Vorrichtung (100) die Steuerung jedes der Module (106) individuell modifiziert, um jedes der Module (106) mit einem individuellen Ressourcenmanagement mit reduziertem Ressourcenverbrauch und in Übereinstimmung mit dem geänderten Betriebsmodus zu betreiben.
Die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, wobei die Steuereinheit (108) so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf die Änderung des Betriebsmodus der Vorrichtung (100) die Steuerung zumindest einiger der Module (106) individuell modifiziert, um den Ressourcenverbrauch der zumindest einigen Module (106), insbesondere aller Module (106), in Übereinstimmung mit dem geänderten Betriebsmodus zu optimieren, insbesondere zu minimieren.
Die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 5, wobei die Steuereinheit (108) so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf die Änderung des Betriebsmodus der Vorrichtung (100) die Steuerung zumindest einiger der Module (106) individuell modifiziert, um den Ressourcenverbrauch der gesamten Vorrichtung (100) in Übereinstimmung mit dem geänderten Betriebsmodus zu optimieren, insbesondere zu minimieren.
Die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuereinheit (108) zum Justieren des Ressourcenmanagements eines reduzierten Ressourcenverbrauchs durch Justieren mindestens einer Ressource aus einer Gruppe bestehend aus dem Verbrauch von Wasser, dem Verbrauch von Chemie, dem Verbrauch von Energie, insbesondere dem Verbrauch von elektrischem Strom, und dem Verbrauch von Betriebsfluiden konfiguriert ist.
Die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Module (106) mindestens ein Beschichtungsmodul, insbesondere ein stromloses Beschichtungsmodul und/oder ein galvanisches Beschichtungsmodul, zum Beschichten der Komponententrägerstrukturen (104) aufweisen.
Die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Module (106) eine Mehrzahl von Beschichtungsmodulen, insbesondere eine Mehrzahl von stromlosen Beschichtungsmodulen und/oder eine Mehrzahl von galvanischen Beschichtungsmodulen, zur Beschichtung der Komponententrägerstrukturen (104) aufweisen; wobei die Steuereinheit (108) insbesondere dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf die Änderung des Betriebsmodus der Vorrichtung (100) die Steuerung jedes der Beschichtungsmodule mit einer individuellen, beschichtungsmodulspezifischen Temperatur, Chemie, Fluidzirkulation, durch Düsen aufgebrachtem Druck und/oder Durchsatz der Komponententrägerstrukturen (104) zu modifizieren.
Die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Module (106) mindestens ein Bohrmodul, insbesondere ein Laserbohrmodul und/oder ein mechanisches Bohrmodul, zum Bohren der Komponententrägerstrukturen (104) aufweisen.
Die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Module (106) mindestens ein Spülmodul zum Spülen der Komponententrägerstrukturen (104) aufweisen.
Die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Steuereinheit (108) zur Steuerung der Module (106) unter Berücksichtigung einer funktionalen und/oder zeitlichen Wechselwirkung zwischen den Modulen (106) konfiguriert ist.
Die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei zumindest einige der Module (106) kommunikativ und/oder funktional miteinander gekoppelt sind.
Die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Steuereinheit (108) zum temporären Überführen von zumindest einem der Module (106) aus einem aktiven Modus in einen Leerlauf- oder inaktiven Modus und zum Zurückführen des zumindest einen der Module (106) aus dem Leerlauf- oder inaktiven Modus in den aktiven Modus konfiguriert ist, um das zumindest eine der Module (106) rechtzeitig in einen betriebsbereiten Zustand zu überführen, wenn der Betrieb des zumindest einen der Module (106) zur Verarbeitung von Komponententrägerstrukturen (104) wieder aufgenommen wird.
Die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, aufweisend eine Verfolgungseinheit (110), die zum Bestimmen von Verfolgungsinformationen individuell für jede von zumindest einigen der Komponententrägerstrukturen (104) konfiguriert ist, die die Module (106) seriell passieren, wobei die Verfolgungsinformationen indikativ für eine Position und/oder eine Bewegungsbahn einer jeweiligen der zumindest einigen der Komponententrägerstrukturen (104) sind, die die Module (106) seriell passieren; wobei die Steuereinheit (108) zum Steuern des Ressourcenmanagements für zumindest einige der Module (106) basierend auf den Verfolgungsinformationen konfiguriert ist, insbesondere als Reaktion auf eine Änderung eines Betriebsmodus der Vorrichtung (100).
Die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, aufweisend einer Mehrzahl von Sensoren (112), die Sensordaten zur Identifizierung und/oder Charakterisierung der Verarbeitung von Komponententrägerstrukturen (104) liefern, die entlang der seriell gekoppelten Module (106) verarbeitet werden; wobei die Steuereinheit (108) zum Steuern des Ressourcenmanagements für mindestens einige der Module (106) basierend auf den Sensordaten konfiguriert ist, insbesondere als Reaktion auf eine Änderung eines Betriebsmodus der Vorrichtung (100).
Die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 16, wobei die Steuereinheit (108) zum Betreiben von zumindest einigen der Module (106) mit einem Ressourcenmanagement konfiguriert ist, das auf Komponententrägerdesigndaten (114) basiert, die indikativ für ein Design der herzustellenden Komponententräger (102) sind.
Die Vorrichtung (100) nach Anspruch 2 oder 17, aufweisend eine Datenschnittstelle (116), die zum Bereitstellen der Designdaten (114), die indikativ für das Design der herzustellenden Komponententräger (102) sind, für die Steuereinheit (108) konfiguriert ist.
Die Vorrichtung (100) nach Anspruch 2 oder 17 oder 18, wobei die Designdaten (114) Daten für computergestützte Fertigung aufweisen, die die von der Vorrichtung (100) herzustellenden Komponententräger (102) definieren und/oder einen entsprechenden, von der Vorrichtung (100) auszuführenden Fertigungsprozess definieren.
Die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 oder 17 bis 19, wobei die Steuereinheit (108) zum Betreiben von zumindest einigen der Module (106) mit einem Ressourcenmanagement konfiguriert ist, das auf Komponententrägerdesigndaten (114) basiert, die zumindest eines aus einer Gruppe aufweisen, die aus einer Stärke und/oder einer Bohrungsdichte einer jeweiligen Komponententrägerstruktur (104) besteht.
Die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 20, wobei die Änderung des Betriebsmodus der Vorrichtung (100) mindestens eine aus einer Gruppe ist, die aus einer Änderung von einem inaktiven Betriebsmodus der Vorrichtung (100) zu einem Hochfahrbetriebsmodus der Vorrichtung (100), einer Änderung von einem aktiven Betriebsmodus der Vorrichtung (100) zu einem Herunterfahrbetriebsmodus der Vorrichtung (100), einer Änderung von einem ersten aktiven Betriebsmodus der Vorrichtung (100) gemäß einem ersten Satz von Betriebsparametern zu einem zweiten aktiven Betriebsmodus der Vorrichtung (100) gemäß einem zweiten Satz von Betriebsparametern, und einer Änderung von einem ersten aktiven Betriebsmodus der Vorrichtung (100) gemäß einer Herstellung von Komponententrägern (102) mit einem ersten Design zu einem zweiten aktiven Betriebsmodus der Vorrichtung (100) in gemäß einer Herstellung von Komponententrägern (102) mit einem zweiten Design besteht.
Die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die Steuereinheit (108) ein Element der künstlichen Intelligenz aufweist, das zum Lernen aus einer Steuerung der Module (106) während der Herstellung früherer Chargen von Komponententrägern (102) konfiguriert ist.
Verfahren zur Herstellung von Komponententrägern (102) auf Basis von Komponententrägerstrukturen (104), insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: sequenzielles Verarbeiten der Komponententrägerstrukturen (104) durch eine Mehrzahl von seriell angeordneten Herstellungsmodulen (106) einer Herstellungsvorrichtung (100); Steuern der Module (106) während der Herstellung von Komponententrägern (102); und als Reaktion auf eine Änderung eines Betriebsmodus der Vorrichtung (100), individuelles Modifizieren der Steuerung von zumindest einigen der Module (106), um die zumindest einige der Module (106) mit einem Ressourcenmanagement von reduziertem Ressourcenverbrauch und/oder erhöhter Effizienz und in Übereinstimmung mit dem geänderten Betriebsmodus zu betreiben.
Verfahren zur Herstellung von Komponententrägern (102) auf Basis von Komponententrägerstrukturen (104), insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: sequenzielles Verarbeiten der Komponententrägerstrukturen (104) durch eine Mehrzahl von seriell angeordneten Herstellungsmodulen (106) einer Herstellungsvorrichtung (100); Steuern der Module (106) während der Herstellung von Komponententrägern (102); und Betreiben zumindest einiger der Module (106) mit einem Ressourcenmanagement, das auf Komponententrägerdesigndaten (114) basiert, die indikativ für ein Design der zu fertigenden Komponententräger (102) sind.
Computerlesbares Medium, in welchem ein Computerprogramm zur Herstellung von Komponententrägern (102) auf Basis von Komponententrägerstrukturen (104) gespeichert ist, wobei das Computerprogramm, wenn es von einem oder mehreren Prozessoren (118) ausgeführt wird, zum Durchführen und/oder Steuern eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 23 oder 24 eingerichtet ist.
Programmelement zur Herstellung von Komponententrägern (102) auf Basis von Komponententrägerstrukturen (104), wobei das Programmelement, wenn es von einem oder mehreren Prozessoren (118) ausgeführt wird, zum Durchführen und/oder Steuern eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 23 oder 24 eingerichtet ist.