DfX für Nikhef: „Komplexe PCBAs machen eine frühe Entwurfsphase erforderlich.“

17. Juli 2017, 11:02 Uhr
DfX für Nikhef: „Komplexe PCBAs machen eine frühe Entwurfsphase erforderlich.“
DfX für Nikhef: „Komplexe PCBAs machen eine frühe Entwurfsphase erforderlich.“
Die Wissenschaftler von Nikhef arbeiten mit den allerbesten Messgeräten, um die kleinsten Teilchen in unserer Welt sichtbar zu machen. Geforscht wird hauptsächlich in großem internationalen Rahmen. Selbstverständlich muss auch die Elektronik, die die Messdaten verarbeitet, die höchsten Anforderungen erfüllen. Das Early Supplier Involvement von tbp sorgt dafür, dass die PCBAs sehr effizient und mit einer hohen Zuverlässigkeit hergestellt werden.

„Wir untersuchen subatomare Teilchen, die aus dem Weltall auf die Erde kommen (Astroteilchenphysik) und nach Teilchen in unserer Umgebung (Teilchenphysik)“, erklärt Ruud Kluit, technischer Gruppenleiter von Nikhef. Nikhef ist das Niederländische Institut für subatomare Physik. „Detektoren messen diese Teilchen und durch die Elektronik werden die Daten sichtbar gemacht. Auf diese Weise lernen wir immer mehr über die Basiselemente, aus denen wir bestehen, im allgemeinen gesellschaftlichen Interesse.“

Neue Entwicklungen
„Nikhef ist eine Zusammenarbeit von fünf niederländischen Universitäten. Dadurch können wir die verfügbaren Kenntnisse optimal bündeln. Ungefähr 80 Doktoranden und 50 festangestellte Wissenschaftler arbeiten täglich mit großem Engagement an wissenschaftlichen Forschungsprojekten, die von den Niederlanden und Europa finanziert werden. Die komplexen Test- und Messgeräte, die wir benötigen, entwickeln wir selbst. Dafür beschäftigen wir hier ungefähr 75 Engineers im Bereich Computer-, Elektronik- und mechanische Technologie, Feinmechaniker und unterstützende Mitarbeitern. Die neuen Entwicklungen und Erkenntnisse finden ihren Weg in den gesellschaftlichen Alltag unter anderem über Start-up-Unternehmen.“

CERN
„Wir nehmen in der Schweiz am internationalen Programm CERN* (home.cern) teil. Mit einem enormen Teilchenbeschleuniger – in einem Tunnel von 27 km lang – stellen wir Untersuchungen nach Elementarteilchen an. Diese lassen wir mit hoher Energie aufeinander prallen. Durch den Zusammenstoß entstehen Teilchentrümmer. Untertage ist eine komplexe Apparatur aufgestellt, unter anderem enorme Detektoren. Wir entwickeln und liefern dafür unter anderem die Elektronik.“

KM3NeT
„Im Mittelmeer, auf einer Tiefe von 4.000 Metern, untersuchen wir gemeinsam mit Frankreich, Italien und Griechenland die Neutrinos aus dem All, die nahezu unsichtbar sind. Aus der Kollision mit der Erde entstehen Myonen, die im Meerwasser kleine Lichtblitze erzeugen. Ungefähr 25.000 gläserne Kugeln unter Wasser, die mit Lichtdetektoren ausgestattet sind, werden diese Photonen messen. Die Umgebungsbedingungen machen sehr zuverlässige PCBAs mit einer langen Lebensdauer unerlässlich, denn Reparaturen sind da nicht möglich. Darum suchten wir Ende 2013 die Zusammenarbeit
mit tbp.“

„ Early Supplier Involvement that’s... one small step for tbp, one giant leap for manufacturing ”

Optimaler Prozess
„Die Analysen, die die DfX-Spezialisten von tbp ausführen, beziehen sich auf die Machbarkeit, Testbarkeit, Zuverlässigkeit und die Gesamtkosten der PCBAs, die wir benötigen. Das inhaltliche Feedback, das wir bekommen, führt zu Verbesserungen unserer Entwürfe und zu einer optimalen Produzierbarkeit in Bezug auf Preis und Qualität. Darum Hantieren wir diese Arbeitsweise jetzt für mehrere unserer PCBAs. Vor Kurzem hat tbp für unseren Prototypen Masterboards für ein CERN-Experiment hergestellt, und die Vorbereitung läuft für 50 große PCBAs, vorgesehen für einen Detektor in der Wüste von Chile mit großen Temperaturschwankungen. Auch in diesem Fall stellen wir hohe Anforderungen an die PCBAs, also wird eine DfX-Analyse im Vorfeld der Fertigung ausgeführt. Die Fertigung einer großen Anzahl, manchmal eine Stückzahl von bis zu 500.000, müssen wir nach den Regeln der europäischen Ausschreibung einkaufen.“

Der hohe Stellenwert von DfX
„Eine sehr effiziente und zuverlässige Fertigung von PCBAs ist für die Funktion unserer komplexen Apparatur von großer Bedeutung. Unangenehme Überraschungen nach der Lieferung möchten wir nicht riskieren, denn dann entstehen enorme Kosten und steht die Planung unter Druck. Darüber hinaus spielt die zunehmende Komplexität von PCBAs eine Rolle: Die verwendeten Komponenten werden stets kleiner, die Fertigung muss immer präziser werden. Frühzeitige Analysen mit DfX werden also auch immer wichtiger.“

* CERN = European Council for Nuclear Research
 
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