Universalbondmaschine
Zusammenfassung der Projektergebnisse
BMWi/AiF/IGF: Smart Labels: „Steigerung der Durchsatzrate und der Prozesssicherheit bei der Herstellung von Smart-Labels“ Im Projekt Smart Labels wurden unterschiedliche, neu entwickelte, vorapplizierbare ACA-Klebstoffsysteme für die elektrische und mechanische Verbindung von Chip und Antennenstruktur eines RFID-Etiketts untersucht. Im Projekt konnte nachgewiesen werden, dass u. a. durch die räumliche und zeitliche Trennung von Klebstoffauftrag und Aushärtung eine höhere Flexibilität im Prozess mit bis zu 50% höheren Durchsatzraten und eine ca. 10%ige Einsparung von Anlagenkosten möglich sind. Für die hohen Genauigkeitsanforderungen beim kraftgeregelten Montieren der filigranen RFID-Chips, reproduzierbare Versuchsreihen mit exakten Temperaturprofilen und Versuche zur Druckscherfestigkeit der gefügten Bauteile konnte die Universalbondmaschine erfolgreich eingesetzt werden. DFG: SFB 516, TP B 08: „Klebstoffverarbeitung in Batch-Technologie zur Fertigung von Mikrosystemen“ Obwohl sich der SFB zum Zeitpunkt der Bereitstellung der Universalbondmaschine in seiner finalen Phase befand, war es noch möglich, mit dem Gerät wichtige Untersuchungen zur Verifikation und Validierung der bis dahin gewonnen Ergebnisse zu erreichen. Insbesondere die zuverlässige Pick- und Place-Funktionalität und die integrierte automatische optische Inspektion (AOI) halfen hier bei der reproduzierbaren Montage der Bauteile für die im SFB entwickelten Aktivsysteme. Mit der Drahtbondeinheit konnten erfolgreich elektrische Kontaktierungen für den Betrieb der Demonstratoren realisiert werden. BMBF: Verbundprojekt SPOK: „Smarte Produktion optischer Komponenten“ Für die innovative Produktion kleiner optischer Linsen, insbesondere mit asphärischen Oberflächen, sollte im Gegensatz zur traditionellen Fertigung von Optikbauteilen vor der spanenden Fertigung der Linsenoberflächen ein Spannrahmen als Aufnahme und Geometriereferenz um den Linsenrohling montiert werden. Die hierfür erforderlichen Handhabungs-, Montage und Fügeprozesse konnten mit der Universalbondmaschine, vorbereitend für eine industrielle Automatisierungslösung, erfolgreich spezifiziert und erprobt werden. Das Gerät konnte hierbei zuverlässig die Konturen der Bauteile detektieren und erforderliche Korrekturen der Bauteillage durchführen. Dank der Integration der Dosiereinheit für viskose Klebstoffe und eines Lichtwellenleiters für die UV-Aushärtung konnte der komplette Montageprozess im Labormaßstab untersucht werden. Vorarbeiten zum Konzeptpapier SFB 1013: „Prozessfähigkeit in der Mikroproduktion“ Ziel des konzipierten SFB war es, Prozesse der Mikroproduktionstechnik zu untersuchen, um systematisch Aussagen zur Fähigkeit der einzelnen Fertigungsprozesse zu erlangen. Hierzu wurden mit der Universalbondmaschine Voruntersuchungen zur statistischen Bewertung von Versuchsreihen in der Mikrofügetechnik durchgeführt. Ausgehend von der gewonnenen Datenbasis sollten mit Methoden des Datamining Lösungen für eine intelligente, smarte Produktionssteuerung und -regelung gefunden werden. Mit der Betrachtung einer ergebnisorientierten Fertigung sollte die Möglichkeit geschaffen werden, durch Prozesseingriffe signifikante Abweichungen erst in späteren Prozessschritten auszugleichen, somit die Ausschussquote zu verringern und die Produkte zuverlässiger zu machen. BMBF: MST4IT: „Integration von Mikrosystemen zur Herstellung von multifunktionalen intelligenten Schutztextilien“ Das Gesamtziel des Projekts MST4IT war, ein Konzept zur Fertigung von Smart Textiles am Beispiel einer Health-Monitoring Unterwäsche für Sondereinsatzkräfte der Polizei und der Feuerwehr zu erarbeiten. Von zentraler Bedeutung für den Projekterfolg war die Entwicklung von angepassten Verbindungstechniken zur elektrischen Kontaktierung der Sensoren und Einbettung der Elektronikkomponenten in die Textilien. Mit Hilfe des Gerätes konnten insbesondere die Fertigungsschritte Entlacken und Trennen der Kupferlackdrähte mittels Laser, Herstellen der elektrischen Kontakte zwischen den Drähten und Interposern, Bestückung der biegeschlaffen Substrate (Textilien) und Verkapselung des Aufbaus zum Schutz vor Umwelteinflüssen untersucht werden. DFG: SU-8 und DLC Sensoren: „Kombination von SU-8 und diamantähnlichen Kohlenstoffschichten (DLC) für neuartige hochempfindliche piezoresistive Sensoren“ In diesem Projekt untersucht das IMT der TU Braunschweig gemeinsam mit dem IOT Sensoren, die auf Substraten aus dem in der Mikrosystemtechnik zur Maskierung üblichen Fotolack SU-8 strukturiert wurden. Zum Betrieb und zur Funktionsprüfung müssen diese Sensoren zu einer Testplatine kontaktiert werden. Hierzu wurden mit dem Universalbondgerät umfangreiche Untersuchungen zum Drahtbonden auf verschiedenen Metallisierungen des Polymersubstrats SU-8 durchgeführt. EFRE: Nanocomp: „Nanostrukturierte Kompositmaterialien – von der Entwicklung in die Produktion und Anwendung“ Moderne gewichtsoptimierte Kompositmaterialien mit höherer Empfindlichkeit lassen sich wegen der günstigeren Kraftübertragung zwischen den Fügeteilen gut durch das Kleben verbinden. Nachteilig für den Einsatz für Transport, Mobilität oder Windkraftanlagen ist jedoch die elektrische Trennung der Fügepartner, wodurch elektrische Ladungen, wie sie durch statische Aufladung entstehen, nicht über die gesamte Fläche der Komponenten abgeleitet werden. Mit Nanopartikeln modifizierte Klebstoffe sollen die elektrische Leitfähigkeit des Klebstoffs bewirken, ohne eine signifikante Verringerung der strukturellen Festigkeit der Klebstoffe zu riskieren. Die entsprechende Klebstoffapplikation und Probenherstellung für Testmuster erfolgt mit Hilfe der Universalbondmaschine.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Automatisierte Klebverfahren für die Fertigung hybrider Mikrosysteme. Expertentreffen Stressarme MST Packages - AVT-Verfahren, Frankfurt am Main, 29.-30.11.2010, ZVEI, 2010
Wagner, M.
- Design and Manufacturing of Active Microsystems, Büttgenbach, S. ; Burisch, A. ; Hesselbach, J. [Hrsg.]: Use of Hot Melt Adhesives for the Assembly of Microsystems Reihe: Microtechnology and MEMS, Berlin, Heidelberg, Springer Verlag, 2011, S. 327 – 343, ISBN: 978-3-64212902-5
Hemken, G. ; Böhm, S. ; Dilger, K.
- Entwicklung einer neuen Verbindungstechnik für Smart Labels. MikroSystemTechnik - Kongress 2011, Darmstadt, 10.-12.10.2011, Tagungsband, VDE/VDI-Gesellschaft Mikroelektronik, Mikrosystem- und Feinwerktechnik, 2011
Hemken, G. ; Dilger, K.
- Innovative Herstellung mikrooptischer Baugruppen - Neuartige Ansätze zur Fertigung von Mikrooptiken in kleinen und mittleren Losgrößen. wt Werkstattstechnik online, Jg. 101 (2011) H. 1/2, S. 91 – 97
Hoffmeister, H.-W. ; Wittmer, R. ; Hahmann, W.-C. ; Wagner, M. ; Dilger, K. ; Heitkamp, B. ; Hoch, A. ; Drab, M.
- Klebspannen von komplexen miniaturisierten Werkstücken. Mikroproduktion, Jg. 2011, H. 4, Carl Hanser Verlag, München, 2011, S. 44 – 47
Blumenthal, P. ; Hemken, G. ; Raatz, A.
- Neue Bearbeitungsstrategie und Fügetechnik für mikrooptische Bauteile und Systeme. MikroSystemTechnik - Kongress 2011, Darmstadt, 10.-12.10.2011, Tagungsband, VDE/VDI-Gesellschaft Mikroelektronik, Mikrosystem- und Feinwerktechnik, 2011
Wagner, M. ; Dilger, K.
- SPOK – Smarte Produktion optischer Komponenten. Forschungsberichte des Instituts für Füge- und Schweißtechnik, Bd. 28, Braunschweig, Institut für Füge- und Schweißtechnik, 2011, ISBN: 978-3-00-036857-8
Dilger, K. [Hrsg.] ; Wagner, M. [Hrsg.] ; Böhm, S. ; Dilger, K. ; Drab, M. ; Heitkamp, B. ; Hoch, A. ; Hoffmeister, H.-W. ; Hollenbach, I. ; Jiskra, K. ; Menschig, A. ; Roth, S. ; Wagner, M. ; Walheim, S., ; Wittmer, R. ; Zimmermann, M.
- Steigerung der Durchsatzrate und der Prozesssicherheit bei der Herstellung von Smart-Labels durch eine neuartige Aufbau- und Verbindungstechnik. Schweißen und Schneiden, Jg. 63 (2011) H. 6, S. 301 – 305
Hemken, G. ; Dilger, K. ; Kolbe, J. ; Stuve, M.
- Steigerung der Durchsatzrate und der Prozesssicherheit bei der Herstellung von Smart-Labels durch eine neuartige Aufbau- und Verbindungstechnik. Jahrbuch Mikroverbindungstechnik 2011/2012, DVS Media Verlag, 2011, S. 22 – 42
Hemken, G. ; Dilger, K. ; Kolbe, J. ; Stuve, M.
- Carbon black nanoparticle alignment using magnetic particles creating local percolation spots for electrical conductivity in structural adhesives. Journal of Materials: Design and Applications, 2013
Mette, C. ; Fischer, F. ; Dilger, K.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1177/1464420713514958) - Untersuchung des Einsatzes von Klebstoffen zur Herstellung von Bipolarplatten zur Vereinfachung der Montage sowie zur Verminderung von Leckage-Möglichkeiten in Brennstoffzellenstacks 13. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, 26.-27.02.2013, Frankfurt am Main, 2013, S. 24 – 26
Dilger, K. ; Fischer, F. ; Weber, M. ; Brokamp, S. ; Beckhaus, P. ; Heinzel, A.
