Die Steigerung der Robustheit von Prozessen und die Senkung deren Kosten wird gefördert durch den voranschreitenden Automatisierungsgrad in der Halbleiter- und Elektronikfertigung und ist ein wahrgenommener Kundenwunsch. Dieser ist kohärent mit dem Kunstbegriff „Plug & Produce“, welcher die Idee einer einfachen Skalierbarkeit der Maschinenanzahl und deren Integration in bestehende Produktionsprozesse beschreibt. Damit zwischen Aufstellen („Plug“) und Produktionsbeginn („Produce“) keine aufwendige Einrichtung notwendig ist, erfordert es einer gewissen Intelligenz und Selbstständigkeit der Maschine. Moderne Drahtbonder verfügen über Fähigkeiten diesem Ideal nahezukommen.

Bild 1: Automatisch Bondkraftkalibrierung: Je nach Wechsel ist eine Kalibrierung, Justierung und Kontrolle notwendig, die sich automatisch oder nahezu automatisch durchführen lassen.

Bild 1: Automatisch Bondkraftkalibrierung: Je nach Wechsel ist eine Kalibrierung, Justierung und Kontrolle notwendig, die sich automatisch oder nahezu automatisch durchführen lassen. Hesse Mechatronics

Bild2: Die Produktionsfreigabe wird nur bei richtig erkanntem Bondkeil erteilt.

Bild2: Die Produktionsfreigabe wird nur bei richtig erkanntem Bondkeil erteilt. Hesse Mechatronics

Nach wie vor unterliegt das klassische Drahtbonden händischen Eingriffen, die zum einen eine Stillstandszeit (Downtime) benötigen oder auch verursachen. Andererseits stellen sie aber auch eine Störgröße für die Einhaltung der Qualität dar, etwa durch Messfehler oder Verschmutzung. Beispielsweise unterliegt der Bondkeil (Wedge) einem kontinuierlichen abrasiven und additiven Verhalten, das während des Energieeintrags zur Herstellung der Verbindung zwischen Draht und Chip, beziehungsweise Draht und Substrat, stattfindet. Daher ist nach bestimmten Intervallen ein Wechsel notwendig. Ebenso verursacht das Verbrauchsmaterial Draht einen manuellen Eingriff. Je nach Wechsel ist eine Kalibrierung (Bild 1), Justierung und Kontrolle notwendig, die automatisch oder nahezu automatisch durchgeführt werden können. Mechanische Instanzen mit Kraft- und Wegsensoren sowie optische Systeme mit Bilderkennung (Bild 2) reduzieren dabei den Bedienerfehler und verkürzen die Rüst- und Übergangszeiten. Außerdem wird eine lückenlose automatische Dokumentation (Traceability) ermöglicht. Für den Prozess und das Produkt sind dies erhebliche Verbesserungen gegenüber dem manuellen Einrichten sowie ein Gewinn an Sicherheit und Effizienz.

Neben der prozessseitigen Automation beschreibt Plug & Produce vor allem aber auch die einfache Integration neuer Maschinen in bestehende Linien durch kontrollierte Synchronisation. Dies macht das Linienmanagement von jedem verbundenen Bonder aus möglich. Produktionsprogramme, Materialbibliotheken und Einstellungen können automatisch von bestehenden Maschinen übernommen werden. Ein übergeordnetes Serversystem oder manuelles Einrichten und Kopieren ist nicht notwendig. Der Aufbau eines solchen Bonder-Netzwerks ist zudem eine Erhöhung der Daten- und Produktionssicherheit, da die dezentrale Datenablage das Risiko eines Totalausfalls minimiert. Daher betont Sebastian Holtkämper, Produktmanager von Hesse Mechatronics: „Ein hoher Automatisierungsgrad von Produktionsmaschinen ist nicht automatisch für jeden Anwendungsfall sinnvoll, sondern erst ein intelligenter Baukasten mit den entsprechenden Modulen ermöglicht die beste Prozesslösung – maßgeschneidert und mit höchstem Wirkungsgrad.“ Innovationen von Drahtbondern erfordern aufgrund des hohen technologischen Reifegrads eine ganzheitliche Betrachtung des Systems – eine enge Verzahnung von Software-, Hardware- und Prozess-Know-how sind Voraussetzung für erfolgreiche, zukunftsweisende Entwicklungen in der Aufbau- und Verbindungstechnik. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Kommunikation und Kooperation mit weiteren Systemen in der Fertigung, zukünftige Systeme müssen fit sein für Industrie 4.0.

SMT Hybrid Packaging 2017: Halle 4, Stand 341

PCIM Europe 2017: Halle 7, Stand 237