Mineralgussgestell als Basis

Der neueste Drahtbonder G5, der mit weitem Abstand den weltweit größten Arbeitsbereich von fast einem Quadratmeter bietet, wurde gezielt für Solarzellen und Batteriemodule entwickelt. Die meisten Komponenten, wie der Bondkopf, sind identisch mit dem Standardmodell, also hundertfach bewährt – aber der Arbeitsbereich ist 22-mal so groß. Für den Test dieser großen Bauteile bietet Delvotec mit dem 5700C auch gleich noch den wahrscheinlich größten Bondtester der Welt an. Mit diesen Geräten wurde die Entwicklung in der Technologie des Drahtbondens vor allem in folgenden Bereichen vorangetrieben:

• Verbesserung der Bondqualität durch Optimierung der Steuerung des Bondprozesses,

• zerstörungsfreie Qualitätsüberwachung und –dokumentation des Bonds,

• Optimierung von Pad-Abstand und –Größe sowie

• Verbesserung der Geschwindigkeit.

Ideale Schwingungsdämpfung mit Mineralguss

Eine bis zu zehnmal bessere Schwingungsdämpfung als Metalle bietet die Mineralgusstechnik. Die Verbesserung der Geschwindigkeit in der Technologie des Drahtbondens wirkt sich allerdings auf das dynamische Verhalten des Drahtbonders im Gesamten aus und beeinflusst das präzise Arbeiten. Schnellere Positionierzeiten, kürzere Bond- und Testzyklen sowie hohe Beschleunigungen verstärken mechanische Resonanzen und führen damit zu einer stärkeren Anregung der gesamten Maschinenstruktur.

Damit die geforderte Genauigkeit und Prozesssicherheit nicht buchstäblich ins „Schwingen“ gerät, gibt es verschiedene Stellschrauben: Neben der geometrischen Anordnung der Maschinenkomponenten, ihren Nachgiebigkeiten, Fügestellen und Masseverteilungen wird die dynamische Steifigkeit maßgeblich von der Schwingungsdämpfung eines Werkstoffes beeinflusst.

Auf dieser Erkenntnis beruht die Entwicklungsarbeit der Epucret-Mineralgusstechnik. Seit mehr als 30 Jahren setzt sich das Unternehmen intensiv mit den Eigenschaften von Mineralguss als innovativer Gestellwerkstoff auseinander. Das Ergebnis: In vielen Bereichen bietet der Werkstoff mehr als eine Alternative zu Stahl, Granit oder Aluminium. Der Polymerbeton besitzt eine bis zu zehnmal bessere Schwingungsdämpfung als Metalle. Wesentlich kleinere Amplituden und eine starke Reduzierung der Eigenschwingungen erhöhen nachweisbar die Positioniergenauigkeiten und die mögliche Zyklenanzahl. Aufgrund seiner technischen Überlegenheit hat sich Mineralguss als Basis zukunftsorientierter Maschinen und Geräte in der Elektronik- und Mikrofertigung durchgesetzt.

Hohe Integrationspotenziale

Neben bester Schwingungsdämpfung punktet Mineralguss durch seine umweltschonende Herstellung und Verwertung sowie die hohen Integrationspotenziale. Ausgewählte Mineralien, ein geringer Anteil an Bindemitteln auf Epoxidharzbasis sowie diverse Additive bilden die Grundlage für den Hightech-Werkstoff. Nach Vermischung entsteht eine gießfähige Masse, die in eine präzise ausgearbeitete Form gefüllt wird. Ist das Material ausgehärtet, kann das Mineralgussgestell entformt werden. Je nach Kundenanforderung geht die Arbeit der Epucret-Experten weiter. Ziel von Geschäftsführer Dr. Utz-Volker Jackisch ist es, dem Anwender so viel Zeit und Kosten wie möglich zu ersparen. Aus Mineralguss fertigt das Produktionsteam mit hochpräzisen Gießformen bei Herstellungstemperaturen von maximal 45 °C hochintegrative Komponenten. Damit enthält der Mineralgussrohling bereits verschiedene Funktionen wie:

• Medienzu- bzw. -abführungen durch Eingießen von Rohrleitungssystemen (Hydraulik-, Pneumatik-, Druckluft-, Schmier- und Elektroleitungen),

• elektrische und elektronische Baugruppen und Systeme wie Sensoren, Aktoren, Erdungen, Abschirmungen oder

• röntgenstrahlabsorbierende Wirkung.

Darüber hinaus können präzise Montage- und Führungsflächen durch die Abformtechnologie spanlos auf den Mineralgussrohling aufgebracht und als Basis für Systemlösungen verwendet werden.

Vorteile eines Mineralgussgestelles

Die Vorteile eines Mineralgussgestelles werden von F&K Delvotec in ihrer neuen Drahtbondergeneration G5 konsequent genutzt.

Genauigkeit: Die hohe Formgenauigkeit des Mineralgussrohlings, der in einer präzisen und langlebigen Stahlform gegossen wird, ohne nachträgliche mechanische Fräs- oder Schleifbearbeitung, reduziert den Montageaufwand des Bonders.

• Integration und Systemcharakter: Im Mineralgussrohling sind bereits alle Gewinde und Anschlusselemente eingegossen. Darüber hinaus beschafft und montiert der Lieferant des Mineralgussgestelles Einschübe, Bleche, Türen, Maschinenfüße und Transportmittel. So wird eine hochgradig komplettierte Systemlösung in Ottobrunn  angeliefert, die dazu beiträgt, dass die Montageverweilzeit und damit auch die Platz- und Kapitalbindung reduziert werden konnten.

• Schwingungsdämpfung: Die hohe Dynamik des Bondprozesses mit über acht Verschweißstellen in der Sekunde stellt hohe Anforderungen an die dynamische Trägheit der Maschinenbasis. Das 600 kg schwere Mineralgussgestell nimmt die Reaktionskräfte infolge der hohen Beschleunigungen optimal auf, so dass eine Verbindung mit dem Fundament, um die Maschine am „Wandern“ zu hindern, nicht notwendig ist. Die höhere Werkstoffdämpfung von Mineralguss verbessert das Eigenschwingungsverhalten der Maschine.

Nachhaltiger Technologieeinsatz

Der Maschinen- und Gerätebau zählt zu den wichtigsten Industriezweigen in Deutschland. Entsprechend groß ist die Verantwortung für Mensch und Umwelt. Vor allem die Innovationskraft dieser Branche wird entscheidend zu einer Umweltoffensive beitragen. Auch Dr. Farhad Farassat, geschäftsführender Gesellschafter F&K Delvotec Bondtechnik, nimmt bei seinen Kunden eine neue Sensibilität für nachhaltige Technologie wahr: „Nicht ohne Grund erfreuen sich Leistungsmodule zur verbrauchsabhängigen Stromregelung derzeit eines sehr dynamischen Marktes, der sich auch in nächster Zeit erfolgreich entwickeln wird.“ Kombinierte Generator-Motor-Systeme in Hybridkraftfahrzeugen werden mit einer sehr ausgefeilten Leistungsregelung gesteuert, die eine große Anzahl von Dickdrahtbonds enthält — und damit entsprechendes Verbesserungspotenzial auf der Energie- und Kostenseite.

Beim Heavy-Ribbon-Bonding, welches Delvotec seit Jahren weiterentwickelt, werden statt Drähten breite Aluminiumbänder eingesetzt, um so eine größere, aber gleichzeitig flachere Geometrie zu nutzen.

Auch bei der Herstellung von Mineralguss wird Energie gespart. Maschinengestelle entstehen bei dieser Technologie im sogenannten Kaltgussverfahren, das heißt ohne externe Wärmezufuhr. Im Vergleich zur Verarbeitung von Grauguss, der bei über 1.000 °C vergossen wird, können etwa bis zu 30 % weniger Primärenergie anfallen. Wer bei Maschinenbetten auf Mineralguss setzt, erhält aber nicht nur ein energieeffizient hergestelltes Produkt. Mineralguss verfügt über eine hervorragende Schwingungsdämpfung. Bei Werkzeugmaschinen etwa lassen sich so die Standzeiten von Werkzeugen nachweisbar erhöhen. Die Folge: Werkzeuge müssen erst später nachgeschliffen werden, was zu Energieeinsparungen führt. Aber auch die problemlose Ablagerung auf Bauschuttdeponien sowie die Wiederverwertung als Recyclingbaustoff unterstreichen die Nachhaltigkeit von Mineralguss.

Dr. Farassat und Dr. Jackisch sind sich einig: „Wer einmal Technologieführer ist, muss ganzen Einsatz zeigen, um diese Position zu sichern. Die konsequente Weiterentwicklung unserer innovativen Produkte und Technologien dient diesem Ziel, damit auch unsere Kunden ihren Vorsprung halten.“

(hb)