Gemeinsam zu sauberen Kontaktierungen
Ein Spezialist für Schneestrahlreinigung und ein Anbieter für Ultraschall-Drahtbond-Lösungen schließen sich zusammen. Mit vereintem Know-How entwickeln sie vollautomatisierte Lösungen für das saubere Drahtbonden von Batteriezellen.
Das Ultraschall-Drahtbonden ist seit vielen Jahren in der Mikroelektronik und Halbleiterindustrie etabliert, auch für das elektrische Verschalten von Batteriezellen. F&S Bondtec Semiconductor GmbH liefert vollautomatischen und manuellen Drahtbonder und Bondtester an Unternehmen aus der Mikroelektronik und Halbleiterindustrie. Vergleisweise neu sind für das 1994 gegründete Unternehmen dagegen Anwendungen in der Fertigung von Batteriepacks, beispielsweise für die Elektromobilität. Vorteile bietet das Drahtbonden dabei unter anderem durch die hohe Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Verbindungen. „Voraussetzung ist allerdings eine konstant hohe Sauberkeit der Bondflächen“, erklärt Johann Enthammer, technischer Leiter bei F&S Bondtec. Probleme bereiten partikuläre und chemisch-filmische Verunreinigungen, die beispielsweise durch organische Kontaminationen oder Oxidation entstanden sind. Aber auch variierende Lagerbedingungen oder eine unterschiedlich lange Lagerdauer der Zellen können die Bondbarkeit beeinträchtigen. „Um Kunden aus der Automobil- und Zulieferindustrie einen Mehrwert bieten zu können, haben wir nach einer effektiven, integrierbaren und vergleichsweise kostengünstigen Reinigungslösung gesucht“, berichtet Johann Enthammer.
Fündig wurde Enthammer auf der Productronica 2019 beim Standnachbarn acp systems AG, Entwickler und Hersteller der quattroClean-Schneestrahlreinigungstechnologie. Gemeinsam mit dem Unternehmen führte F&S Bondtec Versuche durch. „Wir haben einerseits reproduzierbar überzeugende Ergebnisse erzielt. Andererseits kommt es durch den Reinigungsprozess zu keiner mechanischen Veränderung der Bondoberfläche, wir wir sie bei Versuchen mit der Laserreinigung beobachtet haben“, nennt Johann Enthammer einige Gründe, die ausschlaggebend für die Kooperation mit acp systems waren.
Reinigungsmedium bei diesem trockenen Verfahren ist flüssiges, klimaneutrales Kohlendioxid. Es wird durch eine Zweistoff-Ringdüse geleitet und entspannt beim Austritt zu feinen Schneepartikeln. Sie werden durch einen separaten Druckluft-Mantelstrahl gebündelt und auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Beim Auftreffen des Reinigungsstrahls auf die zu reinigende Oberfläche sorgen die vier Wirkmechanismen – thermischer, mechanischer, Lösemittel- und Sublimationseffekt – dafür, dass organische Kontaminationen und partikuläre Verunreinigungen bis in den Submikrometerbereich zuverlässig und reproduzierbar entfernt werden. Nach der Reinigung weist die Oberfläche die erforderlichen Eigenschaften für das Bonden auf. Die Oberflächen sind nach der Reinigung trocken und können sofort dem Drahtbondprozess zugeführt werden.
Vollautomatisierte Einsätze
Das kompakte quattroClean-System ermöglicht die vollautomatisierte Integration des Reinigungsprozesses, beispielsweise bei den Bondmaschinen der Serie 86 für großflächige Batterie-Packs. Die Düse ist am Bondkopf montiert und in die Maschinensteuerung eingebunden, so dass alle zu verbindenden Oberflächen wegsteuerungsoptimiert angefahren und kontrolliert gereinigt werden. Lösungen für das manuelle Reinigen und Bonden lassen sich ebenso realisieren wie komplette Fertigungsstraßen mit automatisiertem Teilehandling.
Für gleichbleibend gute Ergebnisse wird die Schneestrahlkonsistenz an jeder Düse durch ein Sensorsystem überwacht. Alle ermittelten Werte werden automatisch gespeichert und können an ein übergeordnetes System übertragen werden.
acp systems AG
www.acp-systems.com
F&S Bondtec Semiconductor GmbH
www.fsbondtec.at