Innovationen im Drahtbonden: Plug & Produce

Erschienen in: SMT Insight / Ausgabe 1 – 2017 / Februar
Autor: Sebastian Holtkämper, Produktmanagement, Hesse GmbH

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.

1-Automatische Bondkraftkalibrierung

Klassisches Drahtbonden unterliegt nach wie vor händischen Eingriffen, die zum einen eine Stillstandszeit (Downtime) benötigen, bzw. 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, bzw. 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.

2-Die Produktionsfreigabe wird nur bei richtig erkanntem Bondkeil erteilt

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.

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.

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Sebastian Holtkämper, Hesse GmbH, Produktmanagement