Projektabschluss: Intelligente Herstellung zuverlässiger Kupferbondverbindungen

Ziel des Forschungsprojekts war die Entwicklung von selbstoptimierenden Verfahren, um auch unter variablen Produktionsbedingungen zuverlässige Kupferbondverbindungen herstellen zu können. Im Abschluss-Workshop am 21. April präsentieren die Projektpartner Hesse, Infineon und Universität Paderborn die Ergebnisse und geben Einblick in die entwickelten Systeme.

In Maschinen und Fahrzeugen werden Strom und Spannung durch Leistungshalbleitermodule gesteuert. Die elektrische Kontaktierung im Modul erfolgt unter anderem über Aluminiumdrähte, die als Bondverbindungen bezeichnet werden. Kupfer bietet im Vergleich zu Aluminium eine höhere Leitfähigkeit, Festigkeit und Haltbarkeit. Es ist jedoch schwerer zu verarbeiten und empfindlicher gegenüber Schwankungen in den Produktionsbedingungen.

Donnerstag, 21. April 2016 | ab 14 Uhr
Universität Paderborn | Gebäude P1 | Raum 3.01

Daher soll die Maschine in die Lage versetzt werden sich eigenständig an veränderte äußere Bedingungen anzupassen und Prozessziele wie Bondqualität oder Verschleißverhalten optimal zu erfüllen. Leistungshalbleitermodule werden hierdurch leistungsfähiger, effizienter, kompakter und haltbarer. Im Rahmen eines Innovationsprojektes hat die Hesse GmbH zusammen mit der Infineon Technologies AG und dem Lehrstuhl für Mechatronik und Dynamik der Universität Paderborn ein modellbasiertes System zur selbstoptimierten Steuerung einer Bondmaschine entwickelt. Über eine spezielle Schnittstelle wird das System in die Lage versetzt, prozessrelevante Maschinendaten direkt einzulesen und gleichzeitig die Maschinenparameter zur Laufzeit aktiv zu verändern. Hierbei wird der aktuelle Zustand im Sinne eines Condition Monitoring ermittelt und anhand der modellgestützten Selbstoptimierung der optimale Betriebszustand ermittelt und direkt eingestellt.

Im Rahmen der Veranstaltung werden die Experten der beteiligten Projektpartner die entwickelten Teilsysteme und deren Zusammenwirken vorstellen sowie wichtige Projektergebnisse präsentieren. Hierzu gehören unter anderem die Modellierung des Ultraschallsystems, der Einsatz eines datengetriebenen Lernverfahrens zur Modellierung des Ultraschall-Erweichungseffekts sowie ein Verschleißmodell für das Bondwerkzeug. Besonders ein Reibmodell mit gekoppeltem Anbindungsmodell wird interessante neue Einblicke in den Verbindungsaufbau geben. Mit diesem Modell wird erstmals die Reibenergie im Bondkontakt flächig aufgelöst berechnet und die Anbindung örtlich und quantitativ ermittelt. Der Einsatz der Selbstoptimierung wird prototypisch an einem Bondautomaten gezeigt. Ein Ausblick auf mögliche Anwendungen und zukünftige Arbeiten runden den Workshop ab.

Kontakt und Anmeldung
Melanie Strätgen, Tel. 05251-1560-240, melanie.straetgen@hesse-mechatronics.com

 

Programm

14.00 Uhr

Begrüßung
Prof. Dr.-Ing. habil. Walter Sextro, Mechatronik und Dynamik, Universität Paderborn,
Dr.-Ing. Paul Armbruster, Projektträger Karlsruhe PTKA

Einführung – Intelligente Technische Systeme
Arno Kühn, it's OWL Clustermanagement GmbH

Ultraschall-Drahtbonden in der Halbleiterindustrie
 
Dr.-Ing. Hans J. Hesse, Hesse GmbH

Potentiale und Herausforderungen beim Kupferdrahtbonden
Dr.-Ing. Michael Brökelmann, Hesse GmbH

Modellierung des Ultraschall-Bondprozesses - Neue Einblicke in den Verbindungsbildungsprozess
M. Sc. Andreas Unger, Mechatronik und Dynamik, Universität Paderborn 

15.45 UhrPause
16.00 UhrGrenzen des Bondprozesses – Störgrößenmodellierung und Condition Monitoring
Dipl.-Ing. (FH) Florian Alexander Biermann, Infineon Technologies AG
Dr.-Ing. Michael Brökelmann, Hesse GmbH

Cluster-Kooperation – Querschnittsprojekt Selbstoptimierung: Nutzung datengetriebener Lernverfahren zur Modellierung des Ultraschall-Erweichungseffekts
Dr. rer. nat. Felix Reinhart, Kognition und Robotik – CoR-Lab, Universität Bielefeld

Einsatz von Selbstoptimierung am Bondautomaten – Implementierung und Validierung
Dipl.-Ing. Tobias Meyer, Mechatronik und Dynamik, Universität Paderborn 
17.00 UhrVorstellung des Technologiedemonstrators 
17.30 UhrAusklang mit Imbiss

 

Weitere Informationen
Hesse Innovationsprojekt: Intelligente Herstellung zuverlässiger Kupferbondverbindungen

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