Udo Hipp
Hermle
Titelthema
Innovative Kühllösung mit additiver Fertigung
Ein bahnbrechendes Projekt hat die Hermle Maschinenbau GmbH, eine 100-prozentige Tochtergesellschaft der Maschinenfabrik Berthold Hermle AG, gemeinsam mit der Finetech GmbH & Co. KG aus Dresden realisiert. Im Mittelpunkt stand die Entwicklung einer neuartigen Kühllösung für Die-Bonding-Geräte, die auf einem innovativen Kühlrahmen aus Invar basiert. Dank der MPA-Technologie von Hermle, die auf dem Kaltgasspritzen beruht, konnten Kupfer-Heatpipes erfolgreich in den Rahmen integriert werden. Die Lösung ersetzt die bisherige Wasserkühlung, die aufgrund von Leckage-Risiken eine Gefährdung für die Anwender darstellte.
Die herkömmliche Wasserkühlung in den Geräten zum Draht-Bonding der Finetech GmbH & Co. KG wies eine Schwachstelle auf: Durch tieflochgebohrte Bohrungen und Abstopfungen bestand die Gefahr von Leckagen, die in Kombination mit den hohen elektrischen Strömen des Prozesses zu gefährlichen Situationen führen konnten. Um dieses Risiko auszuschließen, entwickelte Hermle eine sichere und effiziente Lösung auf Basis von Kupfer-Heatpipes, die für eine zuverlässige Wärmeableitung sorgen.
Die bisherige Wasserkühlung zum Draht-Bonden stellte aufgrund von Leckage-Risiken eine Gefährdung für die Anwender dar. Dank der MPA-Technologie von Hermle wurden Kupfer-Heatpipes erfolgreich in den Rahmen integriert. Fotos: Hermle
Die Realisierung des Kühlrahmens durch die Hermle Maschinenbau GmbH erfolgte in mehreren Schritten. Zunächst wurden die Kupfer-Heatpipes in den vorgefrästen Invar-Rahmen eingepresst. Invar ist eine Eisen-Nickellegierung. Um die optimale thermische Verbindung zu gewährleisten, wurde eine zusätzliche Schicht aus additiv aufgetragenem Kupfer auf die Heatpipes aufgebracht. Zum Abschluss wurde der Rahmen mit einer Invar-Deckschicht versiegelt, ebenfalls durch das additive MPA-Verfahren. Dies war möglich, da das Kaltgasspritzen, das der MPA-Technologie zugrunde liegt, das Verbinden von Materialien mit unterschiedlichen Schmelzpunkten ermöglicht, ohne empfindliche Bauteile wie die Heatpipes zu beschädigen.
MPA 42
Die Zusammenarbeit zwischen Hermle Maschinenbau und Finetech hat die Effizienz und Leistungsfähigkeit der Die-Bonding-Geräte erheblich verbessert.
Die innovativen Materialien spielten eine zentrale Rolle in diesem Projekt. Invar, das für den Rahmen verwendet wurde, zeichnet sich durch seinen extrem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aus. Dies ist besonders wichtig, da bei Die-Bonding-Prozessen eine hochpräzise Positionierung der Bauteile gewährleistet sein muss. In Verbindung mit den Kupfer-Heatpipes konnte die neue Kühllösung bei einer Betriebstemperatur von 450 Grad Celsius sicherstellen, dass die Temperatur im Invar-Rahmen 90 Grad nicht überschreitet – eine wesentliche Anforderung für den Betrieb der Die-Bonding-Geräte.
Blick in den Maschinenraum der MPA 42:
Die-Bond-Geräte vereinen für die vollautomatisierte Mikroelektronikproduktion optimierten Durchsatz mit hoher Platziergenauigkeit und Prozessflexibilität.
Tests bei Finetech bestätigten den Erfolg der neuen Kühllösung. Die gesteckten Anforderungen wurden vollständig erfüllt, während gleichzeitig auf die risikobehaftete Wasserkühlung verzichtet werden konnte. Die MPA-Technologie von Hermle bietet darüber hinaus den Vorteil, dass verschiedene metallische Materialien wie Invar und Kupfer verarbeitet werden können – eine Schlüsselkomponente für den Bau dieses speziellen Bauteils.
Video: R&D and Prototyping Die Bonding - Finetech Bonder
Dank der Zusammenarbeit zwischen der Hermle Maschinenbau und Finetech konnte die Lösung entwickelt werden, die nicht nur die Sicherheit erhöht, sondern auch die Effizienz und Leistungsfähigkeit der Die-Bonding-Geräte erheblich verbessert.
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Udo Hipp
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