Mikromontage

Die Montage von empfindlichen Bauteilen der Mikrosystem- oder Halbleitertechnik stellt hohe Herausforderungen an die Handhabungstechnik, da Beschädigungen durch Greif- oder Fügekräfte vermieden werden müssen. Am iwb werden deshalb berührungslose Handhabungstechnologien entwickelt, die mithilfe strömungsmechanischer Effekte ein schonendes Greifen von fragilen Dies und hochausgedünnten Wafern ermöglichen. Die Vorteile dieser Technologie sind ein verringerter Ausschuss während der Handhabung, eine erhöhte Bauteilausbeute pro Wafer sowie die Vermeidung von Kontaminationen durch Partikelabrieb.

Im Bereich der Montage von mikromechatronischen Systemen in kleinen und mittleren Stückzahlen existieren bislang nur wenige Lösungen zur wirtschaftlichen Automatisierung. Bedingt durch eine Vielzahl von Prozessen, welche durch hohe Anforderungen und Komplexität charakterisiert sind, erfolgt eine Automatisierung bislang nur in spezialisierten Anlagen der Großserienproduktion. Daraus resultieren sehr hohe Investitionskosten für eine automatisierte Mikromontage. Am Beispiel eines mechatronischen Aktors wird ein Ansatz gezeigt, welcher eine Montage in zunächst niedrigen Stückzahlen und deren stufenweisen Ausbau bei sehr geringem Flächenbedarf ermöglicht. Aufgrund des modularen Aufbaus ist eine Reduzierung der Investitionskosten möglich und die Forderung nach einem wirtschaftlichen Einstieg in die Mikromontagetechnik kann erfüllt werden.

Die Mikromontage stellt ein wichtiges Teilgebiet der Mikroproduktionstechnik dar, das Genauigkeiten im Mikrometerbereich und besser erfordert. Der folgende Artikel beschreibt Strategien zur Genauigkeitssteigerung von Mikromontageprozessen. Im Fokus stehen zwei Montagesysteme für die Mikromontage, die über unterschiedliche kinematische Strukturen und Sensorsysteme für eine hochpräzise sensorgeführte 2,5D-Montage verfügen. Zum einen handelt es sich um ein selbst entwickeltes größenangepasstes Montagesystem, bestehend aus einem Parallelroboter für die Mikromontage, einem 3D-Bildsensor sowie Greifern, Magazinen und Spannplätzen. Das zweite Montagesystem besteht aus einem kartesischen Roboter, einer 2D-Bildverarbeitung, einem Kraft-Weg-Sensor und einem konfokalen Laserwegmesssensor. Anhand von Montageprozessbeispielen werden die Einsatzmöglichkeiten und Grenzen beider Systeme vorgestellt.