TWI: Elektronik, Sensorik, Mechatronik und Photonik

Mikrofügetechnik für Elektronik und Sensorik

Das Lasernahtschweißen mit Nd:YAG-Lasern ist zum hermetischen Abdichten von Elektronikgehäusen aus goldplattiertem Kovar geeignet. Kovar wird hier eingesetzt, weil es einen ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie das darin verpackte Keramiksubstrat aus  Aluminiumoxid hat.

Das Laserpunktschweißen ist auch für kleine Bauteile sehr gut geeignet. Hier wird ein Verbindungsband aus Nickel mit einer Batteriezelle aus Edelstahl verschweißt. Dabei gibt es nur einen kleinen und lokal begrenzten Wärmeeinfluss und geringe mechanische Belastung. Es handelt sich dabei um stoffschlüssiges Heißverstemmen, das zu guter Kontaktierung führt.

Mit Ultraschallschweißen werden z.B. Kupferlitzen mit Leiterplatten oder gedruckten Schaltungen auf Platinen verbunden. Es ist eine gute Alternative zum Löten weil es schneller geht und keinen Zusatz­werkstoff benötigt. Dabei schwingt die Sonotrode mit einer Amplitude von 2-20 µ bei 36 kHz hin und her. Es kann auch für Stecker und Kabelverbinder verwendet werden.

Ultraschallschweißen wird z.B. für thermoplastische Spritzgussteile verwendet. Die zu verbinden­den Bauteile werden zusam­men­gepresst und über eine Sonotrode mit Vibrationen mit einer Frequenz von 20 bis 40 kHz außerhalb des hörbaren Bereichs ausge­setzt, um die Werkstücke an der Verbindungslinie zu erweichen oder zu schmelzen.

Mit Ultraschallschweißen können glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) verbunden werden. Die Schweißzeiten sind kurz (typischerweise weniger als eine Sekunde), was das Verfahren ideal für die Massenproduktion von Elektronik- und Sensor-Gehäusen macht.

Das Widerstands­rollennah­tschweißen (kurz Rollennahtschweißen, Prozess-Nr. 22 nach EN ISO 4063) ist ein Widerstands­schweiß­verfahren zum Herstellen von Nähten.

Gepulstes Mikro-WIG-Schweißen kann zum Verschließen von Edelstahl-Gehäusen eingesetzt werden. Es handelt sich um einen Prozess ohne Zusatzwerkstoff und mit geringem Wärmeeintrag, der für vielfältig eingesetzt werden kann, z.B. zum Schweißen von isolierten Drähten, wobei er die Isolierung verbrennt und die elektrisch leitende Verbindung erstellt. 

Das Perkussions-Lichtbogen-Schweißen ist zum Schweißen von Ma­terial­misch­verbin­dungen geeignet. Es ist ein Press­schweiß­verfahren bei dem zwischen den beiden zu schweißenden Teilen eine Spannung angelegt wird, die kurzzeitig zum Zünden eines Lichtbogens führt, durch den die Kontaktflä­che der beiden Teile schmilzt.

Beim Draht-Bonden werden die Anschlüsse eines integrierten Schaltkreises oder eines diskreten Halbleiters (z. B. Transistor, Leuchtdiode oder Photodiode) über dünne Drähte aus Bonddraht mit den elektrischen Anschlüssen anderer Bauteile oder des Gehäuses verbunden.

Ball-Wedge-Bonden ist eine meist automatisiert durchgeführte Verbindungstechnik, die auf einer Seite des Bonddrahts Ball-Bonden und auf der anderen Seite Wedge-Bonden einsetzt. 

Mechanisiertes Wedge-Wedge-Bonden ist eine mechanisisierte Verbindungstechnik, die auf beiden Seiten des Bonddrahts Wedge-Bonden einsetzt. 

Chip-Bonden oder Die-Bonden (englisch Die Attach) wird in der Halbleiter-Fertigung zur Befestigung der vereinzelten Bruchstücke (Nacktchips, engl.: bare die) des Wafers auf einer Grundplatte verwendet. Im Video wird Keramik mit einem Substrat verlötet. 

Mit dem elektrostatischen Bonden können Silizum-Wafer mit Glas-Wavern z.B. für Druckmessungs-Sensoren in Kraftstoff-Einspritzsystemen.

Beim Feindraht-Wedge-Bonden werden besonders dünne Drähte eingesetzt. 

Das Laser-Draht-Bonden kann zum Beispiel mit einer Hughes-Laserschweiß­maschine durchgeführt werden. 

Tape-Automated Bonding (TAB) ist ein Fügeverfahren für Halbleiter-Chips. Es und ermöglicht u.a. die schnelle Montage direkt auf der Leiterplatte (Chip-on-Board). Als Träger dient ein Polyimidefilm mit aufgekle­bten Kupferleiter­bahnen für die Anschlüsse. Es eignet sich aufgrund der geringen Abstände für Chips mit hoher Anschlusszahl.

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