Immer die exakte Dosis Leitklebstoff

Kleben als Verbindungstechnik spielt vor allem beim Aufbau von Mikrosystemen eine wichtige Rolle, und ist wesentlich flexibler als Löten, Nieten, Schrauben oder Drahtbonden. „Fast alle technischen Werkstoffe lassen sich kleben, wobei der Klebeprozess dem Konstrukteur kaum gestalterische Grenzen setzt“, stellt Nabih Othman vom Fraunhofer IPA fest. Jedoch müssten die Dosierwerkzeuge mit einer Mess- und Regeltechnik ausgestattet sein, die Schwankungen der Materialeigenschaften, der Umgebungsbedingungen und möglichst auch Defizite des Förderprinzips automatisch ausgleicht. „Damit eine solche Mess- und Regeltechnik kompakt und flexibel einsetzbar ist, sollten die erforderlichen Komponenten direkt in das Werkzeug integriert sein“, zitiert Othman die Forderung zahlreicher Projektpartner aus der Industrie. Ein entsprechendes intelligentes Werkzeug würde das Umrüsten und Einfahren der Maschine beschleunigen und die Produktionskosten erheblich reduzieren. Vor diesem Hintergrund wurde ein Dosierwerkzeug für die Mikrosystemtechnik entwickelt, das Leitklebstoffe und andere viskose Medien exakt dosiert und sowohl Dots als auch Linien aufbringen kann, und es lässt sich einfach in vorhandene Anlagen integrieren. Der Kolbenkopf des Werkzeugs enthält u.a. einen Druck- und einen Temperatursensor, die wichtige Parameter des Klebeprozesses ständig überwachen: So beginnt das Werkzeug erst dann zu dispensen, wenn eine bestimmte Temperatur erreicht ist. Während des Dispensvorgangs überwacht der Drucksensor den Druck in der Kartusche, ein konstanter Druck garantiert einen gleichmäßigen Klebstoffauftrag. Die exakte Bewegung des Kolbenkopfs wird durch ein in den Dispenser integrierten Mikroschrittmotor reguliert. Ist der Dosiervorgang beendet, wird der Druck in der Kartusche umgehend auf Null zurückgestellt und so ein Nachtropfen durch die Nadel verhindert. Das Dispens-Werkzeug lässt sich mit handelsüblichen Einwegkartuschen bestücken, die ein zeitaufwändiges Reinigen der Kartuschen ersparen. „Darüber hinaus arbeiten wir an einem Einwegsensorkopf, der Reinigungsarbeiten auch hier überflüssig, und damit den Produktionsablauf sicherer macht“, berichtet Projektleiter Nabih Othman. Das Werkzeug kann exakt einstellbare Dotgrößen und Linienbreiten ab 100 µm bis 1 mm auf unterschiedlichste Oberflächen aufbringen und eignet sich für nieder-, mittel- und hochviskose Medien. „Wir können mit diesem System fast alle Arten von Flüssigkeiten dosieren. Im Reinraum haben wir u.a. Sekundenkleber, Wasser, Leitkleber und Lötpaste erfolgreich getestet“, so Othman. „Unser Hauptaugenmerk liegt jedoch auf elektrisch leitenden Klebern, die zu 20 bis 80% aus Leitpartikeln be- stehen.“

EPP 411