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Ressourcenschonende Lösungen für die Elektronikindustrie dank innovativer Plasmatechnologie

Interview mit Nico Coenen, Global Business Development Manager Electronics bei Plasmatreat
Ressourcenschonende Lösungen für die Elektronikindustrie dank innovativer Plasmatechnologie

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Die Plasmatreat GmbH entwickelt für ihre Kunden und Partner weltweit innovative Lösungen zur Vorbehandlung, sei es zur Aktivierung, Reinigung oder Beschichtung, von Oberflächen.
Als Impulsgeber entwickelt das Unternehmen die Technologie ständig weiter und steht für mehr und mehr Anwendungen zur Verfügung. Flache Hierarchien sowie kurze Entscheidungswege beschleunigen die Prozesse hin bis zum Kunden.
Nico Coenen stand Doris Jetter von der Redaktion EPP für ein interessantes Gespräch zur Verfügung, um den Lesern einen tieferen Einblick in die Möglichkeiten der Anwendungsfelder in der Elektronikindustrie zu geben.

Herr Coenen, können Sie unseren Lesern die Plasmatreat GmbH kurz vorstellen?

Wir sind ein im Jahr 1995 gegründetes, familiengeführtes Unternehmen mit Sitz in Steinhagen. Zu diesem Zeitpunkt wurde das erste Mal das Openair-Plasma-Verfahren eingesetzt. Die Hauptanwendungsbereiche der Plasmatreat-Prozesse liegt in der industriellen Feinstreinigung, Oberflächenaktivierung und Plasmabeschichtung von Oberflächen bei Kunststoffen, Metallen, Glas und Verbundstoffen. Als weiteren Meilenstein in der Firmengeschichte sehe ich das Jahr 2007, als die Plasmatechnologie erstmalig für Coating-Applikationen genutzt wurde. Durch diese Art der Nanobeschichtung entsteht eine Schicht mit individuell, auf den Prozess abgestimmten, funktionellen Oberflächeneigenschaften. Dieses Verfahren hat Plasmatreat bereits seit 13 Jahren bei Großkunden im Automobil-Bereich erfolgreich im Einsatz. Hier zeigt sich nur eine der vielen Einsatzmöglichkeiten, bei der die Plasmatechnologie in der Lage ist, vollkommen neue Verfahren in der Herstellung technischer Oberflächen zu ermöglichen. Hand in Hand mit unseren Kunden entwickeln wir ständig neue und innovative Anwendungen für die Produkte von morgen. Diese Zusammenarbeit soll nun durch das im letzten Jahr eröffnete Technologiezentrum in Steinhagen weiter ausgebaut werden, das für die Forschung, Entwicklung sowie Versuche und Tests mit und für Kunden eingerichtet wurde. Der Gründer, Inhaber und Geschäftsführer von Plasmatreat ist Christian Buske. Zwei seiner Söhne, Lukas Buske, Leiter der Abteilung Anwendungstechnik, und Magnus Buske, Leiter der Abteilung Forschung und Entwicklung, sind im Unternehmen tätig und bringen ebenfalls ihre Ideen mit ein.

Und in welchen Segmenten bewegt sich das Unternehmen hauptsächlich mit seinen Entwicklungen?

Unsere Plasmalösungen sind sehr vielseitig einsetzbar, da eine Plasmabehandlung für jede erdenkliche Oberfläche eingesetzt werden kann. Unsere Anwendungsbereiche reichen vom Automobilbau, Transport, über die Elektronik, Verpackungstechnik bis hin zu Konsumgütern, Life Science, Textilfertigung und Neuen Energien, wo der Bereich Elektromobilität einen besonders interessanten Markt darstellt. Grundsätzlich sagen wir aber, dass überall dort, wo geklebt, abgedichtet sowie eine bessere Haftung benötigt wird, Plasma eingesetzt werden kann. Im Bereich der Elektronikindustrie wird Openair-Plasma bei der Display- und HMI-Fertigung, also bei der Herstellung mobiler Geräte wie Handys, genauso genutzt, wie in der LED-Herstellung, in der Baugruppenfertigung, der Herstellung von starren und flexiblen Leiterplatten als auch im Semiconductor- und Packagingbereich für Chips.

Sie sprechen all diese verschiedenen Bereiche innerhalb der Elektronik an. Was macht Openair-Plasma und wo sehen Sie das größte Potenzial?

Durch die Atmosphärendruck-Plasmavorbehandlung Openair-Plasma werden Oberflächen sanft und sicher von Trennmitteln und Additiven befreit und somit einer Feinstreinigung unterzogen, während die Plasmaaktivierung die spätere Haftung von Klebstoffen und Coatings ermöglicht. Zum Beispiel im Segment der Baugruppenfertigung besteht großes Interesse und eine vermehrte Nachfrage für die Vorbehandlung mit Plasma im Lackierprozess. Zusätzlich gibt es das Segment der zahlreichen Sensoren, die vergossen werden. Aufgrund der vielen unterschiedlichen Materialien beim bzw. im Verguss wird meistens Plasma eingesetzt, um eine bessere Haftung zu erreichen, da Oberflächenverunreinigungen dazu beitragen, dass die Lacke und Vergussmassen keine stabile Verbindung mit den jeweiligen Oberflächen eingehen. Delaminierungen, Lufteinschlüsse und Blasen, ungleichmäßige Beschichtungen sowie Orangenhaut können die sichere Funktion von Baugruppen massiv beeinträchtigen und stellen je nach Endprodukt ein Sicherheitsrisiko dar. Derzeit sehen wir aber auch im Umfeld der Displayherstellung, speziell im Automobilbau wachsenden Bedarf, besonders durch die gebogenen Displays. Neue Kraftfahrzeuge haben vermehrt diese Displays, die eine ganz spezielle Herstellung im Vergleich zu den Standard-Displays erfordern.

Ist es also sicher, Plasma in der Elektronikproduktion zu verwenden?

Dies ist eine Frage, die stets gestellt wird: was passiert mit meiner Elektronik, wenn ich sie mit Plasma behandle? Aufgrund unserer jahrelangen Erfahrung haben wir spezielle Düsen entwickelt, die nachweislich mit einem sehr niedrigen, unbedenklichen Null-Volt-Spannungseintrag arbeiten und so Bauteile und Layouts nicht beeinflussen. Zudem kommen die Kunden oft zu uns oder schicken uns ihre Bauteile, um ihre Anforderungen bei uns auszuprobieren. Genau für diese Fälle unterhalten wir die unterschiedlichsten Labore in denen Lukas Buske mit seinem Team tagtäglich die verschiedensten Untersuchungen und Tests durchführt. Die Kommunikation zwischen unseren Kunden und den Mitarbeitern der Anwendungstechnik ist hier sehr eng, um die bestmöglichen Ergebnisse für die Elektronik nach einer Plasmabehandlung zu garantieren. Während dieser Evaluierung definieren wir die passenden Einstellungen der Plasmaanlage vom Düsenkopf bis zur integrierenden Automatisierungstechnik, um den Prozess effizient und sicher für unsere Kunden auszulegen.

Sie erwähnen gerade das Thema sichere Prozesse. Wie kontrolliert Plasmatreat die Prozesse?

Gerade unsere Großkunden wollen Sicherheit, dass der Plasmaprozess für jedes Bauteil zuverlässig reproduzierbar und rückverfolgbar ist. Diesem Bedürfnis kommen wir mit unterschiedlichsten Prozesssicherungsmodulen nach. Wir sammeln aber auch wertvolle Informationen sowohl über den Zustand des Düsenkopfs als auch bei Rotationsdüsen über den Zustand des Motors und der Lager. Zusätzlich überwachen wir kontinuierlich die Leistung des Generators und regeln notfalls Netzspannungsschwankungen aus. Alle Parameter werden dokumentiert und machen den Prozess transparent. Speziell für Kunden aus den Bereichen Automotive und Aerospace war es immer sehr wichtig, wiederum ihren Kunden eine konstante Qualität der Baugruppen zu liefern. Andere Branchen zogen nach und stellten die gleichen Anforderungen. Dank unserer Prozesskontrolle sind alle Kunden stets in der Lage genau nachzuvollziehen, was, wie, wo und wann mit der Baugruppe in der Plasmaanlage passiert ist. So gewährleisten wir die Rückverfolgbarkeit auf allen Ebenen.

Und welche Parameter sind für eine zuverlässige Plasmabehandlung wichtig? Können Sie unseren Lesern mehr dazu sagen?

Beginnen wir mit der Leistungssteuerung des Plasmastrahls über Regelung der Intensität und Dichte für eine gleichbleibende hohe Qualität der Plasmabehandlung. So stellen wir die Reproduzierbarkeit der Plasmabehandlung sicher. Parameter, wie Plasmaleistung, Volumenstrom, Prozessgasfluss, Motorrotation und Staudruck, erfassen und überwachen wir. Nach Absprache mit dem Kunden und Abstimmung mit seinem Prozess setzen wir Minimum- und Maximum-Werte für Warnlevel ein, geben Handlungsempfehlungen und Hinweise für vorbeugende Wartungstätigkeiten, um dem Bediener der Anlage die Handhabung so einfach wie möglich zu machen. Unsere Abläufe sind komplett automatisiert und gewährleisten so die Reproduzierbarkeit der Behandlungsergebnisse und somit die zuverlässige Funktionsweise der Elektronik.

Welche Kunden fordern das? Können sie hier einen Trend erkennen?

Der generelle Trend ist, dass immer mehr Kunden nach Prozesskontrollen fragen. In der Industrie sind dies hauptsächlich Kunden aus sensiblen Bereichen, wie Luft- und Raumfahrt oder der Medizintechnik. Dies gilt gleichermaßen für Kunden mit sehr hohen Qualitätsanforderungen, wie der Automobilindustrie – insbesondere im Bereich der E-Mobilität – verlangen eine zuverlässig funktionierende Elektronik und somit auch ein Höchstmaß an Prozesssicherheit.
In diesen Fällen muss Elektronik zu 100 Prozent funktionieren, denn oftmals hängen Menschenleben von ihr ab. Dies macht die Wichtigkeit der umfassenden Prozesskontrolle bei diesen hohen Anforderungen deutlich. Einen weiteren Trend erkennen wir auch aufgrund der immer schärferen Regularien in Bezug auf den Gesundheits- und Umweltschutz. Hier werden unsere Kunden immer wieder damit konfrontiert, ihre bewährte Produktion zu verändern, um neuen Richtlinien gerecht zu werden. Die Plasmabehandlung bietet viele technologische Vorteile und kann z.B. lösungsmittelbasierte Reinigungsverfahren ersetzen und gleichzeitig bessere Verbindungen im Drahtbondprozess gewährleisten.

Haben sich denn Komplexität sowie Miniaturisierung der Elektronik auf den Plasmaprozess ausgewirkt?

Natürlich, denn mittlerweile erhält immer mehr Elektronik eine Schutzbeschichtung, damit diese auch nach Jahren noch voll funktionsfähig ist. Aber auch der Wechsel des Beschichtungsmaterials stellt unsere Kunden immer wieder vor neue Herausforderungen. Mit unseren Openair-Plasma-Lösungen sind wir in der Lage, den Kunden bei diesen Herausforderungen zu helfen. Aufgrund der vielen Anwendungen über die letzten 25 Jahre haben wir sehr viele Düsen für verschiedenste Applikationen entwickelt. Eine Tatsache, die unseren Kunden heute zu Gute kommt, denn zumeist findet sich in diesem weitreichenden Produktportfolio eine Lösung, die ihre Aufgabenstellung erfüllt. Und gänzlich neuen Fragestellungen nimmt sich die Forschungs- & Entwicklungsmannschaft rund um Magnus Buske an. Hier wird viel geforscht, mit Universitäten und Instituten zusammengearbeitet und Machbarkeitsstudien werden durchgeführt, um immer wieder den Stand der Technik voranzutreiben. Die Bedeutung dieser Arbeit zeigt sich einerseits darin, dass jedes Jahr über 12 % des Umsatzes in die Forschung & Entwicklung investiert werden und andererseits in den über 150 Patenten, die Plasmatreat hält.

Was ist mit Datenerfassung und Industrie 4.0?

Reproduzierbare Prozessabläufe, hohe Systemverlässlichkeit, geringe Fertigungstoleranzen, stabile Qualitätsniveaus und datengestützte Automatisierung – wir wissen, dass diese Anforderungen nur mit einer gezielten Prozesskontrolle erreicht werden können. Deshalb haben wir auch so viele Prozessüberwachungsfunktionen in unseren Anlagen. Grundsätzlich unterstützen wir die digitalisierten Fertigungsprozesse unserer Kunden und stellen die dafür notwendigen Systemkomponenten mit offenen, interoperablen und flexiblen Schnittstellen auf der Basis von State-of-the Art Technologien bereit.

Wo setzt das Unternehmen für die Zukunft seinen Fokus?

Wir gehen davon aus, dass Standardbehandlungen wie Reinigung und Aktivierung immer benötigt und nachgefragt werden. In der Zukunft wird der Bereich der funktionellen Nanobeschichtungen weiterwachsen, da hier die Materialien völlig neue Eigenschaften erhalten. Denn durch die Nanobeschichtung mit unserem PlasmaPlus-Verfahren werden speziell auf den Anwendungsbereich zugeschnittene Substanzen bis in die Nanostrukturen der Materialoberfläche abgeschieden. Eine hocheffektive Funktionsbeschichtung entsteht, wie z. B. Schutzbeschichtungen (Korrosionsschutz, elektrische Isolation, Barrierebeschichtung) oder leitfähige Beschichtungen (selektive leitende Schicht oder Abschirmung). So können wir unseren Kunden ganz neue Möglichkeiten eröffnen, die sie für ihre Kunden attraktiv und dadurch wettbewerbsfähiger machen.

Und wo sind dann die Vorteile beim Nanocoating im Vergleich zum Standardprozess?

Nehmen wir als Beispiel den bereits angesprochenen Lackierprozess. Mit Plasmatreat brauchen Anwender keinen Ofen zur Trocknung mehr. Ist beispielsweise eine Lackieranlage 10 Meter lang, benötigen wir jetzt lediglich eine Anlage mit ca. 1 Meter Durchlauf. Neben dem reduzierten Footprint verbrauchen wir wesentlich weniger Material und reduzieren damit weitere Kosten. Zudem müssen beim Standard-Lackierungsprozess viele Lacke stundenlang nachtrocknen, um den richtigen Härtegrad zu garantieren. Unser Coating mit Plasma ermöglicht eine problemlose sofortige Weiterverarbeitung. Natürlich ersetzt das Nanocoating nicht jede Beschichtung, jedoch lassen sich bestimmte Anwendungen viel einfacher damit abdecken.

Herr Coenen, vielen Dank für Ihre Zeit.

www.plasmatreat.de

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