SONICGRIP

Problemstellung
Die Miniaturisierung in der Elektronik macht die Handhabung der immer kleiner und fragiler werdenden Bauelemente im Produktionsprozess zunehmend schwieriger. Bei der Platzierung der zu montierenden Teile kommen überwiegend mechanische Greifer oder Vakuumgreifer zum Einsatz. Bei beiden Varianten stehen Greifer und Bauteil miteinander in Kontakt und es besteht die Gefahr von zu hohen und inhomogen Kräften auf das Teil und damit das Risiko von Beschädigungen. Beim Greifen sehr leichter Bauteile lassen sich außerdem Adhäsionserscheinungen beobachten, die zur Folge haben, dass das Bauteil beim Ablegen am Greifer haften bleibt. Ein weiterer Nachteil dieser Greiftechnologien besteht darin, dass ein Greifen an funktionellen Oberflächen nicht möglich ist und somit oft zusätzliche Kontaktflächen am Bauelement vorgesehen werden müssen.
Aufbauend auf einem Funktionsmuster für die Handhabung von Halbleiterchips soll im Projekt ein berührungsloser Greifer entwickelt werden. Bei diesem Greifer schwebt das Bauteil in einem Schallfeld von etwa 30kHz 10-50µm unter einem Ultraschallwandler. Der Wandler enthält Bohrungen, welche mit Unterdruck beaufschlagt werden können. Durch geeignete Wahl des Unterdruckes wird der Schallstrahlungsdruck auf das Bauelement kompensiert und dieses in der Schwebe gehalten. Das Schallfeld sorgt neben einer konstanten Entfernung zur Wandleroberfläche gleichzeitig für eine automatische Zentrierung des Bauteiles. Durch Abschalten des Unterdruckes wird das Bauteil abgelegt.

Projektziele
Ziel des Projektes ist die Überführung des Funktionsmusters in einen industrietauglichen Greifer. Hierzu sind der Ultraschallwandler und die zugehörige Sonotrode deutlich zu verkleinern, auf unterschiedliche Formen von Bauteilen anzupassen und mit einer zuverlässigen und leistungsfähigen Ansteuerelektronik zu versehen. Es soll eine komplette Greifertechnologie für zwei unterschiedliche Anwendungsfelder entstehen.
Für die automatisierte Bestückung hoher Stückzahlen wird der Greifer in einen modifizierten Bestückungsautomaten integriert. Die Erprobung erfolgt anhand von Oberwellenfiltern. Diese Bauteile weisen Kantenlängen deutlich unter einem Millimeter auf und sind mit einer Genauigkeit von etwa 30µm zu positionieren.
Für die halbautomatische Bestückung kleiner und mittlerer Serien wird der Greifer in ein Handhabungssystem für Sonderbauformen integriert. Beispielprodukt sind Dehnungsmessstreifen, wie sie in Kraftsensoren Verwendung finden. Diese Teile erfordern eine hohe Präzision bei der Positionierung von bis zu 1µm. Gleichzeitig sind sie biegeschlaff und daher mit üblichen Technologien nur schwer beherrschbar.

Ergebnisse
Mit Projektabschluss soll je ein industrietaugliches Handhabungssystem für die beiden beschriebenen Anwendungen vorliegen und sowohl Funktionsfähigkeit als auch Zuverlässigkeit der entwickelten Verfahren und Anlagen anhand von Beispielprodukten nachgewiesen sein.

Anwendungspotenzial
Die Greifersysteme lassen sich in vielen Bereichen der Fertigung einsetzen. Sie bieten überall dort Vorteile, wo die zu verarbeitenden Bauelemente klein, zerbrechlich oder aufgrund ihrer Geometrie und Verformung schwer zu handhaben sind. Einsatzbereiche sind beispielsweise Handhabung-, Montage- und Klebeprozesse in der Produktion von Halbleiterbauelementen, elektrischen Leiterplatten, Mikrosystemen und Sensoren. Die präzise und schonende Handhabung noch kleinerer Komponenten ermöglicht den Endanwendern eine weitere Miniaturisier
ung und eine gesteigerte Funktionalität ihrer Produkte.