Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg

Prozessregelung für das Laserstrahl-Punktschweißen in der Elektronikproduktion



Datum: 11.02.2002


Autor


Berichterstatter

  • Prof. Dr.-Ing. M. Geiger
  • Prof. Dr.-Ing. F.-W. Bach, Universität Hannover

n der Elektronikproduktion werden im Besonderen für die Werkstoffe Kupfer und dessen hochleitfähige Legierungen miniaturisierte Schweiß-geometrien gefordert, deren Realisierung in den meisten Fällen, auch mit optimierten Parametern, nur schwer prozesssicher möglich ist. Es muss deshalb entweder bei geringer Wertschöpfung eine Prozesskontrolle Ausschuss erkennen oder bei hoher eine Prozess-regelung in Echtzeit Ausschuss vermeiden. Zu Methoden der Prozesskontrolle und -regelung in Echtzeit bei intrinsisch transienten Laserstrahl-Mikroschweißprozessen besteht allerdings ein Defizit in der Forschung. Daher nähert sich die Arbeit definiert einzelnen Problemkreisen der Prozessregelung. Zur Untersuchung von Algorithmen wird zunächst ein Versuchsaufbau erstellt, der über den Einsatz eines digitalen Signalprozessors die Pulsleistungsregelung in Echtzeit erlaubt. Experimente zur Strahlpositionsregelung und zur Energiebegrenzung während des Punktschweißprozesses nutzen eine Multisensoranordnung zur Detektion von Prozesszuständen. Die Auswertung der Zeitreihen aus Prozesssignalen geschieht innerhalb der Untersuchungen über die Zeitbereichsanalyse mit Merkmalextraktion, verschiedene Signaltransformationen, die Anwendung heuristischer Kriterien und über eine statistische Modellbildung. Ebenfalls werden die Auswirkungen einer Miniaturisierung der Wechselwirkungszone auf die Prozessstabilität in Theorie und Praxis betrachtet. Für den in der Elektronikproduktion wichtigen Verbindungstyp Schweißung in der Kehle weisen Experimente die Detektierbarkeit definierter Abweichungen von Prozessparametern nach, die einfach in eine Prozesskontrolle oder -regelung umsetzbar sind. Am Ende der Arbeit stehen Ergebnisse, die teilweise eine direkte Umsetzung erlauben und das Verständnis für den Prozess und dessen Beobachtung und Regelung vertiefen.