Data Modul: Techniktrends beim Bonding »Stetige Prozessoptimierung«

LOCA-Bondingmaschinen im Reinraum an Data Moduls Produktionsstandort in Weikersheim

Auf ein mittlerweile fünfjähriges Know-how blickt Data Modul beim Bonding zurück, aber »hinzukommende Anforderungen wie Materialveränderungen und applikationsbedingte Ansprüche bedingen eine stetige Prozessoptimierung«, betont Markus Hell, Product Marketing Manager Touch Solutions.

Markt&Technik: Wann genau haben Sie mit Bonding begonnen? Wie lange hat es gedauert, bis Sie die Technologie im Griff hatten, und wie ist der Status Quo?

Markus Hell, Data Modul: Erste Überlegungen und Versuche begannen 2011, die erste LOCA-Einschlittenmaschine wurde Anfang 2012 angeschafft. Bis die vollständige Integration in die Serienproduktion abgeschlossen war, haben wir drei bis sechs Monate lang Testläufe durchgeführt. Wegen der großen Nachfrage und Kapazitätserhöhung haben wir mittlerweile eine OCA- und zwei weitere LOCA-Maschinen, die aufgrund der gesammelten Erfahrung in kurzer Zeit für Serienproduktionen einsetzbar waren. Die Lernkurve war anfangs steiler, mittlerweile laufen die Prozesse stabil und gleichbleibend. Auch wenn wir die bestehenden Prozesse beherrschen, werden sie dennoch kontinuierlich verbessert. Neue Technologien (Touch) und Verfahrenstechniken (Bonding) müssen ebenso ununterbrochen entwickelt, gefunden und etabliert werden, um den Marktanforderungen entsprechen zu können.

Muss man inzwischen die Bonding-Technik hausintern beherrschen, um konkurrenzfähig zu sein? Was sind die Vorteile, wenn man die Technologie im Haus hat?

Das muss natürlich jedes Unternehmen für sich entscheiden. Für uns ist es definitiv notwendig und richtig, inhouse zu bonden und unser Know-how hier immer weiter auszubauen. Vor Installation der unterschiedlichen Bondingverfahren bei uns wurden PCAP-Touches mit Gläsern und Display extern gebondet. Gewährleistung, Kommunikation, Anpassung, Qualitätsfragen und Zuständigkeit bei fehlerhaften Gesamtgeräten (Komponente, Transport, Assemblierung) waren für uns damals immer kritische Punkte, die dann letztlich auch zur Entscheidung geführt haben. Die Varianz in der Komponentenauswahl (Display, Touch, Glas) und die gestellten Marktanforderungen für die Flexibilität machen es heute für uns noch unabdingbarer, verschiedenste Bondingverfahren und -methoden in Eigenregie anzubieten.

Können Sie die Vorteile und Nachteile der diversen Bondingverfahren skizzieren?

Wir unterscheiden grundsätzlich die vier Verfahren AirGap, LOCA ((Liquid Optical Clear adhesive), OCA (Optical Clear adhesive) und GEL-Bonding. AirGAP ist bekannt aus der Assemblierung von resistivem Touch und Display bzw. Display mit Frontglas mit einem doppelseitigen Industrieklebeband. Der Prozess ist reversibel und kostengünstiger, denn die Investitionen in die Produktionsanlage sind überschaubar, das Produktionsverfahren und die Materialkosten sind niedrig. Die Anforderungen an die Produktion sind auch nicht ganz so hoch, wie bei anderen Verfahren. Nachteile sind die Luftspalte und die damit einhergehenden, möglichen Verunreinigungen sowie die entstehende Optik (Bruchkante/Reflexionen). Durch die Luftschicht ist das Gesamtgerät auch nicht ganz so robust.

LOCA, das zweite von Ihnen angeführte Verfahren, haben Sie 2011 etabliert. Was war der Grund?

Das Verfahren passt am besten zu PCAP-Glassensoren, Frontglas und Standarddisplays. Es entsteht eine schöne Optik (keine Reflexionen), und die Gesamteinheit ist danach wesentlich robuster. Flexible Produktionsanforderungen (ungleiche Oberflächen bei Touch, Display und Glas werden durch Flüssigkleber ausgeglichen) machen unabhängiger von der gelieferten Materialqualität. Anwendbar für Frontglas/Touch und Touch/Display-Bonding, und das Bezel ist beim Display auffüllbar. Von Vorteil sind zudem die hohe Klebespezifikation (Temperatur) und die UV-Beständigkeit. Beim Aushärten kommt es zu keiner mechanischen oder thermischen Belastung. Als Nachteil zu nennen ist das erforderliche hohe Fertigungs-Know-how (Maschinen, Kleber, Komponenten und Prozess), außerdem ist das Verfahren irreversibel und materialkostenintensiver (Klebeband vs. Flüssigkleber). Die Produktionsschritte sind umfangreicher, für eine optimierte Ausbeute ist eine höhere MOQ nötig. Last but not least fallen deutlich höhere Investitions- und Rüstkosten an.

Bleiben noch die beiden Verfahren OCA und GEL-Bonding …

Das OCA-Bonding wurde bei uns 2016 etabliert für die (Roll-)Lamination von PCAP-Film-Sensoren mit Frontgläsern plus Autoklav. Als Vorteil erweist sich, dass die Klebeschicht des Foliensensors direkt genutzt wird und eine Integration von Splitterschutz-, EMV- oder Optik-verbessernden-Folien/Filtern möglich ist. Nachteilig ist die mechanische/thermische Belastung bei der Rolllamination und bei der Aushärtung (Druck und Temperatur) im Autoklaven. Beim GEL-Bonding – das planen wir für 2018 – werden zugeschnittene Gelflächen für das Verkleben rahmenloser Displays auf den Polarizer gerollt und anschließend unter Vakuum mit dem Sensor und dem Coverglas verklebt. Von Vorteil ist, dass rahmenlose Displays mit deutlich höherer Yield gebondet werden können. Nachteilig ist, dass der Zuschnitt der Gel-Fläche ein zusätzlicher Verarbeitungsschritt und immer displayspezifisch anzufertigen ist.