Optical Bonding bei Data Modul »Wir haben die Lernkurve des Bonding-Prozesses abgeschlossen«

Markus Hell, Data Modul
Markus Hell, Data Modul

Der Displayspezialist Data Modul begann 2008 mit der Entwicklung eigener PCAP-Touchsensoren unter dem Brandnamen easyTOUCH. Schnell erkannte Data Modul die Notwendigkeit, inhouse auch die Bonding-Technologie zu implementieren, und hat diese kontinuierlich am Standort Weikersheim ausgebaut.

Dazu ein Gespräch mit Markus Hell, Product Marketing Manager Touch Solutions von Data Modul.

Markt&Technik: Was gab den Ausschlag für Data Modul, sich mit der Bonding-Technologie als hauseigene Dienstleistung zu befassen?

Markus Hell: Die Verbindung zwischen Touchsensor und Coverglas ist ein wesentlicher Bestandteil auf dem Weg zum perfekten Touchsystem. Ausschlaggebend hierfür ist, dass bei diesem Verbund kein Luftspalt entsteht, was Touchfunktionalität und optische Eigenschaften durch eine weitere Schicht einschränkt. Seit 2012 bauen wir die vollautomatischen Produktionsprozesse auf Grund des zunehmenden Bedarfs an industriellen PCAP-Lösungen mit individueller Glasoberfläche immer weiter aus und erhöhen und optimieren Qualitätsstandards kontinuierlich. Das Thema Displayveredelung und PCAP Touch hat eine hohe Bedeutung für unsere Wertschöpfungskette. Optical Bonding ist inzwischen eine der Kernkompetenzen von Data Modul.

Welche Bonding-Technologien setzt Data Modul ein?

Wir setzen eine Flüssigverklebung ein, die unter UV-Licht aushärtet. Dieses Verfahren wird auch LOCA-Bonding genannt (siehe Kasten). Das ist ein sehr schonender Prozess, der den Touch-Sensor weder mechanisch noch thermisch beansprucht. Ein Funktionstest der Glas/Touch-Einheiten im Nachgang ist daher nicht notwendig. Aber wir selektieren nach unserer optischen Spezifikation zu 100 Prozent fehlerhafte Einheiten aus, so dass der Kunde  nur 100 Prozent einwandfreie Ware erhält. Durch die gesammelte Erfahrung haben wir die Ausbeute kontinuierlich verbessert. Es gibt jedoch keinen Prozess, der zu 100 Prozent nur einwandfreie Einheiten produziert.  Wir gehen aber davon aus, dass bei unserem Prozess die Yield-Rate im Vergleich zu anderen Technologien sehr gut ist. Der Erfolg, den wir mit unserer jahrelangen Bonding-Dienstleistung am Markt als anerkannter Spezialist haben, spricht schließlich für sich.

An welchem Standort und in welchen Räumlichkeiten - also welche Reinraumklasse - läuft der Bonding-Prozess?

Wir betreiben von Beginn an alle Bondingmaschinen in Reinräumen der Klasse 7 am Standort Weikersheim. Das ist nicht selbstverständlich, wie die Vergangenheit mit externen Bondingpartnern gezeigt hat. Viele greifen auf Floatboxen zurück, die jedoch unseren Qualitätsstandards für eine staubfreie Umgebung nicht genügen.  Mit einer Fläche von 18.000 Quadratmetern werden an unserem Produktionsstandort neben dem Verkleben die Systeme auch assembliert und von dort aus in die ganze Welt geliefert, vor allem nach Europa und in die USA. Emerging Marktes sind zum Beispiel die Türkei.

Was ist das Besondere an der von Data Modul umgesetzten Technologie?

Die Flüssigverklebung ist universell einsetzbar und breitet  sich auf unterschiedlichen Covermaterialien optimal und blasenfrei aus, z.B. Gläser, Kunststoffe wie PMMA oder Polycarbonat oder auch TFTs. Der Kleber gleicht Höhenunterschiede und Unebenheiten bei den Covermaterialien aus, denn auch ein Glas ist nie zu 100 Prozent plan. Folienverklebungen hingegen hätten den Nachteil, dass Unebenheiten nicht ausgeglichen werden oder vergilben können. Zudem hat unser Kleber einen weiteren Vorteil: Er ist silikonfrei und diffundiert nicht. Dadurch ist er alterungsbeständig. Unsere Flüssigverklebung ist von -40 bis +100 °C spezifiziert und daher witterungsbeständig, und es tritt keine Delamination durch Sonneneinstrahlung oder durch sonstige Witterungseinflüsse auf.

 

Bilder: 2

Data Modul

Optical Bonding

Seit wann betreibt Data Modul das Display-Bonding?

Wir praktizieren das Bonding schon seit vier Jahren. Vor acht Jahren haben wir angefangen, PCAP-Sensoren zu entwickeln, und sind seit sechs Jahren damit in Massenfertigung. Im Zuge dessen kam dann auch die Anforderung, einen Bonding-Prozess anzubieten. Anfangs wurde mit Partnern in Europa zusammengearbeitet, die eine Rolllamination verwendet haben oder mit Heißlamination gearbeitet haben. Diese Verfahren hatten den Nachteil, dass sie den Touch Sensor durch Temperatur beschädigt oder durch nachgelagerte Prozesse mechanisch gestresst haben. Das hat zu hohen Ausfällen geführt. Daher haben wir uns entschlossen, den Prozess ins Haus zu holen.

Zu Beginn haben wir einen manuellen Bonding-Prozess angewendet. Seit drei Jahren arbeiten wir mit maschinellem Bonding, anfangs mit einer Maschine, nur ein Jahr später haben wir bereits in eine zweite Anlage investiert aufgrund der stark wachsenden Nachfrage. Und wir expandieren weiter: Durch die Verdoppelung der Reinraumflächen und die Erweiterung des Maschinenparks um eine dritte Bondingmaschine mit Doppelschlitten für vollflächiges Verkleben von zwei Einheiten gleichzeitig erhöhen wir die Produktionskapazität ab Jahresmitte bei Vollauslastung um über 50 Prozent. Mittels einer vollautomatischen Gläser- und Touchreinigung werden zusätzlich Kosten- und Zeitaufwand optimiert und ein größerer Output erzielt.

In welchen Anwendungsbereichen werden die gebondeten Systeme aus Ihrem Haus eingesetzt?

Die Anwendungen gehen größtenteils in den HMI-Bereich in unterschiedlichen Märkten: vor allem klassische Industrie, Messtechnik, Outdoor,  Medizintechnik und Weiße Ware.

Welche Display-Größen können bei Data Modul verarbeitet werden?

Wir verarbeiten 3,5 Zoll bis 32 Zoll für Glas auf Touch. Alles darüber kann im manuellen Prozess für Kleinserien gefertigt werden. Prinzipiell gibt es beim manuellen Bonden zumindest in der Theorie keine Größenbeschränkung.  TFTs können wir vollautomatisch bis 17,3 Zoll bonden. Alle Größen darüber können wir im semi-automatischen Prozess fertigen, also z.T. mit der Maschine und z.T. manuell.

Welche Kapazitäten hat die Display-Bonding-Linie bei Data Modul?

Eine Jahresmenge von 500 Stück bei Lieferlosen ab 250 Stück ist für Projekte eine sinnvolle Mindestgröße. Typische Volumen von einzelnen Projektanfragen bei Data Modul sind 500, 1 K bis 5 K. Aber auch große Volumen sind möglich wie 10 K und in der Ausnahme auch 50 K. Unser Maschinenpark ist derzeit optimal ausgelastet. Die Investitionen in weitere Anlangen war jedoch ein wichtiger Schritt zur rechten Zeit, um Kapazitäten auch in Zukunft voll auszuschöpfen. Bei möglichen Engpässen haben wir die Möglichkeit - wenn notwendig - auf einen Zwei- oder sogar Dreischichtbetrieb aufzustocken.     

Inwieweit arbeiten Sie - zum Beispiel bei großen Mengen - auch mit asiatischen Partnern zusammen?

Wir haben zwar theoretisch die Möglichkeit, mit Partnern in Asien zu arbeiten, aber es ist unser Bestreben, den Prozess in Deutschland zu halten. Und da wir uns im Industriemarkt bewegen, überschreiten die Projekte erfahrungsgemäß die Größe von 10 K Jahresvolumen nicht.

Der asiatische Markt spezialisiert sich sehr stark auf Consumerapplikationen, es ist also schwierig, einen Partner zu finden, der die Anforderungen des Industriemarktes versteht und bereit ist, kleinere Stückzahlen zu fertigen. Auf unserer Bondingmaschine sind in den letzten vier Jahren mehrere Tausend verschiedene Produkte gelaufen.  
Indem wir den Prozess in Deutschland haben, bleiben wir sehr flexibel. Wir können das modulare System-Konzept von Data Modul hier also voll ausschöpfen. Der Kunde kann sich das TFT, Touch und das Coverglas aussuchen - dies passen wir individuell an. Das Bonding im Haus gibt uns hierbei die Möglichkeit, verschiedene Kundenwünsche schnell und flexibel zu realisieren.

Ihr Bonding-Prozess ist ja schon lange Zeit erprobt. Inwieweit arbeiten Sie dennoch an einer Weiterentwicklung Ihrer Technologie?

Wir setzen weiterhin auf Flüssigbonden, forschen und evaluieren aber natürlich stetig weiter. Wir wollen unsere Yield-Rate weiterhin verbessern, speziell auch beim TFT-Bonden. Hierbei ist es besonders wichtig, das TFT abzudichten, um zu vermeiden, dass Bondingkleber in das Display eindringt. Dieser Prozess lässt sich nicht auf jedem TFT gleichermaßen anwenden und erfordert im Vorfeld eine genaue Evaluation. TFT-Bonden ist nach wie vor ein großes Thema und wird stark nachgefragt, vor allem in der Nordic-Region Europas und in den USA.   

Und ein kurzer Blick in die Zukunft?

Aus Applikationssicht wird verstärkt der Medical-Bereich den Markt antreiben. Data Modul ist hierfür bestens gerüstet. Wir arbeiten derzeit auch an der Medizin-Zertifizierung.  Zusammengefasst lässt sich sagen: Wir haben die Lernkurve des Bonding-Prozesses abgeschlossen und sehen uns für die Zukunft perfekt aufgestellt.