Anforderungen
Je höher die Spannung, desto höher die Anforderungen. Der Semix® 5 Gehäuse Bondrahmen ist ein Leistungsmodul, das in zahlreichen Stromrichtern z. B. in der Klimatisierung, in Antriebssystemen oder Solarwechselrichtern weltweit verbaut wird. Einsatzgebiete mit oft extremen thermischen und dynamischen Belastungen. Im Auftrag eines führenden Herstellers von Leistungselektronik-Komponenten brachten wir die Hybridbaugruppe erfolgreich in Serie mit allen erforderlichen Entwicklungs-, Fertigungs- und Montageservices.
Neben der Bondfähigkeit der Metallteile und der Positionierungsgenauigkeit der Metalleinleger im Werkzeug stand die Isolations- und Hochspannungsfestigkeit der Baugruppe im Vordergrund unserer Planung. Trotz der über 20 Metallteile sollte das Leistungsmodul kompakt und gleichzeitig möglichst flexibel für Weiterentwicklungen ausgelegt werden. Um eine zuverlässige Abdichtung beim Vergießen sicherzustellen, galt es zudem eine einheitlich hohe Ebenheit und Maßhaltigkeit der Gehäusekomponenten umzusetzen. Und das bei besonders schnellen Einlege- und Zykluszeiten.
Prozess
Als Systemlieferant profitieren unsere Kunden von einem umfassenden Spektrum an Industrialisierungsservices, der entsprechenden Fertigungstechnologien und Montagemöglichkeiten am Produktionsstandort. So auch beim Semix® 5, für dessen Produktion wir eine spezielle Einlegehand zum Bestücken der Metallteile in die Kavität entwickelten. Neben der kompletten Prozessentwicklung und Werkzeugkonzeptionierung werden alle Stanzteile und Umspritzungen in unserem Haus produziert. Lediglich die Pressfit Pins werden auf Endlosband zugekauft.
Unmittelbar nach dem Trenn- und Biegeprozess werden die Pressfits über eine eigens entwickelte pneumatische Einlegevorrichtung der Drehtellermaschine für den Spritzgussprozess zugeführt. Ein klarer Vorteil, da die Zykluszeit verkürzt und sowohl Prozessstabilität als auch Produktionskapazität deutlich erhöht werden. Da sich der Thermoplast in der Abkühlphase leicht verzieht, mussten von Anfang an Korrekturschleifen eingeplant werden, um die geforderte Ebenheit der Leiterplattenauflage zu erreichen. Teilweise wurden Flächen sogar empirisch angepasst.
Das Material des Spritzgussgehäuses besteht aus einem robusten PPS GF40, das eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweist und über einen außergewöhnlichen CTI-Wert (Isolationsfähigkeit) verfügt. Alle Leistungsanschlüsse samt Grundplatte sind aus Kupfer mit selektiver Vernickelung der Anschlusslaschen gefertigt. Die zugekauften Steuerkontakte verfügen über einen bondfähigen ALSi-Bereich und die erforderliche Pressfit-Geometrie.
Im Anschluss an die Montage und das Anbringen zweier laserfähiger Aufkleber, durchlaufen die Teile eine 100 Prozent Hochspannungsprüfung. Erst nach dieser finalen Qualitätskontrolle erfolgt die abschließende Verpackung in die vom Kunden bereitgestellte Pendelverpackung.
Ergebnis
Heute fertigen wir in einem Jahr über 200.000 Semix® 5 Bondrahmen im 3-Schicht-Betrieb. Dank der Durchführung aller Prozesse im Haus erhöht sich die Prozesseffizienz deutlich. Entsprechend können Kosten, Zeit und Energieverbrauch reduziert werden, da unnötige Transportwege und externe Arbeitsschritte wegfallen. Auch die Fertigung der Gehäuse auf der vertikalen Drehtischmaschine mit zwei Auswerferseiten spart Zeit und Kosten, da während der Spritzzyklen bereits die nächsten Einlegeteile vorbestückt werden können.
Jeder Prozessschritt wird mittels Messmaschinen, Lehren, Messuhren und Messschiebern permanent überwacht und im CAQ-System dokumentiert. Auch dies ist ein wichtiger Erfolgsfaktor, wenn es um Reproduzierbarkeit und Toleranzen im Mikrobereich geht.
3
Werkzeugsätze
4
umspritzte Einlegeteile pro Jahr
16
kg Materialdurchsatz
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