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Prozesstechnik und Engineering – Von der Theorie zur fehlerfreien Produktion
Die beste Materialauswahl ist wertlos, wenn der Fertigungsprozess nicht die erforderliche Präzision und Sauberkeit aufweist. Optical Bonding ist ein Hochpräzisionsprozess. Das gilt insbesondere für HMI Systeme, bei denen optische Qualität, mechanische Robustheit und zuverlässige Touch- und Display-Funktion gleichzeitig sichergestellt werden müssen.
Reinraumumgebung: Die Notwendigkeit von Sauberkeit
Ein einziges Staubpartikel von 50 µm Größe, das zwischen den Schichten eingeschlossen wird, ist für das menschliche Auge deutlich sichtbar, was das Produkt ungeeignet zum Verkauf macht. .
Typische Anforderungen für Reinräume:
- ISO-Klasse 7 für allgemeine Prozessbereiche
- ISO-Klasse 5 für kritische Laminierungs- und Inspektionsbereiche
Erforderlich sind:
- HEPA/ULPA-Filter
- spezielle Reinraumkleidung
- strenge Reinigungsprotokolle
Das optische Bonden beziehungsweise die Lamination muss daher unter kontrollierten Bedingungen im Reinraum erfolgen, um Partikel, Luftblasen und Verunreinigungen zuverlässig zu vermeiden.
Oberflächenvorbereitung: Die Grundlage für perfekte Haftung
Die Oberflächen von Glas oder Touchsensor und Display müssen vor dem Bonding absolut sauber und chemisch aktiviert sein, um eine maximale Haftung zu gewährleisten. Der Prozess umfasst mehrere Schritte: eine Nassreinigung mit deionisiertem Wasser und speziellen Reinigungsmitteln, um grobe Verunreinigungen zu entfernen, gefolgt von einer Trocknung in einem partikelfreien Ofen. Der kritischste Schritt ist die Plasma-Behandlung. Dabei werden die Oberflächen einem Niederdruck-Plasma ausgesetzt, das die letzten organischen Verunreinigungen auf molekularer Ebene entfernt und die Oberflächenenergie erhöht. Dies verbessert die Benetzbarkeit durch den Klebstoff und schafft zusätzliche chemische Bindungsstellen, was zu einer deutlich höheren und dauerhafteren Adhäsion führt.
Laminierung und Aushärtung:
Präzision unter Vakuum
OCA-Laminierung
Der eigentliche Laminierungsprozess erfordert höchste Präzision. Bei der OCA-Laminierung wird der bereits vorgehärtete Klebefilm zunächst auf das Deckglas, den Touchsensor oder das Display aufgebracht. Anschließend werden die beiden Komponenten in einem hochpräzisen Werkzeug mit einer Genauigkeit von ±0,1 mm oder besser ausgerichtet. Ein Stempel oder eine Rolle presst nun die Komponenten mit definiertem Druck und Temperatur zusammen. Nach der Laminierung wird das gebondete Teil in einem Autoklav (Vakuumkammer) einem hohen Druck (ca. 5 bar) und einer moderaten Temperatur (ca. 50°C) ausgesetzt, um alle Luftblasen inklusive kleiner Mikroluftblasen zu entfernen und die Haftung zu maximieren.
OCR - optisches-Bonding
Beim OCR-Bonding wird der flüssige Klebstoff in einem ersten Schritt präzise auf das Deckglas mit den Touchsensor oder das Display dispensiert. Die zweite zu bondende Komponente wird dann langsam abgesenkt, um den Klebstoff gleichmäßig zu verteilen. Die Aushärtung erfolgt je nach Materialtyp (Acrylat oder Silikon) durch Bestrahlung mit UV-Licht definierter Wellenlänge und Intensität, bei Raumtemperatur oder moderater Temperatur. Je nach Verfahren und Material kommen zusätzlich Vakuumkammern zum Einsatz. Der Aushärtungsprozess muss exakt kontrolliert werden, um Schrumpfung und Spannungen im Klebstoff zu minimieren.
Ziel des OCR Bondings ist die Erzeugung eines luftfreien, homogenen und dauerhaft stabilen optischen Verbunds. Im Gegensatz zu OCA erlaubt OCR eine vollständige Anpassung an komplexe Geometrien, große Flächen sowie gekrümmte Substrate.
Qualitätskontrolle: 100 % Inspektion
Nach dem Bonding-Prozess muss jede einzelne Einheit einer strengen Qualitätskontrolle unterzogen werden. Die Automatisierte Optische Inspektion (AOI) verwendet hochauflösende Kameras und spezielle Beleuchtung, um Defekte wie Partikel, Blasen, Kratzer oder Delaminationen zu erkennen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind. Zusätzlich werden funktionale Tests durchgeführt, um die optische Performance (Transmission, Haze, Farbgenauigkeit) und gegebenenfalls die Funktion des Touch-Sensors zu überprüfen. Nur Produkte, die diese 100 %-Inspektion bestehen, werden an den Kunden ausgeliefert.
Hinweis zu technischen Angaben in diesem Kapitel
Die in diesem Kapitel genannten technischen Werte, Prüfprofile und Leistungsangaben dienen der fachlichen Einordnung. Konkrete Ergebnisse hängen vom jeweiligen Displayaufbau, Materialsystem, Bondingprozess, Einsatzprofil und Qualifikationsumfang ab. Produktspezifische Werte werden projektbezogen anhand von Datenblättern, Messungen, Prüfberichten und Kundenspezifikationen validiert.