Ultraschall Bonder
Stoffschlüssige Chip-/ Substratverbindungen
Mit dem Ultraschall Bonder von Tresky können Materialien ohne den Einsatz von Klebstoffen, Schrauben oder anderen mechanischen Befestigungen miteinander stoffschlüssig verbunden werden. Das Verfahren nutzt Ultraschallvibrationen, um Materialien zu schmelzen und dann zuverlässig zu verbinden.
Hochpräzise Verbindungstechnologie für temperaturempfindliche Bauelemente
Das Ultraschall Bonden ist ein Bonding-Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden und mechanisch stoffschlüssigen Verbindung zwischen einem Chip und einem Substrat. Bei dieser Methode werden hochfrequente Ultraschallschwingungen genutzt, um einen zuverlässigen Zusammenschluss von Halbleiterchips und Substraten herzustellen. Der Eintrag der Ultraschallenergie erfolgt beim Platzieren des Chips durch den Bondkopf, wobei sich die thermische Belastung im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren erheblich reduzieren lässt.
Zu den Vorteilen des Ultraschall Bondens gehören der geringer thermischer Eintrag, kurze Verarbeitungszeiten, eine hohe mechanische Festigkeit und die Möglichkeit, unterschiedliche Materialien zu verbinden. Somit eignet sich das Verfahren insbesondere für fortschrittliche Module wie Leistungsbauelemente, HF-Komponenten, MEMS und LED-Gehäuse. Insbesondere die Nachfrage nach kleineren, schnelleren und leistungsfähigeren elektronischen Geräten hat zu Innovationen in der Halbleiter-Packaging geführt. Hier hat sich das Ultraschall Bonden als bevorzugte Methode bei der Verarbeitung wärmeempfindlicher Chips durchgesetzt, da sich mit minimaler thermischer Belastung zuverlässige Verbindungen erzielen lassen.
Ultrasonic Bonding in semiconductor industry – The fast and clean process (EN)
Die Effektivität des Ultraschall DIE Bonders wird durch verschiedene variable Parameter bestimmt, etwa Bondkraft, Ultraschallleistung, Frequenz und Bondzeit. Diese Faktoren spielen eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Qualität und Zuverlässigkeit der hergestellten Verbindungen.
Das Ultraschall Bonden stellt somit eine Alternative zum Thermokompressions Bonden beim Flip Chip Bonden dar. Beim Flip Chip Bonden werden eine Reihe von Goldbumps an der Unterseite eines ICs mit vergoldeten Pads auf einem Substrat verbunden. Das reine Thermokompressions Bonden erfordert normalerweise Grenzflächentemperaturen in der Größenordnung von ≥280°C. Dieser Temperaturbereich kann indessen Packaging-Materialien, Laminate und einige empfindliche Mikrochips beschädigen. Mit Grenzflächentemperaturen von typischerweise 100 und 160 °C und die Bondkräften von 20 und 50 g/Bump reduziert dieses Verfahren den Materialstress. Die hochfrequenten Ultraschallschwingungen sorgen für eine gezielte lokale Erwärmung an der Schnittstelle zwischen Chip und Substrat, wodurch eine stabile Verbindung entsteht.
Mehrwerte
Taktzeitoptimierung
Durch das Ultraschall Bonden können aufgrund des Wegfalls der Vorwärmzeit kürzere Bondzeiten umgesetzt werden.
Hohe Leistungsdichte
Ultraschall Bonden ermöglicht die Herstellung von Hochleistungsbauteilen mit hoher Leistungsdichte.
Niedrige Wärmebelastung
Das Verfahren erzeugt im Vergleich zu herkömmlichen Bonding-Methoden eine geringere Wärmebelastung. So kann der Materialstress der Halbleiterkomponenten reduziert werden.
Zuverlässigkeit
Die Verbindungen, die durch Ultraschall Bonden hergestellt werden, sind zuverlässig und weisen geringe Ausfallraten auf. Dies ist entscheidend für die Qualität und Haltbarkeit elektronischer Bauteile.
Vielseitigkeit
Ultraschall Bonden kann mit einer Vielzahl von Materialien und Chiptypen verwendet werden, was seine Vielseitigkeit in verschiedenen Anwendungen erhöht.
Keine Fügestoffe
Beispielsweise in der Hochfrequenztechnik (HF) sind Klebe- oder Lötverbindungen häufig ausgeschlossen, da diese die Signalqualität radikal verschlechtern. Das Ultraschall Bonding schafft eine direkte Verbindung ohne vermittelnde Schicht.
Miniaturisierung
Ultraschall DIE Bonding ermöglicht die Miniaturisierung von elektronischen Bauteilen und trägt somit zur Entwicklung von kompakten und leistungsfähigen elektronischen Geräten bei.
Variable Parameter für das Ultraschall Bonding
- Bondkraft (Druck)
- Ultraschallleistung (Energie)
- Frequenz (Schwingung)
- Bondzeit