Klebetechnologien

Klebematerialien können auf verschiedene Weise zwischen zwei Fügepartnern, z.B. Chip und Substrat, appliziert werden: Dispensen, Schablonendruck, Pin-Transfer oder ein als Zwischenträger fungierender Klebefilm.

Die Finetech Lösung

Wärmeleitender Kleber

  • Das Prinzip wärmeleitender Kleber

Wärmeleitende Kleber werden z.B. genutzt, um Chip auf ein Board (COB), einen Die auf ein Substrat oder ein Substrat auf ein Heatsink zu bonden. Die elektrischen Verbindungen können bei Bedarf z.B. über Drahtbondprozesse realisiert werden.

Entsprechend der Abmaße der anhaftenden Oberfläche kann die benötigte Klebermenge per Siebdruck aufgebracht, mit Pin/ Punch aufgestempelt, der gesamte Chip in Kleber gedippt oder Kleber mit feiner Kanüle dispensed werden. Der Kleber wird direkt nach dem Auftragen mit einem beheizten Tool oder Chuck per Snap-Curing innerhalb weniger Sekunden oder später in einem Batchofen ausgehärtet.

Isotropic Conductive Adhesives - ICA

  • Das Prinzip von Isotropic Conductive Adhesives
    Das Prinzip von Isotropic Conductive Adhesives

Falls die elektrische Verbindung über den Kleber selbst hergestellt werden soll, werden mit elektrisch leitenden Partikeln gefüllte Klebstoffe (Isotropic Conductive Paste (ICP) als Lotersatz dispensed.

Der Umgang mit solchem Kleber entspricht weitgehend dem von wärmeleitenden Kleber (siehe oben). Immer wenn im Zusammenhang mit Oberflächenmontage elektrische Verbindungen etabliert werden sollen, ohne dass der beim Löten notwendige Wärmeeintrag erlaubt ist, kann anstelle von Lot elektrisch leitfähiger Kleber genutzt und in einem Curing-Prozess beim deutlich geringeren Temperaturen ausgehärtet werden. ICA findet man z.B. bei auf der Rückseite kontaktierten LEDs, aber auch bei Standard SMD Bauteilen und sogar als Flip Chips montierte Bauteilen mit größerem Pitch.

Anisotropic Conductive Adhesives - ACA

  • Das Prinzip des ACF-Bondens
  • Das Prinzip des ACP-Bondens

Anisotropic Conductive Adhesives (ACA) sind ebenfalls mit leitfähigen Partikeln gefüllt, selbst aber nicht elektrisch leitfähig. Sobald dieser Kleber zwischen zwei Flächen aufgebracht wird, verbinden sich die Partikel sowohl mit jenen als auch miteinander und bilden eine nur in eine Richtung leitfähige Schicht. Der Kleber ist sowohl als Paste (ACP) als auch als Film (ACF) erhältlich.

Für die mechanische Befestigung, Wärmeleitung und für eine multiple elektrische Kontaktierung mit nur einem Kleber ist ACA perfekt geeignet. Dadurch wird der Flip Chip Prozess deutlich vereinfacht. Der Hauptvorteil dieser Materialien liegt in der geringen Bondtemperatur. Das Curing der Verbindung erfolgt sehr schnell über die Zufuhr von Kraft und Wärme von oben sowie zusätzlicher Erwärmung von unten. Nachteilig hingegen sind die hohen Bondkräfte, die benötigt werden, um die leitenden Partikel im Kleber zu brechen und somit die Leitfähigkeit herzustellen. Eine akkurate Ausrichtung in Verbindung mit reproduzierbaren Andruckkräften garantiert eine beständige Verbindung zwischen den Fügepartnern.

ACF-Bonden

Ein Beispiel, wann ACF im Zusammenhang mit Chip-on-Glass-Bonden (COG) eingesetzt wird, ist die Montage von Treiberchips auf LCD-Panels. Anders als bei den meisten anderen Bondmethoden ist ein AFC-Bondverbindung reworkfähig. Ein defektes Bauteil kann entfernt und das Glaspanel gereinigt werden. Anschließend werden neue ACF-Preforms entweder mit dem ACF-Modul oder manuell mit einer Pinzette platziert.

Wird Anisotropic Conductive Film (ACF) genutzt, sind folgende Prozessschritte nötig:

  • Pre-Bonden (Kraft und Temperatur) des ACF zum Substrat, nachdem die Sicherheitsschichten des Films entfernt wurden
  • Ausrichtung des Chips zum Substrat
  • Platzierung des Chips auf dem Film
  • Bonden mit Kraft und Temperatur

 

ACP-Bonden

Beispielsweise in RFID-Anwendungen dient Anisotropic Conductive Paste dazu, die Chips auf den Antennen-Filmen zu fixieren. Die Chips weisen nur einige wenige Pads auf, auf die die Bumps oder flache ("coined") Bumps aufgeprägt werden. Die leitfähigen Partikel werden zwischen die Kontakte gedrückt und mittels Snap-Curing über ein beheiztes Tool und evtl. einen beheizbaren Chuck ausgehärtet.

Lediglich ein passendes Dispense-Modul wird benötigt, um ACP-Prozesse in das Flip Chip Bondsystem zu integrieren.

Stud Bump Bonden

  • Das Prinzip des Stud Bumpings
    Das Prinzip des Stud Bumpings

Eine weitere Möglichkeit, zwei Kontakte elektrisch zu verbinden, besteht in der Nutzung von ungefülltem, nicht leitenden Kleber (NCA) und Stud Bumps. Das bedeutet, leitendes Material (z.B. Gold) wird auf die Pads des Chips gebumped. Dann wird der Kleber zwischen Chip und Substrat appliziert  und die beiden Fügepartner aufeinandergepresst. Während des Pressens wird der Kleber durch die Goldbumps verdrängt, die nun für mechanische Stützung und Halt sorgen.

Diese Technik, elektrische Kontakte miteinander zu verbinden, erfordert sorgfältig vorbereitete Flip Chips mit Goldbumps. Die Stud Bumps können mit einem Wire Bonder (Ball Bonder), der im Stud Bumping Modus arbeitet, aufgebracht werden. Anschließend werden die Dies mit einem Flip Chip Bonder montiert und die Goldbumps gegen die Kontaktpads gedrückt.

Nachdem der Chip in den Kleber platziert wurde, muss er vom Tool in der jeweiligen Position gehalten und mit Temperatur gecured oder mit UV-Licht aktiviert werden.

Optische Kleber

Für optische Anwendungen kann es von Bedeutung sein, Kleber mit geeigneten optischen Eigenschaften zu verwenden, z.B. Brechungsfaktor.

Falls Kleber auf die Hauptachse eines optischen Systems positioniert wird und somit die optischen Eigenschaften beeinflusst, muss er speziell dafür geeignet sein. Nach dem Dispensen und Montieren kann der Kleber sofort mit UV gecured werden.

Applikationen, die optische Kleber voraussetzen, sind z.B. die Montage von Glasabdeckungen, Linsenhalterungen oder Fiberchipkupplungen.

ACF Bonder für große Kräfte

  • ACF Bonder für große Kräfte
    Bondkräfte bis 700 N bei herausragender Koplanarität

Für das vielseitig einsetzbare Bondsystem FINEPLACER® pico ma wurden in Ergänzung der bestehenden Konfiguration für Anisotropic-Conductive-Film-Anwendungen (ACF) weitere Modullösungen entwickelt.

  • Unterstützt Bondkräfte bis 700 N
  • 5 µm Platziergenauigkeit
  • Herausragende Koplanarität auch bei großen Bondkräften

FINEPLACER® Bondsysteme

  • FINEPLACER® femto
    Automatischer Sub-Micron Die Bonder
  • FINEPLACER® matrix ma
    Halbautomatischer Die Bonder
  • FINEPLACER® lambda
    Flexibler Sub-Micron Die Bonder
  • FINEPLACER® pico ma
    Vielseitiges Die Bonding System
  • FINEPLACER® pico ama
    Automatischer Flip Chip Bonder

Dank der modularen Systemarchitektur können FINEPLACER® Bondsysteme für nahezu alle Applikationsanforderungen konfiguriert werden.

Im Kern ergeben sich Abgrenzungsmerkmale zwischen den Maschinen z.B. aus:

  • Grad der Automatisierung
  • Optische Auflösung
  • Platziergenauigkeit

Informieren Sie sich hier über unsere Produktpalette oder wenden Sie sich direkt an Ihren Finetech Ansprechpartner, um gemeinsam das für Sie optimale Equipment zu finden.

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