Thermokompression

Thermokompressionsbonden ist beim Drahtbonden und Flip-Chip-Bonden einsetzbar. Die Anschlüsse müssen dafür aus duktilem Material bestehen, z.B. Stud Bumps hergestellt aus Golddrähten. Diese werden entweder auf dem Substrat oder dem Bauteil aufgebracht. Gegenüber dienen flache Kontakte, vorzugsweise aus demselben Material, wie Verbindungspartner.

Ohne dass das Material der Anschlüsse aufgeschmolzen werden muss, erzeugt ein Thermokompressionsprozess eine stoffschlüssige Verbindung mit ausreichender mechanischer Festigkeit, Stabilität und guter elektrischer Leitfähigkeit. Insbesondere im Zusammenhang mit Flip Chip Bonding verbessert dieser Prozess die RF-Eigenschaften der Verbindung.

 

 

  • Stud Bump aus Gold, 300-fache Vergrößerung, ø ≈ 50 µm

Was sind die Herausforderungen?

  • Gleichzeitig Kraft und Wärme auf das Bauteil einwirken lassen
  • Versteifter Substratheizer, um Bondkräfte ohne Deformation zu absorbieren
  • Wärmebedingter Drift der beheizten Fläche über eine große Temperaturspanne verhindern (erfordert intelligente Stützelemente in Verbindung mit wärmeausgleichenden Materialen)
  • Thermisch und mechanisch stabile Chipheizung
  • Konstante, fein auflösende Steuerung der Bondkraft, um auch sehr dünne und brüchige Materialien sowie große Bauteile mit vielen Bumps bonden zu können
  • Parallelität im Mikrometerbereich zwischen Bauteil und Substrat gewährleisten (benötigt angepasstes Tooling bzw. Sensoren und Aktivatoren, um kleinste Abweichungen zu ermitteln und auszugleichen)

Die Finetech Lösung

Das Prinzip des Thermokompressionsbondens

  • Das Prinzip des Thermokompressionsbondens

Um eine Verbindung mit Thermokompression herzustellen, müssen Bauteil und Substrat zunächst auf ca. 300°C geheizt und anschließend für ca. 0,5 s mit definierter Bondkraft gegeneinander gedrückt werden. Nach dem Prinzip des Diffusionsschweißens entsteht eine sofort belastbare Verbindung.

Typische Prozessparameter für Thermokompression

  • Stud Bumps auf einem Gold-Layer

Gold (Au):
T = 200 … 320ºC
F = 0.1 … 0.7 N/Bump

Indium (In):
T > 60ºC
F = 0.02 N/Bump

Integriertes Prozessmanagement (IPM)

Das Integrierte Prozessmanagement (IPM) ist das Herzstück eines FINEPLACER® Bondsystems - dort, wo alles ineinandergreift. IPM ist dabei mehr als bloßes Wärmemanagement. Es überwacht und synchronisiert alle Prozessmodule und daran gekoppelte Parameter:

  • Gesteuerte und präzise ausbalancierte Interaktion von Ober- und Unter(vor)heizsystemen und Kühlung
  • Steuerung von Temperatur, Zeit, Kraft, Leistung, Energie, Fluss
  • Prozessintegrierte Licht- und Kamerasteuerung
  • Kontrollierte Einbindung von Prozessgasen

IPM ist hochkomplex, gleichzeitig ganz einfach zu bedienen. Über die grafische Benutzeroberfläche der Betriebssoftware hat der Anwender die perfekte Kontrolle über alle benötigten Einstellungen. Per Drag 'n Drop können ganz einfach Temperaturrampen gezogen oder Prozessmodule (de-)aktiviert werden. Alle Einstellungen werden im selben Profil hinterlegt, was eine besonders intuitive Arbeit gewährleistet.
 
Die Betriebssoftware bietet eine intelligente, mitwachsende Prozessverwaltung. Darüber hinaus ermöglicht sie umfangreiche Data-Logging-Funktionen zur statistischen Prozesskontrolle.

In Verbindung mit der Fähigkeit zum systemübergreifenden Prozesstransfer ist das Prozessentwicklung, wie sie einfacher nicht sein kann.

  • Integriertes Prozessmanagement (IPM)
  • Software für Bonding
  • Prinzip der Prozessgas-Einbindung

FINEPLACER® Bondsysteme

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.

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