Neue Möglichkeiten für die Entwicklung innovativer MEMS-Sensoren

Dr. Shih-Wei Lin ist Forscher und Die-Bonding-Spezialist am Micro Device Laboratory von Professor Weileun Fang an der National Tsing Hua University (NTHU), Taiwan. Schwerpunkt der Arbeit des Micro Device Laboratory ist die Entwicklung, Herstellung und Erprobung innovativer Mikrosensoren und -aktoren für Anwendungen in den Bereichen IoT, Mobiltelefonie und Smart X. Dazu zählen beispielsweise MEMS-Mikrofone oder taktile Kraftsensoren für hochpräzise Messaufgaben.

In der Vergangenheit wurden Demonstratoren und Prototypen von MEMS-Sensoren und -Aktoren im Micro Device Laboratory manuell mit Mikroskop und Pinzette aufgebaut, so Dr. Shih-Wei Lin. Das hat zwar irgendwie funktioniert, war aber kaum reproduzierbar und litt unter zahlreichen Einschränkungen, nicht zuletzt da moderne MEMS-Designs zwangsläufig immer kleiner und integrierter ausfallen.

Um die Situation zu verbessern, fingen Professor Fang, Dr. Lin und das Labor-Team an, sich intensiver mit Die-Bonder-Systemen zu beschäftigen.

 

Auf der Suche nach dem “Game-Changer”

Dr. Lin war bewusst, dass die Investition in ein Die-Bonder-System, das mehrere Bonding-Technologien beherrscht und gleichzeitig Prozessstabilität, hohe Genauigkeit und die Nachverfolgbarkeit aller Entwicklungsschritte bietet, einen entscheidenden Wendepunkt für die Arbeit des Labors darstellen würde.

Die NTHU verfügte bereits über mehrere Die-Bonder-Systeme von Finetech, und Dr. Lin hatte sogar persönliche Erfahrungen mit dem System und Sigmatek, dem Vertreter von Finetech in Taiwan, machen können. Daher war es folgerichtig, dass Finetech zu den Equipment-Herstellern gehörte, die er im Auge hatte, erinnert sich Dr. Lin.

Eine andere Abteilung der NTHU nutzte bereits einen FINEPLACER® lambda der vorherigen Generation für das Bonden von Micro-LEDs, daher konnte das Team des Micro Device Laboratory in zahlreichen Tests überprüfen, ob das Gerät auch für die MEMS-Montage in Frage kommen würde. Schnell stellte sich heraus, dass der FINEPLACER® Die Bonder mit seinem breiten Spektrum an unterstützten Technologien und seiner hohen Platziergenauigkeit im Sub-Mikrometer-Bereich mehr als nur geeignet war.

 

Einfach genial

Zufrieden mit den Ergebnissen der Evaluierung beschlossen Professor Fang und Dr. Lin, den kürzlich vorgestellten verbesserten FINEPLACER® lambda 2 in einer Konfiguration zum Löten und Kleben zu erwerben. Und der neue Die Bonder hat sie nicht enttäuscht.

Der FINEPLACER® lambda 2 bietet eine Platziergenauigkeit besser 1 µm und ist damit ideal auch für anspruchsvollste MEMS-Baugruppen geeignet. Aber fast noch wichtiger ist, dass Dr. Lin die Montage von MEMS-Sensoren und -Aktoren auf dem FINEPLACER® lambda 2 als besonders einfach und benutzerfreundlich empfindet.

Die Maschine ist schnell eingerichtet und einsatzbereit. Die Ausrichtung des Chips zum Substrat ist sehr intuitiv. Der luftgelagerte Positioniertisch, einfach per Fußtaster zu aktivieren, ist mit zusätzlichen Mikrometerschrauben ausgestattet. Dies ermöglicht eine ebenso einfache wie präzise Positionierung des Arbeitsbereichs. In Kombination mit dem hochauflösenden Vision Alignment System ist die Ausrichtung der Chips zum Substrat damit innerhalb weniger Sekunden erledigt.

Dr. Lin weist auch auf die Vorteile des zweistufigen Aufsetzprozesses des Bondwerkzeugs hin. Schwenkt er den Platzierarm ab, verharrt das Bondwerkzeug noch in einem definierten Abstand über dem Chip. Nun kann er den Arm über einen Schieberegler mit einer zuvor festgelegten Bondkraft sanft absenken. Dieser Mechanismus vermeidet ein mögliches Überschwingen der Kraft, welches ein zu plötzliches Aufsetzen des Werkzeugs erzeugen würde, und ist bei der Arbeit mit empfindlichen MEMS-Komponenten äußerst hilfreich.

Anders als in der Vergangenheit sind die MEMS-Montageprozesse dank der leistungsstarken IPM Command Bonding-Software nun zu 100 % reproduzierbar und leicht zu modifizieren. Unterstützt wird dies durch ein seitlich am System montiertes Prozessvideomodul, das eine In-situ-Prozessbeobachtung mit unmittelbarem visuellem Feedback ermöglicht.

Zu guter Letzt weiß Dr. Lin auch zu schätzen, dass Finetech kundenspezifische beheizte und unbeheizte Bondwerkzeuge anbietet. Sie erweitern noch einmal deutlich das Spektrum der möglichen Anwendungen und bieten dem Micro Device Laboratory nahezu unbegrenzte Möglichkeiten für zukünftige Entwicklungen.

Die Bedienung unseres FINEPLACER® lambda 2 ist einfach, das Ausrichtungsprinzip ist genial und die Gesamtprozesszeiten haben sich deutlich verkürzt.

Dr. Shih-Wei Lin
Micro Device Laboratory, National Tsing Hua University, Taiwan
Ihr Kontakt Stephen McDonough

Finetech USA/East Coast
+1 603 627 8989
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