Achtung:

Sie haben Javascript deaktiviert!
Sie haben versucht eine Funktion zu nutzen, die nur mit Javascript möglich ist. Um sämtliche Funktionalitäten unserer Internetseite zu nutzen, aktivieren Sie bitte Javascript in Ihrem Browser.

Experimentelle Untersuchungen am Bondautomaten Bildinformationen anzeigen
Qualitätsbeurteilung von Kupferbondverbindungen am Schertester Bildinformationen anzeigen
Verlässlichkeitsanalyse an einer Reibkupplung Bildinformationen anzeigen
Schwingungsmessung und -analyse in der Lehre Bildinformationen anzeigen
Transport feiner Pulver mittels Ultraschall Bildinformationen anzeigen

Experimentelle Untersuchungen am Bondautomaten

Qualitätsbeurteilung von Kupferbondverbindungen am Schertester

Verlässlichkeitsanalyse an einer Reibkupplung

Schwingungsmessung und -analyse in der Lehre

Transport feiner Pulver mittels Ultraschall

Lehrstuhl für Dynamik und Mechatronik (LDM)
Hochleistungsbonden von Steckern

Die steigende Stromdichte in zukünftigen Leistungshalbleiterchips erfordert eine Erhöhung des elektrischen Leitungsquerschnitts innerhalb des Leistungsmoduls. Das elektrische Kontaktieren aktueller Chips erfolgt durch Ultraschalldrahtbonden. Dieses Fertigungsverfahren soll weiterentwickelt werden, um Halbzeuge mit größerem Querschnitt zuverlässig anzubinden. Die größeren Halbzeuge bedürfen höherer Ultraschallleistungen. Ein einfaches Hochskalieren aktueller Verfahren genügt jedoch nicht, da dies hohe Belastungen und daraus resultierende Beschädigungen der zu kontaktierenden Komponenten zur Folge hätte. Eine multidimensionale und ggf. multifrequente Anregung soll die nötige Ultraschallleistung in die Verbindungsstelle schonend und effizient einbringen ohne Beschädigungen hervorzurufen.

Aufgrund der gestiegenen Ultraschallleistung in einem neu konzipierten Schwingsystem kann auch der Lötprozess beim Setzen von Steckern in Leistungshalbleitermodulen substituiert und gleichzeitig die Verbindungsqualität, die Effizienz und die Flexibilität des Produktionsschrittes erhöht werden. Somit können vielfältige Verbindungsaufgaben innerhalb einer Produktionsmaschine durch den Wechsel des Werkzeugs durchgeführt werden.

Für das Bonden von Kupferhalbzeugen mit großem Leitungsquerschnitt (bis zu 1 mm2, aktuell 0,3 mm2) wird deutlich mehr Ultraschallleistung benötigt, als aktuelle Bondmaschinen zur Verfügung stellen. Vereinfacht gilt die Annahme, dass die Qualität der Anbindung von der Höhe der geleisteten Reibarbeit pro Kontaktfläche abhängt. Somit steigen mit größerem Querschnitt auch die Kontaktfläche und die benötigte Reibarbeit, um weiterhin ein prozesssicheres Kontaktieren bei aktuell üblichen Prozesszeiten zu ermöglichen. Die Reibverschweißung eines Halbzeuges mit größerem Leitungsquerschnitt kann nicht grundsätzlich durch eine Erhöhung der Prozesszeit erreicht werden, da eine gewisse Aktivierungsenergie bzw. das Überschreiten der Haft-Gleit-Grenze und somit eine Mindestamplitude notwendig ist. Da eine Dimensionsanpassung bzw. Skalierung aktueller Schwingsysteme mit entsprechend erhöhten absoluten Schwingungsamplituden zu einer sehr hohen Belastung der zu kontaktierenden Bauteile führen würde, wird hier ein neuartiges Schwingsystem aufgebaut, welches durch eine multidimensionale und ggf. multifrequente Anregung Beschädigungen vermeidet.

Das Projekt gliedert sich in mehrere Handlungsfelder. Innerhalb dieses Projektes wird ein passendes Ultraschallschwingsystem konzipiert und aufgebaut, welches die für den Verbindungsaufbau nötige Reibarbeit leisten kann. Zusätzlich werden für unterschiedliche Halbzeuge entsprechende Werkzeuge aufgebaut, die resonant auf das aufgebaute Schwingsystem abgestimmt sind. Durch die gewachsene Kontaktierungsfläche und die Verwendung von Kupferhalbzeugen entstehen hohe Reibkräfte in der Bondebene. Diese müssen, in Abhängigkeit der Anwendung, durch eine passende Aufspannung des Leistungshalbleitermoduls aufgenommen werden.

Laufzeit: 01.04.2016 - 31.03.2019
Projektträger: Leitmarktagentur.NRW
Projektpartner: Hesse GmbH, Infineon Technologies AG
Assoziierte Partner: Weidmüller Interface GmbH

Die Universität der Informationsgesellschaft