Geometrieoptimierung von Bondwerkzeugen
Das Bondwerkzeug, oft auch als Bonding Tool bezeichnet, dient beim Ultraschall-Drahtbonden zur Übertragung der Schwingbewegung auf den Draht. Die Spitze von Bondwerkzeugen ist in der Regel so gestaltet, dass der Draht seitlich geführt wird. Durch das Aufprägen einer Normalkraft wird der Draht zunächst in die Nut des Bondwerkzeugs gedrückt und während des Bondens wird die Schwingbewegung dann reibkraftschlüssig auf den Draht übertragen. Dabei reibt der Draht zunächst auf dem Substrat und nach seiner Anbindung entsteht teilweise Schlupf zwischen Bondwerkzeug und Draht. Die aufgeprägte Normalkraft, die geometrieabhängig übertragbare Tangentialkraft des Bondwerkzeugs und die Ultraschallbewegung haben wesentlichen Einfluss auf die Drahtdeformation und den Verbindungsaufbau.
Finite-Elemente-Simulationen zeigen den Einfluss der Geometrie des Bondwerkzeugs auf die Drahtgeometrie. Neben dem Öffnungswinkel haben die Nutbreite und Nuttiefe einen direkten Einfluss auf die entstehende Geometrie des Drahtes. Es ergeben sich verschiedene Ansätze für die Optimierung. Die Kraftübertragung zwischen Bondwerkzeug und Draht und die Kontaktfläche von Draht und Substrat können variiert werden. Daraus ergibt sich Potenzial, die Effizienz des Bondprozesses für robuste Substrate zu steigern oder die Belastungen während des Bondens zu reduzieren, um sensible Substrate zu schonen.
Diese Untersuchungen erfolgen in enger Zusammenarbeit mit der Infineon Technologies AG.
Veröffentlichungen zu diesem Thema finden Sie hier.
