Mehrdimensionales Ultraschall-Drahtbonden

Das Ultraschall-Drahtbonden ist seit Jahrzenten als wichtiges Kontaktierungsverfahren in der Mikroelektronik und Halbleiterindustrie etabliert. In der aktuellen Thematik der Energiewende stehen das Gewicht, die Kompaktheit und die Leistungsfähigkeit von Elektronikbauteilen beispielsweise in der Automobilindustrie im Fokus der Entwicklungen. Obendrein erfordert der steigende Energiebedarf in der Leistungselektronik elektrische Verbindungen mit immer größeren Leiterquerschnitten.

Im EFRE-Projekt HoLeiB wurde ein Schwingsystem aufgebaut, dass durch eine mehrdimensionale multifrequente Anregung eine höhere Ultraschallleistung erzielt als es beim konventionellen Ultraschall-Drahtbonden der Fall ist. Dieses Konzept diente als Grundlage und wurde im Rahmen des EU-Projekts „Power2Power“ für das Ultraschall-Drahtbonden weiterentwickelt. In dem Projekt wurde untersucht, ob durch die höhere Ultraschallleistung, Drähte mit großen Durchmessern, robuster als beim konventionellen Ultraschall-Drahtbonden verschweißt werden können. Gleichzeitig wurde untersucht, ob die mehrdimensionale Anregung beim Bondprozess untergrundschonender im Vergleich zum konventionellen Ultraschall-Drahtbonden ist, um einen Beitrag für die Nachhaltigkeit von Elektronikbauteilen zu leisten, da dadurch eine längere Lebensdauer der Bauteile erzielt werden kann. Die durchgeführten Untersuchungen zeigten, dass beim Aluminiumdrahtbonden vergleichbare Verbindungsqualitäten wie beim konventionellen Ultraschall-Drahtbonden erzielt wurden, jedoch kein signifikanter Vorteil bezüglich der Untergrundschädigungen erreicht wurde. Im Gegensatz dazu konnten beim mehrdimensionalen Drahtbonden mit Kupferdraht Risse im Chip deutlich reduziert werden. Jedoch traten im Vergleich zum konventionellen Ultraschall-Drahtbonden mehr Risse in der Metallisierungsschicht des Chips auf.

 Veröffentlichungen zum mehrdimensionalen Ultraschall-Drahtbonden sind hier.