Fraunhofer-Gesellschaft

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Temperatur und Interdiffusion beim US-Wedge/Wedge-Bondverschweißen von Al-Drähten auf Ni/Flash-Au

 
: Geißler, U.; Funck, J.; Schneider-Ramelow, M.

Produktion von Leiterplatten und Systemen : PLUS 13 (2011), No.1, pp.145-150
ISSN: 1436-7505
German
Journal Article
Fraunhofer IZM ()

Abstract
Die Temperaturen, die sich beim Ultraschall (US) Wedge/Wedge-Bonden im Draht und in der Fügezone ergeben, sind entscheidend für das Verständnis der werkstoffkundlichen Vorgänge während der Verbindungsbildung. Insbesondere für die Interpretation des Wachstums der Au8Al3-Phase beim US-Wedge/Wedge-Bonden von 25 µm AlSi1 Standarddraht auf Cu/Ni-Flash-Au Leiterplattenmetallisierungen ist die Kenntnis der Temperatur von Bedeutung. In FE-Simulationen von integralen Temperaturen in der Fügezone konnte gezeigt werden, dass die zu erwartenden Temperaturen im Bereich von max. 40-100°C liegen. Hierbei haben die in die Fügezone eingespeiste Wärmeleistung sowie der Kontaktwiderstand zwischen Tool und Draht den größten Einfluss auf die Temperaturen. Da für ein rein thermisch aktiviertes Wachstum der intermetallischen Phase (gemessene Dicke 30-50 nm) zwischen 200 und 350°C im Interface benötigt werden, muss nun davon ausgegangen werden, dass das Phasenwachstum nicht allein auf die Temperatur während des Bondprozesses zurückgeführt werden kann. Eine sehr hohe Punktdefektdichte, die aus der Oberflächenaktivierung und den hohen Verformungsraten während der Drahtdeformation beim Bondprozess resultiert, scheint das Phasenwachstum ohne Erwärmung der Fügezone zu erklären. Der Diffusionsprozess, der zur Verschweißung der Bondpartner Draht und Substratmetallisierung führt, wird somit durch die während des Bondprozesses generierte Defektdichte bestimmt.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-174580.html