Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM

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  • Publication
    Visuelle und mechanische Prüfung von Drahtbondverbindungen
    ( 2016)
    Schneider-Ramelow, Martin
    ;
    Ehrhardt, C.
    ;
    Höfer, J.
    ;
    Schmitz, S.
    ;
    Lang, K.-D.
    Das deutsche DVS-Merkblatt 2811 zur qualitativen und auch quantitativen Überprüfung von Draht- Bondverbindungen in Labor und Praxis (Fertigung) - ,Prüfverfahren für Drahtbondverbindungen' - entstand vor über 20 Jahren als Folge intensiver Diskussionen im Industriearbeitskreis AG A2.4 ,Bonden' des DVS [1]. Dieses DVS-Merkblatt 2811 hob sich bereits bei seiner Veröffentlichung im Jahr 1996 deutlich von internationalen Standards (MIL-Std-883, ASTM International [2, 3] durch schärfe Beurteilungskriterien (z. B. minimal zulässige Pullkräfte) ab, kam dadurch auch über die Landesgrenzen hinweg zur industriellen Anwendung und wurde gar eine Art Vorlage für industriespezifische Qualifikationsmaßnahmen. Nun haben sich aber über die Jahre hinweg nicht nur die zu verarbeitenden Drahtmaterialien (neu: Au-Legierungen, Cu, Ag) verändert, sondern auch die vollautomatisch bondbaren Drahtdurchmesser wurden immer kleiner (< 17,5 mm). Ferner war der Test von Dickdraht- oder Bändchen-Bondverbindungen bisher nicht Bestandteil.
  • Publication
    FE-thermo mechanische Analyse zur Beschreibung der Ausbildung der intermetallischen Phase beim Drahtbonden
    ( 2012)
    Sbeiti, Mohamad
    ;
    Müller, Wolfgang H.
    ;
    Geißler, Ute
    ;
    Schneider-Ramelow, Martin
    ;
    Schmitz, Stefan
    Der Diffusionsprozess während des Al-Ultraschall-Wedge/Wedge-Drahtbondens führt zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Draht und dem Gold als typische Finish-Metallisierung einer COB geeigneten Leiterplatte. Für die Untersuchung dieses Prozesses sollen sowohl die thermischen als auch die mechanischen Mechanismen, die während des Drahtbondens ablaufen, studiert werden. Zu diesem Zweck wurden thermomechanische Finite-Elemente-Simulationen durchgeführt, um die Spannungszustände und die Temperatur am Interface zu bestimmen. Die Ergebnisse der FE-Simulationen sollen mit den durchgeführten Experimenten abgeglichen werden, um ein Wachstumsgesetz für die intermetallischen Phasen zu entwickeln.
  • Publication
    Cu-Ball/Wedge-bonden: Entwicklung und Status 2011. Tl.3
    ( 2011)
    Schneider-Ramelow, Martin
    ;
    Geißler, Ute
    ;
    Schmitz, Stefan
    ;
    Grübl, Wolfgang
    ;
    Schuch, Bernhard
  • Publication
    Cu-Ball/Wedge-Bonden: Entwicklung und Status 2011. Tl.1
    ( 2011)
    Schneider-Ramelow, Martin
    ;
    Geißler, Ute
    ;
    Schmitz, Stefan
    ;
    Grübl, Wolfgang
    ;
    Schuch, Bernhard
    Seit den ersten Veröffentlichungen zum Cu-Ball/Wedge(B/W)-Drahtbonden in den 1980er Jahren tauchten stetig bis ins letzte Jahrzehnt viele Veröffentlichungen zu diesem Thema auf, ohne dass sich der Einsatz von Kupfer beim B/W-Bonden industriell nennenswert durchsetzen konnten. Erst der heftige Preisanstieg für Gold und gerätetechnische Weiterentwicklungen sowie ein verbessertes Verständnis für den Kupferdrahtbondprozess verhalfen dem Cu-B/WBonden in den letzten Jahren zum Durchbruch und zwar zunächst im Wesentlichen im Consumer-Bereich. Heute wird erwartet, dass schon bald mindestens 10 % aller Ball/Wedge-gebondeten Bauteile mittels Kupfer verarbeitet werden und der Einsatz für anspruchsvollere Anwendungen steht vor der Tür. Diesen Sachverhalt vor Augen habend befasst sich der Fachaufsatz in 3 Teilen anhand einer ausführlichen Literatursichtung mit der Weiterentwicklung der Cu-B/W Bondtechnologie bezüglich der Drahtwerkstoffe sowie der Bondgeräte und -tools, beschreibt wesentliche Vorgänge für den Bondprozess wie die Kugelanflammung, Maßnahmen zur Vermeidung von Chipbeschädigungen (Cratering) und die Verbindungsbildung auf diversen typischen Chip- und Substratmetallisierungen. Ferner werden neben der Qualitäts-beurteilung von Kupfer-Drahtbondkontakten im Ausgangszustand auch die wesentlichen Erkenntnisse zum Zuverlässigkeitsverhalten insbesondere von Kupfer-Balls auf Aluminiummetallisierungen bei Hochtemperaturbelastung und feuchter Wärme (auch unter dem Einfluss von Halogenidionen) erörtert.
  • Publication
    Cu-Ball/Wedge Bonden: Entwicklung und Status 2011. Tl.2
    ( 2011)
    Schneider-Ramelow, Martin
    ;
    Geißler, Ute, Schmitz, Stefan
    ;
    Grübl, Wolfgang
    ;
    Schuch, Bernhard
  • Publication
    Entwicklungsrichtungen für das Leistungshalbleiter Packaging
    ( 2011)
    Hoene, Eckart
    ;
    Schneider-Ramelow, Martin
    ;
    Feix, Gudrun
    ;
    Ostmann, Andreas
    ;
    Becker, Karl-Friedrich
    ;
    Hutter, Matthias
    Die kontinuierliche Steigerung der Leistungsdaten führen bei den Leistungshalbleitern zu einer immer höheren Temperaturbelastung. Daraus erwachsen sowohl der Bedarf nach neuen Materialien, die eine höhere thermische Stabilität besitzen, als auch nach neuen Verarbeitungstechniken. Neben neuen Substratwerkstoffen kommen hierfür vor allem neuen Materialien für den Aufbau der Verbindungen in Betracht, aber auch beständigere Vergussmassen mit Glastemperaturen von mehr als 280 °C. Zu den neuen Verarbeitungstechniken zählen Sintern oder Diffusionslöten. Darüber hinaus werden Leiterplatten mit integrierter Isolation erzeugt sowie Isolationsschichten durch Kaltgasspritzen aufgebracht, bei denen die Materialsauswahl sehr weitreichend ist die Leiterbahnen kaum mechanisch und thermisch beeinflusst werden.