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Wie funktioniert eine Drahtbondmaschine?

June 29 , 2023

Wie funktioniert eine Drahtbondmaschine?

Eine Drahtbondmaschine wird in der Halbleiterindustrie verwendet, um integrierte Schaltkreise (ICs) oder andere elektronische Komponenten mit ihrer Verpackung oder ihrem Substrat zu verbinden. Dabei wird ein dünner Draht, typischerweise aus Gold oder Aluminium, verwendet, um elektrische Verbindungen zwischen verschiedenen Teilen des Stromkreises herzustellen. Hier ist eine vereinfachte Erklärung der Funktionsweise einer Drahtbondmaschine:

Drahtbondmaschine

Laden: Die Maschine lädt zunächst das Substrat oder Paket mit dem IC oder der elektronischen Komponente auf die Arbeitsbühne. Das Substrat ist typischerweise ein Keramik- oder Siliziumwafer.

Drahtzuführung: Die Drahtbondmaschine führt eine Drahtspule in das System ein. Der Draht ist typischerweise sehr dünn und hat einen Durchmesser von etwa 15 bis 75 Mikrometern. Der Draht wird durch eine Reihe von Führungen und Klemmen geführt, um die richtige Ausrichtung und Spannung sicherzustellen.

Positionierung: Die Maschine positioniert das Bondwerkzeug, das den Draht hält, an der richtigen Stelle über dem Substrat. Das Bondwerkzeug besteht aus einem kleinen, keilförmigen Werkzeug oder einer Kapillare, die den Draht halten und manipulieren kann.

Klebevorgang:Die Maschine steuert die Position, Kraft und Energie, die während des Klebevorgangs aufgebracht wird. Es nutzt eine Kombination aus Wärme, Ultraschallenergie und Druck, um zuverlässige und dauerhafte Drahtverbindungen herzustellen. Die Parameter können je nach Drahtmaterial, Bondmethode und spezifischen Anforderungen der IC-Baugruppe angepasst werden.

Erster Bond: Die Maschine bewegt das Bondwerkzeug an die gewünschte Stelle auf dem Substrat und die geschmolzene Kugel am Ende des Drahtes wird auf ein Bondpad oder einen Anschluss gedrückt. Durch die Kombination von Hitze und Druck entsteht eine feste metallurgische Verbindung zwischen dem Draht und dem Pad.

Schleifenbildung: Nachdem die erste Verbindung hergestellt wurde, bewegt sich das Bondwerkzeug, um eine Schleife im Draht zu erzeugen. Die Schleife ist so geformt, dass sie eine Spannungsentlastung ermöglicht und jegliche thermische Ausdehnung oder Kontraktion aufnimmt, die während des Betriebs des elektronischen Geräts auftreten kann.

Zweiter Bond: Das Bondwerkzeug bewegt sich zu einer anderen Stelle auf dem Substrat, typischerweise zu einer Leitung oder einem anderen Bondpad, und der Draht wird darauf gedrückt. Durch Hitze und Druck entsteht eine weitere Verbindung, die eine Verbindung zwischen dem Draht und der neuen Stelle herstellt.

Drahtschneiden: Sobald die zweite Verbindung hergestellt ist, wird der überschüssige Draht, der aus der zweiten Verbindung herausragt, mit einem Schneidwerkzeug oder einem Laser abgeschnitten. Dadurch wird sichergestellt, dass der Draht auf die gewünschte Länge gekürzt wird und eine saubere und präzise Verbindung entsteht.

Inspektion und Qualitätskontrolle: Nach Abschluss des Drahtbondprozesses kann die Maschine über ein Inspektionssystem verfügen, um die Qualität der Bondungen zu überprüfen. Dies kann eine Sichtprüfung, elektrische Tests oder andere Methoden umfassen, um sicherzustellen, dass die Verbindungen den erforderlichen Standards entsprechen.

Wiederholen: Die Maschine wiederholt den Vorgang für jede Verbindung, die erforderlich ist, um den Schaltkreis zu vervollständigen oder das elektronische Bauteil mit seinem Gehäuse zu verbinden. Die Anzahl der Bindungen und ihre Lage hängen vom spezifischen Design und den Anforderungen des Geräts ab.

Dies ist ein allgemeiner Überblick über den Drahtbondprozess. Der tatsächliche Betrieb und die Komplexität von Drahtbondmaschinen können je nach Maschine und Anwendung variieren.

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