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Eutektik Bonder
Bonding-Prozesse mittels eutektischer Legierung
Das Eutektik Bonden ist ein Verfahren, das in der Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik verwendet wird, um Bauelemente, insbesondere Halbleiterchips, auf Substrate zu fixieren oder sie elektrisch zu verbinden. Es handelt sich um eine spezielle Form des Lötens, bei dem das Lötmittel eine eutektische Legierung ist. Diese speziellen Lote haben signifikante Vorteile in der Verbindungsqualität und der Prozesskontrolle.
Die Eutektik Bonder von Tresky werden in der Halbleiterindustrie eingesetzt, um Halbleiterchips auf Trägersubstraten oder Leiterplatten zu montieren. Sie ermöglichen eine sehr präzise Ausrichtung und Montage von Bauelementen und bieten exzellente Kontrolle der Prozessparameter Temperatur, Druck und Prozessgasfluss, was für wiederholbare Qualität der Lötverbindung essenziell ist.
Das Eutektik Bonden verbindet Chip und Substrat mittels einer Zwischenschicht zu einem eutektischen System. Dieses Verbindungsverfahren nutzt beim Bonding die spezifischen Eigenschaften der Einzelstoffe und Legierungsgemische aus. Die häufig angewandte Gold-/Zinnlegierung (AuSn 80/20) hat seinen Schmelzpunkt bei 280 °C, eine Gold-/Siliziumlegierung (AuSi) findet seinen Schmelzpunkt hingegen bei 363 °C.
Eine eutektische Legierung ist eine Mischung aus zwei oder mehr Metallen oder Elementen, bei der der Schmelzpunkt der Legierung niedriger ist als der Schmelzpunkt der einzelnen Bestandteile. Das bedeutet, dass die Legierung bei einer bestimmten Temperatur schlagartig schmilzt und erstarrt. Dieser Punkt wird als eutektischer Punkt bezeichnet.
Beim Eutektik Bonden wird auf die zu verbindenden Komponenten, z.B. ein Halbleiterchip und ein Substrat, eine dünne Schicht der eutektischen Legierung aufgetragen. Anschließend werden sie auf die gewünschte Temperatur erhitzt, um das Lötmittel schmelzen zu lassen. Sobald die Schmelze erreicht ist, verbindet sich das Lötmittel mit den Komponenten und bildet eine feste Verbindung, wenn es wieder erstarrt. Da der Schmelzpunkt genau bekannt ist, kann das Verfahren präzise gesteuert werden, um eine zuverlässige und dauerhafte Verbindung herzustellen.
Mehrwerte
Präzise Ausrichtung
Eutektik Bonden ermöglicht eine sehr präzise Ausrichtung von Bauelementen, da das Schmelzen und Erstarren des Lötmittels bei einer bestimmten Temperatur schlagartig erfolgt. Dies führt zu exakten und wiederholbaren Positionierungen der Komponenten.
Gute elektrische Leitfähigkeit
Eutektische Legierungen weisen oft eine gute elektrische Leitfähigkeit auf. Dies ist besonders relevant in der Mikroelektronik.
Gute thermische Leitfähigkeit
Eutektische Legierungen haben oft auch eine gute thermische Leitfähigkeit. Dies ist in Anwendungen, bei denen Wärme abgeführt werden muss, entscheidend, da sie dazu beiträgt, die Temperatur der Bauelemente zu regulieren und Überhitzung zu vermeiden.
Miniaturisierung
Aufgrund der präzisen Ausrichtung und der Möglichkeit, winzige Lötstellen zu erzeugen, ermöglicht das Eutektische Bonden die Miniaturisierung von elektronischen Baugruppen und Mikrosystemen.
Vielseitigkeit
Eutektik Bonden kann dauerhafte und zuverlässige Verbindungen schaffen, die den Belastungen und Umgebungsbedingungen, denen elektronische Geräte und Mikrosysteme ausgesetzt sind, standhalten.
Integration von Funktionen
In einigen Fällen kann das Eutektik Bonden auch zur Integration zusätzlicher Funktionen oder Sensoren in ein System verwendet werden, da es eine enge Verbindung zwischen verschiedenen Materialien ermöglicht.
Niedrige Prozesstemperaturen
Je nach eutektischer Legierung können niedrige Prozesstemperaturen verwendet werden, was wichtig ist, um den Materialstress auf Chips oder Substrate zu reduzieren.