Ultraschalltechnik und Mikrodrähtchen bilden sinnnvolles System

Bonden mit isolierten Drähten

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Die fortschreitende Entwicklung in der Verbindungstechnik für Mikroelektronik erfordert andere Lösungen auf der Maschinenseite sowie bei den Bonddrahtherstellern.

Franz Hickmann, TPT, München

Eine dieser Innovationen stellt das Ultraschall- Bonden mit isolierten Drähten dar. Dabei werden weiterentwickelte Drahtbonder eingesetzt. Der Ultraschall-Bonder 616 von Hybond wurde speziell dafür entwickelt. Die Besonderheit diese Bonders ist die Steuerung der Ultraschall-Leistung und der Bondkraft. Die sequentielle Steuerung der beiden Bondparameter ist notwendig, um zuerst die Isolierung zu durchbrechen und danach den Bondvorgang auszuführen. Das Abisolieren der Drähte entfällt dabei völlig. Die Integration in eine Fertigungslinie wird erleichtert, denn der Bonder ist auch mit einer motorisierten Z-Achse ausgestattet. Als Stand-Alone-Einheit kann er manuell oder mit programmierbarem XY-Tisch betrieben werden.
Durch die Verwendung von isolierten Drähten ergeben sich beim Ultraschall-Bonden folgende Vorteile:
• Vermeidung von Verschmutzung an der Kontaktstelle
• Keine Hitze beim Verbinden notwendig
• Kleine Kontaktflächen (80 x 80 µm)
• Geringe Werkzeugkosten (kein Elektrodenverschleiß)
• Kurzschlußsicher, denn der Bonddraht isoliert
• Abisolieren des Drahtes nicht notwendig
• Einfachere Verbindungstechnik im Vergleich zum Löten
Die Bonddrähte
Die Kanthal-Tochter H.P. Reid fertigt hochwertige Feinstdrähte für die Mikroelektronik mit Durchmessern von 10 bis 100 µm aus verschiedenen Materialien mit sehr geringen Fertigungsabweichungen. (Durchmessertoleranz nur ± 0,7 µm; Isolationsdickentoleranz ± 1,3 µm und Widerstandswerte + 0,5 %.) Durch die hohe Qualität der Drähte ist auch die Fertigungsqualität sehr gut, immer vorausgesetzt, man benutzt adäquates Equipment, und das Endprodukt kann sehr hohe Erwartungen erfüllen. Auch filare Aufbauten (also jene mit mehradrigen Isolierungen) sind möglich. Kanthal bietet neben Standardlegierungen- und Isolationen natürlich auch kundenspezifische Ausführungen an.
Weites Feld der Anwendungen
Für Mikroverbindungen in der Medizinelektronik gibt es Drähte mit Durchmessern zwischen 12 bis 80 µm mit speziellen Isolationen, die beispielsweise in der Implantationstechnik zum Einsatz kommen. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Hörgerätetechnik.
Für die Sensorik sind die Feindrähte und deren Anbringen per Ultraschallbonden ein wichtiger Schritt in der weiteren Miniaturisierung. Gerade hier sind die filaren Aufbauten besonders wichtig.
In den Computer-Festplatten setzt man isolierte, vergoldete Kupferdrähtchen ein. Sie müssen die winzigen Signale vom Lese-Schreib-Kopf zur Steuereinheit weiterleiten.
Auch Widerstände werden mit Präzisionsdrähten gefertigt. Sie weisen sehr enge Toleranzen auf, haben hohe Widerstandskonstanz und bestehen aus Nickelchrom- sowie FeCrAl-Legierungen für Potentiometer mit niedrigem Rauschen.
Präzisionsspulen bzw. Drosseln sind nötig in hochwertigen Lautsprecherchassis, Mikromagnet-Spulen sowie für den Aufbau von Transpondern, die Signale kontaktlos übertragen.
Deutlich wird, Feindrähte und Ultraschallbonden bilden ein durchdachtes System, das die weitere Miniaturisierung in der Verbindungstechnik ermöglicht. Ultraschallbonden ist eine alternative Kontaktierungstechnik zum Löten oder Schweissen von sehr dünnen Drähtchen. Es verbessert Qualität und Performance und spart Zeit sowie Kosten durch die einfachere Verbindungstechnik.
6A.519
EPP 249
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