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Inline-Aushärtung von Chip-Klebern

Anlage in Kombination mit Klebern für die Elektronikindustrie schafft Abhilfe
Inline-Aushärtung von Chip-Klebern

In Verbindung mit einer neuen Generation von Klebern für die Elektronikindustrie aus dem Hause Emerson & Cuming, ermöglicht eine neue Anlage von elprotek eine Inline-Aushärtung im gesamten Bereich Die-Attach und Bauteilkontaktierung in Klebetechnik. Dadurch ergeben sich geringe Durchlaufzeiten sowie neue Möglichkeiten von Anlagenverkettungen.

Jürgen Steinhauser, elprotek, Buchen

Bisher gab es für die Aushärtung des Klebers von Die-gebondeten Chips nur zwei recht unbefriedigende Möglichkeiten. Entweder wurden die Substrate in (hitzebeständige) Magazine gestapelt, und dann für 30 bis 90 Minuten (je nach Klebertyp) in einem Batch-Ofen ausgehärtet, oder die Substrate liefen nach dem Die-Bonden durch einen herkömmlichen Reflow- oder einen Paternosterofen.
Nun gibt es eine neue Möglichkeit, ein echtes Inline-Verfahren ohne die Nachteile der oben genannten Prozesse. Elprotek entwickelte eine Anlage, womit die Chip-Kleber von Emerson & Cuming mit einer Taktzeit von unter 20 s ausgehärtet werden können (Bild 1). Das Verfahren basiert auf reiner Wärme-Aushärtung, ohne Anwendung solcher Methoden wie UV, Mikrowelle usw., mit ihren bekannten Nachteilen.
Anlage
Das Aushärteverfahren kann je nach den Anforderungen des Kunden hinsichtlich Taktzeit, Flexibilität, Produktspektrum oder Produktionsablauf angepasst werden. Zum Einsatz kommen u.a. Wärmeübertragung durch Konvektion, Strahlung und Konduktion (Bild 2). Die kürzesten Taktzeiten (< 15 s) werden durch Konduktion erreicht, im Falle von dicht vorbestückten Substraten werden bei geringer Erhöhung der Taktzeiten die anderen genannten Verfahren oder Kombinationen eingesetzt.
Optional ist es möglich, Module wie z.B. Absaugung für evtl. Ausgasungen und Stickstoffspülung zu integrieren. Alle Module sind natürlich auch nachrüstbar. Die Bedienung und Parametereinstellung erfolgt komfortabel über Touch-Screen, als Steuerung kommt eine Siemens SPS S7–200 zum Einsatz (Bild 3).
Klebstoff
Es steht eine komplette Klebstoff-Familie für die unterschiedlichsten Anwendungen zur Verfügung (Tabelle 1). Je nach Applikation kommen Leit- oder Isolierkleber oder auch hochflexible Kleber wie beispielsweise bei der Bestückung auf Flex-Boards oder zum Ausgleich unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten zum Einsatz. Aufgrund der niedrigen Aushärtetemperaturen eignet sich die neue Klebergeneration nicht nur für die klassischen Substrate wie FR4, Keramik, Glas, Lead-Frames und Polyimidfolien, sondern auch für Low-Cost-Flex-Anwendungen wie PE-Folien. Tests im Bereich Medizintechnik und Automobilelektronik brachten gute Ergebnisse, die zeigen, dass diese Kleberfamilie für fast alle Bereiche der Elektronikfertigung geeignet ist.
Vorteile
Tabelle 2 zeigt die Vorteile des neuen Verfahrens gegenüber der herkömmlichen Methoden:
  • wesentlich geringerer Platzbedarf gegenüber Reflow- und Paternoster-Öfen (Reinraumfläche!),
  • keine speziellen hitzebeständigen Magazine wie bei der Batch-Lösung,
  • extrem niedrige Aushärtezeiten, kurzer Qualitätsregelkreis,
  • Verkettung Die-Bonder – Wire-Bonder möglich,
  • kurze Belastung des Substrats, niedrige Temperatur, auch für hitzeempfindliche Substrate wie Low-Cost-Flex-Boards geeignet,
  • geringerer Investitionsbedarf gegenüber Reflow- oder Paternoster-Öfen,
  • niedrige Energiekosten.
Applikationen
Zu den möglichen Einsatzgebieten zählen u.a.:
  • Chip-on-Board (Bild 4+5)
  • Chip-on-Flex
  • Chip-on-Glass
  • Chip-on-Ceramic
  • Die-Attach auf Leadframes
  • RFID
  • Kontaktierung von SMDs, z.B. LEDs
  • PE-Folien (Bild 6).
Für die Verarbeitung von Folien auf dem Aushärtemodul bieten sich wiederverwendbare Adhäsiv-Folienträgerplatten an, auf denen die Folien aufgebracht, und durch den kompletten Fertigungs-prozess (Siebdruck/Dispensen/Bestücken/Aushärten) transportiert werden (Bild 6). Für RFID-Anwendungen steht ein Modul mit einzelnen, voneinander unabhängigen Miniatur-Heizungen zur Verfügung, es werden Aushärtezeiten von bis zu 3 s erreicht.
Glob-Top
Mit dem Glob-Top-Material (Tabelle 1) von Emerson & Cuming wird es möglich, auch den Glob-Top mit der Anlage von elprotek inline auszuhärten. Somit ergibt sich die Chance, den gesamten COB-Prozess in einer Linie ohne manuelles Handling zu realisieren. Ebenfalls geeignet ist die Anlage für das Aushärten von Underfiller im Flip-Chip-Prozess, auch als Inline-Lösung.
Vertrieb und Service im Bereich Halbleiter-Backend durch Hesse & Knipps, Paderborn.
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