Das Die-to-Die-Bonding-Verfahren Thermosonic Bonding (TSB) kombiniert das neuartige Thermokompressionsbonden mit dem Ultraschallschweißen (US).
Durch das Ultraschallschweißen lassen sich Bonddruck und Temperatur reduzieren. Dadurch verbessert sich der Bondprozess, was insbesondere in der Halbleiterherstellung vorteilhaft ist. Etwa beim Flip-Chip-Bonden. Hier ermöglicht die lötfreie Die-to-Die-Bondtechnologie Area-Array-Verbindungen. Mit diesem Verfahren lassen sich an der Unterseite eines ICs befindliches Array von Goldbumps mit vergoldeten Pads auf einem Substrat verbinden. Insbesondere bei diesem einfachen, sauberen und trockenen Montageverfahren wird das Thermokompressionsbonden eingesetzt.
Das TSB-Verfahren startet mit einem auf einer beheizten Auflage befindlichen und durch Vakuum in Position gehaltenem Substrat. Den Chip hält ein Pick & Place-Werkzeug mit einer auf Thermosonic Bonding-Anwendungen ausgelegten Die Collet. Sobald das Tresky-Mustererkennungssystem den Chip auf das Substrat ausgerichtet hat, werden die Gold-Stud-Bumps mit dem Substrat kontaktiert. Ist die erforderliche Haftkraft erreicht, wird für eine definierte Zeitspanne der Strom des Ultraschallschweißens angelegt.
Die angebotene Vertikaltechnologie garantiert dabei eine stabile und genaue Koplanarität und Parallelität über den gesamten Z-Achsen-Hub hinweg. „In Kombination mit der Kraftkontrolle lässt sich auf jeder Höhe ein hervorragendes Verbindungsergebnis erzielen, wobei sich entscheidende Parameter wie Kraft, Temperatur, Leistung des Ultraschallschweißens und Prozesszeit individuell programmieren lassen“, versichert Daniel Schultze, Geschäftsführer der Tresky GmbH.
Neben einer IP-Spannzange (Inverted pyramid (IP)) bietet sich der Einsatz einer zusätzlichen Kanalspannzange (Channel type (CH)) an, sobald der Zugang zum Werkzeug eingeschränkt ist oder dieses durch zwei Seiten des Spans auszurichten ist. Ob sich eine Spannzange für das TSB eignet, lässt sich anhand von Faktoren wie etwa der zyklischen Bewegung der Spannzange während des US-Prozesses, der empfindlichen Oberfläche des Chips und der Wärmeübertragung aufzeigen.
Die nächste Generation Thermosonic Bonding erlaubt es, US-Power und Spannzangen einzusetzen und somit eine hervorragende Verbindung zwischen einem Chip und einem Substrat herzustellen. Weil das Pick & Place System des Unternehmens eine hervorragende Koplanarität und Parallelität entlang der Z-Achse bietet, lassen sich damit exakt gebondete Chips gewährleisten.
