Neue Technologie zum Bonden für die Mikroelektronik

Die Kosten für die "Verpackung", das Packaging, in der Mikroelektronik belaufen sich auf einen Anteil von 30 % der gesamten Fertigungskosten. Aufgrund der steigenden Nachfrage der Verbraucher nach immer kleineren und intelligenterer tragbaren elektronischen Geräten steigt er jedoch mit alarmierender Geschwindigkeit. Technologische Fortschritte zur Senkung der Packagingkosten haben daher entscheidende Bedeutung für die Erhaltung der Wettbewerbsfähigkeit der EU-Packaging- und Zusammenbauunternehmen.

Beim Mikroelektronik-Packaging nutzt man oft wärmeaushärtbare Polymermaterialien, beispielsweise als Verkapselungsmittel, Unterfüllungen oder elektrisch leitende Klebstoffe. Anfänglich sind die duroplastischen Polymere flüssig oder pastös und werden dann einem Härtungsprozess unterzogen. Einen alternativen Ansatz im Gegensatz zu konventionellen Erwärmungsverfahren stellt der Einsatz von Mikrowellenenergie dar, der in wesentlich kürzeren Aushärtungszeiten resultiert.

Im Rahmen des von der EU geförderten Projekts "Frequency agile microwave bonding system" (FAMOBS) entwickelten die Forscher ein neuartiges Tool, bei dem gepulste Mikrowellenstrahlung genutzt wird und einige Hohlraumfrequenzen ausgewählt werden, um die Qualität des Bondens zu verbessern. Mögliche Anwendungen sind aushärtende Unterfüllmaterialien, das Bonden von Bauteilen auf einer Leiterplatte oder sogar das Überarbeiten defekter Bauteile.

Dieses Tool ist ein System zum Open-Cavity-Bonden, das eine punktgenaue selektive Erwärmung ermöglicht. Somit kann es in eine Präzionsbestückungsmaschine integriert werden, um die Bearbeitung einzelner Bauteile in einer Gesamtleiterplatte zu erlauben. Überdies gestattet die offene Gestaltung die gleichzeitige Bestückung, Ausrichtung und Aushärtung. Bei der Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung (Reel-to-Reel) handelt es sich um eine weitere Anwendung dieser Technologie.

Im Vergleich zum Konvektionsofen wird das Material von innen erwärmt, was in kürzeren Aushärtungszeiten resultiert. Es ist somit möglich, bestimmte Materialien zehnmal schneller auszuhärten. Das System hat eine Verfahrensgenauigkeit von weniger als zehn Mikrometer.

Mit der Abwanderung eines hohen Anteils von Packaging- und Montageunternehmen in Niedriglohnländer wird deutlich, dass die europäische Fertigungsindustrie selber an einer Neubelebung arbeiten muss. Aufgrund der erheblich kürzeren Zykluszeiten wird diese neu entwickelte Technologie den europäischen Packagingunternehmen einen klaren Wettbewerbsvorteil verschaffen. Es sollte ihnen gleichermaßen ermöglichen, Bestückungsanlagen und -materialien für den asiatischen Markt zu produzieren.