Halbleiterindustrie. Tempern, Löten, Verkleben, Curing bis DieAttach – kleiner Blick auf die Anforderungen
Dass die Elektronikindustrie in ihren High End Bereichen enorme Anforderungen an die produzierende Technik stellt, ist nichts Neues. Ganz besondere Anforderungen stellt im Bereich der Elektronik die Halbleiter-, sowie die Luft- und Raumfahrt-, Automotive-und Medizintechnikindustrie. Die Teile, die hier verbaut werden, müssen mitunter extreme Umgebungsbedingungen aushalten können. Außerordentlich niedrige oder hohe Temperaturen, starke Feuchtigkeit oder extreme Trockenheit, all das sollen die teilweise sehr empfindlichen Bauteile unbeschadet überstehen können. Und dafür muss in der Fertigung einiges anders, bzw. zusätzlich gemacht werden. Die Anforderungen der Kunden sind hoch.
Tempern von Applikationen und Modulen wird verwendet, um speziellen Materialen für höhere Lebensdauern die inneren Spannungen zu nehmen Mit Temperaturen ab -40°C bis 1.200°C ist die Bandbreite enorm groß. Wobei die extrem hohen Temperaturen im Semiconductor-Bereich eher eine untergeordnete Rolle spielen, aber in Feuerungsöfen, für Feuerungsprozesse in der Solarindustrie, durchaus benötigt werden. Den speziellen Produktionsbedingungen bei solch hohen Temperaturen wird durch angepasste Atmosphären Rechnung getragen. Die Gasgemische lassen sich nach Bedarf optimieren – ob nun sauerstoffarm mit Stickstoff oder Formiergas, es ist alles machbar.
Doch nur mit Löten oder Verkleben ist die komplexe Verbindungstechnik noch nicht am Ende. Kontrolliertes Aushärten von allen möglichen applizierten Polymeren, das sogenannte Curing, kann ein ebenso wichtiger Prozessteil sein.
In vielen Fällen der Halbleiterproduktion werden miniaturisierte DIEs nur mir 2 Kontaktstellen auf die Substrate geklebt – Chip Bonding. Bei den immer kleineren Dimensionen der verbauten Teile und Layouts können kleinste störende Partikel und Erschütterungen Fehlfunktionen oder Kurzschlüsse verursachen.
Um diese fragilen Verbindungen vor Beschädigungen, z. B. Bruch, zu schützen, werden solche Teile in der Regel vergossen. Globe Top heißt hier das Mittel der Wahl. Auf das Bauteil wird ein ‚Tropfen‘, beispielsweise Epoxit-Harz oder Silikon, gesetzt, um Beschädigungen abzuhalten bzw. das Bauteil zu stabilisieren. Oder, noch ein Schritt weiter, es werden ganze Baugruppen zum Schutz eingegossen – Encapsulating oder Potting. Doch einfach mit ‚Eingießen‘ der Bauteile ist es nicht getan. Der Prozess ist vielschichtig. Entscheidende Stabilität bringt das Underfill der Elemente. Hierbei wird mit einem Dispenser gezielt Material unter die Bauteile ausgebracht. Durch den Kapillareffekt zieht sich das Underfill-Material als Schutzschicht unter die Bauteile und trägt so dazu bei, dass sich die leitenden Verbindungen nicht durch Umgebungseinflüsse lösen.
