Schwingungsanalyse von Chipaufbauten mit Überhangstrukturen hinsichtlich der Bondbarkeit

Abstract:
Das Ultraschall-Drahtbonden wird zur elektrischen Kontaktierung elektronischer Teilsysteme verwendet. Ein Anwendungsbereich ist die Kontaktierung von Silizium-Chips in stark miniaturisierten Baugruppen. Die Bondfrequenzen liegen dabei vor allem im Bereich 60 kHz bis 140 kHz. Bei komplexen Chip-Aufbauten kann die Bondfrequenz kritische Eigenfrequenzen der Substrate treffen und letztere zu Schwingungen anregen, wodurch eine gute Verbindungsbildung erschwert sein kann. In dieser Arbeit werden Chipaufbauten mit Überhangstruktur hinsichtlich des Schwingverhaltens bei bondkritischen Frequenzen von 138 kHz und 180 kHz numerisch und experimentell untersucht. Es werden Testvehikel simulationsgestützt entwickelt, die potentiell bondkritische Eigenfrequenzen in den angestrebten Frequenzbereichen haben. Zur Beurteilung des Schwingverhaltens wird mittels Laservibrometrie die Auslenkung des Überhangs bei externer mechanischer Anregung und während des Bondprozesses gemessen. Es wird ein Parameterraum für den Bondprozess festgelegt und systematische Bonduntersuchungen werden durchgeführt. Dafür wird auf festem Untergrund und auf der Überhangstruktur gebondet, wobei der Überhang bei etwa 138 kHz bzw. 180 kHz Anregungsfrequenz in Resonanz ist. Anhand von Qualitätsbedingungen werden die Bondstellen bewertet.