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Bibliographic Metadata

Title
Reduzierung der Belastung eines Chips beim Ultraschall-Flipchip-Bonden durch Einführung einer zweidimensionalen Ultraschallanregung
AuthorMeißner, Karsten
ExaminerWallaschek, Jörg ; Sattel, Thomas
Published2011
Institutional NotePaderborn, Univ., Diss., 2011
Annotation
Tag der Verteidigung: 17.10.2011
LanguageGerman
Document TypesDissertation (PhD)
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-9985 
Files
Reduzierung der Belastung eines Chips beim Ultraschall-Flipchip-Bonden durch Einführung einer zweidimensionalen Ultraschallanregung [5.59 mb]
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Classification
Abstract (German)

Das Ultraschall-Flipchip-Bonden wird zur Kontaktierung von Chips mit kleinen Abmessungen und geringen Anschlusszahlen in der Elektronikfertigung seit vielen Jahren genutzt. Bei diesem Verfahren werden die Anschlusselemente des Chips mit einem hochfrequenten Reibschweißverfahren mit den Anschlussstellen auf einem Träger verbunden. Es ist bis heute nicht gelungen, dieses Fertigungsverfahren auf Chips mit großen Anschlusszahlen und einer großen Chipfläche zu übertragen, da die zur Verbindungsbildung einzuleitende Ultraschallenergie Beschädigungen am Chip hervorruft. In dieser Arbeit wird ein Ansatz erarbeitet, mit dem es möglich ist, die Belastungen auf den Chip beim Ultrschall-Flipchip-Bonden zu verringern. Hierzu wird neben analytischen Betrachtungen des Bondprozesses auch ein Ersatzmodell zur Simulation der Vorgänge beim eindimensionalen Bonden genutzt. Mit Hilfe des Ersatzmodells werden die Vorgänge beim Bonden analysiert. Die grundlegende Idee zur Reduzierung der Belastung ist den Chip beim Reibschweißvorgang auf einer ebenen zweidimensionalen Trajektorie zu bewegen anstatt auf einer linearen eindimensionalen Bahn. Nach einer analytischen Betrachtung der Vorgänge beim zweidimensionalen Ultraschall-Flipchip-Bonden wird für die zweidimensionale Anregung ein Ersatzmodell der Last entwickelt. Das mit Hilfe des Modells abgeleitete Ergebnis, die Reduktion der Belastung durch die Einführung der zweidimensionalen Anregung, wird durch experimentelle Untersuchungen mit einem zweidimensionalen Ultraschallwerkzeug bestätigt.

Abstract (English)

Ultrasonic flip chip bonding has been used for bonding chips with small dimensions and low pin counts for several years. The difference between this technology and other flip chip technologies is, that the connection between the chip and the substrate is realised by exciting the chip with ultrasonic vibration. So far it was not possible to bond chips with larger dimensions and higher number of pin counts, because the chip was damaged during the process. The aim of this thesis is to show how the applied load can be reduced by using a two-dimensional motion of the chip instead of the linear one-dimensional motion. For this purpose an analytical analysis was done and a mathematic model was introduced to simulate the bonding process. Based on the analysis and the model an approach to reduce the applied load was developed. A mathematical model is developed to monitor the load for the chip during the bonding process and it was shown that the load during a two dimensional bond is significantly smaller than that for the common one dimensional bonding process. The results are verified by experimental investigation obtained by bonding chips using a two dimensional transducer.