Thermomechanische Beschreibung der Ausbildung einer intermetallischen Phase beim Ultraschall-Wedge/Wedge-Drahtbonden im Rahmen der Theorie der materiellen Kräfte

Mohamad Sbeiti

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Beschreibung

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Interpretation und Beschreibung der Bildung von intermetallischen Phasen zwischen dem Drahtwerkstoff und der Substratmetallisierung whrend des Ultraschall (US)-Wedge/Wedge-Drahtbondens.  Mit Hilfe von thermomechanisch gekoppelten Finite-Elemente (FE)-Simulationen werden hier die herrschenden Temperaturwerte whrend des Bondprozesses eingegrenzt sowie die im Draht und am Interface zwischen dem Draht und der Substratmetallisierung erzeugten Spannungs- und Dehnungszustnde berechnet. Daraus ergibt sich eine maximale Temperatur von ca. 88 C, welche jedoch nach dem klassischen Diffusionsgesetz fr die Bildung der Au8Al3-Phase mit einer Dicke von etwa 30 bis 40 nm nicht ausreichend ist.  Aus diesem Grund wird aus der Theorie der materiellen Krfte ein linearer Zusammenhang zwischen der Massenflussrate und der thermomechanischen Kraft am Interface entwickelt, um die bondparameter- und zeitabhngige Ausbildung der intermetallischen Phasen mit den herrschenden mechanischen Spannungen zu koppeln.  Darber hinaus werden Bonduntersuchungen mit verschiedenen US-Leistungen sowie mit optimierten Parametern durchgefhrt, die jedoch an bestimmten Bondzeitpunkten abgebrochen wurden. Anschlieend werden die Dicken der sich dabei gebildeten intermetallischen Phasen experimentell ermittelt.  Durch den Vergleich der FE-Simulationen mit den vermessenen IP-Dicken lsst sich ein Wachstumsgesetz fr die Ausbildung der intermetallischen Phasen herleiten, mit dessen Hilfe die IP-Dicke nur durch Simulation der beim Bonden aufgezeichneten Deformationskurve prognostiziert werden kann. Zudem wird fr diesen Bondprozess ein effektiver Diffusionskoeffizient in Abhngigkeit der Bondparameter und der thermomechanischen Kraft am Interface berechnet. Es ergibt sich betragsmig die gleiche Grenordnung wie bei der klassischen Diffusionsrechnung nach FICK, die fr die Erklrung der Interfaceausbildung auf rein thermischem Weg eine Temperatur von 270 bis 330 C erfordert.

Produktinformationen

Titel:

Thermomechanische Beschreibung der Ausbildung einer intermetallischen Phase beim Ultraschall-Wedge/Wedge-Drahtbonden im Rahmen der Theorie der materiellen Kräfte

Autor:

Mohamad Sbeiti

EAN:

9783736944466

ISBN:

978-3-7369-4446-6

Format:

E-Book (pdf)

Hersteller:

Cuvillier Verlag

Herausgeber:

Cuvillier Verlag