Verbindungsbildung beim Ultraschall(US)-Mikroschweißen: Metallkundliche Grundlagenuntersuchungen zur Ausbildung des Grenzflächen-Nanogefüges bei Verwendung von Aluminiumdraht

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Herbert Reichl
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2002 bis 2006
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5381218

Obgleich die Drahtbondtechnik seit langem in großem Umfang industriell eingesetzt wird und mittlerweile einen sehr hohen Stand der Technik sowie eine weite Verbreitung erreicht hat, herrscht keine einhellige Meinung zu den metallkundlichen Abläufen vor, die zur Verbindungsbildung zwischen Drahtwerkstoff und Substratmetallisierung führen. Dies ist heutzutage aber insbesondere vor dem Hintergrund immer feinerer Bonddrähte und kleinerer Anschlussgeometrien sowie der derzeit im Stadium der Forschung und Entwicklung befindlichen Kontaktierung von Halbleiterbauelementen mit Kupferdrähten von enormer Wichtigkeit, um erfolgreich mit dieser Technik der fortschreitenden Miniaturisierung in der Mikroelektronik stand halten zu können. Die zur Verbindungsbildung beim Ultraschall-Wedge-Wedge-Bonden (US-Bonden) führenden Vorgänge laufen dabei in mehreren sich teilweise überlagernden Phasen ab. Neueste Untersuchungen belegen eine der eigentlichen Deformation und Volumenwechselwirkung zwischen Draht und Substrat vorangestellte, nur einige Millisekunden dauernde Reinigungsphase, in der sich die metallischen Gefüge der Bondpartner bis auf atomistische Größenordnung annähern. Metallkundliche Gefügeuntersuchungen in den einzelnen Stadien des Bondprozesses sollen im Rahmen dieses geplanten Forschungsvorhabens zu einem besseren Verständnis der Ausbildung einer mechanisch festen Verbindung zwischen den Fügepartnern beitragen und eine möglichst detaillierte Theorie zur Verbindungsbildung beim US-Bonden liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen