System Packaging

Forschungsschwerpunkt: Charakterisierung von Bondverbindungen

Die Bondverbindung stellt bei einer Vielzahl von Mikrosystemen einen wesentlichen Einflussfaktor für die Lebensdauer und damit die Zuverlässigkeit der Systeme dar. Zur Sicherstellung der Funktionalität ist deshalb eine intensive Analyse des Bondinterfaces bzw. der Zwischenschicht in Abhängigkeit von den Fügeparametern erforderlich.

Die Entwicklung neuer Fügeverfahren auf Chip- und Waferlevel sowie deren anwendungsorientierte Optimierung gehen am Fraunhofer ENAS mit einer umfangreichen Charakterisierung der Bondverbindung einher. Neben zerstörungsfreien Verfahren zur Detektion von Bonddefekten und der Analyse der Mikrostruktur steht dabei die Bewertung hinsichtlich Hermetizität und mechanischer Festigkeit im Fokus wissenschaftlicher Untersuchungen.

Zerstörungsfreie Verfahren wie die Infrarot- (IR-) und Ultraschallmikroskopie (SAM) ermöglichen die Detektion von Bonddefekten wie Voids, Partikeln und Rissen. Sie sind in die Waferprozessierung integrierbar und werden prozessbegleitend zur Qualitätsicherung sowie der Optimierung im laufenden Prozess eingesetzt. In Verbindung mit der mikrostrukturellen Analyse des Bondinterfaces bw. der Bondzwischenschicht mittels REM, EDX und FIB können mikroskopische Defekte detektiert und durch Optimierung der Bondparameter minimiert werden.

Zur Sicherstellung Langzeitstabilität und Funktionalität der Mikrosysteme erfolgt am Fraunhofer ENAS eine intensive mechanische Charakterisierung der Bondverbindung. Neben dem Helium-Lecktest, der FTIR-Spektroskopie und Resonatorstrukturen zur Analyse der Hermetizität kommen dabei der Mikro-Chevron-Test, der Schertest sowie der Zugtest zur Bewertung der mechanischen Festigkeit zur Anwendung.