Was ist Drahtbonden?
Auf den ersten Blick scheint "Drahtbonden" nur ein weiterer Begriff für das Schweißen zu sein, aber der Prozess ist tatsächlich einiges komplexer, da zusätzliche Variablen hinzukommen. Der Drahtbondprozess wird an elektronischen Geräten durchgeführt, um verschiedene Komponenten dauerhaft miteinander zu verbinden. Aufgrund der Feinfühligkeit des Projekts werden jedoch aufgrund ihrer Leitfähigkeit und relativen Bondtemperaturen normalerweise nur Gold, Aluminium und Kupfer verwendet. Abgerundet wird dieses Verfahren durch die Verwendung einer Kugel- oder einer Keilverbindungstechnik, bei der geringe Wärmeentwicklung, Ultraschallenergie und Druckspuren kombiniert werden, um eine Beschädigung der elektronischen Schaltung zu vermeiden. Der Mikrochip oder das entsprechende Pad können durch unsachgemäße Ausführung leicht beschädigt werden. Es wird daher dringend empfohlen, auf einem zuvor beschädigten oder wegwerfbaren Chip zu üben, bevor ein Drahtbonden versucht wird.
Das Drahtbonden wird aufgrund seiner Kosteneffizienz und einfachen Anwendung hauptsächlich in nahezu allen Arten von Halbleitern verwendet. In optimalen Umgebungen können bis zu 10 Bindungen pro Sekunde erstellt werden. Diese Methode variiert geringfügig je nach verwendeter Metallart aufgrund ihrer jeweiligen Elementeigenschaften. Die zwei Arten von Drahtbonds, die typischerweise verwendet werden, sind der Kugelbond und der Keilbond.
Obwohl die beste Wahl für eine Kugelbindung reines Gold ist, ist Kupfer aufgrund seiner relativen Kosten und Verfügbarkeit zu einer beliebten Alternative geworden. Dieser Vorgang erfordert eine nadelartige Vorrichtung, die sich nicht wesentlich von der einer Näherin unterscheidet, um den Draht an Ort und Stelle zu halten, während eine extrem hohe Spannung angelegt wird. Die Spannung entlang der Oberfläche bewirkt, dass sich das geschmolzene Metall zu einer Kugelform formt, daher der Name des Prozesses. Wenn Kupfer zum Kugelbonden verwendet wird, wird Stickstoff in gasförmiger Form verwendet, um die Bildung von Kupferoxid während des Drahtbondvorgangs zu verhindern.
Beim Keilbonden wird mit einem Werkzeug Druck auf den Draht ausgeübt, während dieser auf den Mikrochip aufgebracht wird. Nachdem der Draht sicher an Ort und Stelle gehalten wurde, wird Ultraschallenergie auf die Oberfläche aufgebracht und in mehreren Bereichen eine feste Verbindung hergestellt. Das Keilbonden erfordert fast die doppelte Zeit wie ein ähnliches Kugelbonden, es wird jedoch auch als viel stabilere Verbindung angesehen, und es kann auch mit Aluminium oder mehreren anderen Legierungen und Metallen vervollständigt werden.
Aufgrund der Empfindlichkeit des Drahtbondens und des Risikos, elektrische Schaltkreise zu beschädigen, ist es für Amateure nicht empfehlenswert, entweder das Kugelbonden oder das Keilbonden zu versuchen, ohne zuvor entsprechende Anweisungen zu erhalten. Dank der entwickelten Technologie konnten beide Prozesse vollständig automatisiert werden, und das Drahtbonden wird kaum noch von Hand ausgeführt. Das Endergebnis ist eine viel präzisere Verbindung, die denjenigen, die mit herkömmlichen Handmethoden zum Drahtbonden hergestellt werden, in der Regel überlegen ist.