Bildquelle HERMLE AG
Innovative Kühllösung für Die-Bonding-Geräte: Das MPA-Verfahren (Metallpulver-Auftragung) von HERMLE integriert Kupferelemente und Kühlkanäle in einen Rahmen aus Invar. Damit erreichen Anwender nicht nur eine effektive Temperierung, sondern sind auch vor Leckagen gefeit.
Die-Bonding-Geräte positionieren und befestigen Halbleiterchips auf Substrate oder Träger. Sie ermöglichen eine genaue Platzierung und Verbindung durch verschiedene Techniken wie Thermokompression oder Ultrasonic Bonding. Die herkömmliche Wasserkühlung in den Die-Bonding-Geräten des Herstellers Finetech wies eine Schwachstelle auf: Durch tiefe Bohrungen und Abstopfungen konnte es zu Leckagen kommen. In Kombination mit den hohen elektrischen Strömen des Prozesses stellte dies eine Gefahr für den Anwender dar. Um dieses Risiko auszuschließen, entwickelte HERMLE eine sichere und effiziente Lösung auf Basis von Kupfer-Heatpipes, die zuverlässig Wärme ableiten.
HERMLE baute den Kühlrahmen aus der Eisen-Nickel-Legierung Invar in mehreren Schritten auf. Zunächst wurden die Kupfer-Heatpipes in den vorgefrästen Rahmen eingepresst. Eine zusätzliche Schicht aus additiv auf die Heatpipes aufgetragenem Kupfer gewährleistet dabei eine optimale thermische Verbindung. Anschließend versiegelte die MPA-Maschine den Rahmen mit einer Invar-Deckschicht. Das dabei eingesetzte Kaltgasspritzen kann Materialien mit unterschiedlichen Schmelzpunkten verbinden, ohne empfindliche Bauteile wie die Heatpipes zu beschädigen.
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Metallwerkstücke generativ fertigen
Der Materialmix spielte eine zentrale Rolle in diesem Projekt. Invar zeichnet sich durch seinen extrem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aus. Dies ist besonders wichtig, da bei Die-Bonding-Prozessen eine hochpräzise Positionierung der Bauteile gewährleistet sein muss. In Verbindung mit den Kupfer-Heatpipes konnte die neue Kühllösung bei einer Betriebstemperatur von 450 °C sicherstellen, dass die Temperatur im Invar-Rahmen 90 °C nicht überschreitet – eine wesentliche Anforderung für den Betrieb der Geräte.
Tests bei Finetech bestätigten den Erfolg der neuen Kühllösung, die die gesteckten Anforderungen vollständig erfüllt und gleichzeitig die risikobehaftete Wasserkühlung ersetzt. Die MPA-Technologie von HERMLE bietet darüber hinaus den Vorteil, dass sich verschiedene Materialien wie Invar und Kupfer verarbeiten lassen – eine Schlüsselkomponente für den Bau dieses speziellen Bauteils.
Weitere Informationen: https://www.hermle.de
