Laser Assisted Bonding

Mergenthaler ist seit Jahrzehnten ein renommierter Anbieter von Lasersystemen und Komponenten für das Laser Assisted Bonding.

Beim Laser Assisted Bonding profitiert man bei der individuellen Bearbeitung kleiner Bauteile davon, das Laserenergie zu einer geringen, lokal begrenzten Wärmeeinwirkung führt. Schnelle Aufheizraten unter Pyrometerkontrolle verhindern die Oxidation von Oberflächen und führen zu kurzen Produktionszyklen der einzelnen Bauteile. Selbst bei voll bestückten Substraten kann jedes Bauteil einzeln bearbeitet werden, ohne die Nachbarbauteile zu beeinträchtigen. Aufgrund der geringen thermischen Belastung ist die thermische Dehnung des Substrats vernachlässigbar und die Positioniergenauigkeit der Bauteile wird verbessert.
Bekannte Packaging-Prozesse wie Chip-on-Submount (CoS), Chip-to-Chip (CoC), Chip-on-Wafer (C2W) und andere können durch Laser Assisted Bonding durchgeführt werden.

Laserkomponenten von Mergenthaler werden auch für das Packaging von photonischen Komponenten verwendet, wie z.B. für die Laser-Faser-Kopplung, das optical device packaging im Allgemeinen, das Die-Bonding, das Flip-Cip-Bonding oder das eutektische Bonden (Laserlöten). Auch Lasertrocknung ist möglich.

Je nach Art des Substrats kann der Prozess auf zwei verschiedene Arten durchgeführt werden. Wenn das Substrat durchlässig ist, wird das Lot direkt geschmolzen. Ist das Substrat absorbierend, wird es an der Unterseite erhitzt, und die Wärme wird durch das Substrat zum Lot geleitet.

Handelt es sich bei dem Substrat um einen Siliziumwafer, hängt die Absorption von der Wellenlänge des Lasers ab. Wenn man die spektrale Transmissionskurve des Siliziumwafers kennt und eine geeignete Laserwellenlänge wählt, lassen sich verschiedene Effekte erzielen. Die Wärme kann an der Unterseite oder im Volumen des Substrats oder an der Oberseite des Substrats absorbiert werden.
Im Diagramm unten ist die Absorptionstiefe von reinem Silizium als Funktion der Wellenlänge dargestellt.
Für die Laserwellenlänge 808nm beträgt die Absorptionstiefe etwa 0.01mm.
Für die Laserwellenlänge 975nmnm beträgt die Absorptionstiefe etwa 0.1mm.
Für die Laserwellenlänge 1064nm-1080nm beträgt die Absorptionstiefe etwa 1mm.
Unter Absorptionstiefe verstehen wir die Wegstrecke, nach der die Laserleistung noch 37% der anfänglichen Intensität besitzt.

Sind die Siliziumwafer dotiert, kann sich das Absorptionsverhalten ändern und die spektrale Transmission sollte gemessen werden.

Ist das Substrat metallisiert, sollten ein Laser mit blauer Wellenlänge ( 450nm ) für die Erwärmung in Betracht gezogen werden.
Blaues Licht wird hier deutlich besser absorbiert als das Licht der NIR Diodenlaser.
Besteht die Metallisierung aus Gold, ist der blaue Laser die einzig sinnvolle Alternative.
MERGENTHALER bietet blaue Laser hoher Brightness mit Laserleistungen bis zu 100W in 200µm Faser - Luft gekühlt !

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