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Mikrolasersysteme

Präzise Mikrobohrungen für Elektronik und Halbleiter

| Redakteur: Peter Königsreuther

In der Elektronik- und Halbleiterfertigung treibt die Miniaturisierung die Entwicklungen voran. Das bedeutet aber, dass auch die Fertigungssysteme immer filigraner arbeiten müssen. Und das klappt mit der laserbasierten Mikrobearbeitung mit spezieller Scannertechnik.

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Neues für die Elektronik- und Halbleiterindustrie: Mit einer neuen UKP-Laserbearbeitungsmaschine von Posalux, die ein Scansystem von Scanlab nutzt, können fast alle Materialien mit kantenpräzisen, Tausenden von Mikrobohrungen versehen werden. Das zahle sich etwa bei der Fertigung sogenannter Probe Cards (Bild) für die nötige Prüfelektronik aus, die aufgrund der Miniaturisierung in der Halbleiterfertigung auch immer kleiner würden.
Neues für die Elektronik- und Halbleiterindustrie: Mit einer neuen UKP-Laserbearbeitungsmaschine von Posalux, die ein Scansystem von Scanlab nutzt, können fast alle Materialien mit kantenpräzisen, Tausenden von Mikrobohrungen versehen werden. Das zahle sich etwa bei der Fertigung sogenannter Probe Cards (Bild) für die nötige Prüfelektronik aus, die aufgrund der Miniaturisierung in der Halbleiterfertigung auch immer kleiner würden.
( Bild: Posalux )

Die Posalux SA stellt ein neues Maschinenkonzept für die Elektronikfertigung vor und setzt dabei das hochintegrierte 5-Achs-Scansystem precsys der Scanlab GmbH ein. Die Laserbearbeitungsmaschine des Schweizer Herstellers sei genau auf die Anforderungen der Mikrobearbeitung zugeschnitten und könne auch zur Bearbeitung von anspruchsvollen Materialien, wie Polymeren und Keramiken eingesetzt werden. Das Herzstück des Konzepts ist das precsys, das, wie es heißt, eine hochpräzise und dynamische Strahlablenkung zur Laserfokusführung auf dem Werkstück erlaubt.

Keramik ist nötig, aber auch herausfordernd

Die seit Jahren fortschreitende Miniaturisierung im Bereich der Elektronik- und Halbleiterindustrie führt laut Posalux logischerweise dazu, dass auch die Anschlüsse der Halbleiterbauelemente immer kleiner werden. Damit würden auch Teile der eingesetzten Prüfelektronik - sogenannte „Probe Cards“ - ebenfalls immer winziger. Eine wesentliche Komponente der Probe Cards sind dabei die „Guide plates“, heißt es weiter. Diese bestehen aus einem mechanisch stabilen Substrat mit Tausenden von Mikrobohrungen, durch welche die Kontaktstifte der Probe Cards sicher und exakt geführt werden müssen, um später die Anschlüsse der Halbleiter-Bauelemente treffsicher zu kontaktieren,erklärt Posalux. Als Substrate empfiehlen sich Keramiken. Und genau diese sollen in der Bearbeitung eine besondere Herausforderung darstellen.

Hightech-Mikrobohren mit Anwenderfreundlichen Features

Die von Posalux entwickelte Laserbearbeitungsmaschine könne genau diese Bedarfe bedienen. Das integrierte Scansystem von Scanlab, gekoppelt mit einem Ultrakurzpuls-Laser (UKP-Laser), ermöglicht, wie es heißt, die Bearbeitung von unterschiedlichsten Materialien wie Metallen, Polymeren und eben Keramiken, ohne deren thermische Beeinflussung. Das Scansystem arbeitet mit fünf Achsen zur definierten Laserstrahlführung in den Maschinenkoordinatenachsen X, Y und Z mit simultan überlagertem, einstellbarem Anstellwinkel (positiv oder negativ), so Posalux. Es eigne sich besonders für die Fertigung von Mikrobohrungen mit hohem Aspektverhältnis (Verhältnis von Höhe oder Tiefe der Strukturen zu ihrer kleinsten Breite) in frei wählbaren Geometrien. Aufgrund der intuitiven Bedieneroberfläche würden das Laden eines Bohrbildes, dessen Prozessparameterzuordnung sowie das Scannen der Werkstückoberfläche ein quasi selbstverständlicher Ablauf für den Maschinenbediener.

46.000 Bohrungen mit 5-µm-Eckradius hochpräzise positioniert

Branchenkenner wüssten um den Wunsch, die Bohrgeometrien immer kleiner zu gestalten. Umso beeindruckender sei die Tatsache, dass das Posalux-precsys-Infrarot-(IR)-Maschinenkonzept jetzt schon Applikationsspezifikationen erfülle, die bisher nur mit grüner Wellenlänge für möglich gehalten wurden. So hat der Einsatz bei Kunden gezeigt, dass sogar eine Vorgabe für Bohrungen von 30 µm × 30 µm Kantenlänge, bei einer Materialdicke von 300 µm und einem Steg von 10 µm, zuverlässig erreicht werden kann, wie der Hersteller betont. Im genannten Anwendungsfall wurden 46.000 Bohrungen auf ihre Positioniergenauigkeit von ± 2 µm überprüft und es konnten durchgängig Eckradien von kleiner 5 µm erzielt werden. Dem Anwender stehe somit ein robustes Maschinenkonzept zur Bearbeitung beliebiger Geometrien im Mikrometerbereich sowie deren Lokalisierung auf ± 2 µm genau, bei einer maximalen Bearbeitungsfläche von 300 mm × 300 mm zur Verfügung.

Bald gibt es "grünes Licht" für noch feinere Arbeiten

„Uns freut, dass sich unser Mikrobearbeitungs-System nicht nur bei Posalux in der Anwendung so gut bewährt. Auch von anderen Integratoren und Anwendern in weiteren Branchen erhalten wir durchwegs positives Feedback. Nach diesen sehr guten Ergebnissen wächst bei uns intern die Spannung, welche Ergebnisse eine ‚grüne Variante‘ des precsys erzielen kann.“ kommentiert Georg Hofner, Sprecher der Geschäftsführung, Scanlab GmbH, das Zusammenspiel. Derzeit sei das precsys-Subsystem ausschließlich für Infrarotlaser mit einer Wellenlänge von 1030 nm erhältlich. Eine neue Variante, die auf grüne Laser mit einer Wellenlänge von 515 nm ausgelegt sein wird und somit noch feinere Strukturen und Eckradien erlauben wird, befindet sich derzeit in der Entwicklung. Erste Prototypen werden im Sommer 2019 verfügbar sein, versprechen die Spezialisten.

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