Silicon Photonics
Hochpräzises Bonding für Optoelektronik
Für die Integration optischer Elemente auf Halbleitern sind Die-Bonder erforderlich, die in ihrer Positioniergenauigkeit teilweise bis in den Sub-Mikrometer-Bereich vorstoßen. Dazu hat ASMPT die »Amicra Nano« konzipiert.
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Laserlötung von der Substratseite aus
Eine weitere Besonderheit der Amicra Nano: Für die Laserlötung zielt ein Laser von unten durch eine Glasplatte auf das Substrat. Dies bringt Vorteile, weil die Elemente auf ihrer Unterseite weniger wärmeempfindlich sind als auf der Oberseite. Eine in die Pipette integrierte Widerstandsheizung erwärmt zusätzlich das Bauelement. Damit werden Positionierfehler durch thermische Expansion vermieden, außerdem verbessert sich das Lötverhalten. Das insgesamt hochpräzise und -komplexe Verfahren bedingt eine Zykluszeit von 20 bis 30 s. So kommt es durchaus vor, dass zehn oder mehr Amicra Nano auf einem Shopfloor parallel arbeiten. Das Verfahren ist aber insgesamt bei Weitem rationeller als der aufwendige diskrete Aufbau.
Wenn es weniger auf hohe Genauigkeit, dafür aber auf kürzere Zykluszeiten und höheren Automatisierungsgrad ankommt, steht der Bonder »Amicra Nova Pro« zur Verfügung. Er bietet eine Platziergenauigkeit von <±1 µm bei 3 Sigma, aber deutlich geringere Zykluszeiten (3–6 s bei 1,5 µm, 1,2–1,4 s bei 5 µm). Auch für diese Maschinen gibt es wegen des eingangs erwähnten sehr breiten Anwendungsspektrums große Potenziale.
Kundenspezifische Anpassungen
Weil heute keine Elektronikfertigung der anderen gleicht, werden die hochpräzisen Die-Bonder meist individuell und kundenspezifisch ausgestaltet. Dabei gibt es eine Vielzahl von Optionen. So ist zum Beispiel eine Software für das lückenlose Tracing aller verarbeiteten Teile erhältlich – interessant vor allem für Automobilzulieferer, weil Kunden absolute Rückverfolgbarkeit einfordern. Die Amicra-Maschinen können auch mit einer Reparaturfunktion ausgerüstet werden, die falsch positionierte Teile wieder vom Substrat ablöst, solange dies technisch möglich ist. Eine Flip-Chip-Option gehört ebenfalls zum Portfolio.
Dass hochpräzises Bonding heute fast schon einen eigenen Wirtschaftszweig bildet, zeigt die Entwicklung in der Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Amicra. Das Regensburger Unternehmen mit mehr als 135 Mitarbeitenden wurde 2001 gegründet, ist seit 2018 Bestandteil von ASMPT und kann von Beginn an eine steile Wachstumskurve aufweisen. Unterstützt wird dies bei Amicra nun auch durch das von ASMPT ebenfalls in Regensburg neu eröffnete erste europäische SEMI Center of Competence (CoC), das Spezialisten bereitstellt und sich um Tests und Evaluationen kümmert.
ASMPT bildet mit seinen Maschinen als einziger Hersteller die komplette Prozesskette vom Wafer bis zur assemblierten Leiterplatte ab und betreibt global ein großes Netzwerk an Forschungs- und Entwicklungszentren. Dabei handelt es sich um moderne Labore mit neuesten Maschinen und Anlagen, um Technologien vorzuführen und zu untersuchen, welche genauen Auswirkungen Innovationen in der Elektronikfertigung haben werden.
Dr. Johann Weinhändler, Managing Director von Amicra, sieht die Vorteile des CoC nicht zuletzt im regionalen Zusammenhang: »Wir freuen uns, dass wir nun den führenden Halbleiterunternehmen und Entscheidungsträgern in Europa die innovativen ASMPT-Semiconductor-Lösungen und das Know-how in unserem zentral gelegenen CoC in Deutschland anbieten können.«
Zukunftsmärkte als Wachstumsmotor
Die Zukunft sieht Johann Weinhändler optimistisch: »Der Cloud-Markt wächst kräftig. Der Bedarf an schnellen Datenraten und innovativen Applikationen steigt stark, beispielsweise in Rechenzentren. Das geht bis hin zu latenzfreien Echtzeitübertragungen. Ähnlich sieht es in Zukunftsmärkten wie dem autonomen Fahren aus. Unternehmen aus dieser Branche benötigen immer kleinere Sensoren und neue Technologien, denken wir dabei nur an Lidar.
Dieser Markt hat aber auch deshalb ein enormes Potenzial für uns, weil dafür zusätzlich und fast überall Sendestationen benötigt werden, weil jede Ampel vernetzt werden muss. Diese Entwicklungen befeuern unser Geschäft mit Photonics und damit Anlagen für das ultrahochgenaue Bestücken.«
Die Synthese aus Optik und Elektronik markiert einen Quantensprung, besonders, aber nicht nur in der Kommunikationstechnik. Dabei gewinnt eine hohe Integrationsdichte in der Fertigung immer weiter an Bedeutung: Je näher Komponenten zusammenrücken, je weniger Einzelteile pro Einheit assembliert werden müssen, desto effektiver, energie- und kostensparender das Produkt.
Voraussetzung für die nächste Integrationsstufe der Schlüsseltechnologie Silicon-Photonics ist allerdings Produktionstechnik, die in puncto Präzision und Prozessstabilität ebenfalls in neue Dimensionen vorstößt. »In welche Richtung die Entwicklung dabei gehen muss, zeigt die Amicra-Plattform bereits heute«, so Johann Weinhändler.
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- Laserlötung von der Substratseite aus