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Verbesserte Genauigkeit beim Chipbonden

Ein fortwährendes Ziel in der Halbleiterindustrie ist es, die Anzahl der Chips pro Wafer zu erhöhen und damit niedrigere Herstellungskosten zu erreichen. Jedoch wird die Handhabung der Chips umso schwieriger, je kleiner und demzufolge zerbrechlicher diese werden. Vor allem in der Nachbearbeitung, wie der Trennung, der Montage, der Kontaktierung und der Verkapselung müssen Die-Bomdersysteme große Herausforderungen bewältigen. Gleiches gilt auch für deren optischen Komponenten.

Die Firma Amadyne aus dem badischen Bühl ist Spezialist von Bestückungs- und Handlingsystemen für Bauteile. Ein solches System wie die SAM42-Baureihe beherrscht alle Nachbearbeitungsschritte und bietet folgerichtig eine enorme Flexibilität. Doch so einfach, wie das klingt, ist dieses System nicht. Insbesondere der Prozess der Kontaktierung, das sogenannte Bonding, insbesondere das Die-Bonding, auch Chipbonden genannt, fordert von dem System einiges ab. Mechanisch empfindliche Bauteile in Größen zwischen 200µm und 40 mm Kantenlänge müssen mit einem Vakuumgreifer auf wenige Mikrometer genau in Gehäusen oder auf Platinen platziert werden.

Amadyne entschloss sich mit der fab1 ein von Grund auf neues Bestücksystem zu entwerfen, welches die Erfahrungen der SAM42-Baureihe als Basis nutzt. Jedoch sollten alle wichtigen Teilsysteme nach aktuellem Stand der Technik neu implementiert werden. Ferner galt es, zum knapp doppelten Preis noch bessere Genauigkeit und fünffach höheren Durchsatz zu bieten. Grundlegende technische Designunterschiede waren der Wechsel von Windows auf Linux mit aktuellem Kernel, ein aktuelles LabVIEW als Entwicklungssystem, lineare Servomotoren, dezentrale I/O Hardware, 1-3x digitales VGA sowie eine Sonderentwicklung der Vision-Software. Für den optischen Teil wurde ein kostengünstiges, robustes Kamerasystem mit guter Linux-Unterstützung und schnellem, digitalem Bussystem gesucht, welches hochwertige Bilder liefert, die in der nachgeschalteten Software einfach weiter zu verarbeiten sind.

Schließlich fiel nach eingehender Marktanalyse die Entscheidung, die mvBlueFOX zu verwenden. Die wesentlichen Gründe für diese Entscheidung waren die kompakte und robuste Bauform, die Verfügbarkeit eines gut dokumentierten Linux-Frameworks in C/C++, die USB 2.0 Schnittstelle, die Verfügbarkeit unterschiedlichster Sensoren in einer kompatiblen Baureihe sowie das günstige Preis-Leistungs-Verhältnis. Die Verwendung von USB als Feldbus hat sich als unproblematisch erwiesen. Den enormen Kostenvorteilen stehen keine erkennbaren Nachteile entgegen. Dank der durchdachten Software war die Integration in das Projekt mit minimalem Aufwand möglich. Optisch wurde die mvBlueFOX mit einer geringfügig modifizierten Variante der bestehenden Optik für die analoge Kamera ausgestattet. Die Ergebnisse haben bereits mit dieser simplen Optik die Erwartungen übertroffen. In der Standardeinstellung ist kein Bildrauschen messbar, die Bilder sind kontrastreich und frei von Artefakten. Das mit diesem Sensor Mögliche kommt vollständig in der Applikation an. Im Zuge der Prototypenphase wurden auch Tests der elektrischen und mechanischen Robustheit durchgeführt. Die Kamera übersteht klaglos erhebliche Längs- und Querbeschleunigungen und zeigt eine extrem hohe EM-Störfestigkeit.