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Messsysteme

von Janine Hess

Die Bond Line Thickness bezeichnet den Abstand zwischen zwei Produktkomponenten. Der Abstand wird hierbei zwischen zwei Flächen bestimmt. Üblicherweise befindet sich ein solches System in einem horizontalem Aufbau.

Der Abstand entsteht dabei aus der unteren Oberfläche der oberen Produktkomponenten (= Bauteil) zPart.ds und der oberen Oberfläche der unteren Produktkomponente (= Substrat) zSub.us. Demnach berechnet sich die Bondline Thickness BLT (ΔzBLT)  wie folgt:

 ∆zBLT = zPart.ds - zSub.us 

Die Anwendungsgebiete bei denen eine BLT relevant ist, sind u.a. empfindliche Bauteile, Au-Sn-Lötungen, Flip-Chip-Bonden, Kleben mit bestimmten Spaltmaß. 
Die BLT spielt insbesondere in der Sensortechnik eine große Rolle, da hierbei wichtige Funktionen bestimmt werden. 
Die Genauigkeit der BLT hat dabei einen großen Einfluss auf die Funktion der Produkte. 
Die Genauigkeiten liegen hierbei im Bereich von 1µm ≤ Δz(x,y) ≤ 25µm.



Bild: Bond Line Thickness
Einfaches Beispiel zur Veranschaulichung des Thermokompressionsbondens

Ein Verfahren, welches für die Montage einer BLT verwendet wird ist das Thermokompressionsbonden. Dies ist in der obigen Abbildung schematisch dargestellt. 
Dabei wird ein Bauteil mit definierter Kraft mittels eines Tools auf ein Substrat gepresst. Die zwischen Bauteil und Substrat befindliche Löt-Preform wird durch einen entsprechenden Wärmeeintrag während des Zusammenpressens aufgeschmolzen. Die BLT stellt sich dann entsprechend zwischen dem Bauteil und dem Substrat über das dazwischen befindlichen aufgeschmolzenen Lot ein. Um einen definierten Spalt erzeugen zu können, müssen die Substrathöhe als auch die Bauteildicke bekannt sein. 
Diese Werte lassen sich mit entsprechende kalibrierten Messtastern bestimmen.

Als Messtaster für eine Höhenmessung stehen ein Top-Messtaster (TM) und ein Bottom-Messtaster (BM) zur Verfügung. 
Der TM wird durch die Bewegung einer Linear-Achse von oben herab in negativer z-Richtung eingesetzt. Die Messspitze wird dabei von oben auf das Messobjekt (Substrat) gefahren. Das Messprinzip des TM basiert auf der Wegänderung der Messspitze innerhalb des Systems. Bei diesem System muss eine Ansprechschwelle überwunden werden. Ein sinnvoller Wert ist hierbei z ≅ 10mm. Der BM funktioniert auf gleiche Weise nur ist hier keine Ansprechschwelle zu überwinden. Grund für die Ansprechschwelle ist die Ausrichtung der Messsensorik zur Richtung der Fallbeschleunigung g.

Der TM wird zur Messung mit dem x–y–z-Portal auf das Messobjekt gefahren. Der BM dagegen steht fest auf der Grundplatte und das zu messende Objekt, meist Bauteile, werden auf den Messtaster gedrückt.



 

Um die geforderten hohen Genauigkeiten zur erreichen, müssen diese Messtaster kalibriert werden. Dies wird in der Regel optisch über das Vision-System der Maschine durchgeführt. Hierbei limitiert jedoch die Genauigkeit des Vision-Systems die Genauigkeit des Messtasters. Generell sollte der Messtaster jedoch eine höhere Genauigkeit erreichen als das Vision-System.


 



 

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