AMICRA NANO – Hybrid Bonding für Daten-Highways

Die Co-Packaged-Optics-Fertigung ist ein zentraler Prozess zur Herstellung von kompakten, miniaturisierten Komponenten für moderne Hochleistungsrechenzentren und Netzwerke, die eine energieeffiziente und leistungsstarke Datenübertragung mit minimaler Latenz erfordern. Um die elektrischen Signalwege zu verkürzen, werden Chips und optische Schnittstellen auf engstem Raum hochintegriert.

„Die Komplexität von Halbleitern nimmt ständig zu und stellt insbesondere die Bonding-Technologie vor enorme Herausforderungen“, erklärt Dr. Johann Weinhändler, Managing Director von ASMPT AMICRA und verantwortlich für den Bereich ASMPT Semiconductor Solutions in Europa. „Die Chips haben immer mehr Ein- und Ausgänge, dürfen aber nicht größer werden. Es müssen also immer feinere Strukturen hochpräzise verarbeitet werden – und genau dafür haben wir die AMICRA NANO entwickelt“.

Stabile Verbindungen ohne Lot oder Klebstoff

Der Die- und Flip-Chip-Bonder NANO bewältigt die neuen Herausforderungen durch den Einsatz der innovativen Hybrid-Bonding-Technologie. Diese Methode kommt vollständig ohne Lot oder Klebstoff aus. Durch atomare Diffusion gebondet entsteht eine stabile mechanische und elektrische Verbindung.

Präzision ist Voraussetzung für weitere Miniaturisierung

Hybrid-Bonding ermöglicht eine sehr starke Miniaturisierung, erfordert aber auch eine sehr hohe Platzierungsgenauigkeit, unter anderem, weil sich die Bauelemente bei der Wärmebehandlung nicht mehr selbst zentrieren. AMICRA NANO platziert Dies vom Wafer oder Waffle Pack mit einer Genauigkeit von ± 0,2 µm bei Bond-Kräften von 0,1 bis 20 N und einem Durchsatz von 200 bis 400 Komponenten pro Stunde. Damit zielt die Maschine auf den High-Mix-Low-Volume-Markt, zum Beispiel für Chiplets, Kleinserien, Prototypen oder Machbarkeitsstudien für neue Prozesse.

Erreicht wird die hohe Präzision unter anderem durch vier hochauflösende Kamerasysteme, die den Prozess von der Die-Abholung bis zur finalen Ausrichtung und Endkontrolle überwachen. Durch ein einzigartiges Design ist es zu jedem Zeitpunkt möglich, sowohl das zu platzierende Element, als auch das Substrat durch den Bondkopf hindurch abzubilden. Es ist sogar eine Infrarotbeleuchtung installiert, die das Die durchdringt.

Hochflexible Technologie mit hochreiner Prozessumgebung

Herausragend ist die Maschine auch in ihrer Flexibilität: Sie beherrscht sowohl direktes als auch indirektes Hybrid Bonding sowie verschiedene Löt- und Klebeverfahren. Die AMICRA NANO bietet drei verschiedene Beheizungsmöglichkeiten, darunter eine Laserlötanlage und UV-Härtung. Da viele Prozesse sehr empfindlich auf Verunreinigungen reagieren, ist die Maschine mit einem HEPA-Filter- und Ionisierungssystem ausgestattet, das für eine hochreine Arbeitsumgebung sorgt.

Schnelle Computer brauchen schnelle Kommunikation

Hybrid Bonding wird in naher Zukunft überall dort entscheidend sein, wo maximale Leistung auf kleinstem Raum gefordert wird – etwa in Hochleistungs- und Quantencomputern, KI-Systemen, IoT-Geräten oder autonomen Fahrzeugen. „Besonders die Umwandlung von elektrischen in optische Signale und umgekehrt gewinnt zunehmend an Bedeutung. Dafür müssen lichtemittierende und lichtempfindliche Komponenten hochpräzise platziert werden“, resümiert Dr. Weinhändler. „Nur mit dieser schnellen Lichtleiter-Kommunikationstechnik kann das volle Leistungspotenzial der zukünftigen Rechenzentren voll ausgeschöpft werden.“