TRUMPF präsentiert VCSEL Heizsysteme für schnellere Mikrochip-Montage

Elektronikindustrie profitiert von VCSEL Heizsystemen durch Qualitätssteigerung von Lötschnittstellen // Direkte Wärmebehandlung zur Verbesserung des Chip-Montageprozesses // Laser Assisted Bonding für schnellere und kosteneffiziente Flip-Chip-Montage // Laser Assisted Soldering unterstützt flacheres Design mikroelektronischer Baugruppen

Ulm, 24. März, 2022 – TRUMPF Photonic Components stellt neue Prozesse für ihre VCSEL Heizsysteme vor, die die Flip-Chip-Montage in der Elektronikindustrie verbessern. Durch den Einsatz von VCSEL Heizsystemen für die Prozesse Laser Assisted Bonding (LAB) und Laser Assisted Soldering (LAS) sind die Taktzeiten im Vergleich zu Standard-Reflow-Lötprozessen bis zu neunmal schneller. Darüber hinaus steigt die Qualität und Zuverlässigkeit der Verbindung von Chip zu Leiterplatte, da die VCSEL Heizsysteme mit hoher Präzision arbeiten. Die Leistungsverteilung der Laserstrahlung kann durch die Ansteuerung einzelner Laserzonen individuell eingestellt werden. So wird die Wärme nur dort auf die Leiterplatte und den Halbleiterchip eingekoppelt, wo sie benötigt wird. Die eingesetzte Technologie führt damit zu einer Qualitätssteigerung und zu einer erhöhten Lebensdauer der Lötschnittstellen, da der Leiterplatten-Verzug und die Wärmeentwicklung im Chip deutlich reduziert werden. Auch der Montageprozess profitiert von den reproduzierbaren und genauen Chipbefestigung- und Lötbedingungen, denn das VCSEL Heizmodul ermöglicht eine homogene Ausleuchtung, schnelle Schaltzeiten und eine präzise Leistungssteuerung. Ein weiterer Vorteil ist der reduzierte Platzbedarf in der Fertigung, denn im Vergleich zu herkömmlichen Reflow-Lösungen, sind die VCSEL Heizmodule sehr kompakt.

Wie funktioniert Laser Assisted Soldering und Laser Assisted Bonding?

LAS nennt sich der Prozess, bei dem die Lötkugeln mittels VCSEL-Infrarot-Wärmebehandlung direkt auf die Leiterplatte gelötet werden. Dies unterstütz vor allem den Trend zur Verwendung immer kleinerer Lötkugeln, was wiederum auf eine Reduzierung des gesamten Bauraums in der Unterhaltungselektronik einzahlt.

Beim LAB Prozess wird ein Flip-Chip auf einer Leiterplatte mit Lötkugeln auf den Kontakten montiert. Das VCSEL-Heizsystem erhitzt den Chip von oben, und die Laserenergie wird durch den Flip-Chip geleitet, um so die Lötkugeln zwischen Chip und Leiterplatte zu schmelzen. VCSEL Heizsysteme können sowohl für stationäre als auch für Durchlaufprozesse eingesetzt werden. Die VCSEL-basierten Systeme bieten im Vergleich zu anderen Lösungen größere Heizflächen mit höherer Leistung.

Im Kundenapplikationszentrum in Aachen bietet TRUMPF seinen Kunden ein Testlabor für VCSEL-Heizsystem-Anwendungen. „Es ist großartig zu sehen, dass auch die Elektronikindustrie von unseren einzigartigen VCSEL Heizmodulen profitieren kann. Das kompakte Design und die homogenen Hitzeverteilung führen zu einer besseren Prozesskontrolle und einer höheren Produktqualität. Gleichzeitig reduziert sich der Platzbedarf der Montagelinie - im Falle von LAB um bis zu 30 Prozent", erklärt Ralph Gudde, VP Marketing and Sales bei TRUMPF Photonic Components.

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Laser Assisted Bonding (LAB)

Schematische Darstellung des LAB-Prozesses. Ein Flip-Chip wird durch die Laserenergie auf einer Platine befestigt, wobei die Hitze durch ein Siliziumplättchen auf die Lötkugeln übertragen wird

Laser Assisted Soldering (LAS)

Schematische Darstellung des LAS-Verfahrens. Ein Flip-Chip wird direkt auf einer Leiterplatte befestigt, indem die Laserenergie die Lötkugeln mit der Leiterplatte verschmilzt.