Numerische Vorhersage und experimentelle Verifikation der Form- und Deformationszustände von mikrodrahtbasierten Mikrostrukturen, die mittels vollautomatischen Drahtbondmaschinen hergestellt werden.
Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Kann der Drahtbond-Prozess (effizient und korrekt) durch ein Finite-Elemente Programm simuliert werden? Dies ist die Haupthypothese dieses Forschungsprojektes und abgesehen von einigen wenigen fehlenden Punkten können wir diese Frage bejahen. Die Herausforderung war es, eine passende Representierung des Drahtes zu finden, um eine korrekte geometrische Beschreibung der Drahtbiegung zu gewährleisten und die Einbeziehung der physikalischen Prozesse der Plastizität und die der Kontakt-Bedingungen wie Draht-Draht, Draht-Pfosten und Draht-Kapillare zu bewerkstelligen. Unsere Lösung dieser Aufgabe baut auf einer differenzial-geometrischen Basis auf, welche den Draht einerseits als ein-dimensionales Objekt beschreibt, andererseits jedoch die volle dreidimensionale Realität der Draht-Deformation beinhaltet, also sowohl axiales Verdrehen und Strecken als auch seitliche Biegung und Scherung. Dieser Ansatz beinhaltet einen Wechsel zwischen globaler und lokaler Sichtweise, und dadurch eine Separation von Kinematik und Materialverhalten, welche die Bewegungsgleichungen bei jeder Iteration und bei jedem Zeitschritt des dynamischen Prozesses neu formt. Das Resultat ist ein portables, sehr kompaktes und effizientes, zeitabhängiges Finite-Element Programm, dass spezifisch auf den Drahtbonder-Prozess zugeschnitten ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- “Unconventional applications of wire bonding create opportunities for microsystem integration,” Journal of Micromechanics and Microengineering, 23(8) 083001, 2013
A.C. Fischer, J.G. Korvink, N. Roxhed, G. Stemme, U. Wallrabe, and F. Niklaus
(Siehe online unter https://doi.org/10.1088/0960-1317/23/8/083001)
