Dieser Artikel soll die besten Methoden zur Handhabung und Montage von Bare-Die-Drucksensoren beschreiben. Merit Sensor fertigt alle Druckchips auf 4-Zoll-Wafern, die gesägt und auf Mylar-Folie (Folienband) geliefert werden. Dieses Folienband wird auf einem Metallwaferrahmen befestigt, der für die meisten automatisierten Die Bonder geeignet ist (siehe Abbildung 1). Wenn eine Einheit mit einem schwarzen Tintenpunkt markiert ist, gilt sie als schlechte Einheit.

Verpackung & Lagerung

Alle auf Folienband montierten Wafer werden in Plastikschalen geliefert (siehe Abbildung 2), die anschließend in einen antistatischen Zip-Lock-Beutel eingelegt werden. Es ist erforderlich, dass die Beutel nur in Reinräumen geöffnet und unmittelbar nach dem Öffnen in einem dunklen, mit Stickstoff gefüllten Schrank gelagert werden. Wafer können entweder einzeln oder in mehreren Clamshells in einem einzigen antistatischen Plastikbeutel mit Reißverschluss verschickt werden. Das Etikett auf jeder Clamshell enthält die Menge des guten Chips, die Bestellnummer (falls zutreffend), die Teilenummer sowie die Chargen- und Wafernummer (siehe Abbildung 3). Auf dem Folienband sind auch die Chargen- und Wafernummer angegeben.

Lagertemperatur 19-26 °C: In einer geeigneten Lagerumgebung beträgt die Lagerzeit von gesägten Wafern etwa fünf Jahre. Eine Lagerung über diese Grenze hinaus oder eine Lagerung in einer anderen oder unkontrollierten Umgebung kann zu Picking-Problemen beim Die-Bonding (Sticking-Die) oder unzuverlässigen Drahtbonds aufgrund von Korrosion der Aluminium-Bondpads führen.

Handhabung von Wafern

Alle Sensorchips werden zu 100 % elektrisch getestet, um sicherzustellen, dass sie den Datenblattgrenzen entsprechen. Die Wafer werden visuell geprüft, um sicherzustellen, dass alle Sensoren vollkommen fehlerfrei sind. Die Druckchips sind RoHS-konform und bestehen in den meisten Fällen aus einem Silizium/Glas-Stapel, der elektrostatisch miteinander verbunden ist.

• Alle Wafer werden montiert, getestet, gewürfelt und auf einem Metall-Waferrahmen geliefert. Je nach Produkt ergibt jede Waffel etwa 600 bis 1600 Stück.
• Beim Umgang mit dem Wafer ist besondere Vorsicht geboten, da seine Oberfläche sehr empfindlich ist.
• Obwohl eine Reinigung nicht erforderlich ist, sollte der Wafer in einem Reinraum geöffnet werden.
• Es wird nicht empfohlen, den Chip mit einer Pinzette vom Waferrahmen zu lösen. Die Druckspäne sollten mit einem Werkzeug aus weichem Gummi mit einem Vakuumloch in der Mitte, das größer als die Sensormembran ist, aufgenommen werden.
• Die Klebekraft sollte 100 Gramm nicht überschreiten, um mechanische Spannungen zu vermeiden, die zu einem instabilen, driftenden Offset führen können.
• Es ist wichtig, alle Werkzeuge gründlich zu reinigen, um Rückstände auf den Bondpads zu vermeiden, die zu Zuverlässigkeitsproblemen führen könnten.
• Für Relativdrucksensoren (Loch auf der Rückseite) können Auswerferstifte mit 3 oder 4 Nadeln verwendet werden, um den Chip vom Waferband zu entfernen.
• Für Absolutdrucksensoren (kein Loch auf der Rückseite) ist eine einzelne Auswerfernadel ausreichend.
• Prozesstemperaturen über 225 °C sollten vermieden werden. Wenn die maximale Temperatur niedriger ist, ist der Sensor langfristig stabiler.

Montage von Druckchips

• Das Die-Bonding mit hartem Silikon oder Epoxid führt im Allgemeinen zu einem instabilen Offset-Wert und einem hohen TCO (Temperaturkoeffizienten-Offset).
• Die Druckchips sind empfindlich gegenüber mechanischer Beanspruchung, insbesondere Sensoren mit Enddrücken unter 1 bar. Diese Druckchips sollten mit einem weichen Silikonkleber mit geringer Härte (A25 oder niedriger) und einer Klebefugendicke von 50-100 µm montiert werden. Es sollte insbesondere darauf geachtet werden, dass der Klebstoff nicht an den Innen- oder Außenwänden des Sensorchips hochklettert, da dies zu einer instabilen Ausgabe führen könnte.
• Alle Druckchips wurden auf Langzeitstabilität und höchstes Ausgangssignal optimiert. Um die beste Performance (Temperaturverhalten, Langzeitdrift, Hysterese) zu erreichen, ist bei der Montage des Chips besondere Sorgfalt geboten.

Anbringen der Druckchips

• Die Bondpads auf jedem Druckchip sind mindestens 100 × 100 &mgr;m groß. Das Padmaterial besteht aus Aluminium und hat eine Dicke von 1-2 µm.
• Zum Drahtbonden kann ein Aluminium- oder Golddraht verwendet werden. Eine gute Thermosonic-Goldkugelverbindung mit 30 µm Golddraht führt zu einer Kugelscherkraft von >30 Gramm und einer Zugkraft von >6 Gramm.
• Zum Schutz der Drahtbonds sollte ein weiches ionenfreies Silikongel mit einer Viskosität von <1000 cps und ohne Härte verwendet werden. Das Gel kann einen erheblichen Einfluss auf die Sensorleistung haben; Daher sollte bei der Auswahl besondere Sorgfalt walten. Merit Sensor hat Dow Corning Sylgard 527 getestet und verwendet es derzeit.
• Das Gel kann als Tropfen auf die Sensoroberfläche aufgetragen werden, um die Bondpads einfach vor Korrosion zu schützen. Ist ein zusätzlicher Feuchtigkeitsschutz erforderlich, kann der gesamte Bereich um den Sensor inkl. Bonddrähte abgedeckt werden.
• Bei Überdrucksensoren, bei denen der Druck von der Rückseite aufgebracht wird, empfiehlt Merit Sensor dennoch, die Oberseite des Sensors mit einem Gel zu schützen, um eine Korrosion des Aluminium-Bondpads zu vermeiden.

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