【原】Grundlagen und Technologien

In diesen Tagen habe ich fast 70% der Folien über Aufbautechnik und Systemintegration, auch Werkstoffe wieder angesehen. Mein Freund hat mich gefragt, gehört Werkstoffkunde wirklich zur Elektrotechnik? Ich verstand das Problem, weil es sich um Chemie und Physik  handlt. Aber bei der Herstellung eines Beschleunigungssensors oder Mikrokontrollerchips spielt Aufbautechnik oder Ihre Grundlage Werkstoff eine wichtige Rolle. Andereseits bedeutet Elektrotechnik die Technology des Elektrons. Strom definiert als die Bewegung von Elektron in einer Richtung. Spannung ist die Integration der Feldstärke (Kraft pro Ladung) zwischen zwei Punkten. Spannung ist auch ein Signal in der Sigalverarbeitung. Das Signal in der Zeit kann durch Fouriertransformation in Frequenzbereich umformt werden. Ein Signal ist auch ein System. In einem System kann man auch wichtige Eigenschaften wie Beobachtbarkeit , Steuerbarkeit und Stäbilität analysieren. Leistung ist Spannung mal Strom, Energie pro Sekunde.  Elektizität treibt AC- und DC Motor. In der  Werkstoffkunde heißt die Korrosion auch das Bekommen oder Verlieren von  Elektronen.  In diesen Sinne Elektron ist das wichtigste Element verbindet alle.

Aufbautechnik ist eine Systemintegrationsthechnologie, die Logikelemente und mechanische Struktur in Mikrobereich vereint und die genannte Montage- und Kontaktierungsverfahren verwendet. Die Oberflächenmontage wird heute im Rahmen der Leiterplattentechnik  vorwiegend eingesetzt. Die verwendeten Oberflächen  Montierbaren Bauelemente sind einfacher zu bestücken und können in kleineren Bauformen ausgeführt werden. Trotz der eindeutigen Vorteilen der Oberflächentechnik ist heute noch eine Mischbestückung(Durchsteckmontage) im  Einsatz. Dünnschichttechnik und Dickschichttechnik, Flip Chip(Face down montage), Die-Bonden und Drahtbonden. Drahtbonden ist Realisierung einer unlösbaren,  elektrischen Verbindung von einem Halbleiterchip zur  nächst höheren Verdrahtungsebene oder für die Verbindung von Substratanschlüssen untereinander. 

In physikalischen Grundlagen unterscheidet man vier Verbindungskräfte, kovalente, ionische, metallische und Van der Waals Bindung. Die vierte bewirkt zwieschen Molekülen, und gehört zur Sekundären Verbindungskraft . Bei der kovalenten Bindung erreichen die   Edelgaskonfiguration, in dem die Atome anteilig gemeinsame Elektronenpaare bilden, z.B wie Silizium. Die ionisch gebundenen Materialien sind hart, spröde und hatben einen relativ hohen Schmlzpunkt. Da die Elektronen an die Atomkerne gebunden sind, handlt es sich bei diesen Materialien um Isolatoren. Typische Beispiele sind Keramik und Gläser. Beide sind nichtmetallisch-anorganische Werkstoffe. Unterschied liegt daran, dass Keramiken eine kristalliner oder teilkristalliner Struktur hat, und Gläser amorph erstarrter sind.  Die metallische Bildung ermöglicht eine gegenseitige Verschiebung von Atomen. Metalle sind deshalb duktil. Kuppfer, Aluminium und Gold sind kubisch flächenzentriert. van der Waals-Bindungen wirken bei Kohlenstoffketten in Polymeren. Diese Bindungen sind schwach und können leicht aufgebrochen werden. Deshalb haben die Polymeren niedrige Elastizitätsmodul und kleinere Schmelzpunkte. Danach ist der spezifische Widerstand, der aus drei Teilen besteht, nämlich temperaturabhängigen Teil wegen den Gitterschwingungen

, Restwiderstand wegen der Streuung der Elektronen an Defekten, Widerstand wegen der mechanischen Deformation des Gitters. Danach kommt die Eigenschaften der Materialien. In der Werkstoffe bedeutet Spannung, dass eine bestimmte Kraft auf eine bestimmte Fläche wirkt. Bei der elastischen Verformung kehrt ein Bauteil nach der Belastung wieder in Ausgangszustand zurück. Bei plastischer Verformung ist es nicht 100%. Aufgrund diesen Begriffen, Elastizitätmodul ist die Steigung des Graphen im Spannung-Dehnung-Diagramm.  Viskosität beschreibt den Widerstand von Flüssigkeiten oder Pasten gegen Schubspannung. Oberflächenspannung ist eine ziehende Kraft, die an der Oberfläche einer Flüssigkeit lokalisiert ist und ihre wirkungsrichtung ist parallel zur Flüssigkeitsoberfläche. Diffusion ist der ohne äußere Einwirkung eintretende Ausgleich von Konzentrationsunterschied als natürlich ablaufender physikalischer Prozess aufgrund der brounschen Molekularbewegung. 

Es gibt drei Verbindungstechnologien und auch drei Verbindungsphase. Kleben, Schweißen und Löten. Reinigung, Annährung und Interdiffusion. Unterschied zwischen Schweißen und Löten ist der Schmelzpunkt. Da Löten Zinn als Zusatzwerkstoff benutzt, die zu verbindenden Grundstoffe können benetzt, ohne geschmolzen zu werden. Kleben verwendet Kleberstoff, die Oberfläche des Chips und Substrats durch Flächenhaftung und innnere Festigkeit (Adhäsion und Kohäsion) verbindet. Reinigung beseitigt den Schmutz durch Ätzen, Reibung oder Plastische Deformation. Annährung kann auch durch plastische Deformation realisiert werden. Hohe Temperatur beschleunigt die Interdiffusion, chemische Reaktion und Wechselwirkung. 

Bei Klebenmaterialien unterscheidet man ICA, ACA, NCA. Außerdem ist Flip Chip Technik auch sehr wichtig.