Fertigung im Reinraum

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1 Fertigung im Reinraum Herausforderungen bei der Herstellung von Kamerasensoren Reinheitsanforderungen ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 1

2 Herausforderungen bei der Herstellung von Kamerasensoren Vorstellung mpd Reinheitsanforderungen Reinheitsanforderungen warum Größenvergleich Belastungen durch Umwelt; Fertigung; Mensch Erfüllung der Reinheitsanforderungen Menge der Verunreinigung Reinraum Sauberkeit wird erreicht Kleiderordnung Anforderungen an die Fertigung von Kamerasensoren Reinigung des Umfeldes Reinigung der Module Kameramodul Fehlerauswertung Glovebox ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 2

3 First Sensor Berlin 14 Standorte weltweit 750 Mitarbeiter ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 3

4 AME ZMD mpd First Sensor 175 MA, davon 70% Fertigung, 17% Ingenieure, 4% Qualitätswesen Produktion 24h / Tag; 7 Tage / Woche QS nach ISO/TS 16949; Umwelt Gründungsmitglied des Silicon Saxony e.v ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 4

5 Sensorfertigung eine Auswahl Kamera- und Kinotechnik Sicherheit Medizin CT Videoscope Raumfahrt ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 5

6 Vorstellung Produkte Farbsensoren KFZ Flugzeug Straßenbeleuchtung Präsentationstechnik ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 6

7 Kamerasysteme ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 7

8 Vorstellung Technologien SMD Bestückung Chip mm² FR4 0,1 3,0mm Dickschichtkeramik Dünnschichtkeramik Ballen Chipbonden: xy = 3µm; z = 1µm Flip-Chip dünne Chips: 40µm Drahtbonden: 15 50µm Au-Draht Alu-Draht Cu-Draht ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 8

9 Vorstellung Technologien Beschichten; Kapselung; Underfilling Parylene GlobTop; Dam & Fill Lagerung bei -40C Komplettierung Abdeckungen Optiken Gehäuse ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 9

10 Herausforderungen bei der Herstellung von Kamerasensoren Vorstellung mpd Reinheitsanforderungen Reinheitsanforderungen warum Größenvergleich Belastungen durch Umwelt; Fertigung; Mensch Erfüllung der Reinheitsanforderungen Menge der Verunreinigung Reinraum Sauberkeit wird erreicht Kleiderordnung Anforderungen an die Fertigung von Kamerasensoren Reinigung des Umfeldes Reinigung der Module Kameramodul Fehlerauswertung Glovebox ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 10

11 Reinheitsanforderungen warum Partikel 0,5µm haben das NASA Hubbel Weltraumteleskop fast unbrauchbar gemacht jede Verunreinigung 5µm verdirbt die komplette Baugruppe Chipfläche ca mm² ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 11

12 Belastungen Größenvergleich Bauelement µm Ø menschliches Haar 40 50µm Zellkern bei Säugetieren 5 15µm Pilzsporen 1,5 30µm lebende Bakterien 0,5 2µm ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 12

13 Belastungen Umwelt 1 m³ Luft neben einem Raucher enthält bis zu Partikel > 5 µm 1 m³ Stadtluft (Zone 30) enthält bis zu Partikel > 5 µm 1 m³ Luft am Nordpol enthält bis zu 80 Partikel > 5 µm 1 m³ Luft im Reinraum Klasse ISO 5 enthält max. 29 Partikel > 5 µm ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 13

14 Belastungen Fertigung Verunreinigung durch unbestückte Leiterplatten mm² 1000 Verunreinigungen / Nutzen 5µm 2000 Nutzen / Tag weitere Quellen von Verunreinigung Maschinen konstruktiv bedingt Verschleiß Material Transport Abarbeitung Medien DI Wasser Gase Druckluft Chemie ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 14

15 Belastungen Mensch Der Mensch erzeugt Partikel, weil er da ist. Partikel 5µm / min still stehen/sitzen: sitzen mit leichter Bewegung ( z.b. PC Arbeit ): * aufstehen vom Stuhl: langsames Gehen ( 3,5 km/h ): schnelles Gehen: ( 9,0 km/h ): zusätzliche Verunreinigungen durch spezielle Arbeitsanweisungen Creme / Schminke / Schmuck Essen / Trinken Rauchen 100 fache Verunreinigung ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 15

16 Herausforderungen bei der Herstellung von Kamerasensoren Vorstellung mpd Reinheitsanforderungen Reinheitsanforderungen warum Größenvergleich Belastungen durch Umwelt; Fertigung; Mensch Erfüllung der Reinheitsanforderungen Menge der Verunreinigung Reinraum Sauberkeit wird erreicht Kleiderordnung Anforderungen an die Fertigung von Kamerasensoren Reinigung des Umfeldes Reinigung der Module Kameramodul Fehlerauswertung Glovebox ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 16

17 Menge der Verunreinigung zulässige Partikelzahl 5µm SMD Bestückung: ,7 m³ Partikel Sensormontage: ,7 m³ Partikel Größenvergleich: Bauelement C ,05 mm³ Partikel 0,05mm³ ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 17

18 Reinraum Raum im Raum Laminarstrom doppelter Fußboden doppelte Decke Überdruck Klimatisierung ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 18

19 Reinraum Klassifizierung Partikel je m 3 Klasse 0,1 µm 0,2 µm 0,3 µm 0,5 µm 1,0 µm 5,0 µm ISO ISO ISO ISO ISO Ursprung US-Standard nach ft³ ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 19

20 Sauberkeit wird erreicht durch regelmäßige intensive Reinigung Schleusen Schmutzfangmatten glatte Oberflächen Alu ungeeignet langsame Bewegungsabläufe spezielle Kleidung Reinigung in 3 Schritten Grobreinigung > 50µm 1. Feinreinigung µm 2. Feinreinigung < 10µm ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 20

21 Kleiderordnung 1. Schritt Umziehen Straßenkleidung in blaue Unterkleidung Schuhe Tageskleidung ESD Schutz ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 21

22 Kleiderordnung SMD Zugang mit blauer RR-Unterkleidung Haube, Mundschutz ESD-Kittel und ESD- Halbschuhen ESD mit Handschuhen oder Fingerlingen ESD-Erdungsarmband anlegen ( Band über den Handschuhen ) ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 22

23 Kleiderordnung Kamerasensoren ablegen Kleidung für RR Haube und Mundschutz anlegen Overall anlegen Schuhe wechseln ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 23

24 Herausforderungen bei der Herstellung von Kamerasensoren Vorstellung mpd Reinheitsanforderungen Reinheitsanforderungen warum Größenvergleich Belastungen durch Umwelt; Fertigung; Mensch Erfüllung der Reinheitsanforderungen Menge der Verunreinigung Reinraum Sauberkeit wird erreicht Kleiderordnung Anforderungen an die Fertigung von Kamerasensoren Reinigung des Umfeldes Reinigung der Module Kameramodul Fehlerauswertung Glovebox ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 24

25 Reinigung des Umfeldes Materialschleuse doppelte Verpackung innere Verpackung RR-tauglich; z. B. Waferbox Jeder mitgebrachte Artikel muß geprüft werden Stifte Ersatzteile Telefon Werkzeug Reinigung nach jedem Arbeitsgang Boote Pinzetten Bauteilaufnahmen Magazine ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 25

26 Reinigung der Sensormodule Reinigung vor der Montage lose Partikel Waschen Abblasen Tupfen feste Partikel kein Beugen über die Arbeit Lagerung Transport ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 26

27 Reinheitsanforderungen warum Chipfläche ca mm² Oberflächenbeschaffenheit 0,5µm Reinigung loser Partikel ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 27

28 Reinheitsanforderungen warum Mikrolinsensystem jede Verunreinigung > 5µm verdirbt die komplette Baugruppe Partikel < 5µm setzen sich fest in der Oberfläche Ziel für 2017: Partikelgröße < 2,5µm ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 28

29 Fehler in Prozent Reinheitsanforderungen warum ,06 0, ,61 0,43 0,26 0,09 Deckel versetzt Deckelkratzer Kleberdefekte Partikel CB Fehlertyp ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 29

30 Glovebox gasdichte Handschuhe aus Flüssigtank hergestellter reiner N 2 Überdruck Werkzeug und Material über Schleusen ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 30

31 Erich Kästner: Die Fragen sind es, aus denen das, was bleibt, entsteht. Microelectronic Packaging Dresden GmbH Grenzstraße 22 D Dresden Tel.: +49.(0) Fax: +49.(0) Thoralf Meiburg Web: ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 31

32 Quellen Der Vortrag entstand durch Thoralf Meiburg ; MPD-GmbH; Grenzstraße 22; Dresden unter Zuhilfenahme von - MPD interne Dokumente - GD Bildung und Kultur Programm für lebenslanges Leben - Wikipedia VDI Richtlinien 2083 Reinraumtechnik Leica - Hexagon Geosystems ; Thoralf Meiburg 18. EE - Kolleg 2015 Seite 32