Beim Golddrahtbonden (auch Gold Wire Bonding genannt) werden hauchdünne Golddrähte (ca. 15-75 µm dick) verwendet, um elektrische Verbindungen zwischen einem Mikrochip und dem Gehäuse (Leadframe) einer Leiterplatte herzustellen. Es ist das Standardverfahren, um integrierte Schaltungen mit der Außenwelt zu verbinden.

Gold bietet entscheidende Vorteile: Es ist extrem korrosionsbeständig (es oxidiert nicht), lässt sich auch bei sehr geringen Kräften und Temperaturen gut verformen und bietet eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit. Dadurch ist die Verbindung extrem zuverlässig und langlebig.

Der Prozess erfolgt thermosonisch. Das bedeutet, es wird eine Kombination aus Wärme (meistens zwischen 150°C und 250°C), Ultraschall und Druck eingesetzt. Der Golddraht wird durch eine Nadel (Kapillare) geführt. Am Drahtende wird mittels einer Flamme oder Funken eine Kugel geschmolzen, die dann auf den Chip-Anschluss (Pad) gepresst wird. Die zweite Verbindung (zum Gehäuse) wird dann als Keilnaht (wedge bond) ausgeführt.

Ja, gängige Alternativen sind Kupfer- oder Aluminiumdrähte. Kupfer ist günstiger und hat eine bessere elektrische Leitfähigkeit, ist aber härter und erfordert mehr Energie beim Bonden. Aluminium wird oft für Leistungsanwendungen genommen. Gold wird trotz des höheren Preises vor allem dort eingesetzt, wo höchste Zuverlässigkeit gefordert ist oder die Chip-Pads sehr empfindlich sind, da der Bondprozess mit Gold besonders materialschonend ist.

Golddrahtbonden wird typischerweise in Hochfrequenztechnik, Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und Automotive-Bereichen eingesetzt. Es ist ideal für alle Baugruppen, die extremen Temperaturschwankungen standhalten müssen oder bei denen ein Ausfall durch Korrosion unbedingt vermieden werden muss (z. B. in LED-Modulen, Sensoren oder Hochleistungsprozessoren).

Oft ist sie mit bloßem Auge sichtbar: weiße Flecken oder Blasenbildung zwischen den Schichten, insbesondere nach dem Löten. In schweren Fällen wölbt sich die Platine sichtbar auf (Blistering). Mikroskopisch erkennt man einen Spalt zwischen Kupfer und Basismaterial.

In der Regel nein. Sobald der Materialverbund einmal zerstört ist, lässt sich die Haftung nicht wiederherstellen. Die betroffene Platine muss als Ausschuss betrachtet und ersetzt werden.

Standard-FR4 ist anfällig, wenn es Feuchtigkeit gezogen hat und extremen Temperaturspitzen ausgesetzt wird. Hoch-Tg-Materialien (höhere Glasübergangstemperatur) oder Polyimid sind deutlich widerstandsfähiger gegen thermisch bedingte Delamination.

Beide Begriffe werden oft synonym verwendet, beschreiben aber unterschiedliche Schweregrade. Delamination bezeichnet die Trennung der Schichten im Inneren. Blistering ist die sichtbare Ausprägung davon – also die Blasenbildung an der Oberfläche oder zwischen den Lagen.

Der wichtigste Schritt ist das Vorbacken (Baking) der Leiterplatten vor dem Löten, um eingeschlossene Feuchtigkeit zu entziehen. Zudem sollte das vorgegebene Temperaturprofil der Platine exakt eingehalten werden, um thermischen Schock zu vermeiden.