Prozess- und Produktentwicklung

Molding

Eine Standardmethode zur Verkapselung elektronischer Bauteile ist das Molding, bei dem drahtgebondete, gelötete oder geklebte mikroelektronische Aufbauten mit einem thermomechanisch angepassten, robusten Verkapselungsmaterial geschützt werden. Bei dieser Verfahrenstechnik lassen sich zwei verschiedene Varianten unterscheiden: Das Transfer Molding (Spritzpressen) und das Compression Molding (Formpressen).

Zur Verkapselung werden bei beiden Verfahren mit SiO2 gefüllte Epoxid¬harze eingesetzt, deren Füllgrade bis über 90 Gewichtsprozent reichen. Mit diesen Materialien können Ausdehnungskoeffizienten < 10 ppm/K und Glasübergangstemperaturen > 200 °C realisiert werden, die somit gut an Substratmaterialien und Komponenten angepasst sind. Mittels Moldverfahren lassen sich mikroelektronische Module mit sehr hoher Zuverlässigkeit auch für extreme Umgebungsbedingungen realisieren.

Transfer Molding (Spritzpressen)

Beim Transfer Molding wird ein Epoxidharz in Tablettenform (Epoxy Molding Compound) mit den zu verkapselnden Bauelementen mittels Druck und Temperatur verpresst. Das Verpressen findet in einem beheizten Umpresswerkzeug, dem Moldwerkzeug, statt. Hierfür wird das Epoxy Molding Compound (EMC) in einen Zylinder gelegt, vorerwärmt und anschließend durch Kolbenvorschub in die Kavität verpresst. Nach dem Vorhärten des Materials im Werkzeug (Inmoldhärtezeit) wird das verkapselte Modul entnommen und in einem anschließenden Batchprozess (Post Mold Cure) nachgehärtet, um ein voll¬stän¬diges Vernetzen des Epoxidharzes zu erreichen. Das Transfer Molding ist eine Standardtechnologie für die Massen¬fertigung von hochzuverlässigen Packages. Eingesetzt werden kann diese Technologie sowohl für leadframe- als auch für leiterplattenbasierte Anwen¬dungen. Für die Massenfertigung werden Moldwerkzeuge verwendet, die die gleichzeitige Verkapselung von mehreren Streifen und damit mehreren Modulen ermöglichen.

Compression Molding (Formpressen)

Das Compression-Molding-Verfahren ist ein relativ neuer Alternativprozess zum Transfer Molding. In diesem Prozess wird das EMC nicht über Kolben in eine Kavität transferiert, sondern als Paste oder Granulat direkt in die Kavität flächig dosiert bzw. gestreut. Das EMC wird auf Temperaturen zwischen 120 – 175 °C erhitzt, die zu verkapselnden Aufbauten werden in die Kavität gedrückt und anschließend unter einem Forminnendruck von ~ 20 bar  verpresst. Durch zusätzliches Arbeiten im Vakuum lassen sich Lufteinschlüsse vermeiden. Dank der kurzen Fließwege kann im Vergleich zum Transfer Molding auf größerer Fläche verkapselt werden. Daher ist dieses Verfahren besonders geeignet für das großflächige Einbetten von ICs und wird bevorzugt zur Herstellung von rekonfigurierten Wafern eingesetzt. In Kombination mit geeigneten Umverdrahtungstechnologien lassen sich mittels Compression Molden höchstintegrierte Einzel- und Multi-Chip-Packages in Wafer- oder Panel-Geometrie herstellen. Durch Kombination von 2D-Umverdrahtungstechnologien mit lasergebohrten und metallisierten Durchkontaktierungen, so genannten Through Mold Vias (TMVs) lassen sich auch 3D-Aufbauten realisieren.