Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
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Entwicklung ultradünner Flip-Chip-Lötkontakte

Der Trend in der Technologieentwicklung der IC’s bewegt sich in Richtung immer kleiner und komplexer werdender Chips bei einem gleichzeitigen Anstieg der Anzahl der Kontakte. Demzufolge werden die Abstände der einzelnen Kontaktpads immer geringer sowie auch die Kontaktflächen immer kleiner. Zur Vermeidung von Kurzschlüssen benachbarter Kontakte während des Lötprozesses können hier keine herkömmlichen sphärischen Lotbumps mehr verwendet werden.

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Gedünnter IC mit flachen galvanisch abgeschiedenen CuSn Lotdepots
Gedünnter IC mit flachen galvanisch abgeschiedenen CuSn Lotdepots

Entwicklung neuer Montageprozesse für Flip-Chip on Flex

Detail des Querschliffes einer AuSn-Lötverbindung: Kontaktdurchmesser 22µm, Kontakthöhe 10µm
Detail des Querschliffes einer AuSn-Lötverbindung: Kontaktdurchmesser 22µm, Kontakthöhe 10µm

Steigende Anschlussdichten und immer kleiner werdende Kontaktflächen stellen heutzutage hohe Anforderungen an die Aufbau- und Verbindungstechnik von Flip Chips. Unter Verwendung von hochpräzisen Flip Chip Bondautomaten werden IC’s mit Kontaktmittenabständen von 40µm auf flexible Substrate gebondet.

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Flip-Chip-Löten auf flexiblen Substraten

Das Flip Chip Löten auf flexiblen Substraten stellt unter Verwendung von standardmäßigem Pick und Place Equipment heutzutage eine zuverlässige Technologie dar, um Chips bis zu einem Pitch von ca. 150µm zu kontaktieren. Besonderes Augenmerk muss auf die Wahl geeigneter Metallisierungen für die Kontakte gelenkt werden, sowie auf die Anforderungen hinsichtlich des Handlings und eines eventuell notwendigen Aufspannens der flexiblen Substrate, um eine ausreichende Planarität während des Lötprozesses zu gewährleisten.

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Flip Chip Löten auf flexiblen Substraten
Hörgerätemodul mit 2 Flip Chips und passiven Bauteilen auf faltbarem flexiblen Substrat

Entwicklung von Flip-Chip-Klebeprozessen, inklusive Materialauswahl

Flip Chip Löten auf flexiblen Substraten
Lötkontakt auf flexiblem Substrat, Kontaktdurchmesser ca. 90µm

Aufgrund großer Fortschritte in der Material- und Prozessentwicklung im Bereich der Klebetechnik, nimmt diese inzwischen einen wachsenden Anteil an den Verbindungstechnologien, z.B. neben den Lötverfahren ein. Die Ausbreitung von Anwendungsfeldern für die Klebetechnologie ist die Folge. Diese reichen von sog. Low-Cost-Produkten in der Verbrauchselektronik bis hin zu Hochtechnologieanwendungen z.B. in der Medizintechnik.

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Thermokompressions- und Thermosonicbonden

Das Thermokompressionbonden ist ein Kontaktierungsprozess, bei dem durch Druck und Temperatur eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Bump und Pad-Metallisierung erzeugt wird. Zum Einsatz kommt dieses Verfahren in der Flip-Chip-Montage, wobei Bump und Substrat in der Regel aus Gold bzw. einer Goldlegierung bestehen.

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