Bondtechnologien für 3D Packaging

Höhere Geschwindigkeiten, optimierte Größen für dichtere Bestückungen sowie Multifunktionalität sind wesentliche Ziele in der Weiterentwicklung elektronischer Bauteile. 3D-integrierte Aufbauten sind hierbei ein wichtiger Ansatz, um künftigen Anforderungen in der Montage von Mikroprozessoren, Speicherbausteinen, Bild- und Infrarotsensoren uvm. gerecht zu werden.

Die eingesetzten Verbindungstechnologien müssen auf die jeweilige Komponentengröße und einem zumeist sehr kleinen Pitch abgestimmt sein, um thermisch, elektrisch und mechanisch stabile Bondergebnisse zu gewährleisten. Um mit der oft hohen Zahl an Bumps, dem kleinem Pitch und der geringen Abstandshöhe zurechtzukommen, benötigt man zwingend einen Flip-Chip / Die Bonder, der das Bauteil hochgenau und parallel zum Substrat platzieren und mit hohen Kräften bonden kann.

Gehe zu: Whitepaper - Evaluation Report 3D Packaging Technologies on FINEPLACER® sigma

Was sind die Herausforderungen?

  • Geforderte Post-Bond-Genauigkeit von 1-3 Mikrometer
  • Bondkräfte bis 1000 N verfügbar machen
  • Koplanare Platzierung auch bei kugelförmigen Oberflächen (Bump zu Bump)
  • Elektrischen Kontakt für hunderttausende I/O's gleichzeitig herstellen
  • Kleinen Pitch, winzige Bump-Durchmesser und geringe Abstandhöhe der Bumps
  • Komponenten mit Pre-Underfill bonden

Technologien für die 3D Integration

Thermokompression mit Pre-Underfiller

Da die Unterfüllung sehr dünner (< 100 µm) oder "gestackter" Dies alles andere als trivial ist, gewinnt das Auftragen sog. Pre-Underfiller bzw. NCF (Non Conductive Foils) auf den Wafer vor der Vereinzelung immer mehr an Bedeutung. Das hat zur Folge, dass während des Bondprozesses eine spezifische Kraft und Temperatur aufgebracht werden müssen, um das Pre-Underfill zu verflüssigen und anschließend zu aktivieren.

Solid-Liquid-Interdiffusion (SLID-Bonden)

TLP- bzw. SLID-Bonden wird in der Multi-Chip-Montage immer wichtiger. Eine niedrigschmelzende Lotschicht wird zwischen zwei hochschmelzenden Metallen erhitzt, so dass sich eine intermetallische Phase mit einem Schmelzpunkt oberhalb des Schmelzpunkts des niedrigschmelzenden Lots bildet. Damit eignet sich diese Technologie ideal für mehrstufige Temperaturprozesse und Anwendungen in extremen Temperaturbereichen.

Thermokompressionsbonden (Metall zu Metall)

Metall-zu-Metall-Bonden ist besonders interessant für das Chip-Packaging und hier v.a. für Bildsensoren aufgrund der Verwendung des "Mainstream"-Materials Kupfer. Eine hohe elektrische sowie Wärmeleitfähigkeit sind dessen größte Vorzüge. Verbindet man Chip und Substrat mit Hilfe des Cu-Cu-Thermokompressionsbondens, lassen sich diese Vorteile nutzen.

Eutektisches Bonden

Eutektisches Bonden ist vermutlich die am häufigsten genutzte Verbindungstechnologie. Einzelne Dies werden gestapelt und gleichzeitig per Reflowlöten oder mittels Kontaktwärme von unten verbunden. Als Verbindungsmaterial dient eine eutektische Legierung.

Whitepaper: Evaluierungsbericht 3D-Packaging-Technologien mit dem FINEPLACER® sigma [Englisch]

Im Zusammenhang mit dem Wunsch nach kleineren, leichteren und stetig mehr Funktionen in sich vereinenden elektronischen Geräten werden an IC-Packages immer härtere Anforderungen gestellt. Zunehmend komplexere Schaltungen, kleine Pitches, Micro-Bump Designs sowie die Nutzung von Die Stacking sind typische Beispiele, wie die Industrie auf diese Entwicklung zu reagieren versucht.

Eine geeignete Prozesstechnologie für das 3D Packaging zu finden ist eine Herausforderung. Dieses Whitepaper stellt Informationen zu verschiedenen Verbindungsmethoden bereit, die heutzutage im 3D Packaging vorwiegend zum Einsatz kommen.

In umfassenden Versuchen wurden verschiedene Dies, alle gekennzeichnet durch eine hohe Bumpzahl (bis 143.000), kleinen Pitch (bis 25 µm) und kleinen Bump-Durchmesser (bis 13 µm), mit Hilfe eines FINEPLACER® sigma auf ein Substrat gebondet. Das Paper beschreibt die Testverfahren für unterschiedliche 3D-Integrationstechnologien und verweist auf angewendete Prozessparameter sowie die erzielten Ergebnisse.

Anmeldung für Download Whitepaper

Name
Geschäftliche Email
Senden
captcha

*Technische Informationen sind Standardwerte (andere Werte auf Anfrage), sie können nicht als Grundlage eines rechtlich verbindlichen Angebots herangezogen werden. Änderungen bleiben vorbehalten.

 

Spinner