Direktmontage: Handbuch Über Die Verarbeitung Ungehäuster ICS

ISBN-13: 9783540642039 / Niemiecki / Miękka / 1998 / 380 str.

Herbert Reichl

Opis

Die Direktmontage ungehauster Halbleiter auf Substraten bringt als Systemintegrationsverfahren eine neue Qualitat in die mikroelektronische Aufbau- und Verbindungstechnik. Fur dieses Handbuch wurden die aktuellen Ergebnisse aus den verschiedenen Technologiebereichen der Direktmontage ungehauster Halbleiter durch den Fachausschuss 4.9 der GME zusammengetragen. Da hier Fachleute aus Industrie und Wissenschaft zusammenarbeiteten, konnten Neuentwicklungen nicht nur aufgezeigt, sondern auch deren Umsetzung und Anwendbarkeit technisch und wirtschaftlich beurteilt werden. Die Bewertung der einzelnen Verfahren hilft bei der Auswahl entsprechender Technologien.

Spis treści

1 Einführung.- 2 Chip und Chippräparation.- 2.1 Problematik der Nacktchipmontage.- 2.2 Waferausführung.- 2.2.1 Charakterisierung der Siliziumwafer.- 2.2.2 Spezifikation von Silizium-Wafern.- 2.2.3 Metallisierungsschichten.- 2.2.4 Passivierungsschichten.- 2.2.5 Designrichtlinien für Bondpads.- 2.3 Methoden der Bumperzeugung.- 2.3.1 Bumping unter Verwendung von umschmelzbaren Metallen/Legierungen.- 2.3.1.1 Technologievarianten.- 2.3.1.2 Fotolithografie für die Bumperzeugung.- 2.3.1.3 Abscheidung und Strukturierung der Unterbumpmetallisierung.- 2.3.1.4 Galvanische Bumperzeugung.- 2.3.1.5 Die vakuumtechnische Lotabscheidung.- 2.3.1.6 Lottransfer Verfahren.- 2.3.1.7 Lotbumperstellung durch Drahtbonden.- 2.3.1.8 Bumping durch Plazieren von Lotkugeln und Aufschmelzen mit einem Laserpuls.- 2.3.1.9 Bumperzeugung durch Schablonendruck.- 2.3.2 Bumping mit nicht umschmelzbaren Metallen/Metallsystemen.- 2.3.2.1 Bumping mittels stromloser Metallabscheidung.- 2.3.2.2 Bumping mit nicht umschmelzbaren Metallen.- 2.3.2.3 Bumpherstellung durch Drahtbonden.- 2.3.3 Bumps auf Polymerbasis.- 2.3.4 Spezielle Bumptechnologien für III/V-Halbleiter.- 2.4 Zusammenfassende qualitative Bewertung der Methoden.- 2.5 Firmen/Institute mit Bumping Serviceleistungen.- 3 Montage-und Kontaktiertechnologien.- 3.1 Drahtkontaktierung (Chip and Wire).- 3.1.1 Verfahrenscharakteristika.- 3.1.2 Chipbeschaffenheit und Lieferform.- 3.1.3 Anforderungen an das Verdrahtungssubstrat.- 3.1.4 Chipbefestigung (Die-Bonden).- 3.1.4.1 Löten.- 3.1.4.2 Eutektisches Legieren.- 3.1.4.3 Kleben.- 3.1.5 Drahtbondverfahren.- 3.1.5.1 Charakteristische Drähte.- 3.1.5.2 Ultraschallverfahren.- 3.1.5.3 Thermosonicbonden.- 3.1.5.4 Bondgeräte.- 3.1.6 Reparaturmöglichkeiten.- 3.1.7 Umhüllung.- 3.1.7.1 Anforderungen an Umhüllungsmaterialien.- 3.1.7.2 Glob-Top-Massen, Marktangebot.- 3.1.7.3 Ausrüstungen.- 3.1.7.4 Auftrags-und Härtetechnologie/Materialauswahl.- 3.1.7.5 Zuverlässigkeit.- 3.1.8 Prüfmethoden.- 3.1.9 Layoutregeln.- 3.1.10 Wertung der Gesamttechnologie.- 3.1.11 Firmen/Institute mit Serviceleistungen.- 3.2 Tape Automated Bonding (TAB).- 3.2.1 Verfahrenscharakteristika.- 3.2.1.1 Höcker.- 3.2.1.2 Spider.- 3.2.1.3 Innenkontaktierung.- 3.2.2 Verwendete Bauelemente und Lieferform.- 3.2.3 Verwendete Verdrahtungselemente.- 3.2.4 Bauelementemontage.- 3.2.5 Reparaturmöglichkeiten.- 3.2.6 Prüfmethoden.- 3.2.6.1 Prüfmethoden der Innenkontaktierung.- 3.2.6.2 Prüfmethoden der Außenkontaktierung.- 3.2.7 Layoutregeln.- 3.2.7.1 Geometrie des Tapes.- 3.2.7.2 Entwurfsschritte.- 3.2.7.3 Film-Format.- 3.2.7.4 OLB-Fenster.- 3.2.7.5 Test-Pads.- 3.2.7.6 Inner-Lead-Bereich.- 3.2.7.7 Fan-Out-Bereich.- 3.2.7.8 Galvano-Rahmen.- 3.2.7.9 Thermomechanische Aspekte.- 3.2.8 Wertende Betrachtung der Gesamttechnologie.- 3.2.9 Firmen/Institute mit Serviceleistungen.- 3.3 Flipchip-Teclmologie.- 3.3.1 Verfahrenscharakteristika.- 3.3.2 Flipchip-Löten.- 3.3.2.1 Verwendete Bauelemente und Lieferform.- 3.3.2.2 Anforderungen an den Schaltungsträger.- 3.3.2.3 Bauelementemontage.- 3.3.2.4 Reparaturmöglichkeiten.- 3.3.2.5 Harzunterfüllung.- 3.3.2.6 Prüfmethoden.- 3.3.2.7 Layoutregeln.- 3.3.3 Alternative Flipchip-Verfahren.- 3.3.3.1 Thermokompressionsbonden.- 3.3.3.2 Flip Chip Klebetechnik.- 3.3.4 Wertende Betrachtung der Gesamttechnologie.- 3.3.5 Firmen/Institute mit Serviceleistungen.- 4 Modellierung und Simulation von Einbaufällen.- 4.1 Voraussetzungen für Modellbildung und Simulation.- 4.1.1 Ziele.- 4.1.2 Methoden.- 4.1.3 Voraussetzungen.- 4.1.4 Aufwand.- 4.1.5 Grenzen der Verfahren.- 4.2 Methoden zur Simulation und Optimierung elektrischer Eigenschaften.- 4.2.1 Einleitung.- 4.2.2 Einflüsse der Chipverbindungen.- 4.2.3 Modellierungskonzept.- 4.2.4 Analyse und Modellierung.- 4.2.5 Vergleich der elektrischen Eigenschaften der Montagetechnologien.- 4.3 Methoden zur Simulation und Optimierung thermischer Eigenschaften.- 4.3.1 Wärmeabfuhr.- 4.3.2 Physikalische Grundlagen thermischer Widerstände.- 4.3.2.1 Die Wärmeleitung von Schichten.- 4.3.2.2 Wärmeverteilung mit Hilfe von Wärmespreizern.- 4.3.2.3 Wärmetransport aus dem System.- 4.3.3 Thermische Abschätzungen am Beispiel von Single Chip Aufbauten.- 4.3.3.1 Abschätzung eines geklebten Chips.- 4.3.4 Thermische Abschätzung eines Flip Chip gebondeten Chips.- 4.4 Methoden zur Simulation und Optimierung mechanischer Eigenschaften.- 4.4.1 Einleitung.- 4.4.2 Methodik.- 4.4.3 Darstellung am Beispiel: Kontaktformoptimierung an einem FC-Kontakt.- 4.4.4 Hard-und Software-Anforderungen.- 4.5 Bewertung der Zuverlässigkeit an Beispielen.- 4.5.1 Einführende Bemerkungen.- 4.5.2 Simulation thermomechanischer Beanspruchungen.- 4.5.2.1 Relevante Beanspruchungen.- 4.5.2.2 Modellbildung.- 4.5.2.3 Geometriebestimmung.- 4.5.2.4 Charakterisierung der Materialeigenschaften.- 4.5.2.5 Anwendung von Finite-Elemente-Softwaretools.- 4.5.3 Beispiel Hybridmodul mit Glob-Top-Abdeckung.- 4.5.4 Mechanisch-thermische Zuverlässigkeit von Chipkarten.- 4.5.4.1 Prinzipieller Aufbau von Chipkarten.- 4.5.4.2 Belastungsanalyse an Chipkarten mittels Finite-Elemente-Simulation.- 4.5.4.3 Lokale Deformationsanalyse an Chipkarten mittels MicroDAC-Verfahren im Rasterelektronenmikroskop.- 5 Produktbeispiele aus den Montagetechnologien.- 5.1 Elektronischer Schlüssel.- 5.2 Elektrischer Rasierapparat.- 5.3 Magnetsensor.- 5.4 Chipkarten.- 5.5 Hörgerät.- 5.6 Computer-Interface.- 6 Vergleich der Eigenschaften der Montagetechnologien.- 6.1 Allgemeines.- 6.2 Anwendungen.- 6.3 Kosten und Aufwand.- 6.4 Bewertungskriterien.- 6.4.1 Elektrische Eigenschaften.- 6.4.2 Mechanische und thermomechanische Eigenschaften.- 6.4.3 Thermische Eigenschaften.- 6.4.4 Ausbeute der Fertigungsverfahren.- 6.4.5 Langzeit- Zuverlässigkeit.- 6.5 Tabellarischer Vergleich der Kontaktierungstechniken.- 7 Ausblick auf verwandte Montageverfahren.- 7.1 Ball Grid-Array.- 7.1.1 Gehäusetypen.- 7.1.1.1 Plastik BGA.- 7.1.1.2 Tape BGA.- 7.1.1.3 Keramik BGA.- 7.1.1.4 Metall BGA.- 7.1.2 Elektrisches Verhalten.- 7.1.3 Thermisches Verhalten.- 7.1.4 Herstellung und Verarbeitung.- 7.1.4.1 Lotkugelbestückung.- 7.1.4.2 Leiterplattenlayout.- 7.1.4.3 Lotauftrag.- 7.1.4.4 Montage.- 7.1.4.5 Koplanarität.- 7.1.4.6 Lötprozeß.- 7.1.4.7 Feuchteaufnahme.- 7.1.4.8 Zuverlässigkeit.- 7.1.4.9 Ausbeute.- 7.1.4.10 Test und Inspektion.- 7.1.4.11 Reperaturverfahren.- 7.1.5 Standardisierung.- 7.1.5.1 PBGA.- 7.1.5.2 TBGA.- 7.1.5.3 CBGA/CCGA.- 7.2 Chip Size Package.- 7.2.1 Gehäusetypen.- 7.2.1.1 Flexible Schaltungsträger.- 7.2.1.2 Starre Schaltungsträger.- 7.2.1.3 Angepaßte Lead-Frames.- 7.2.1.4 Molded CSP.- 7.2.1.5 Wafer-Level CSP.- 7.2.1.6 TCP Lead-Frame.- Literatur.- Autoren.

Blurb

Die Direktmontage ungehäuster Halbleiter auf Substraten bringt als Systemintegrationsverfahren eine neue Qualität in die mikroelektronische Aufbau- und Verbindungstechnik. Für dieses Handbuch wurden die aktuellen Ergebnisse aus den verschiedenen Technologiebereichen der Direktmontage ungehäuster Halbleiter durch den Fachausschuss 4.9 der GME zusammengetragen. Da hier Fachleute aus Industrie und Wissenschaft zusammenarbeiteten, konnten Neuentwicklungen nicht nur aufgezeigt, sondern auch deren Umsetzung und Anwendbarkeit technisch und wirtschaftlich beurteilt werden. Die Bewertung der einzelnen Verfahren hilft bei der Auswahl entsprechender Technologien.