Aufbau und Verbindungstechnik

Hochsensible elektronische Bauelemente sind die Treiber der modernen Technologie. Dafür werden auch im Backend und der Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) immer aufwändigere Prozesse benötigt.

Das Fraunhofer IPMS bietet entsprechende Entwicklungsleistungen an, um unseren Kunden zu innovativen Produkten zu verhelfen. Wir begleiten dabei vom Design bis zum fertigen Modul ab Stückzahlen von eins. Der Systementwurf unter Verwendung von MEMS, Elektronik, Optik und sonstigen photonischen Komponenten und die Verfahren zur Montage der Systeme in kleinsten Volumina gehen dabei Hand in Hand.

Das Fraunhofer IPMS weist die notwendige Kompetenz im Chip-Package-Co-Design und die erforderlichen Geräte für das Backend und die Mikromontage auf und bietet als Dienstleistung sowohl einzelne Prozessschritte als auch die komplette Entwicklung bis zur Kleinserie an. Mögliche Anwendungen sind MEMS und MOEMS jeglicher Art, optische Bauelemente wie Laser- oder Photodioden, Sensor- oder Bioanwendungen uvm.

Design und Entwurf

© Fraunhofer IPMS
CAD Modell einer MEMS Baugruppe.

Auf Wunsch entwickeln und betreuen wir AVT- und Systemlösungen von Beginn an. Das kann u.a. die Gehäuse, Substrate, Justagehilfen, Verkappungen bis hin zu kundenspezifischen Halterungen für die Mikromontage umfassen. Durch weitreichende Softwarekompetenzen ist ein realitätsnaher Entwurf im 3D-CAD möglich sowie zahlreiche Simulationen, von optischen Strahlengängen über Belastungsanalysen und anderen FEM-Simulationen. Bei Bedarf werden im Vorfeld Materialevaluationen durchgeführt, z.B. von Klebstoffen, Versiegelungen oder Kontaktierungssystemen. Eine präzise Datenbereitstellung mit Nachverfolgbarkeit aller Prozessschritte und Materialien durch unsere Datenbank gehört ebenso zu unseren Leistungen, wie die Bereitstellung aller fertigungsrelevanten Daten für Zulieferer.

Trennen

© Fraunhofer IPMS
Gesägter Glas-/Silizium Waferstapel.

Die Vereinzelung von Chips stellt für hochsensible Bauelemente eine große Herausforderung dar. Während des mechanischen Trennprozesses dürfen fragile Strukturen und Aufbauten nicht beschädigt werden. Hier bietet das IPMS zahlreiche Schutzsysteme, wie Folien und Lacke an, welche die Bauteile während des Sägens schützen. Für das Vereinzeln können wir unseren Kunden eine hochpräzise Doppelspindelsäge bieten, die sowohl das Trennen verschiedenster Materialien (Silizium, Glas, Keramik, Verbundwerkstoffe) sowie das Herstellen und Öffnen von Kavitäten und anderen Sonderformen auf dem Wafer ermöglicht. Darüber hinaus verfügen wir am Standort über die Möglichkeit der Waferrandgestaltung (Edge Trimming).

Chip-Montage und Kontaktierung

Im Anschluss an das Sägen bietet das IPMS seinen Kunden den direkten Anschluss eines Pick und Place Prozesses an, um die gesägten Wafer nach kundenspezifischen Vorgaben umzusortieren (z.B. in Waffle Packs oder GelPak®).

Darüber hinaus bieten wir hochgenaue Bauteilmontage nach Kundenvorgaben. Auf drei unabhängigen Anlagen können am Standort Klebstoffe, Versiegelungen und Abdeckungen dispensiert werden. Außerdem steht ein präziser und reproduzierbarer Stempelprozess zur Verfügung. Die Platzierung der Bauelemente auf kundenspezifischen Interposern und Substraten erfolgt hochgenau mit bis zu < 1 µm bei 3 sigma. Neben dem Leitkleben während der Montage steht dem IPMS gemeinsam mit seinen Partnern ein Mehrebenen Drahtbondprozess zur Verfügung. Damit können auch extrem hochpolige Bauelemente sicher kontaktiert werden.

Zuverlässigkeit und Test

© Fraunhofer IPMS
Zuverlässigkeitstest PGA Gehäuse

Neben der optischen und elektrischen Inspektion stehen am IPMS zahlreiche Verfahren zur Bewertung der AVT zur Verfügung. Neben der Untersuchung der Fügetechnologien mittels Zug-, Scher- und Drucktests können auch Vibrations- sowie Klimauntersuchungen (Temperatur, Luftfeuchte, UV-Bestrahlung) durchgeführt werden, um die Zuverlässigkeit von Baugruppen zu analysieren.