Lasergeïnduceerde Forward Transfer voor Flip-chip Verpakking van Single Dies

Summary

We tonen het gebruik van de Laser-induced Forward Transfer (LIFT) techniek voor flip-chip assemblage van opto-elektronische componenten. Deze aanpak biedt een eenvoudige, kosteneffectieve, lage temperatuur, snelle en flexibele oplossing voor fijn-pitch stoten en hechting op chip-schaal voor het bereiken van een hoge dichtheid circuits voor opto-elektronische toepassingen.

Abstract

Flip-chip (FC) verpakking is een belangrijke technologie voor het realiseren van hoge prestaties, ultra-geminiaturiseerde en high-density circuits in de micro-elektronica-industrie. In deze techniek wordt de chip en / of het substraat wordt gestoten en de twee zijn gebonden via deze geleidende hobbels. Veel stoten technieken zijn ontwikkeld en intensief onderzocht sinds de invoering van de FC-technologie in 1960 ^1, zoals stencilafdruk, stud stoten, verdamping en stroomloos / galvaniseren ^2. Ondanks de vooruitgang die deze methoden hebben zij allen lijden aan één of meerdere nadelen die moeten zodanig worden aangepakt kosten, bewerkelijke, hoge verwerkingstemperaturen, productietijd en vooral het gebrek aan flexibiliteit. In dit artikel tonen we een eenvoudige en kosteneffectieve laser gebaseerde hobbel vormen techniek die bekend staat als de Laser-geïnduceerde Forward Transfer (LIFT) ^3. Met behulp van de LIFT-techniek een breed scala aan bult materialen kan be gedrukt in een enkele stap met grote flexibiliteit, hoge snelheid en nauwkeurigheid bij KT. Daarnaast LIFT maakt het stoten en binding beneden om chip-schaal, die van cruciaal belang is voor het vervaardigen van ultra-miniatuur circuits.

Introduction

Lasergeïnduceerde Forward Transfer (LIFT) is een veelzijdige additieve methode vervaardigen directe schrijven voor single-step patroon definitie en de materiële overdracht met micron en sub-micron-resolutie. In dit artikel beschrijven we het gebruik van LIFT als stoten techniek voor flip-chip verpakking van verticale-holte-oppervlak emitterende lasers (VCSELs) op een chip-schaal. Flip-chip is een belangrijke technologie in het systeem van de verpakking en de integratie van de elektronische en opto-elektronische (OE) componenten. Om dichte integratie van componenten bereiken fine pitch hechting is essentieel. Hoewel fine pitch bonding is aangetoond door een aantal van de standaard technieken, maar er is een leegte in termen van elkaar combineren van de andere belangrijke functies, zoals flexibiliteit, kosteneffectiviteit, snelheid, nauwkeurigheid en lage verwerkingstemperatuur. Om aan deze eisen te voldoen tonen we-LIFT bijgestaan ​​thermo-compressie bonding methode voor fine pitch verlijmen van OE-onderdelen.

In LIFT, een dunne film van het te bedrukken materiaal (aangeduid als het donor) wordt aangebracht op een zijde van een laser-transparante dragende substraat (aangeduid als de drager). Figuur 1 toont het basisprincipe van deze techniek. Een invallende laserpuls voldoende intensiteit wordt dan gericht op de meenemer-donor interface die de voortstuwende kracht nodig zijn om de overdracht van de donor pixel van de bestraalde zone op een substraat (aangeduid als ontvanger) dicht in de buurt verschaft.

LIFT werd voor het eerst gerapporteerd in 1986 door Bohandy als een techniek om microscopisch kleine koperen lijnen afgedrukt voor het repareren van beschadigde foto-maskers ^3. Sinds de eerste demonstratie deze techniek opgedaan significant belang als een micro-nano fabricage technologie voor gecontroleerde patroonvorming en afdrukken van een groot aantal materialen zoals keramiek ^4, CNTs ^5, QD ^6, levende cellen ⁷ grafiekENE ^8, voor uiteenlopende toepassingen zoals bio-sensoren ^9, OLED's ^10, opto-elektronische componenten ^11, plasmonische sensoren ^12, organisch-elektronica ¹³ en flip-chip bonding ^14,15.

LIFT biedt een aantal voordelen ten opzichte van de bestaande flip-chip stoten en verbindingstechnieken, zoals eenvoud, snelheid, flexibiliteit, kosteneffectiviteit, hoge-resolutie en nauwkeurigheid voor flip-chip verpakking van OE-onderdelen.

Protocol

1.-LIFT bijgestaan ​​Flip-chip Bonding LET OP: Er zijn drie fasen betrokken bij het realiseren van de-LIFT bijgestaan ​​flip-chip assemblages, namelijk micro-stoot van de substraten met behulp van de LIFT-techniek, het bevestigen van de opto-elektronische chips naar het gestoten substraten met behulp van thermo-compressie flip-chip bonding methode, en tenslotte inkapseling van het gehechte samenstellen. Elk van deze stappen wordt in de volgende secties: Micro-stoten behulp…

Representative Results

Figuur 7 toont een typische LIV curve die is opgenomen van een van de vele flip-chip gebonden VCSEL chips. Een goede match tussen de gemeten optische vermogen aan de leverancier genoemde waarden aangegeven succesvol functioneren van de gekoppelde apparaten post-bonding. De krommen werden ook geregistreerd pri- en na inkapseling en van een vergelijking werd vastgesteld dat het inkapselingsmiddel geen invloed had op de chip functionaliteit (zie figuur 7). Ook een vergelijking van de IV cu…

Discussion

In dit artikel hebben we thermo-compressie flip-chip bonding van enkele VCSEL chips met behulp van een laser gebaseerde directe-write techniek genaamd LIFT aangetoond. Het samenstel fabricagestappen betrokken afdrukken van de micro-oneffenheden van indium op het substraat contactvlakken met de LIFT techniek. Dit werd gevolgd door thermo-compressie flip-chip bonding van VCSEL chips naar het gestoten substraten en uiteindelijk hun inkapseling.

Elektrische, optische en mechanische betrouwbaarhe…

Materials

Name of Material/ Equipment	Company	Catalog Number	Comments/Description
Laser source	3D MicroMac (3DMM)	2912-295
Photodetector	Newport	818 series
Source measurement unit	Keithley	2401
Power meter	Newport	1930
Underfill	Norlands	NOA 86
UV lamp	Omnicure	Series 1000 UV
Probe station	Cascade Microtech	model 42
Flip-chip bonder	Dr. Tresky	T-320 X