Laser-induzierte Vorwärtstransfer für Flip-Chip-Packaging der Einzelstümpfe

Summary

Wir zeigen die Verwendung des Laser-induzierten Weiterleiten Transfer (LIFT) -Technik für die Flip-Chip-Montage von optoelektronischen Bauelementen. Diese Vorgehensweise stellt eine einfache, kostengünstige, Tieftemperatur, schnelle und flexible Lösung zur Feinabstands Stoßen und Verbinden auf Chipmaßstab zur Erzielung hochdichten Schaltungen für optoelektronische Anwendungen.

Abstract

Flip-Chip (FC) Verpackung ist eine der Schlüsseltechnologien für die Realisierung hoher Leistung, extrem miniaturisiert und mit hoher Dichte Schaltungen in der Mikroelektronik. Bei dieser Technik wird der Chip und / oder das Substrat angestoßen wird und die beiden werden über diese leitenden Erhebungen verbunden sind. Viele Bumping Techniken entwickelt worden, und seit der Einführung der Technik FC 1960 ¹ wie Schablonendruck, Stud-Bumping, Eindampfen und strom / Galvanisieren ² intensiv untersucht. Trotz der Fortschritte, die diese Verfahren hergestellt sie alle von einem leiden oder mehrere Nachteile auf, die angegangen werden, wie beispielsweise Kosten, komplexe Verarbeitungsschritte, hohe Verarbeitungstemperaturen, die Herstellungszeit und vor allem die mangelnde Flexibilität benötigen. In dieser Arbeit zeigen wir eine einfache und kosteneffektive Laserbasis Höckerbildungstechnik, wie Laser-induzierte Vorwärtsübertragungs (LIFT) bekannten ^3. Mit dem Lift-Technik eine Vielzahl von Bump-Materialien be in einem einzigen Schritt mit großer Flexibilität, hoher Geschwindigkeit und Genauigkeit bei RT gedruckt. Darüber hinaus ermöglicht die LIFT-Bumping und Kleben auf Chip-Scale, die kritisch für die Herstellung von Ultra-Miniatur-Schaltkreis ist.

Introduction

Laser-induzierte Vorwärtstransfer (LIFT) ist ein vielseitiges Direkt schreiben additive Herstellungsverfahren für Einzelschritt-Definition-Muster und Materialtransfer mit Mikrometer- und Sub-Mikrometer-Auflösung. In dieser Veröffentlichung berichten wir die Verwendung von LIFT als Bumping-Technik für die Flip-Chip-Packaging von Vertikalhohlraum-Oberflächenemissionslaser (VCSEL) auf einem Chip-Maßstab. Die Flip-Chip ist eine Schlüsseltechnologie in der System Verpackung und Integration von elektronischen und optoelektronischen (OE) Komponenten. Um dichte Integration von Komponenten zu erreichen Fine-Pitch-Bindung ist von wesentlicher Bedeutung. Obwohl Feinausgleich wurde von einigen der Standardtechniken nachgewiesen, aber es gibt eine Lücke in Bezug auf Kombinieren der andere wichtige Merkmale wie Flexibilität, Wirtschaftlichkeit, Geschwindigkeit, Genauigkeit und niedrige Verarbeitungstemperatur. Um diesen Anforderungen gerecht zu zeigen wir, LIFT-unterstützten Thermokompressions-Bondverfahren für Fine-Pitch-Verklebung von OE-Komponenten.

In LIFT, ein dünner Film des zu bedruckenden Materials (als Donor bezeichnet) wird auf einer Fläche eines lasertransparentes Trägersubstrat (nachfolgend als Träger bezeichnet) abgeschieden. 1 zeigt das Grundprinzip dieser Technik. Ein einfallender Laserimpuls mit ausreichender Intensität wird dann an dem Träger-Donor-Schnittstelle, die erforderlich ist, um Vorwärtsübertragungs den Spender Pixels von der bestrahlten Zone auf ein anderes Substrat Antriebskraft (im folgenden als Empfänger bezeichnet wird) in enger Nachbarschaft plaziert bietet konzentriert.

LIFT wurde zum ersten Mal 1986 von Bohandy als eine Technik, um mikrometergroßen Kupferleitungen zur Reparatur beschädigter Foto-Masken ³ drucken wiesen. Seit der ersten Vorführung diese Technik hat erhebliches Interesse als Mikro-Nano-Fertigungstechnologie zur gesteuerten Musterbildung und das Drucken einer Vielzahl von Materialien wie Keramiken ⁴ CNTs ^5, QD ⁶ lebende Zellen ^7, Graphen gewonnen^En-8, für vielfältige Anwendungen wie zB Bio-Sensoren ^9, OLEDs ^10, optoelektronische Bauteile ^11, Plasmonensensoren ^12, Bio-Elektronik ¹³ und Flip-Chip-Bonding ^14,15.

LIFT bietet mehrere Vorteile gegenüber den bestehenden Flip-Chip-Bumping und Verbindungstechniken wie Einfachheit, Schnelligkeit, Flexibilität, Wirtschaftlichkeit, hohe Auflösung und Genauigkeit für die Flip-Chip-Verpackung von OE-Komponenten.

Protocol

1. LIFT-unterstützte Flip-Chip-Bonding HINWEIS: Es gibt drei Stufen der Realisierung der LIFT-unterstützte Flip-Chip-Baugruppen, nämlich-Mikro-Bumping der Substrate mit dem LIFT-Technik, die Befestigung der optoelektronischen Chips auf die gestoßen Substrate mit Thermokompressions-Flip-Chip-Bonding-Verfahren beteiligt sind, und schließlich Verkapselung der verklebten Anordnungen. Jede dieser Stufen wird in den folgenden Abschnitten beschrieben: Micro-Bumping mit LIFT: <li…

Representative Results

Figur 7 zeigt eine typische LIV Kurve, die von einem der vielen Flip-Chip-gebondet VCSEL Chips aufgezeichnet. Eine gute Übereinstimmung zwischen der gemessenen Lichtleistung an den Lieferanten angegebenen Werte angegeben erfolgreiche Funktionieren des gebundenen Geräte Post-Bindung. Die Kurven wurden ebenfalls aufgezeichnet Priorität und post-Verkapselung und die bei einem Vergleich wurde verifiziert, dass das Verkapselungsmittel hatte keine Auswirkung auf die Funktionalität des Chips (wie in <stron…

Discussion

In dieser Arbeit haben wir Thermokompressions-Flip-Chip-Bonden der einzelnen VCSEL-Chips unter Verwendung eines laserbasierten Direktschreibtechnik genannt LIFT demonstriert. Die Montageherstellungsschritten beteiligten Druck der Mikro Höcker aus Indium auf die Substratkontaktflächen unter Verwendung des LIFT-Technik. Dies wurde durch Thermokompressions Flip-Chip-Bonden von VCSEL-Chips auf die gestoßen Substrate und schließlich ihre Einkapselung gefolgt.

Elektrische, optische und mechani…

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