IGF-Projekt - 15462 N - Chipumspritzen - Mikroaufbautechnik am ...

IGF Vorhaben Nr. 15462N
Zusammenfassung
Das Ziel des Vorhabens war die Erarbeitung von Grundlagen zu einem neuen Verfahren
zum Umspritzen von Nacktchips mit einem laseraktivierbaren Thermoplasten und dem
anschließenden Aufbau der elektrischen Umverdrahtungsstruktur durch volladditive
außenstromlose Metallabscheidung. Damit sollte eine Vereinfachung der Prozesskette zum
Aufbau von Halbleiterchips auf spritzgegossenen multifunktionalen 3D-Packages erreicht
werden.
Zu Beginn des Projekts wurde ein Demonstrator sowie geeignete Testchips mit Strukturen
für Daisy-Chain und 4-Leiter-Messungen entworfen. Das Sägelayout des Wafers wurde so
gestaltet, dass Chips mit unterschiedlicher Größe hergestellt werden konnten.
Parallel dazu wurde ein Werkzeugkonzept für eine Vertikalspritzgießmaschine erarbeitet.
Dabei war vorgesehen, dass die Chips manuell in das Werkzeug eingelegt werden.
Begleitend dazu wurden umfangreiche Simulationen zu verschiedenen Anspritzsituationen
hinsichtlich Füllverhalten, Chipfixierung, Einfallstellen etc. durchgeführt. Basierend auf den
Ergebnissen wurde ein Spritzgusswerkzeug mit Filmanguss aufgebaut. Bei ersten
Spritzgussversuchen wurden Rissbildungen im Chip beobachtet. Daraufhin wurde der
Werkzeugeinsatz überarbeitet und geeignete Freistellungen im Bereich der Chipauflagefläche
eingebracht. Weiterhin wurde der Einsatz so modifiziert, dass möglichst geringe
Wandstärken des Thermoplasten über dem Chip realisierbar sind. Durch die Modifikation
des Werkzeugeinsatzes konnten nach Optimierung des Spritzgießprozesses Chippackages
ohne erkennbare Risse im Chip realisiert werden.
Querschliffe von umspritzten Chippackages haben gezeigt, dass teilweise kein Verbund
zwischen Chip und Thermoplast vorhanden war. Durch den Einsatz von silanbasierten
Haftvermittlern auf der Chipoberfläche konnte keine Verbesserung erreicht werden.
Zur Laserstrukturierung der Chippackages sowie zum Laserbohren der Vias zu den
Chippads wurden umfangreiche Untersuchungen durchgeführt. Die Laserbohrparameter
wurden in Hinblick auf eine zuverlässige Öffnung der Chipkontakte ohne eine Schädigung
der Padmetallisierung optimiert. Die Positionierung der Vias auf die Chipkontakte war mit der
erforderlichen Genauigkeit möglich. Nach dem Laserprozess wurden verschiedene Varianten
zur Reinigung untersucht, wobei sich gezeigt hat, dass mittels CO 2 - Schneestrahlreinigung
die besten Ergebnisse erreicht wurden. Beim anschließenden außenstromlosen
Metallisierungsprozess wurden verschiedene Anströmsituationen untersucht. Es hat sich
gezeigt, dass nur eine direkte Anströmung der Sacklöcher zu einer zufriedenstellenden
Metallisierung der Vias führt. Der Einsatz von Gestellrüttlern während des
Metallisierungsprozesses hatte keinen Einfluss. Mit optimierten Prozessparametern konnten
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