Chipmontage auf MID (Molded Interconnect Device) – Ein Weg zu ...

MIDsMolded Interconnect Devices (MIDs) sind spritzgegosseneKunststoffteile, welche elektrische Leiterbahnentragen. Sie stellen somit eine Art dreidimensionale Leiterplattendar. Elektrische Verbindungen können dabei„um die Ecke“ führen, und Bauteile können in verschiedenenRaumrichtungen angeordnet werden. Neben dieserRaumausnutzung können durch die Spritzgussform weitereFunktionen erzeugt werden, so kann es z.B. direktTeil des Gehäuses sein, spezielle geometrische Formen,wie Vertiefungen, Kanäle, Öffnungen, etc. z.B. für Messwertaufnehmerkönnen direkt integriert werden, wieauch Ankontaktierungen, Justiernocken oder Montagehilfenfür die nächste Verpackungsstufe.Als Grundkörper finden diverse Kunststoffe wie PBT, PPund LCP Verwendung.Zur Erzeugung feiner dreidimensionaler Leiterbahnenwerden im Wesentlichen drei Verfahren angewendet:LDS (Laser Direct Structuring), LSS (Laser SubtractiveStructuring) und zwei Komponenten (2K)-Spritzguss.Beim LDS wird der mit einem Metallkomplex verseheneKunststoff mit einem Laser beschrieben. Dies führt zueiner örtlichen Aktivierung des Metallkomplexes, wosich der Kunststoff anschließend in chemischen Bädernmetallisieren lässt.Beim LSS-Verfahren wird zuerst die gesamte Kunststoffoberflächechemisch aktiviert und metallisiert. DieStukturierung erfolgt dann durch Laserablation und/oder Belichtung mit anschließenden Ätzprozessen, umdie Leiterbahnen zu trennen. Dies stellt somit einen subtraktivenProzess dar.Beim 2K-Spritzguss werden in einem zweistufigen Spritzverfahrenzwei verschiedene Kunststoffe so ineinandergespritzt, dass an der Oberfläche das Leiterbahnmusteraus den zwei Komponenten entsteht. Werden ein chemischgut metallisierbarer und ein „inerter“ Kunststoffverwendet, erzeugt die chemische Metallabscheidungdirekt die entsprechende Leiterbahnstruktur. Eine Laserstrukturierungjedes einzelnen Teiles erübrigt sich.Die Abbildung eines solchen im LDS-Verfahren hergestelltenMID-Teiles mit verschiedenen nichtplanarenLeiterbahnen und elektrischen Durchkontaktierungenim Größenvergleich mit einem Streichholz findet sich imvorgehenden Artikel auf Seite 16.CHIPMONTAGETECHNIKENDie Chipmontage beinhaltet die mechanische und elektrischeVerbindung des ursprünglichen, noch ungeschütztenSilizium (Si)-Chips zu einem Gehäuse oder einemMontagesubstrat, inklusive einem ersten Schutz gegenverschiedene Umwelteinflüsse. Die ursprünglichen Montagetechnikenwurden entwickelt, um einzelne Chipsin stabilen Gehäusen zu verpacken. Der Druck hin zugrößeren Packungsdichten, d. h. kleinerem Platzbedarf,führte zur Entwicklung einer Vielzahl von verschiedenenChipmontagetechniken im Bereich Flip-Chip. Abbildung1 gibt eine Kurzübersicht über die heute hauptsächlicheingesetzten Techniken. Die Hauptunterschiede zwischenDrahtbonden und Flip-Chip liegen im Platzbedarf,Prozessablauf sowie in den Stabilitätsanforderungen. DasDrahtbonden braucht durch die nach außen geführtenDrähte und den Glob Top viel Platz, weist einen sequentiellenVerbindungsprozess jedes einzelnen Anschlussesauf und zeigt eine gute Stabilität durch die „beweglichen“elektrischen Drahtverbindungen. Hauptvorteil der Flip-Chip-Prozesse ist die Platzersparnis und die paralleleVerbindung aller Anschlüsse in einem Schritt.Für die Chipmontage auf MIDs werden bei harting momentandie zwei in Abbildung 1 hervorgehobenen undanschließend beschriebenen Technologien entwickeltund angewendet. Das Drahtbonden stellt einerseits dieauf planaren Substraten etablierteste Technik dar. Andererseitsbietet es den Vorteil einer hohen Flexibilitätbzgl. verschiedener Chips, welche alle ohne Zusatzprozessedrahtbondbar sind, sowie größere Freiheiten beimSubstratlayout durch die variable Position und Länge derDrahtverbindungen. Die Verwendung eines Klebeprozessesbei Flip-Chip-Montagen liegt primär darin begründet,dass in vielen Fällen das MID-Bauteil selbst in einemspäteren Montageschritt noch bleifrei verlötet werdensoll, und noch höhere Löttemperaturen zur Erzielungeiner Löthierarchie auf dem MID durch die maximalenTemperaturen der verwendeten Kunststoffe nicht möglichsind.HARTING tec.News 13-I-2005