Chipskontaktierung

Nachdem im sechsten Teil unseres Crashkurses »Einführung in die Mikroelektronik« die Vereinzelung und Montage der Chips im Fokus standen, erklärt FMD-Experte Dr. Michael Töpper in Teil sieben, wie die elektrische Kontaktierung der Chips erfolgt. Allgemein gilt bekanntlich: Wenn es darum geht, Stoffe miteinander zu verbinden, kann zwischen drei wesentlichen Verfahren unterschieden werden: Schweißen, Löten und Kleben. Doch wie können diese Verfahren nun auf die Mikroelektronik übertragen werden?
Das Schweiß-Verfahren wird in der Mikroelektronik als Drahtbonden bezeichnet. Bei diesem Prozess werden feine Drähte aus Aluminium, Gold, Kupfer oder Silber auf die Chipoberfläche aufgeschweißt (englisch »chip & wire«). Die elektrische Kontaktfläche auf dem Chip besteht meistens aus Aluminium, da dieser Stoff sofort eine sehr dünne Aluminiumoxidschicht bildet, die schützend wirkt und beständig ist. Diese Schicht leitet aber im Gegensatz zu Aluminium nicht elektrisch, sodass beim sogenannten Ultraschallbonden (oder auch Al Wedge/Wedge-Bonden) zunächst die Aluminiumoberfläche mit einem Draht mechanisch angeraut werden muss, um die Aluminiumoxidschicht wegzuschieben. Auf diese Weise entsteht ein Al-Al-Kontakt und die elektrische und mechanische Verbindung zwischen Chip und Substrat kann hergestellt werden. Bei Golddrähten kommt alternativ das Thermosonic-Ball-Wedge-Bonden zum Einsatz.
Eine andere Möglichkeit, Chips elektrisch zu kontaktieren, ist das Löt-Verfahren. Dazu bedarf es sogenannter Lotkugeln (englisch »bump«), die auf dem Chip in großer Zahl und mit geringem Abstand zueinander angebracht werden (siehe auch Schwerpunkttext). Anschließend wird beim Flip-Chip-Verfahren der Chip mit der aktiven Seite (mit den Lotkugeln nach unten) geflippt und auf das entsprechende Substrat gelötet (seltener auch geklebt). Als Lotstoffe eignen sich verschiedene Materialien, die unterschiedliche Schmelzpunkte haben. Daher ist es wichtig, die am Prozess beteiligten Maschinen regelmäßig zu kontrollieren, um einen reibungslosen Ablauf sicherzustellen im Prozess über große Kontrolle zu verfügen, um einen reibungslosen Ablauf sicherzustellen.
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