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Senor-/Aktorsysteme

Integrationstechnologien für eine vernetzte Welt

15. November 2013, 6:28 Uhr | Von Harald Pötter, Klaus-Dieter Lang, Karl-Friedrich Becker, Maik Hampicke, Olaf Bochow-Neß und Georg Weigelt

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Fortsetzung des Artikels von Teil 5

Status Quo und Trends bei den zum Einsatz kommenden Techniken

Embedding-Techniken

Im Bereich der Aufbau- und Verbindungstechnik ist das Embedding (Einbetten) einer der wesentlichen Trends im Bereich der Substrattechnologie. Unter dem Begriff Einbetten versteht man die Integration von aktiven oder passiven Bauelementen in die Leiterplatte. Vorteile des Einbettens im Vergleich zur konventionellen Gehäusetechnologie: Neben der Herstellung extrem flacher Module können niedrige Induktivitäten der elektrischen Verbindungen realisiert und Abschirmlagen integriert werden. Auch lassen sich sehr gute elektrische Eigenschaften und eine hohe Zuverlässigkeit erreichen, da die Ankontaktierung der Bauelemente durch Mikrovia und Kupfermetallisierung auf Standard-Leiterplattenprozessen beruht. Im Allgemeinen werden zwei grundsätzliche Ansätze der Bauteilmontage unterschieden:

- „Face down“ – der Chip wird mit den Kontaktflächen nach unten, vergleichbar mit einem Flip Chip, montiert und

- „Face up“ – der Halbleiterchip wird mit den Kontakten nach oben montiert, vergleichbar mit einer Montage für die Drahtbondkontaktierung.

Das daraus resultierende Gehäuse ist ähnlich, jedoch gibt es Unterschiede der Eignung für verschiedene Anwendungen. Die Face-down-Methode findet bereits eine breite Verwendung in der Serienfertigung; sie eignet sich insbesondere für Bauteile mit geringen Kontaktabständen. Die Face-up-Technik eignet sich besonders gut für die Einbettung vertikaler Bauelemente, beispielsweise Leistungs-MOSFET oder IGBT und Dioden.

Aktuelle Forschungs- und Entwicklungsvorhaben befassen sich zum einen mit der Erweiterung des Spektrums der Einsatztemperaturen, etwa durch Verwendung von Basismaterialien mit hoher Glasübergangstemperatur (T_g), niedrigen Ausdehnungskoeffizienten und hoher thermischer Leitfähigkeit. Für stark miniaturisierte Aufbauten wird an der Verringerung der Leiterbahnbreite und des Leiterbahnabstandes von derzeit 50 µm auf 15 µm und der Verringerung des Kontaktrasters für Halbleiter von derzeit 120 µm auf bis zu 50 µm gearbeitet.