Cicor Microelectronics Packaging mit AuSn-Lotschichten

Löten optischer Fenster auf Gehäusen
Löten optischer Fenster auf Gehäusen

Mikro- und optoelektronische Komponenten benötigen spezielle Aufbau- und Verbindungstechniken, um auch unter widrigen Umweltbedingungen zuverlässig funktionieren zu können. So tritt zum Beispiel immer wieder die Frage nach einer vakuumdichten Verbindung der Schaltung auf, die zum Beispiel durch Löten erreicht werden kann.

Cicor Microelectronics hat dazu ein neues und präzises Beschichtungsverfahren entwickelt - das Aufdampfen einer strukturierten Lotschicht aus Gold-Zinn. Im Prozess wird das Strukturieren der Lotschicht ähnlich solcher Verfahren durchgeführt, wie sie in der Halbleitertechnologie zur Herstellung integrierter Schaltungen üblich sind. Die Strukturierung erfolgt über einen sogenannten Lift-Off-Prozess.

Das Verfahren läuft dabei wie folgt ab: Vor der Abscheidung befindet sich ein belichteter und entwickelter Photolack auf dem Substrat, der all die Bereiche, die kein AuSn erhalten sollen, schützt. Anschließend werden abwechselnd Gold- und Zinnschichten übereinander abgeschieden, die dann die eigentliche Lotschicht darstellen.

Entsprechend der Designvorgaben des Kunden kann Cicor Microelectronics diverse Standard-Lotschichten aus AuSn liefern, die bei rund 300 °C unter Druck verlötet werden. Die Standarddicke der AuSn-Lotschicht liegt laut Unternehmensangaben bei rund 5 μm; andere Stärken sind aber ebenfalls realisierbar. Wichtig erscheint die geringe AuSn-Schichtdicke, die dazu beiträgt, Materialspannungen zu vermeiden. Neben den bereits vorhandenen Packaging-Lösungen bei Cicor bietet diese Variante folgende Vorteile in der Anwendung:

  • hermetisch dichte Verbindung
  • langzeitstabile Verbindung
  • Stufenlöt-Konzepte
  • sehr flexible Auswahl an Trägermaterialien
  • Integrationsmöglichkeit von anderen Funktionsschichten in das Dünnschicht-Design
  • gute Wärmeleitfähigkeit der Verbindung flussmittelfreie Lötprozesse
  • es können bis zu 6-Zoll-Wafer verarbeitet werden

Dank der Möglichkeit, auch komplex strukturierte Lotschichten zu erzeugen, lassen sich viele Anwendungen im Bereich der Mikro- und Optoelektronik abdecken. Entsprechend vielseitig kann das strukturierte Aufdampfen von AuSn-Lot eingesetzt werden:

  • Lötverbindungen von Laserdioden (Laser-Submounts), um ein hohes Maß an Wärmeableitung zu erzielen
  • Platzierung von opto-elektronischen Halbleiterbauelementen mit hoher Präzision
  • großflächige Kontaktierung von Bauelementen für Powermodule auf Wärmesenken/TEC
  • Verbindungen von metallisierten Keramiksubstraten oder Gläsern auf andere metallische Oberflächen
  • hermetisch dichte Gehäusetechniken zum Aufbringen von Rahmen oder Kappen auf Keramiksubstrate oder LTCC-Komponenten sowie Löten von Lead frames
  • Verbindung von Wärmesenken mit Keramiksubstraten oder LTCC
  • spezielle Packaging-Lösung für MEMS

Hierbei kommen unterschiedliche AuSn-Löt-Technologien zum Einsatz, so zum Beispiel das Vakuumlöten unter Schutzatmosphäre oder Löten mit Positionskontrolle. Basis dafür sind folgende AuSn-Lötverfahren: Lotpads auf Keramiksubstraten mit AuSn-Lotschicht, AuSn-Lotpaste (gedruckt, zum Dispensen oder als Brazing-Fläche) sowie AuSn-Lot-Preform.

Cicor Microelectronics ist eigenen Angaben zufolge eines der wenigen Unternehmen am Markt, das in diesem Bereich über umfangreiche Erfahrungen verfügt und hohe Prozesssicherheit und -stabilität beim Aufdampfen von AuSn-Lotstrukturen garantieren kann. Das Unternehmen deckt dabei die ganze Prozesskette ab - von der Substratherstellung bis zum Fertigen aufgebauter Module oder Submodule inklusive Test/Screening.