Back-End und Packaging

Halbleiterprozessdienstleistungen

Kompetenzen in den Bereichen Back-End und Packaging Fraunhofer IPMS.

Hochempfindliche elektronische Bauteile sind die treibende Kraft hinter moderner Technologie. Dies erfordert auch in der Backend- und Verpackungstechnik immer komplexere Prozesse.

Das Fraunhofer IPMS bietet Entwicklungsdienstleistungen an, um unsere Kunden bei der Entwicklung innovativer Produkte zu unterstützen. Wir begleiten Sie vom Entwurf bis zum fertigen Modul, bereits ab einer Stückzahl von eins. Das Systemdesign unter Einbeziehung von MEMS, Elektronik, Optik und anderen photonischen Komponenten sowie die Prozesse zur Montage der Systeme in kleinsten Stückzahlen gehen Hand in Hand.

Das Fraunhofer IPMS verfügt über das erforderliche Know-how im Chip-Package-Co-Design sowie über die notwendige Ausrüstung für das Backend und die Mikromontage und bietet sowohl einzelne Prozessschritte als auch die komplette Entwicklung bis hin zu Kleinserien als Dienstleistung an. Mögliche Anwendungen sind MEMS und MOEMS aller Art, optische Bauelemente wie Laser oder Fotodioden, Sensor- oder Bioanwendungen und vieles mehr. 

Design

© Fraunhofer IPMS
CAD-Modell eines MEMS-Gehäuses.

Auf Wunsch entwickeln und betreuen wir von Anfang an Gehäuse- und Systemlösungen. Dazu gehören unter anderem Gehäuse, Substrate, Ausrichtungswerkzeuge, Verguss sowie kundenspezifische Halterungen für die Mikromontage. Umfassende Software-Kompetenz ermöglicht eine realistische Konstruktion in 3D-CAD sowie zahlreiche Simulationen, von optischen Strahlengängen bis hin zu Spannungsanalysen und anderen FEM-Simulationen. Bei Bedarf werden im Vorfeld Materialbewertungen durchgeführt, z. B. von Klebstoffen, Dichtstoffen oder Kontaktsystemen. Die präzise Datenaufbereitung mit Rückverfolgbarkeit aller Prozessschritte und Materialien über unsere Datenbank gehört ebenso zu unseren Leistungen wie die Bereitstellung aller produktionsrelevanten Daten für Zulieferer.

Dicing

© Fraunhofer IPMS
Diced Glas-/Siliziumwafer-Stapel.

Das Zersägen von Chips stellt bei hochempfindlichen Bauteilen wie MEMS eine große Herausforderung dar. Zerbrechliche Strukturen und Baugruppen dürfen während des mechanischen Trennprozesses nicht beschädigt werden. Hier bietet IPMS zahlreiche Schutzsysteme wie Folien und Lacke an, die die Bauteile während des Schneidvorgangs schützen. Für den Trennprozess können wir unseren Kunden eine hochpräzise Doppelspindelsäge anbieten, die das Schneiden einer Vielzahl von Materialien (Silizium, Glas, Keramik, Verbundwerkstoffe und sogar Metall) sowie die Herstellung und das Öffnen von Hohlräumen und anderen Sonderformen auf dem Wafer ermöglicht. Darüber hinaus verfügen wir vor Ort über die Möglichkeit zum Wafer-Kantenschneiden.

Chipmontage und Kontaktierung

© Fraunhofer IPMS
Die bond
© Fraunhofer IPMS
Mehrschicht-Drahtbond

Im Anschluss an das Dicing bietet IPMS seinen Kunden die Möglichkeit, direkt einen Bestückungsprozess durchzuführen, um die zerschnittenen Wafer gemäß den Kundenspezifikationen neu zu sortieren (z. B. in Waffle Packs oder GelPak®).

Darüber hinaus bieten wir eine hochpräzise Bauteilbestückung nach Kundenspezifikationen an. Klebstoffe, Dichtstoffe und Kappen können an drei unabhängigen Maschinen vor Ort aufgetragen werden. Ein präziser und reproduzierbarer Stanzprozess steht ebenfalls zur Verfügung. Die Bestückung von Bauteilen auf kundenspezifischen Interposern und Substraten erfolgt mit hoher Präzision bis auf < 1 µm bei 3 Sigma. Neben der leitfähigen Verbindung während der Bestückung verfügen IPMS und seine Partner über ein mehrstufiges Drahtbondverfahren. Dies ermöglicht eine zuverlässige Verbindung selbst bei Bauteilen mit einer extrem hohen Anzahl an Kontakten.

Zuverlässigkeit und Prüfung

© Fraunhofer IPMS
Zuverlässigkeitsprüfung eines PGA-Packages.

Neben der optischen und elektrischen Inspektion stehen am Fraunhofer IPMS zahlreiche Verfahren zur Bewertung der Packaging-Ergebnisse zur Verfügung. Neben der Untersuchung von Verbindungstechnologien mittels Zug-, Scher- und Drucktests können auch Vibrations- sowie Klimaprüfungen (Temperatur, Feuchtigkeit, UV-Bestrahlung) durchgeführt werden, um die Zuverlässigkeit von Baugruppen zu analysieren.

Wafer Bonding, Dicing & Packaging

© Fraunhofer IPMS
Pick and place of a spatial light modulator (SLM)
  •  Direktbonden (Si / SiO₂, Si / Si sowie plasmaunterstütztes Bonden)
  • Klebebonden (BCB-Bonden)
  • Thermokompressionsbonden
  • SOI-Design und -Herstellung
  • Vereinzeln von Glas-Silizium-Verbundstrukturen
  • Fineplacer-Systeme

200-mm-MEMS-Back-End- und Packaging-Prozess – Dicing-Verfahren

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MEMS-Fertigung – Vorbereitung der Assemblierung am Beispiel von MEMS-Scannern

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MEMS-Fertigung – Modulmontage und Inspektionstest

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Unser Equipment:

 

Fraunhofer IPMS

200 mm MEMS-Reinrauminfrastruktur

 

Fraunhofer IPMS

300 mm CMOS-Reinrauminfrastruktur

 

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Analytik, Metrologie und Charakterisierung

 

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