Hans-Jürgen Hacke

Montage integrierter Schaltungen

Mit der Durchfuhrung der technologischen Prozesse, die zur Erzeugung der elektrischen Funktionskomplexe auf der Halbleiterscheibe dienen, ist die Halbleiterherstellung bei weitem noch nicht abgeschlossen. Auf einer Halbleiterscheibe befinden sich, je nach Grose, bis zu einige tausend ?inzelelemente, elektrisch funktionsfahig oder unbrauchbar, die in diesem Verbund fur die Weiterverarbeitung durch den Anwender noch nicht geeignet sind.

Schutz kontaktierter Halbleiter

Worauf auch integrierte Schaltungen kontaktiert sind, in den meisten Fallen bedurfen sie eines Schutzes ihrer selbst oder ihrer empfindlichen Verbindungen. Der Schutz kann gegen Umgebungseinflusse notig sein, gegen Beschadigungen bei der Handhabung, er kann zum konstruktiven Element werden und als tragendes Teil dienen oder eine definierte Form, z.B. fur das Bestucken, liefern. Das macht deutlich, das zur Erfullung dieser Funktionen, einzeln oder in Kombination, unterschiedliche Verfahren zur Anwendung kommen.

Beteiligte Verbindungspartner in der Montagetechnik

Wichtigster Verbindungspartner, an den alle Materialien und Verfahren angepast sein mussen, ist der Halbleiterkristall. Er liegt in Scheibenform vor, die am Umfang eine abgeflachte Stelle, den „Flat“, aufweist. Dieser Fiat wurde vom Kristallhersteller schon vor dem Zerteilen in Einzelscheiben auf dem gezogenen Einkristall erzeugt und liegt in bestimmter Lage zur Kristallorientierung der Scheibe, so das er als mechanische Positionierhilfe bei der Weiterverarbeitung dienen kann.

Fertigbearbeitung umhüllter integrierter Schaltungen

Wahrend die Montage integrierter Schaltungen auf Schichtschaltungen oder Leiterplatten, also die Nacktchipmontage, mit dem Umhullen abgeschlossen ist, mussen bei der Montage zur Herstellung von Gehausen noch einige Arbeitsgange durchgefuhrt werden. Das betrifft insbesondere die mit Kunststoff umpresten Gehause.

Verbindung Chip-Substrat

Unter dieser Verbindung, auch chip- oder die-bonding bzw. -attach genannt, sei das Aufbringen des Chips mit seiner Ruckseite auf ein Substrat verstanden. Dabei mussen die Forderungen an die Verbindung hinsichtlich mechanischer Befestigung, guter thermischer und elektrischer Leitfahigkeit je nach Anwendungsfall einzeln oder gemeinsam erfullt werden. Eine besondere Rolle spielt die Vertraglichkeit von Chip und Substrat, d.h. die Anpassung beider Verbindungspartner in ihrem Ausdehnungsverhalten bei thermischer Belastung. Hier mus oft ein Kompromis zwischen unterschiedlichen Eigenschaften gefunden werden. In Tabelle 2.2 sind wichtige Materialeigenschaften aufgefuhrt, die von der Substratauswahl uber die verschiedenen Verbindungsverfahren bis hin zur Kuhlung immer wieder von Bedeutung sind.

Eigenschaften von Gehäusen

Eine der wichtigsten Eigenschaften der Gehause integrierter Schaltungen ist ihr Warmeableitverhalten. Die elektrische Betriebsenergie wird nahezu vollstandig in Warme umgesetzt und beeinflust dadurch die beteiligten Komponenten. So hangt das physikalische Verhalten der Funktionselemente einer integrierten Schaltung stark von ihrer Temperatur ab. Erhoht sich die Temperatur, so kann sich z.B. die Schaltgeschwindigkeit verringern; Diffusionsvorgange werden beschleunigt, was wiederum fruher zu Fehlern fuhren kann. Da also erhohte Temperaturen sowohl die einwandfreie Funktion als auch die Lebensdauer eines Bauelementes einschranken, kommt der Abfuhrung von Verlustwarme besondere Bedeutung zu.