AuRoFuse-Präformen sind ein wichtiger Fortschritt zur weiteren Miniaturisierung von optischen und digitalen Geräten. Die Lösung von Tanaka ist ein neuer Werkstoff zum Bonding von Goldkontakten. Durch seine innovative poröse Struktur aus Goldpartikeln eignet es sich für das dicht gepackte Kontaktieren von sehr kleinen Komponenten in der Mikroelektronik. Zudem lassen sich damit bei relativ niedrigen Temperaturen feinste Kontakte mit niedrigem elektrischem Widerstand und hoher thermischer Leitfähigkeit herstellen. Mit AuRoFuse wurde auch einen neuen Bonding-Prozess entwickelt. Dabei wird die Paste vor der Anwendung getrocknet, wodurch sich feste Präformen erzeugen lassen mit 20 Mikrometer breiten Kontakthöckern in einem Abstand von nur vier Mikrometern. Beim Bonden etwa eines Mikrochips werden dessen Kontakte auf die Kontakthöcker dieser Präform gedrückt, wodurch sich eine feste und chemisch stabile Verbindung hoher Leitfähigkeit ergibt. Dabei verformt sich das poröse Material bis zu zehn Prozent in Richtung der vertikalen Kraft, in horizontaler Richtung deformiert es sich dagegen kaum. Es gibt daher kein „Zerfließen“ wie bei gelöteten Kontakten und damit auch nicht die Gefahr, dass sich Kontakte berühren und kurzschließen. Die neue Technologie ermöglicht eine höhere Integrationsdichte und damit eine weitere Miniaturisierung der Kontaktierung von Mikrochips. Von AuRoFuse werden viele Technologien profitieren wie Leuchtdioden und Halbleiterlaser sowie alle Arten von digitalen Geräten wie Personalcomputer, Smartphones, Fahrzeuge und viele mehr.
Herstellung von AuRoFuse-Präformen
Die Metallisierung mit Gold/Platin/Titan erzeugt die Basisschicht auf dem Trägermaterial, danach erfolgt das Aufbringen eines lichtempfindlichen Fotolacks um das Präform-Muster in Form eines Gitters durch Belichten und Entwickeln des Fotolacks zu erzeugen. AuRoFuse fließt in das Gitter und wird im Vakuum bei Raumtemperatur getrocknet. Danach wird überschüssiges Gold abgezogen, gesintert durch Aufheizen und das Gitter aus Fotolack entfernt.
Hochdichte Chipmontage
Je nach Anwendungszweck werden für die Montage von Halbleiterbauelementen verschiedene Bondverfahren verwendet, darunter Löt- und Plattierungsverfahren. Die Bondmethode mit Lötzinn ist kostengünstig und schnell. Allerdings neigt Lötzinn dazu, sich beim Schmelzen nach außen auszubreiten. Das kann zu Kurzschlüssen führen, wenn in Folge weiterer Miniaturisierung die Kontakthöcker nahe beieinanderliegen. Eine Alternative für die High-Density-Montage ist die stromlose Beschichtung für die Herstellung von Kontakthöckern aus Kupfer und Gold. Damit lassen sich sehr geringe Abstände erreichen, allerdings sind beim Bonden höhere Drucke erforderlich. Es gibt daher Bedenken wegen möglicher Schäden an Chips. Die ideale Bonding-Methode kommt mit niedrigen Temperaturen und Drücken aus. Genau das ist nun mit den Präformen des Unternehmens möglich. Ein weiterer Vorteil gerade beim Bonding von sehr kleinen Chips ist, dass das Material durch seine Porosität Unebenheiten auf der Oberfläche der Kontakte ausgleicht. Frühere Versuche mit weichen Pasten führten nicht zum gewünschten Ergebnis. Stattdessen setzen die Forscher von Tanaka auf eine Paste, die vor dem Bonden getrocknet wird, um das Fließen und Kurzschlüsse zu verhindern. Durch seine poröse Struktur ist das Material dennoch gut formbar und passt sich Höhendifferenzen der Elektroden oder des Substrats an.
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