Laser-indotta Transfer Forward per Flip-chip Packaging di Dies Singolo

Summary

Dimostriamo l'uso della Forward Transfer (LIFT) tecnica laser-indotta per l'assemblaggio flip-chip componenti optoelettronici. Questo approccio fornisce un conveniente, a bassa temperatura semplice, soluzione veloce e flessibile per la messa a passo urti e incollaggio sul chip-scala per raggiungere i circuiti ad alta densità per applicazioni optoelettroniche.

Abstract

Flip-chip (FC) imballaggio è una tecnologia chiave per realizzare elevate prestazioni, circuiti ultra-miniaturizzato e alta densità nell'industria microelettronica. In questa tecnica il chip e / o il substrato è urtato ei due sono legati tramite questi urti conduttivi. Molte tecniche bumping sono state sviluppate e intensamente indagato dopo l'introduzione della tecnologia FC nel 1960 ¹ come la stampa stencil, stallone urto, l'evaporazione e electroless / galvanica ^2. Nonostante i progressi che questi metodi hanno tutti soffrono di uno o più di inconvenienti che devono essere affrontati come costo, fasi di elaborazione complesse, alte temperature di lavorazione, il tempo di fabbricazione e soprattutto la mancanza di flessibilità. In questo lavoro, dimostriamo un laser-based urto tecnica di formatura semplice e conveniente nota come Laser indotta Transfer Forward (LIFT) ^3. Utilizzando la tecnica LIFT una vasta gamma di materiali urto può be stampato in un unico passaggio, con grande flessibilità, ad alta velocità e la precisione a RT. Inoltre, LIFT permette di urtare e legame verso il basso per chip-scale, che è fondamentale per la realizzazione di un circuito ultra-miniatura.

Introduction

Laser-indotta Transfer Forward (LIFT) è un metodo di produzione versatile-scrittura diretta additivo per la definizione del modello single-step e il trasferimento di materiale con micron e sub-micron-risoluzione. In questo lavoro, si segnala l'uso di LIFT come tecnica sbattere per il confezionamento flip-chip verticale-cavità superficie di uscita laser (VCSEL) su un chip-scala. Flip-chip è una tecnologia chiave nella confezione sistema ed integrazione di (OE) componenti elettronici ed optoelettronici. Per raggiungere densa integrazione di componenti fini incollaggio pitch è essenziale. Anche se passo fine legame è stato dimostrato da alcune delle tecniche standard, ma c'è un vuoto in termini di combinare insieme le altre caratteristiche importanti come la flessibilità, economicità, velocità, precisione e bassa temperatura di lavorazione. Per soddisfare queste esigenze abbiamo dimostrato il metodo di incollaggio LIFT-assistita termo-compressione per passo fine incollaggio di componenti OE.

In LIFT, una sottile pellicola di materiale da stampare (denominato donatore) viene depositata su una faccia di un substrato di supporto laser trasparente (denominato carrier). La Figura 1 illustra il principio di base di questa tecnica. Un impulso laser incidente di intensità sufficiente viene poi concentrata all'interfaccia carrier-donatore che fornisce la forza propulsiva necessaria per trasmettere trasferire il pixel donatore dalla zona irradiata su un altro substrato (denominato ricevitore) posto in prossimità.

LIFT è stata segnalata per la prima nel 1986 da Bohandy come tecnica per stampare linee in rame micron di dimensioni per la riparazione di danni foto-maschera ^3. Dalla sua prima dimostrazione questa tecnica ha raggiunto livelli significativi come tecnologia di fabbricazione di micro-nano per patterning controllata e la stampa di una vasta gamma di materiali come la ceramica ^{4, 5,} CNT QD ^{6, 7} cellule viventi, il graficoene ^8, per le diverse applicazioni, quali biosensori ^9, OLED ^10, componenti optoelettronici ^11, sensori plasmoniche ^12, organico-elettronica ¹³ e legame ^14,15 flip-chip.

LIFT offre diversi vantaggi rispetto le flip-chip di urti e incollaggio tecniche esistenti, quali la semplicità, velocità, flessibilità, economicità, ad alta risoluzione e precisione per il confezionamento flip-chip componenti OE.

Protocol

1. LIFT-assistita flip-chip Bonding NOTA: Ci sono tre fasi coinvolte nella realizzazione assemblee flip-chip di LIFT-assistita, vale a dire-micro-urto dei substrati con la tecnica LIFT, allegando i chip optoelettronici ai substrati urtato con termo-compressione flip-chip di metodo di collegamento, e infine incapsulamento delle assemblee incollati. Ognuna di queste fasi è discusso nelle seguenti sezioni: Micro-urto con LIFT: Per la preparazione del donatore, depositare un…

Representative Results

La figura 7 mostra una curva tipica LIV che è stato registrato da uno dei tanti flip-chip di circuiti integrati VCSEL incollati. Una buona corrispondenza tra la potenza ottica misurata al fornitore citato valori indicati buon funzionamento del periferiche associate post-bonding. Le curve sono state registrate anche prior- e post-incapsulamento e sul confronto è stato verificato che l'incapsulante non ha avuto effetto sulla funzionalità del circuito integrato (come mostrato nella Figura 7)…

Discussion

In questo lavoro, abbiamo dimostrato termocompressione Flip-chip bonding di chip VCSEL singoli utilizzando una tecnica di scrittura diretta basata sul laser chiamato LIFT. Le fasi di fabbricazione assemblaggio coinvolte stampa dei micro-urti di indio sulle piazzole di contatto del substrato con la tecnica ascensore. Questo è stato seguito da termocompressione Flip-chip bonding di chip VCSEL ai substrati urtato e infine la loro incapsulamento.

Elettrica, ottica e meccanica affidabilità dei …

Materials

Name of Material/ Equipment	Company	Catalog Number	Comments/Description
Laser source	3D MicroMac (3DMM)	2912-295
Photodetector	Newport	818 series
Source measurement unit	Keithley	2401
Power meter	Newport	1930
Underfill	Norlands	NOA 86
UV lamp	Omnicure	Series 1000 UV
Probe station	Cascade Microtech	model 42
Flip-chip bonder	Dr. Tresky	T-320 X