Forscher entwickeln abgeschirmte Chips

Chip-in-Polymer-Technik ersetzt Bonddrähte und bleihaltige Lötverbindungen

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) haben eine Technologie entwickelt, bei der Chips nicht wie bislang durch Bonddrähte und bleihaltige Lötverbindungen auf die Leiterplatte aufgetragen werden, sondern in einem Substrat eingebettet sind. Durch die spezielle Einbettungsmethode, genannt Chip-in-Polymer-Technik (CiP), sind die präzise bestückten Chips nach außen abgeschirmt, wodurch sie über hervorragende Hochfrequenz-Eigenschaften verfügen. Dies mache die Technologie insbesondere für den Mobilfunk oder die Automobilindustrie interessant, so die Wissenschaftler.

Das mittlerweile patentierte Verfahren bringe Leiterplattenherstellern nicht nur eine Steigerung in der Wertschöpfungskette, sondern es lasse sie auch eine wesentlich höhere, insbesondere thermomechanische Materialzuverlässigkeit erzielen. Ursprünglich wurde der Technologieprozess für bis zu 50 Mikrometer dünne Chips entwickelt, doch mittlerweile kann auch mit Chips herkömmlicher Dicke gearbeitet werden. Die CiP-Technologie wurde bereits in Fertigungslinien namhafter Leiterplattenhersteller getestet und fließe bereits in konkrete Anwendungen, etwa als Zwei-Gigahertz-Powerelektronik-Modul für Handys, als Kfz-Radarsystem oder Chipkartenmodul.

Trotz der innovativen Technologie kommen für den Herstellungsprozess herkömmliche PCB-Verfahren und Materialien zum Einsatz. Dadurch werden kostenintensive Gerätemodifikationen vermieden. Nach der Chipbestückung erfolgt deren Vakuumlaminierung in den Mikrovialayer beziehungsweise Multilayer. Mittels Laserbohrung erzeugte Vias werden mit Kupfer metallisiert, das abschließend zur Strukturierung der Leiterbahnen dient. Momentan gelte eine Verschiebung der Logistik noch als Einstiegsbarriere für Leiterplatten- und Baugruppenhersteller. Doch mit seinen optimierten Eigenschaften zu konkurrenzfähigen Preisen dürfte das Verfahren zu einer der favorisierten Packaging-Technologien werden, erwarten die Forscher.

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