Das  ESC-Verfahren von Würth Elektronik lässt Flip Chip Bonden auf unterschiedlichsten

Das ESC-Verfahren von Würth Elektronik lässt Flip Chip Bonden auf unterschiedlichsten Leiterplattensubstraten zu, sogar auf flexiblen Materialien wie Polyimid-Folien und LCP. Bild Würth Elektronik

NIEDERNHALL (buc). Immer wieder liegt eine große Herausforderung darin, integrierte Bausteine (ICs) Platz sparend auf hoch integrierten Leiterplattensubstraten aufzubringen. Würth Elektronik hat mit dem ESC-Verfahren (Encapsulated Solder Connection) hierfür eine Lösung gefunden. Die Chips werden mit dem „Gesicht“ nach unten exakt verlötet und gleichzeitig verklebt. Dabei ist der ESC-Prozess für unterschiedlichste Substrate geeignet, ob spröde Gläser, FR4 oder sogar flexible Materialien wie Polyimid-Folien und LCP (Liquid Crystal Polymer).

Pitch-Abstände wahrnehmen

Jedes Substrat stellt eine individuelle Herausforderung dar. Substratabhängig können feinste Pitch-Abstände von kleiner 100 μm realisiert werden. Der umgedrehte Chip (Flip Chip) wird mittels Thermokompressionsbondtechnik in einen anisotrop leitfähigen Kleber gesetzt, der kleinste Lotpartikel enthält. Ein kurzzeitiges Aufheizen des Klebers bringt die Lotpartikel zum Schmelzen und führt zu einer echten Verlötung zwischen den Kontakten des Chips und dem Substrat. Somit wird der elektrische Kontakt hergestellt. Gleichzeitiges Aushärten des Epoxidharzklebers fixiert den Flip Chip zudem. Das gesamte Verfahren wird auch lapidar als Flip Chip Bonden bezeichnet. „Ein zusätzlicher ‚Underfill Prozess’ ist hier nicht nötig. Insbesondere die hohe Platziergenauigkeit und die fein abgestimmte Dosierung der Bondkraft ermöglichen es, selbst extrem spröde Substrate problemlos zu verarbeiten“, sagt Roland Schönholz, verantwortlich für Bond-Technologien und Lasercavity bei Würth Elektronik in Schopfheim. Relativ spröde ICs auf flexiblen Leiterplatten unterzubringen, klingt im ersten Moment widersprüchlich. Doch der ECS-Prozess meistert auch diese Herausforderung.

Gold Stud Bumps oder ähnliche Chips notwendig

Voraussetzung für das Flip Chip Bonden sind die richtigen Chips. Diese sollten als Kontakte Gold Stud Bumps, galvanische Bumps oder ähnliche Kontaktierungen besitzen. Bei kleinen Mengen schon vereinzelter ICs oder auch Kleinserien kann Würth Elektronik die Gold Stud Bumps selbst herstellen. Mit dem ECS-Verfahren gewinnt der Anwender große Freiheit bei der Auswahl des richtigen Substrats – von spröde bis flexibel ist alles möglich. Entscheidend ist aber eine lötfähige Endoberfläche auf dem Substrat.

„Wir können hier mit allen gängigen Oberflächen wie chemisch Silber, chemisch Zinn, ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) oder ASIG (Autocatalytic Silver Immersion Gold) Erfahrungen vorweisen“, so Schönholz, „denn zahlreiche Tests haben die hohe Zuverlässigkeit der neuen Aufbau- und Verbindungstechnik schon unter Beweis gestellt.“ Zudem wurde Flip Chip Bonden bereits im Zusammenhang mit der Lasercavity-Technik  in der Praxis erprobt.