Lasergeïnduceerde Forward Transfer voor Flip-chip Verpakking van Single Dies
Summary
We tonen het gebruik van de Laser-induced Forward Transfer (LIFT) techniek voor flip-chip assemblage van opto-elektronische componenten. Deze aanpak biedt een eenvoudige, kosteneffectieve, lage temperatuur, snelle en flexibele oplossing voor fijn-pitch stoten en hechting op chip-schaal voor het bereiken van een hoge dichtheid circuits voor opto-elektronische toepassingen.
Abstract
Flip-chip (FC) verpakking is een belangrijke technologie voor het realiseren van hoge prestaties, ultra-geminiaturiseerde en high-density circuits in de micro-elektronica-industrie. In deze techniek wordt de chip en / of het substraat wordt gestoten en de twee zijn gebonden via deze geleidende hobbels. Veel stoten technieken zijn ontwikkeld en intensief onderzocht sinds de invoering van de FC-technologie in 1960 1, zoals stencilafdruk, stud stoten, verdamping en stroomloos / galvaniseren 2. Ondanks de vooruitgang die deze methoden hebben zij allen lijden aan één of meerdere nadelen die moeten zodanig worden aangepakt kosten, bewerkelijke, hoge verwerkingstemperaturen, productietijd en vooral het gebrek aan flexibiliteit. In dit artikel tonen we een eenvoudige en kosteneffectieve laser gebaseerde hobbel vormen techniek die bekend staat als de Laser-geïnduceerde Forward Transfer (LIFT) 3. Met behulp van de LIFT-techniek een breed scala aan bult materialen kan be gedrukt in een enkele stap met grote flexibiliteit, hoge snelheid en nauwkeurigheid bij KT. Daarnaast LIFT maakt het stoten en binding beneden om chip-schaal, die van cruciaal belang is voor het vervaardigen van ultra-miniatuur circuits.
Introduction
Lasergeïnduceerde Forward Transfer (LIFT) is een veelzijdige additieve methode vervaardigen directe schrijven voor single-step patroon definitie en de materiële overdracht met micron en sub-micron-resolutie. In dit artikel beschrijven we het gebruik van LIFT als stoten techniek voor flip-chip verpakking van verticale-holte-oppervlak emitterende lasers (VCSELs) op een chip-schaal. Flip-chip is een belangrijke technologie in het systeem van de verpakking en de integratie van de elektronische en opto-elektronische (OE) componenten. Om dichte integratie van componenten bereiken fine pitch hechting is essentieel. Hoewel fine pitch bonding is aangetoond door een aantal van de standaard technieken, maar er is een leegte in termen van elkaar combineren van de andere belangrijke functies, zoals flexibiliteit, kosteneffectiviteit, snelheid, nauwkeurigheid en lage verwerkingstemperatuur. Om aan deze eisen te voldoen tonen we-LIFT bijgestaan thermo-compressie bonding methode voor fine pitch verlijmen van OE-onderdelen.
In LIFT, een dunne film van het te bedrukken materiaal (aangeduid als het donor) wordt aangebracht op een zijde van een laser-transparante dragende substraat (aangeduid als de drager). Figuur 1 toont het basisprincipe van deze techniek. Een invallende laserpuls voldoende intensiteit wordt dan gericht op de meenemer-donor interface die de voortstuwende kracht nodig zijn om de overdracht van de donor pixel van de bestraalde zone op een substraat (aangeduid als ontvanger) dicht in de buurt verschaft.
LIFT werd voor het eerst gerapporteerd in 1986 door Bohandy als een techniek om microscopisch kleine koperen lijnen afgedrukt voor het repareren van beschadigde foto-maskers 3. Sinds de eerste demonstratie deze techniek opgedaan significant belang als een micro-nano fabricage technologie voor gecontroleerde patroonvorming en afdrukken van een groot aantal materialen zoals keramiek 4, CNTs 5, QD 6, levende cellen 7 grafiekENE 8, voor uiteenlopende toepassingen zoals bio-sensoren 9, OLED's 10, opto-elektronische componenten 11, plasmonische sensoren 12, organisch-elektronica 13 en flip-chip bonding 14,15.
LIFT biedt een aantal voordelen ten opzichte van de bestaande flip-chip stoten en verbindingstechnieken, zoals eenvoud, snelheid, flexibiliteit, kosteneffectiviteit, hoge-resolutie en nauwkeurigheid voor flip-chip verpakking van OE-onderdelen.
Protocol
Representative Results
Discussion
In dit artikel hebben we thermo-compressie flip-chip bonding van enkele VCSEL chips met behulp van een laser gebaseerde directe-write techniek genaamd LIFT aangetoond. Het samenstel fabricagestappen betrokken afdrukken van de micro-oneffenheden van indium op het substraat contactvlakken met de LIFT techniek. Dit werd gevolgd door thermo-compressie flip-chip bonding van VCSEL chips naar het gestoten substraten en uiteindelijk hun inkapseling.
Elektrische, optische en mechanische betrouwbaarhe…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was carried out in the framework of the project “MIRAGE,” funded by the European Commission within the FP7 program.
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 |
References
- Davis, E., Harding, W., Schwartz, R., Coring, J. Solid logic technology: versatile, high performance microelectronics. IBM J. Res. Develop. 8, 102-114 (1964).
- Bigas, M., Cabruja, E., Lozano, M. Bonding techniques for hybrid active pixel sensors (HAPS). Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 574 (2), 392-400 (2007).
- Bohandy, J., Kim, B. F., Adrian, F. J. Metal deposition from a supported metal film using an excimer laser. J. Appl. Phys. 60 (4), 1538-1539 (1986).
- Kaur, K. S., et al. Shadowgraphic studies of triazene assisted laser-induced forward transfer of ceramic thin films. J. Appl. Phys. 105 (11), 113119 (2009).
- Boutopoulos, C., Pandis, C., Giannakopoulos, K., Pissis, P., Zergioti, I. Polymer/carbon nanotube composite patterns via laser induced forward transfer. Appl. Physc. Lett. 96, 041104 (2010).
- Xu, J., Liu, J., et al. Laser-assisted forward transfer of multi-spectral nanocrystal quantum dot emitters. Nanotechnology. 18 (2), 025403 (2007).
- Doraiswamy, A. Excimer laser forward transfer of mammalian cells using a novel triazene absorbing layer. Appl. Surf. Sci. 252 (13), 4743-4747 (2006).
- Papazoglou, S., Raptis, Y. S., Chatzandroulis, S., Zergioti, I.A study on the pulsed laser printing of liquid phase exfoliated graphene for organic electronics. Appl. Phys. A. , (2014).
- Chatzipetrou, M., Tsekenis, G., Tsouti, V., Chatzandroulis, S., Zergioti, I. Biosensors by means of the laser induced forward transfer technique. Appl. Surf. Sci. 278, 250-254 (2013).
- Stewart, J. S., Lippert, T., Nagel, M., Nuesch, F., Wokaun, A. Red-green-blue polymer light-emitting diode pixels printed by optimized laser-induced forward transfer. Appl. Phys. Lett. 100 (20), 203303 (2012).
- Kaur, K., et al. Waveguide mode filters fabricated using laser-induced forward transfer. Opt. Express. 19 (10), 9814-9819 (2011).
- Kuznetsov, A. I. Laser fabrication of large-scale nanoparticle arrays for sensing applications. ACS Nano. 5 (6), 4843-4849 (2011).
- Rapp, L., Diallo, A. K., Alloncle, A. P., Videlot-Ackermann, C., Fages, F., Delaporte, P. Pulsed-laser printing of organic thin-film transistors. Appl. Phys. Lett. 95 (17), 171109 (2009).
- Bosman, E., Kaur, K. S., Missinne, J., Van Hoe, B., Van Steenberge, G. Assembly of optoelectronics for efficient chip-to-waveguide coupling. , 630-634 (2013).
- Kaur, K. S., Missinne, J., Van Steenberge, G. Flip-chip bonding of vertical-cavity surface-emitting lasers using laser-induced forward transfer. Appl. Phys. Lett. 104 (6), 061102 (2014).
- Kaur, K. S., al, e. t. Laser-induced forward transfer of focussed ion beam pre-machined donors. Appl. Surf. Sci. 257 (15), 6650-6653 (2011).
