Die Indium Corporation erfüllt die 2019 erwarteten Herausforderungen in Bezug auf die Halbleitermontage

2019 wird einen Anstieg der Innovationen im Bereich Halbleiter-Packaging verzeichnen, u. a. angesichts einer weltweiten Unsicherheit auf politischer und wirtschaftlicher Ebene. Dazu beitragen werden ebenfalls die Auswirkungen der „Blase“ 2017/2018 (aufgrund höherer Speicherpreise) in der Halbleiterbranche, die Ingenieuren möglicherweise etwas Zeit für Experimente lassen.

2019 werden wir 5G-Modems von Qualcomm und Intel in Smartphones sehen, während in den größten Ballungsgebieten 5G-Infrastrukturen aufgebaut werden. Aufgrund der kurzen Reichweite wird der überwiegende Teil der Welt jedoch in der vorhersehbaren Zukunft an 4G oder 4.9G festhalten. Dies könnte in den 20er-Jahren den selbstfahrenden Fahrzeugen der Autonomiestufe 4 mit 5G-Technologie zugutekommen, da diese Uber-ähnlichen Dienste in spezifischen Ballungszentren im Wesentlichen durch die Verfügbarkeit einer RF-Konnektivität mit geringer Latenz und hoher Bandbreite regional gesperrt (Geo-Lock) werden.

Fortschrittliche Prozessoren und Speicher: Die Montage und Verbindung 7 nm dünner Dies wird immer komplexer und prozessempfindlicher. Die Fertigung dieser modernen Vorrichtungen ist inzwischen zwangsläufig eher ein Fab-basierter, Back-End-of-Line-Prozess (BEOL), wobei die großen Halbleiterhersteller das Feld anführen. Die extrem rückstandsarmen und wasserlöslichen Flip-Chip-Flussmittel der Indium Corporation ermöglichen sowohl 3D- als auch 2.5D-Montageprozesse zum Flip-Chip-Bonden fortschrittlicher Prozessoren und Speicher. Wir differenzieren uns zunehmend durch extrem rückstandsarme und beinahe rückstandsfreie (ULR/NZR) Flussmittel, die mit geformten Unterfüllungen und Kapillarunterfüllungen ohne Reinigung inhärent kompatibel sind. Laserstrahlunterstütztes Bonden (LAB) ist eine zunehmend tragfähige Alternative zum standardmäßigen Thermokompressionsbonden (TCB) und zu Massen-Reflow-Prozessen. Es verspricht einen höheren Durchsatz bei einer präziseren Temperaturkontrolle. Wir schließen gerade unsere Arbeit mit mehreren OSATs und Waferanfertigungen mit passenden Flussmitteln ab, die 2019 eingeführt werden sollen.

Thermische Interfacematerialien für fortschrittliche Prozessoren: Die bahnbrechende Technologie M2TIM™ (Metal to Metal Thermal Interface Material) der Indium Corporation, die sich optimal für große, mit einer hohen Leistung betriebenen Logic Dies eignet, ermöglicht eine zuverlässige, gefügige und hochwärmeleitfähige TIM 1-Interface mit hochwärmeleitfähiger Die-Rückseite. Der zum Patent angemeldete Materialsatz und dessen Anwendung erfordert keine Metallisierung der Die-Rückseite und erlaubt eine einzigartige, äußerst effektive Funktionalität bei reduzierten Die-Verarbeitungskosten.

Panel Level Packaging (PLP): Die Indium Corporation arbeitet mit dem von John Lau/ASMPT geführten PLP-Konsortium an der Entwicklung von Flussmitteln für Lotkugel-Verbindungen zusammen, die für Arrays mit feinerem Pitch (0,3 mm und darunter) geeignet sind. Diese halogenfreien, wasserlöslichen Flussmittel können ohne Auseinanderlaufen gedruckt werden und sind mit RDL-Polymeren (Redistributed Layers) ohne Anschwellen kompatibel, können jedoch trotzdem bei Verwendung von lediglich deionisiertem Wasser bei Raumtemperatur gereinigt werden.

Hochtemperaturanwendungen: KIs und Nebenanlagen für ADAS-fähige Fahrzeuge sowie High-End-Serveranwendungen laufen mit thermisch höher belasteten Verbindungsstellen über längere Zeiträume. Daher hat die Indium Corporation neue Lotlegierungen entwickelt, um den zuverlässigen Betrieb bei höheren Temperaturen zu gewährleisten. Wir werden unser Portfolio an hochzinnhaltigen (Sn) Lotlegierungen wie Indalloy^®276 sowie unser Standardangebot – darunter SnSb5 und SnSb10 – weiterhin ausbauen.

Dieser Legierungsansatz ist zudem für das großflächige Die-Attach und DBC/Wärmespreizer-Attach geeignet. Unser patentiertes technisches Lot InFORMS^® erlaubt eine sehr gut kontrollierbare Bondverbindungsdicke ohne Neigung. Es eignet sich optimal für große, dünne (< 50 Mikrometer) Dies mit hoher Stromdichte, wie die in IGBT-Modulen.

Discretes und kleine Module: Die Verwendung von Loten mit hohem Bleianteil in kleineren Discretes und Modulen wird von der Europäischen Union 2019 wahrscheinlich nicht eingeschränkt (laut der aktuellen Altfahrzeug-/RoHS-Richtlinie). Angesichts der spezifischen, aufkommenden Fehlermöglichkeiten infolge der steigenden Komponentenlebensdauer, der Verwendung von Halbleitern mit hoher Stromdichte und großer Bandlücke (insbesondere SiC) und Ausfälle dünner Dies aufgrund von Alpha-Emissionen werden Kunden weiterhin auf Standardangebote mit hohem Bleianteil verzichten und stattdessen Montageprozesse mit hohem UPH-„Drop-in“ (d. h. kein Investitionsaufwand) einsetzen, die Lotmaterialien der Indium Corporation verwenden:

• Alternative, robustere Legierungen mit hohem Bleianteil (in Entwicklung)
• Standard-Legierungen mit niedrigem Alphawert und hohem Bleianteil (jetzt erhältlich)
• Einzigartige, hochschmelzende, bleifreie BiAgX®-Lotpaste (jetzt erhältlich)
• Neue, dosierbare Sintermaterialien mit hohen UPH (Druck- und Dosierversionen werden im Q1 2019 eingeführt)

Höchsttemperaturanwendungen: Das Die-Attach für RF- und ähnliche Anwendungen mit goldbasierten Metallisierungen weist häufig Voids auf, die von einem zu hohen Goldanteil in der endgültigen Lötstelle verursacht werden. Dank der Entwicklung neuer Legierungsverarbeitungsverfahren kann die Indium Corporation jetzt AuSn-Legierungen mit einem erheblich geringeren Goldanteil (geringere Kosten) in jeder Form anbieten. Dadurch wird das Auftreten von metallischen Verbindungen reduziert und somit die Void-Bildung in der endgültigen Lötverbindung nach dem Reflow-Verfahren auf ein Mindestmaß gesenkt.

Quantencomputing: Da das Zeitalter der Quantenvorherrschaft in den 2020-er Jahren Realität wird, werden wir schließlich die großflächige Implementierung mit flüssigem Helium gekühlter Quantencomputer erleben, die zu einem Bruchteil von 1K arbeiten und als isolierte Inseln in Datenzentren eingesetzt werden. Dies erinnert an die “gewaltigen und kühlen" intelligenten Maschinen von H. G. Wells. Die spezifischen und einzigartigen Montageanforderungen der Quantenchips stellen eine Herausforderung dar. Derzeit arbeiten wir mit führenden Kunden an der Lösung dieser Probleme, wobei sich Ergebnisse und Materialsätze eindeutig für 2019 abzeichnen.