Halbleitertechnologie von A bis Z

Alles über Halbleiter und die Waferfertigung

Packaging

Unter Packaging versteht man die Prozessschritte, bei denen der Chip mit einem Trägermaterial (Substrat) verbunden wird, also zum Beispiel die Einbringung in ein Gehäuse (Package) und elektrische Kontaktierung. Das Packaging hat folgende Aufgaben:

  • Schutz der Schaltung vor äußeren Einflüssen
  • Die Kontakte auf dem Chip in handhabbare Anschlüsse nach außen führen
  • Versorung der Schaltung mit Energie
  • Abfuhr von Verlustleistung
  • Verteilung der Signale und Daten

Der Trend geht dabei zu immer kleineren und dünneren Packages (Chip Size Package, CSP), wobei das Gehäuse nur unwesentlich größer ist als der Chip (Länge und Breite typisch um Faktor 1,2). Bekannte Gehäuseformen sind zum Beispiel:

  • PGA - Pin Grid Array (bekannt vor allem bei Prozessoren)
  • BGA - Ball Grid Array
  • DIP - Dual Inline Package

Die elektrische Kontaktierung geschieht dabei zu 90 % mittels Wire Bonden, die mechanische Kontaktierung des Chips auf dem Substrat (Die Attach, Die Bonden) hauptsächlich durch Kleben mit Epoxidharzen.

Es existieren daneben auch Verfahren die ohne Gehäuse auskommen, zum Beispiel die Flip Chip Technik, bei der der blanke Chip direkt auf einen Träger (Leiterplatte) montiert wird. Der Vorteil sind hier die sehr kurzen Verbindungswege vom Chip zum Substrat über Lötkügelchen (keine langen Wire Bonds).

Auf Grund steigender Verlustleistung der Chips ist die Wärmeabfuhr ein sehr wichtiger Punkt beim Packaging. Kurze Leitungswege und Materialien mit guter Wärmeleitfähigkeit sind unabdingbar. Allerdings sind Gehäuse aus gut leitenden Stoffen wie Metall oder Keramiken sehr teuer, weshalb in der Massenfertigung zumeist Kunststoffe Anwendung finden.

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