11  eWLB-GEHÄUSETECHNOLOGIE MIT PRODUKTIONSANLAGE

 

 

INFINEON SETZT EINEN NEUEN STANDART BEIM GEHÄUSEBAU

Chipgehäuse schützen den aus dem Wafer gesägten Siliziumchip und stellen die Verbindung zwischen den Kontakten des Halbleitermaterials und der Platine her. Mit der Komplexität der Schaltung nimmt auch die Anzahl der Kontakte zu. Dies führt zu neuen Gehäuseformen > TITELSEITE. Reichen bei einfachen Chips die Kanten des Gehäuses für die Anordnung der Kontakte, so nutzt man für komplexe Chips bereits die gesamte Bodenseite des Gehäuses. Die Kontakte können Stiften ähnlich gebogen sein - man nennt sie dann Pins - oder matrixförmig als kleine Bällchen angeordnet sein, dann heißen sie Balls.

 

Bei hochkomplexen Chips tritt der Fall ein, dass die Grundfläche des Siliziumchips nicht mehr ausreicht, um alle Kontakte anordnen zu können. Hier nun zeigen sich die Vorteile der neuen eWLB-Technik (embedded Wafer-Level Ball Grid Array). Mit dieser Gehäusetechnologie können wir, unabhängig von der Chipgröße, das Gehäuse am Platzbedarf für die Bällchen anpassen. Es sind also Gehäuse möglich, die einerseits kaum größer sind als das Siliziumplättchen selbst. Andererseits ermöglicht die frei wählbare Gehäusegröße auch eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Anschlüssen.

 

Auf Grund der kurzen Leitungen zwischen Chip und Anschluss des Bällchens erreichen die Chips sowohl exzellente elektrische als auch thermische Eigenschaften. Das führt erstens zu höheren Anschlussdichten, zweitens erlaubt es diese Technik, die schnell voranschreitende Steigerung der Verarbeitungsgeschwindigkeit überhaupt auf die Leiterplatte zu bringen. Ältere Gehäusetechniken bilden heute einen Engpass, etwa weil physikalische Effekte (vor allem parasitäre Kapazitäten und Induktivitäten) die Datenübertragungsraten begrenzen. Dagegen gelingt es mit eWLB, komplexe Chips - etwa Modem- oder Prozessorchips für Mobilfunkanwendungen - auf kleinstem Raum zu realisieren.

 

Die eWLB-Technik bietet eine Reihe von Vorteilen: Alle Prozessschritte erfolgen hochparallel auf Wafer-Ebene > ABBILDUNG 11. Das bedeutet, dass in einem Prozessschritt alle Bausteine auf dem Wafer gleichzeitig bearbeitet werden können. Dadurch sinken die Kosten pro Chip deutlich.

 

Durch die Möglichkeit einer zusätzlichen Verdrahtung um den eigentlichen Baustein ergeben sich für die Wafer-Level-Packaging-Technologie auch neue, platzsensitive Anwendungen. Darüber hinaus ermöglicht eWLB auch die Integration von aktiven Komponenten (Dioden, Transistoren, Chips) und passiven Komponenten (Widerstände, Kondensatoren) in einem Gehäuse.

 

Die ersten Infineon-Chips auf Basis der eWLB-Technik sind die Mobilfunkchips X-GOLD^TM213 und X-GOLD^TM618. Die Fertigung erfolgt in Regensburg und bei unseren lizenzierten Lieferanten.

 

 

DÜNNWAFER-TECHNOLOGIE FÜR EERGIEEFFIZIENZ

Ein Wafer ist normalerweise rund 350 Mikrometer (µm) dick, wenn er in die einzelnen Chips gesägt wird. Von Dünnwafer spricht man, wenn der Wafer auf unter 200 Mikrometer dünngeschliffen wird. Zum Vergleich: Ein Haar oder ein Blatt Papier liegt bei rund 60 Mikrometern. Infineon ist weltweit der einzige Hersteller, der die Technologie beherrscht, Leistungshalbleiter von nur 40 Mikrometer Dicke zu fertigen > ABBILDUNG 12. Dabei stellt uns vor allem die Handhabung der Dünnwafer vor große Herausforderungen. Wafer mit einer Dicke von weniger als 100 Mikrometern sind sehr fragil. Sie brechen leicht, und es ist schwierig, sie zu transportieren oder einem weiteren Bearbeitungsprozess zu unterziehen.

 

Die Dünnwafer-Technologie bietet Vorteile: Im Gegensatz zu normalen ICs fließt bei den meisten Leistungshalbleitern der Strom von der Vorderseite zur Rückseite des Chips. Mit dünneren Chips kann man sowohl die Verluste reduzieren als auch die entstehende Wärme besser abführen. Daneben lassen sich auch elektrisch aktive Strukturen auf der Rückseite herstellen, die ganz neue Funktionen des Chips ermöglichen. Zudem haben Dünnwafer- Chips in kompakteren Gehäusen Platz.

 

Infineon hat bei allen relevanten Schritten der gesamten Prozesskette eng mit den Spezialmaschinenherstellern zusammengearbeitet und die entscheidenden Prozessschritte zur Marktreife mitentwickelt.

 

Beispiele für auf Dünnwafern gefertigte Komponenten sind IGBTs sowie Hochvolt- und Niedervolt-Power-MOSFETs. Diese Leistungshalbleiter finden in Motorsteuerungen, Netzteilen und Induktionsherden Anwendung. Unsere Komponenten und die daraus gebauten Systeme tragen durch die Dünnwafer-Technologie zu größerer Energieeffizienz bei.