Gehäusetechnologie für Halbleiter
Das (Chip) Gehäuse-Design spielt eine entscheidende Rolle für die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der integrierten Halbleiter. Deshalb sind viele Faktoren beim Gehäuseentwurf für integrierte Schaltungen zu beachten. Hierzu gehören:
| Größe und Form | Die Größe und Form des Gehäuses bestimmen die Art und Weise, wie der Chip in ein System integriert werden kann. Eine zunehmende Größe ist vorteilhaft für thermische Managementlösungen für Chipgehäuse. In mobilen Geräten wie Smartphones sind jedoch kleine und kompakte Gehäuse erforderlich, um den Platzbedarf zu minimieren. |
| Material | Besonders bei kleinen Geometrien müssen Gehäusematerialien für den Halbleiter aus wärmeabführenden Materialien, wie Metall oder Keramik, bestehen. Aus Kostengründen werden heute jedoch Kunststoffbauteile aus Spritzguss als Gehäusematerialien für Halbleiter bevorzugt. Aufgrund seiner schlechteren Performance erfordert Kunststoff häufig thermische Managementlösungen für Chipgehäuse wie Heatsinks. |
| Anschlussmöglichkeiten | Das Chipgehäuse enthält mehrere Anschlüsse, sogenannte Leads, welche die IC´s beispielsweise mit der Leiterplatte verbinden. Die Anschlussmöglichkeiten des Gehäuses müssen bereits beim Gehäuseentwurf für integrierte Schaltungen berücksichtigt werden. Eine hohe Anzahl von Verbindungen erfordert häufig ein größeres Schutzgehäuse für Mikrochips. |
| Leistungsmerkmale | Sie bestimmen, wie der Chip in einem System eingesetzt werden kann. Das wichtigste Merkmal ist die elektrische Leistung des Chips. |
| Schutz | Für viele Anwendungen in Autos und Flugzeugen sind Gehäuse mit robusten Leistungsmerkmalen erforderlich, um extremen Umgebungsbedingungen standzuhalten. Im Vordergrund steht hier vor allem eine sichere Verklebung, die die Vibrationen verkraftet. |
| Kosten | Durch günstige Materialien und effektive Gehäuseherstellungstechnologien sollen die Kosten für die Chips im Rahmen gehalten werden. |
Neue Entwicklungen in der Chipverpackung
Die Entwicklung in der Halbleiterindustrie von effizienten und zuverlässigen Chipgehäusen für immer kleinere und leistungsfähigere Chips stellt eine Herausforderung dar. Eine höhere Packungsdichte soll es ermöglichen, mehr Chips auf kleinerem Raum unterzubringen. Damit sollen Ziele wie kleinere elektronische Bauteile, verbesserte Leistung und geringere Kosten erreicht werden. Dies stellt die Entwickler von Chipgehäusen vor einige Herausforderungen:
- Kleinere Chips stellen höhere Anforderungen an die Präzision und Genauigkeit der Fertigungsprozesse der neuen miniaturisierten Gehäuselösungen.
- Leistungsstärkere Chips erzeugen mehr Wärme, die abgeleitet werden muss. Hierfür sind neue Gehäusematerialien für Halbleiter und eine Hochleistungs-Chipverpackung notwendig.
Moderne Verfahren und Materialien gestatten eine stetige Weiterentwicklung beim Chipgehäuse-Design. Neue Entwicklungsmethoden, wie die Simulation, ermöglichen die Entwicklung moderner Chipgehäuse-Designs. Fertigungsverfahren wie die additive Fertigung und die Nanotechnologie erweitern die Potenziale der Gehäusetechnologie für Halbleiter. Alternative Gehäusematerialien für Halbleiter, wie Graphen und Kohlenstoffnanoröhren, bieten bessere Eigenschaften für die Wärmeableitung und die elektrische Isolation. Daraus ergeben sich Fortschritte für miniaturisierte Gehäuselösungen, wie 3D-Chipgehäuse mit übereinandergestapelten Chips, kleine modulare Chiplets oder Wärmeableitung mit In-Package-Kühlung.
Technische Gase für das IC-Packaging
Voraussetzung für leistungsfähige Elektronikbauteile ist die Vermeidung von Feuchtigkeit und Schmutz. Deswegen finden vor der Montage des Chipgehäuses aufwendige Reinigungs- und Trocknungsprozesse der Komponenten statt. Bevorzugt wird beim IC-Packaging zur Chipverkapselung Stickstoff eingesetzt. Alternativ kann Furniergas als Gemisch aus Stickstoff und Wasserstoff Vorteile bei der Chipverkapselung bieten.
- Inertisieren: Stickstoff ist ein inertes Gas und reagiert unter normalen Bedingungen nicht mit anderen Stoffen. Die Verdrängung von Sauerstoff aus dem System bewirkt einen Schutz vor Oxidation. Bei Verwendung von Furniergas wird die Oxidation von Metallen durch den enthaltenen Wasserstoff reduziert.
- Trocknung: Stickstoff wirkt hygroskopisch. Dies bedeutet, das Gas entzieht der Umwelt Feuchtigkeit. Deshalb eignet sich Stickstoff ideal für Trocknungsprozesse bei der Chipverkapselung.
- Verklebung: Aktuelle Studien weisen darauf hin, dass Wasserstoff im Furniergas eine Verbesserung des Klebefilms für die Chipverkapselung bewirkt.
Unsere Gase für das IC-Packaging
Die folgende Tabelle führt unsere wichtigsten Produkte für das IC-Packaging auf.
|
Technisches Gas |
Summenformel |
Eigenschaften | Anwendungsbeispiel |
| Formiergas | N2 + H2 | Leicht reaktiv | Inertisierung |
| Stickstoff | N2 | Inert | Trocknung |
Lieferung technischer Gase für die Gehäusetechnologie für Halbleiter
Die Gehäusetechnologie für Halbleiter erfordert die passenden Gase in hoher Reinheit. Air Liquide stellt Ihnen Stickstoff und Formiergas in den individuell von Ihnen benötigten Mengen zur Verfügung. Dabei kann unser Formiergas komplett an Ihre Klebstoffart angepasst werden. Zu unseren Möglichkeiten zählen unter anderem wärmeaushärtende Klebstoffe, UV-härtende Klebstoffe oder druckbare Adhäsivklebstoffe.
Lieferformen unserer technischen Gase für Chipgehäuse
Unsere Gase können Sie nach individuellem Bedarf bestellen. Wir bieten Ihnen die Lieferung in Gasflaschen mit 50 l oder die Lieferung von Bündeln mit jeweils zwölf Gasflaschen an. Für die Serienfertigung besteht die Möglichkeit der Installation eines Gastanks vor Ort und der Belieferung mit Tankwagen.
Energierückgewinnung durch Rekuperation
Der Eco-Chiller von Air Liquide bietet Ihnen die Möglichkeit, tiefkalt verflüssigte Gase zur Energierückgewinnung zu nutzen. Hierzu wird flüssiger Stickstoff in einen Kühlkreislauf eingespeist. Das Gas wird durch das wärmere Prozesswasser verdampft, während dieses abgekühlt wird.
Unser Service für Gehäusetechnologie für Halbleiter
Sie haben Fragen zur Verwendung von technischen Gasen für die Gehäusetechnologie für Halbleiter? Unsere geschulten Mitarbeiter stehen Ihnen für alle Belange zu diesem Thema gern zur Verfügung. Zusätzlich bieten wir Sicherheitsdatenblätter und Schulungen im Umgang mit gasförmigem und flüssigem Stickstoff. Zögern Sie deshalb nicht, uns zu den Themen der Schutzgehäuse für Mikrochips mit dem nebenstehenden Kontaktformular anzufragen.