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Löten optischer Fenster auf Gehäusen.
Laserdioden-Substrat.

Cicor Microelectronics hat ein präzises Beschichtungsverfahren entwickelt – das Aufdampfen einer strukturierten Lotschicht aus AuSn. Im Prozess wird das Strukturieren der Lotschicht ähnlich der Verfahren wie sie in der Halbleitertechnologie zur Herstellung integrierter Schaltungen üblich sind, durchgeführt. Die Strukturierung erfolgt über einen so genannten Lift-Off-Prozess.

Der Lift-Off-Prozess

Beim Lift-Off-Prozess befindet sich vor der Abscheidung ein belichteter und entwickelter Photolack auf dem Substrat, der die Bereiche schützt, die kein AuSn erhalten sollen. Anschließend werden abwechselnd Gold- und Zinnschichten übereinander abgeschieden, die dann die eigentliche Lotschicht darstellen.

Das Serviceangebot

Cicor Microelectronics liefert nach den Designvorgaben des Kunden, Standard – Lotschichten aus AuSn, welche bei ca. 300 °C unter Druck verlötet werden. Die Standarddicke der AuSn-Lotschicht liegt bei ca. 5 μm, andere Stärken sind ebenfalls machbar. Wichtig erscheint die geringe AuSn-Schichtdicke, welche hilft Materialspannungen zu vermeiden. Bild 1 zeigt ein Trägersubstrat für Laserdioden. Die noch nicht aufgeschmolzene Lotschicht ist als dunklerer Streifen erkennbar.

Neben den bereits vorhandenen Packaging-Lösungen bietet diese Variante folgende Vorteile:

  • Hermetisch dichte und langzeitstabile Verbindung,
  • Möglichkeit für Stufenlöt-Konzepte,
  • sehr flexible Auswahl an Trägermaterialien,
  • Integrationsmöglichkeit von anderen Funktionsschichten in das Dünnschicht-Design,
  • gute Wärmeleitfähigkeit der Verbindung,
  • flussmittelfreie Lötprozesse und
  • die Möglichkeit, bis zu 6″-Wafer verarbeiten zu können.

Als Substratmaterial kommen Si-Wafer, Al2O3 und AlN in Betracht, ebenso wie verschiedene technische Gläser, speziell aufgebaute Multilayer auf Aluminiumkeramik mit AuSn-Lotschichten an der Oberfläche oder kundenspezifische Varianten auf Anfrage.

Die Lötschichtstärke liegt bei 3 bis 7 μm ±10 %, Strukturbreiten über 25 μm bei Strukturierungstoleranzen von ±5 μm. Gelötet wird bei ca. 300 °C.

Dank der Möglichkeit auch komplex strukturierte Lotschichten zu erzeugen ist eine große Bandbreite der im Bereich Mikro- und Optoelektronik anstehenden Aufgaben zu bewältigen. Entsprechend vielseitig kann das strukturierte Aufdampfen von AuSn-Lot eingesetzt werden:

  • Als Lötverbindung für Laserdioden (Laser-Submounts), um ein Höchstmaß an Wärmeableitung zu erzielen,
  • Platzierung von opto-elektronischen Halbleiterbauelementen mit hoher Präzision,
  • großflächige Kontaktierung von Bauelementen für Powermodule auf Wärmesenken/TEC,
  • zur Verbindung von metallisierten Keramiksubstraten oder Gläsern auf andere metallische Oberflächen,
  • für hermetisch dichte Gehäusetechniken zum Aufbringen von Rahmen oder Kappen auf Keramiksubstrate oder LTCC-Komponenten sowie Löten von Leadframes,
  • zur Verbindung von Wärmesenken mit Keramiksubstraten oder LTCC oder
  • für spezielle Packaging-Lösung für MEMS.

Hierbei kommen unterschiedliche AuSn-Löt-Technologien zum Einsatz, so zum Beispiel das Vakuumlöten, unter Schutzatmosphäre oder Löten mit Positionskontrolle. Basis dafür sind folgende AuSn-Lötverfahren:

  • mit Lotpads auf Keramiksubstraten mit AuSn-Lotschicht, wie oben genannt,
  • mit AuSn-Lotpaste, gedruckt, zum Dispensen oder als Brazing-Fläche, sowie
  • mit AuSn-Lot-Preform.

Cicor Microelectronics ist eines der Unternehmen am Markt, das hier über große Erfahrung verfügt und so hohe Prozesssicherheit und -stabilität beim Aufdampfen von AuSn-Lotstrukturen offerieren kann. Man bietet die gesamte Prozesskette an – von der Substratherstellung bis zum fertigen aufgebauter Module oder Submodule inklusive Test bzw. Screening.