Name: laser-induced forward transfer for flip-chip packaging of single dies
Uploaded: 2015-03-20T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Laser-induced Forward Transfer for Flip-chip Packaging of Single Dies at JoVE.com

This work was carried out in the framework of the project &#8220;MIRAGE,&#8221; funded by the European Commission within the FP7 program.

1. LIFT-assisterad Flip-chip Bonding OBS: Det finns tre stegen i att förverkliga LIFT-assisterad flip-chip församlingar, nämligen-mikro-stöta av substraten med hjälp av LIFT tekniken, fästa optoelektroniska marker till de stötte substrat använder termokompressions flip-chip-bondmetoden, och äntligen inkapsling av de bundna församlingar. Var och en av dessa faser diskuteras i följande avsnitt: <ol><li> Mikro stöta använder LIFT: <ol><li> För framställning donator, deponera en...

<ol>
	<li>Davis, E., Harding, W., Schwartz, R., Coring, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid+logic+technology:+versatile,+high+performance+microelectronics.">Solid logic technology: versatile, high performance microelectronics.</a> IBM J. Res. Develop. 8, 102-114 (1964).</li><li>Bigas, M., Cabruja, E., Lozano, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bonding+techniques+for+hybrid+active+pixel+sensors+(HAPS).">Bonding techniques for hybrid active pixel sensors (HAPS).</a> Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 574 (2), 392-400 (2007).</li><li>Bohandy, J., Kim, B. F., Adrian, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+deposition+from+a+supported+metal+film+using+an+excimer+laser.">Metal deposition from a supported metal film using an excimer laser.</a> J. Appl. Phys. 60 (4), 1538-1539 (1986).</li><li>Kaur, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shadowgraphic+studies+of+triazene+assisted+laser-induced+forward+transfer+of+ceramic+thin+films.">Shadowgraphic studies of triazene assisted laser-induced forward transfer of ceramic thin films.</a> J. Appl. Phys. 105 (11), 113119 (2009).</li><li>Boutopoulos, C., Pandis, C., Giannakopoulos, K., Pissis, P., Zergioti, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer/carbon+nanotube+composite+patterns+via+laser+induced+forward+transfer.">Polymer/carbon nanotube composite patterns via laser induced forward transfer.</a> Appl. Physc. Lett. 96, 041104 (2010).</li><li>Xu, J., Liu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser-assisted+forward+transfer+of+multi-spectral+nanocrystal+quantum+dot+emitters.">Laser-assisted forward transfer of multi-spectral nanocrystal quantum dot emitters.</a> Nanotechnology. 18 (2), 025403 (2007).</li><li>Doraiswamy, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excimer+laser+forward+transfer+of+mammalian+cells+using+a+novel+triazene+absorbing+layer.">Excimer laser forward transfer of mammalian cells using a novel triazene absorbing layer.</a> Appl. Surf. Sci. 252 (13), 4743-4747 (2006).</li><li>Papazoglou, S., Raptis, Y. S., Chatzandroulis, S., Zergioti, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=I.A+study+on+the+pulsed+laser+printing+of+liquid+phase+exfoliated+graphene+for+organic+electronics.">I.A study on the pulsed laser printing of liquid phase exfoliated graphene for organic electronics.</a> Appl. Phys. A. , (2014).</li><li>Chatzipetrou, M., Tsekenis, G., Tsouti, V., Chatzandroulis, S., Zergioti, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biosensors+by+means+of+the+laser+induced+forward+transfer+technique.">Biosensors by means of the laser induced forward transfer technique.</a> Appl. Surf. Sci. 278, 250-254 (2013).</li><li>Stewart, J. S., Lippert, T., Nagel, M., Nuesch, F., Wokaun, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Red-green-blue+polymer+light-emitting+diode+pixels+printed+by+optimized+laser-induced+forward+transfer.">Red-green-blue polymer light-emitting diode pixels printed by optimized laser-induced forward transfer.</a> Appl. Phys. Lett. 100 (20), 203303 (2012).</li><li>Kaur, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Waveguide+mode+filters+fabricated+using+laser-induced+forward+transfer.">Waveguide mode filters fabricated using laser-induced forward transfer.</a> Opt. Express. 19 (10), 9814-9819 (2011).</li><li>Kuznetsov, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+fabrication+of+large-scale+nanoparticle+arrays+for+sensing+applications.">Laser fabrication of large-scale nanoparticle arrays for sensing applications.</a> ACS Nano. 5 (6), 4843-4849 (2011).</li><li>Rapp, L., Diallo, A. K., Alloncle, A. P., Videlot-Ackermann, C., Fages, F., Delaporte, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulsed-laser+printing+of+organic+thin-film+transistors.">Pulsed-laser printing of organic thin-film transistors.</a> Appl. Phys. Lett. 95 (17), 171109 (2009).</li><li>Bosman, E., Kaur, K. S., Missinne, J., Van Hoe, B., Van Steenberge, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assembly+of+optoelectronics+for+efficient+chip-to-waveguide+coupling.">Assembly of optoelectronics for efficient chip-to-waveguide coupling.</a> , 630-634 (2013).</li><li>Kaur, K. S., Missinne, J., Van Steenberge, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flip-chip+bonding+of+vertical-cavity+surface-emitting+lasers+using+laser-induced+forward+transfer.">Flip-chip bonding of vertical-cavity surface-emitting lasers using laser-induced forward transfer.</a> Appl. Phys. Lett. 104 (6), 061102 (2014).</li><li>Kaur, K. S., al, e. t. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser-induced+forward+transfer+of+focussed+ion+beam+pre-machined+donors.">Laser-induced forward transfer of focussed ion beam pre-machined donors.</a> Appl. Surf. Sci. 257 (15), 6650-6653 (2011).</li></ol>

I detta papper, har vi visat termokompressions flip-chip-bondning av enstaka VCSEL chips som använder en laserbaserad direktskrivteknik kallad LIFT. De monteringstillverkningssteg involverade utskrift av mikro stötar indium på substratkontaktdynorna med hjälp av LIFT tekniken. Detta följdes av termokompressions flip-chip bindning av VCSEL chips till de stötte substraten och slutligen deras inkapsling. Elektriska, optisk och mekanisk tillförlitlighet LIFT assisterade bundna marker utv?...

Laser-inducerad Framåt Transfer (LIFT) är en mångsidig direkt skriva additiv tillverkningsmetod för ett steg definition mönster och materialöverföring med micron och sub-micron-upplösning. I detta papper, rapporterar vi användning av LIFT som en stöta teknik för flip-chip-förpackning av vertikal-cavity ytemitterande laser (VCSEL) på ett chip-skala. Flip-chip är en nyckelteknik i systemet förpackning och integration av elektroniska och optoelektroniska (OE) komponenter. För att uppnå tät integrering av komponenter fin delning bindning är väsentlig. Även fina beck bindning har visats av några av de standardtekniker men det finns ett tomrum när det gäller att kombinera ihop de andra viktiga funktioner som flexibilitet, kostnadseffektivitet, snabbhet, precision och låg temperatur bearbetning. För att möta dessa krav visar vi LIFT-assisterad termokomprimerings bindning metod för fin stigning bindning av OE komponenter. I LIFT, en tunn film av materialet som skall tryckas (hänvisad till som donatorn) är avsatt på en yta av en laser-transparent stödsubstrat (kallad bärare). Figur 1 visar den grundläggande principen för denna teknik. En incident laserpuls med tillräcklig intensitet fokuseras sedan på carrier-donator gränssnitt som ger driv kraft som krävs för att vidarebefordra överföra givar pixel från det bestrålade området på ett annat substrat (kallad mottagaren) placeras i omedelbar närhet. LIFT rapporterades första gången 1986 av Bohandy som en teknik för att skriva ut mikronstorlek kopparledningen för reparation av skadade foto-masker 3. Sedan den första demonstrationen denna teknik har fått stort intresse som en mikro-nano tillverkningsteknik för kontrollerad mönstring och utskrift av en mängd olika material såsom keramik 4, cnts 5, QDs 6, levande celler 7, grafene 8, för olika applikationer såsom biosensorer 9, OLED 10, optoelektroniska komponenter 11, plasmoniska sensorer 12, organisk-elektroniken 13 och flip-chip bonding 14,15. LIFT erbjuder flera fördelar över de existerande flip-chip bumping och bindningstekniker såsom enkelhet, snabbhet, flexibilitet, kostnadseffektivitet, hög upplösning och noggrannhet för flip-chip-förpackning av OE komponenter.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="663">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:161px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Laser source</td>
			<td style="width:161px;">3D MicroMac (3DMM)</td>
			<td style="width:119px;">2912-295</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Photodetector</td>
			<td style="width:161px;">Newport&#160;</td>
			<td style="width:119px;">818 series</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Source measurement unit</td>
			<td style="width:161px;">Keithley&#160;</td>
			<td style="width:119px;">2401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Power meter</td>
			<td style="width:161px;">Newport&#160;</td>
			<td style="width:119px;">1930</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Underfill</td>
			<td style="width:161px;">Norlands</td>
			<td style="width:119px;">NOA 86</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">UV lamp</td>
			<td style="width:161px;">Omnicure</td>
			<td style="width:119px;">Series 1000 UV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Probe station</td>
			<td style="width:161px;">Cascade Microtech</td>
			<td style="width:119px;">model 42</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Flip-chip bonder</td>
			<td style="width:161px;">Dr. Tresky</td>
			<td style="width:119px;">T-320 X</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

laser-induced forward transfer for flip-chip packaging of single dies

Flip-chip (FC) förpackningar är en nyckelteknik för att realisera högpresterande, ultra miniatyriserade och hög densitet kretsarna i mikro-elektronikindustrin. I denna teknik chipet och / eller substratet är stöts och de två är bundna via dessa ledande gupp. Många stöta tekniker har utvecklats och undersökts intensivt sedan införandet av FC-teknik i 1960 1 såsom stenciltryckning, stud bumping, förångning och elektrofri / elektroplätering 2. Trots de framsteg som dessa metoder har gjort de alla lider av en eller fler än en nackdelar som måste behandlas såsom kostnad, komplicerade processteg, höga bearbetningstemperaturer, tillverkningstid och viktigast bristen på flexibilitet. I denna uppsats visar vi en enkel och kostnadseffektiv laserbaserade bula bildande teknik som kallas Laser-inducerad Framåt Transfer (LIFT) 3. Använda LIFT tekniken ett brett spektrum av bump material kan be tryckt i ett enda steg med stor flexibilitet, hög hastighet och precision vid RT. Dessutom möjliggör LIFT den stöta och bindning ned till chip-skala, vilket är kritiskt för tillverkning av ultraminiatyrkretsar.

Figur 7 visar en typisk LIV kurva som registrerades från en av de många flip-chip bundna VCSEL marker. En bra match mellan den uppmätta optisk effekt till leverantören citerade värden indikerade framgångsrik fungerande bundna enheter efter bindning. Kurvorna uppmättes också prio- och post-inkapsling och vid jämförelse verifierades det att inkapslingsmedlet inte hade effekt på chipet funktionalitet (såsom visas i fig 7). Även en jämförelse mellan IV kurvor som registrerats...

Watch this Scientific Journal Video about Laser-induced Forward Transfer for Flip-chip Packaging of Single Dies at JoVE.com

Laser-induced Forward Transfer for Flip-chip Packaging of Single Dies

Vi visar användningen av laserinducerad Framåt Transfer (LIFT) teknik för flip-chip-montering av optoelektroniska komponenter. Denna metod ger en enkel, kostnadseffektiv, låg temperatur, snabb och flexibel lösning för fine-pitch stöta och bindning på chip-skala för att uppnå hög densitet kretsar för optoelektroniska tillämpningar.

Laser-inducerad Framåt Transfer för Flip-chip Paketering av Single Dies

Flip-chip (FC) packaging is a key technology for realizing high performance, ultra-miniaturized and high-density circuits in the micro-electronics ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Compact Quantum Dots for Single-molecule Imaging

Kompakta kvantprickar för enda molekyl Imaging

Single-molecule imaging is an important tool for  understanding the mechanisms of biomolecular function and for visualizing the  spatial and temporal ...

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Analys av kontaktytor för ensamstående GaN Nanowire-enheter

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

Mätning och analys av atomärt väte och diatomära Molekylär AlO, C<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, och TiO Spectra Följa laserinducerad Optisk uppdelning

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement ...

Laser-induced Breakdown Spectroscopy: A New Approach for Nanoparticle's Mapping and Quantification in Organ Tissue

Laser-inducerad Breakdown Spectroscopy: En ny metod för nanopartiklar s Kartläggning och kvantifiering i organvävnad

Emission spectroscopy of laser-induced plasma was applied to elemental analysis of biological samples. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) ...

Silicon Metal-oxide-semiconductor Quantum Dots for Single-electron Pumping

Kisel-oxid-halvledare Quantum Dots för enkelelektron Pumping

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

Integration of Light fångst Silver nanostrukturer i Hydromikro Silicon solceller genom Transfer Tryck

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Laser-induced Forward Transfer of Ag Nanopaste

Laserinducerad Forward Överföring av Ag Nanopaste

Over the past decade, there has been much development of non-lithographic methods1-3 for printing metallic inks or other functional materials. Many of ...

Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

Tillverkning av en-D fotoniska kristaller hålighet på en nanofiber Använda femtosecond laser-inducerad Ablation

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) -baserad metodik för att kvantitativt utvärdera framåt och bakåtljusstrålning från intrakokulära linser

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...

All-electronic Nanosecond-resolved Scanning Tunneling Microscopy: Facilitating the Investigation of Single Dopant Charge Dynamics

All-elektroniska nanosekund-löst Scanning Tunneling Microscopy: Att underlätta utredningen av enda dopämne kostnad Dynamics

The miniaturization of semiconductor devices to scales where small numbers of dopants can control device properties requires the development of new ...