De ideale hechtlaag voor elektronische chips

The Prefect Tie Coat for Electronic Packages

Problem description:

The Ultra-thin chip package (UTCP) is an extremely thin (< 100 µm) packaging technology for electronic chips, making it  possible to realize fully flexible electronic systems. The thinned chips (down to 30 µm thickness) are embedded in a polyimide layer. The contacts to the chip are realized by making openings in the polyimide and metalizing these vias with copper. The copper is deposited by sputtering. To obtain a good adhesion between the copper and the polyimide, a thin metal layer is deposited in between, which is commonly known as "tie coat" layer.


A conceptual drawing of a UTCP package


Reactive magnetron sputtering is a deposition technique for forming thin layers. The layer thickness can vary from a few nanometer to several micrometers. This technique is applied on a large scale for depositing infrared reflecting multilayers on glass windows. It is based on magnetically assisted gas discharge. The ions, created in a plasma, bombard the cathode or target and knock off atoms from this target. These sputtered atoms propagate towards the substrate and form a layer. Reactive magnetron sputtering makes it possible to deposit several different metals and compositions. 

Goal:

The tie coat layer is an important part of the UTCP technology. The master thesis is part of an investigation to improve the adhesion of copper on polyimide. Different materials (Cr, Ti, W and alloys) will be investigated. Next to the material choice, the deposition parameters also have a strong influence on the adhesion. By depositing the tie coat under specific condictions, the grain size, microstructure, and the texture of the layers can be varied. The deposited layers will be characterized by X-ray diffraction (XRD) and electron microscopy (SEM). A correlation with the quality of the tie coat will be investigated. Subsequent adhesion tests are performed at the Centre for Microsystems Technology (CMST).

The low thickness makes it possible to bend the UTCP in all directions


The goal of this master thesis is the research of the optimal compostion and deposition parameters for the tie coat. Both the characterization of the deposition parameters and the properties of the thin layers will be investigated.


We are looking for an enthusiastic student with an affinity for experimental work. Interest in collaboration with several reserrach groups is a plus. We present, next to a dedicated desk, a pleasant research envireonment to work together with different researchers. 

Keywords:

UTCP, sputtering, tie coat

Location:

Campus De Sterre, building S1, 2nd floor + at home.

De ideale hechtlaag voor elektronische chips

Probleemstelling:

De Ultra-thin chip package (UTCP) is een extreem dunne (< 100 µm) verpakkingstechnologie voor elektronische chips waarmee het mogelijk wordt om flexibele elektronische systemen te realiseren. De verdunde chips (tot 30 µm dikte) worden ingebed in een laag polyimide en vervolgens wordt de chip gecontacteerd door openingen in het polyimide te maken en te metalliseren met koper. Het koper wordt afgezet met behulp van sputteren. Om een goede hechting tussen het koper en polyimide te verzekeren wordt eerst een dun laagje metaal gesputterd, de zogenaamde hechtingslaag of tie coat.


Schematisch weergave van een UTCP verpakking


Reactief magnetron sputteren is een depositietechniek om dunne lagen af te zetten. De laagdikte kan variëren van enkele nanometers tot micrometers. Deze techniek wordt op grote schaal toegepast in de vensterglasindustrie voor infrarood reflecterende multilagen. Maar ook op kleinere schaal wordt deze techniek veel toegepast. De techniek is gebaseerd op een magnetisch geassisteerde gasontlading. De ionen gevormd in het plasma bombarderen de kathode of target en atomen worden uit de target losgeslagen. Deze gesputterde atomen bewegen dan naar het substraat en condenseren tot een laag. Reactief magnetron sputteren laat toe om tal van metalen en verbindingen af te zetten.

Doelstelling:

De hechtingslaag is een belangrijk onderdeel van de UTCP. De thesis kadert in het onderzoek om de hechting te verbeteren. Materiaalkeuze is hierbij belangrijk. Cr, Ti, W en legeringen van deze elementen zullen onderzocht worden. Deze hechting wordt niet alleen bepaald door de materiaalkeuze maar ook de depositieomstandigheden. Door het materiaal onder condities af te zetten kan de korrelgrootte, microstructuur en textuur van de afgezette laag beïnvloed worden. Door middel van XRD (X-straaldiffractie) en SEM (elektronenmicroscopie) zullen de lagen gekarakteriseerd worden. Een correlatie met de kwaliteit van de hechtingslaag zal bestudeerd worden. Adhesietesten zullen uitgevoerd worden aan Centre for Microsystems Technology (CMST).

De geringe dikte laat toe om de UTCP in alle richtingen te buigen


De doelstelling van deze thesis is het onderzoeken van de optimale samenstelling en sputterparameters voor de hechtingslaag of tie coat. Naast de karakterisering van de relevante depositieparameters zullen ook de eigenschappen van deze dunne lagen bestudeerd worden.


We zoeken een enthousiaste student(e) met zin voor experimenteel werk. Interesse in samenwerking met meerdere onderzoeksgroepen is een pluspunt. We geven jou, naast een plaats en bureau, een leuke omgeving om samen te werken met verschillende onderzoekers. Samen met je begeleider zullen zij voor voldoende ondersteuning zorgen. 

Trefwoorden:

UTCP, sputteren, hechtingslaag 

Locatie:

Campus De Sterre, gebouw S1, 2de verdieping + thuis.

Comments