Additive Manufacturing in der Verpackung von Halbleitern: Der operative Plan von XTPL und Manz Asia

Additive Manufacturing in der Verpackung von Halbleitern: Der operative Plan von XTPL und Manz Asia

Die Integration von Additive Manufacturing in die Prozesse des Advanced Packaging ist kein zukünftiges Wagnis mehr, sondern eine industrielle Realität, die durch gezielte Partnerschaften wie die zwischen XTPL und Manz Asia vorangetrieben wird. Die Ultra-Precise-Dispensing-(UPD)-Technologie von XTPL dringt in die Produktionsabläufe der führenden Halbleiterunternehmen ein und markiert einen Paradigmenwechsel hin zu flexibleren und leistungsstärkeren Prozessen. Die strategische Zusammenarbeit mit Manz Asia ermöglicht es dem polnischen Unternehmen, die Einführung seiner Technologie ohne direkte Infrastrukturinvestitionen zu skalieren und einen Maschinenverkauf in einen Technologiedemonstrator auf dem wichtigsten Halbleitermarkt der Welt zu verwandeln.

Definition und Funktionalität des Advanced Packaging

Das Advanced Packaging entwickelt sich von einer einfachen Schutzhülle zu einem aktiven Bauteil in integrierten Schaltungen und ermöglicht 3D-Konfigurationen und überlegene Leistungen durch funktionale Integration.

Das Chip-Paket umfasst alle Komponenten eines Halbleiterbauteils außer dem Die (dem eigentlichen “Chip”). Wie IBM erklärt, “bietet das Paket die mechanische Umgebung, in der ein Chip arbeitet”. Das Advanced Packaging unterscheidet sich dadurch, dass die Komponenten, die den Chip aufnehmen, nicht nur Schutz bieten, sondern zu einem integralen Bestandteil der Funktionalität des Bauteils selbst werden.

Fortschritte in diesem Bereich resultieren aus der 3D-Design-Revolution bei Halbleitern der letzten zwanzig Jahre. Die Hersteller haben begonnen, die Vorteile des vertikalen Stapelchips anstelle der traditionellen nebeneinanderliegenden Anordnung zu erkunden. Diese Entwicklung hat die Integration von Additive Manufacturing in die Diskussionen über Advanced Packaging immer gängiger gemacht und unterstützt die Geschäftsmodelle von Unternehmen wie dem polnischen XTPL.

Der Übergang von 2D zu 3D hat die Art und Weise, wie Halbleiterbauteile entworfen werden, vollständig verändert. Architekturen System-in-a-Package (SiP), die verschiedene kleinere Dies in einem einzigen Bauteil mit Advanced Packaging kombinieren, werden im globalen Halbleiterwettbewerb strategisch immer wichtiger, sodass China erhebliche Kapazitäten in diesem Bereich entwickelt hat, um die Beschränkungen beim Import von Ausrüstung auszugleichen.

Die Rolle von Additive Manufacturing in der Elektronik

Additive Verfahren ermöglichen mikrometrische Präzision und schnelle Anpassung, was sie ideal für komplexe Substrate und fortgeschrittene Interkonnektionen macht, die mit traditionellem Packaging schwer zu realisieren sind.

Additive Manufacturing für die Elektronik (AME) deckt ein breites Anwendungsspektrum ab, von RF-Antennen bis hin zu schnell iterierten PCB-Prototypen. Dabei stellt das Advanced-Chip-Packaging wahrscheinlich die bedeutendste Wachstumschance für das AME-Segment dar. Die Fähigkeit, vom 2D-Design zu 2.5D und 3D überzugehen, hat die Chiplets revolutioniert – Halbleiterbauteile, die aus kleinen Chipsystemen bestehen, anstatt alle Funktionen in einem einzigen Die zu integrieren.

Der additive Ansatz ermöglicht es, direkt auf dem Paket leitfähige Strukturen, dreidimensionale Interkonnektionen und Sensorintegrationen herzustellen, wodurch die Abhängigkeit von konventionellen Substraten und traditionellen, hochkomplexen Packaging-Linien reduziert wird. Dies führt zu einer größeren geometrischen Flexibilität und der Möglichkeit, die Anzahl der dedizierten Masken und Fotolithografien zu reduzieren.

Die AME-Plattformen ermöglichen die Verarbeitung von starren und flexiblen Substraten mit Geometrien, die nicht an Standard-Pakete gebunden sind. Dieser Ansatz ermöglicht es, Signalleitungen, Versorgungsebenen und dreidimensionale Verbindungen direkt in den Körper des Pakets oder Moduls zu integrieren, wodurch die Anzahl der Schritte im Vergleich zu Lösungen auf Basis von Multilayer-PCBs und konventionellen organischen Substraten reduziert wird.

XTPL und die Ultra-Präzise Dispensing-Technologie

Die UPD-Lösung von XTPL ermöglicht kontrollierte Ablagerungen auf Sub-Mikron-Ebene, die für Hochdichteanwendungen in der fortschrittlichen Elektronik und in komplexen Paketen unerlässlich sind.

XTPL hat eine mikroskopische 3D-Drucktechnologie entwickelt, die es ermöglicht, leitfähige Materialien in Form von Linien und Strukturen mit Breiten im Bereich weniger Mikrometer abzusetzen. Im Gegensatz zu konventionellem Inkjet oder Siebdruck kombiniert die Lösung eine genaue Steuerung des Tintenflusses mit einer extrem präzisen Positionierung, um enge, einheitliche Pisten mit hohem Aspektverhältnis zu erzielen.

Diese Art der Ablagerung ist besonders relevant für die fortgeschrittene Elektronik, wo die Miniaturisierung sehr dichte Verbindungen mit strengen Anforderungen an den elektrischen Widerstand, die Haftung auf Substraten und die Kompatibilität mit nachfolgenden Verpackungsphasen erfordert. Das Delta Printing System (DPS) von XTPL nutzt die UPD-Technologie für Anwendungen, die von der fortschrittlichen Verpackung bis zu Hochdichteverbindungen reichen.

Mit der Zunahme der Anzahl von I/O und der Bandbreite in modernen Geräten werden die Wärmebehandlung und die Signalverteilung über extrem kurze Distanzen kritisch. Traditionelle Techniken, die auf Bumps, Drahtbonding oder Mikro-Vias basieren, stoßen bei einigen Konfigurationen an Grenzen in Bezug auf Dichte und Kosten und eröffnen so Räume für additive Ablagerungsprozesse, die es ermöglichen, Brücken, Leitungen und maßgeschneiderte vertikale Verbindungen direkt auf dem Paket zu erstellen.

Partnerschaftsstrategie mit Manz Asia

Die Zusammenarbeit mit Manz Asia ermöglicht es XTPL, die eigene Technologie in bestehende Produktionsabläufe zu integrieren, ohne eigens dafür Anlagen bauen zu müssen, und beschleunigt den Marktzugang in Taiwan.

XTPL hat eine strategische Partnerschaft mit Manz Asia angekündigt, einem Hersteller von Halbleiterausrüstung, der sich auf fortschrittliche Verpackungstechnologien spezialisiert hat, die die Leistung von Chips maximieren. Der Ausgangspunkt der Zusammenarbeit ist der Erwerb einer Delta Printing System (DPS)-Einheit von XTPL durch Manz Asia, die die Ultra-Präzise Dispensing-Technologie nutzt.

Die Anlage wird in der ersten Jahreshälfte im Manz Semiconductor Innovation R&D Center in Taiwan installiert, was es XTPL ermöglicht, eine völlig neue Zielgruppe zu erreichen, während Manz Asia eine neue Prozesskapazität erwirbt. Da der Druckkopf der Schlüssel zur UPD-Technik ist, betont XTPL, dass die strategische Partnerschaft ein potenzieller Weg ist, um den Druckkopf von XTPL endgültig in die Maschinen von Manz Asia zu integrieren.

Durch die Zusammenarbeit mit Manz Asia hat XTPL das Ziel erreicht, seine physischen Vertriebspositionen auf den Schlüsselmärkten auszuweiten, ohne das für den eigenständigen Ausbau dieser Präsenz erforderliche Kapital einsetzen zu müssen, indem ein Maschinenverkauf in einen Technologiedemonstrator auf dem wichtigsten Halbleitermarkt der Welt umgewandelt wurde.

Robert Lin, CEO von Manz Asia, erklärte: “Diese strategische Partnerschaft mit XTPL erweitert unsere Fähigkeiten im Druck für die ultrascharfe Materialabscheidung und ermöglicht ein breites Spektrum fortschrittlicher Halbleiteranwendungen. Die Technologie unterstützt leitfähige und nicht leitfähige Materialien auf 2D-, 2.5D- und 3D-Substraten in verschiedenen Produktionsszenarien.”

Betriebliche Anwendungsfälle und industrielle Skalierbarkeit

Pilotprojekte demonstrieren die großflächige Anwendbarkeit der UPD-Technologie in komplexen und zertifizierten Produktionsumgebungen, mit einer Roadmap hin zur Serienproduktion.

XTPL hat außerdem eine strategische Partnerschaft mit einem wichtigen OEM der Halbleiterbranche für eine Advanced-Packaging-Lösung basierend auf seiner 3D-Drucktechnologie angekündigt. Die Vereinbarung umfasst gemeinsame Validierungsphasen, die Integration des XTPL-Moduls in die Linien des Herstellers und eine Roadmap hin zur Großserienproduktion, sobald die Leistungs- und Zuverlässigkeitsziele erreicht sind.

In der Anfangsphase definieren die Teams Anwendungsfälle mit Anforderungen an Pitch, Dicke und elektrischen Widerstand, die mit den Produkt-Roadmaps des OEMs kompatibel sind, einschließlich Zuverlässigkeitstests wie Temperaturwechsel, Feuchtigkeit und beschleunigte Alterung. Sobald die Lösung validiert ist, ist das Ziel die Integration in die Linie, bei der sich die XTPL-Module mit der bestehenden Ausrüstung verbinden und mit anderen Prozessschritten koordinieren.

Für XTPL bedeutet dies, sich stabil in die Lieferkette eines großen Players zu integrieren, mit der Aussicht auf wiederkehrende Einnahmen durch Systeme, Wartung und Verbrauchsmaterialien. Filip Granek, CEO von XTPL, kommentierte: “Ich freue mich sehr, die Partnerschaft mit Manz Asia zu starten, einem Unternehmen mit einer starken Position und tiefgreifender Erfahrung in der Halbleiterindustrie in Taiwan und Asien. Die Synergie zwischen der ultrascharfen Dispensing-Technologie von XTPL und den Kompetenzen von Manz Asia im Advanced Packaging von Halbleitern ist eine natürliche Kombination.”

Die Expansion nach Taiwan könnte genau das sein, was dem Unternehmen einen Wettbewerbsvorteil verleiht

articolo scritto con l'ausilio di sistemi di intelligenza artificiale