面向小间距像素探测器的新型单芯片混合互连工艺开发
仪器与探测器
2023-03-22 v1
摘要
混合像素探测器需要可靠且具有成本效益的互连技术，以适应各自应用的间距和芯片尺寸。在ASIC和传感器研发阶段，特别是对于小规模应用，此类互连技术需要适用于单芯片的组装，而单芯片通常来自多项目晶圆（Multi-Project-Wafer）提交。在CERN EP研发计划和AIDAinnova合作的框架下，针对未来对撞机顶点探测器应用的创新混合互连概念正在开发中。本文介绍了两种针对25μm和55μm像素间距的新型互连方法的最新结果——一种工业细间距SnAg焊料凸点键合工艺，其通过支撑晶圆适配于单芯片处理；以及一种新开发的基于各向异性导电膜（ACF）的院内单芯片互连工艺。该细间距凸点键合工艺已通过Frauenhofer IZM近期键合活动中的混合组件进行验证。将像素间距为25μm的单个CLICpix2 ASIC凸点键合到厚度范围为50μm至130μm的有源边硅传感器上。器件表征在实验室以及CERN SPS束流线上的束流测试活动中进行，显示出约99.7%的互连良率。ACF互连技术用嵌入环氧膜中的导电微粒替代焊料凸点。传感器与ASIC之间的机电连接通过对ACF进行热压实现，使用倒装芯片键合设备。所需的像素焊盘拓扑通过院内化学镀镍浸金（ENIG）电镀工艺实现。这种新开发的ACF混合工艺首先使用像素间距为55μm的Timepix3 ASIC和传感器进行验证。该技术也可用于ASIC-PCB/FPC集成，替代引线键合或大间距焊料凸点技术。
引用
@article{arxiv.2210.02132,
title = {Development of novel single-die hybridisation processes for small-pitch pixel detectors},
author = {Peter Svihra and Justus Braach and Eric Buschmann and Dominik Dannheim and Katharina Dort and Thomas Fritzsch and Helge Kristiansen and Mario Rothermund and Janis Viktor Schmidt and Mateus Vicente Barreto Pinto and Morag Williams},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.02132},
year = {2023}
}
备注
23rd iWoRiD proceedings