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year 2009
author(s) Holger Zoglauer
title Entwicklung und Testergebnisse eines Prototypensystems für die Wafer-Scale-Integration
KIP-Nummer HD-KIP 09-28
KIP-Gruppe(n) F9
document type Diplomarbeit
Keywords Wafer-Scale-Integration, Stage-2, hardware.
Abstract (de)

Die vorliegende Arbeit beschreibt den Aufbau eines Prototypensystems zur Integration von
analogen Schaltungen auf Waferebene. Das fertige System wird neuronale Netzwerkchips
in hoher Stückzahl und hoher Dichte miteinander verbinden. Erste Anforderungen sind
die Erzeugung von Verbindungen zwischen Retikeln auf einem Wafer, Verbindungen vom
Wafer weg zu Peripheriegeräten, sowie der mechanische Aufbau inklusive der räumlichen
Ausrichtung der einzelnen Elemente zueinander. Die notwendigen Verbindungen zwischen
benachbarten Retikeln werden per Postprozessierung mit einem Punkt-zu-Punkt-Abstand
von 9,7 µm hergestellt. Die vertikalen Verbindungen, welche vomWafer weg führen, werden
nach einer selbst entwickelten Idee über Elastomerverbinder hergestellt. Dafür werden auf
einem Wafer von 20 cm Durchmesser etwa 350 Elastomere verwendet, die insgesamt circa
17500 Verbindungen erzeugen. Die Realisierung dieser Idee wurde getestet und Messergebnisse
werden vorgestellt. Ein entscheidender Teil des entwickelten Systems ist die Justage
der einzelnen Komponenten. Mit einer selbst entwickelten und von der institutseigenen
Werkstatt gefertigten Justiervorrichtung können mit Hilfe einer eigens entworfenen optischen
Justagemethode Genauigkeiten von 50 µm in x- und y-Richtung, sowie (3 · 10−3)°
gegen eine Verdrehung erreicht werden.

Abstract (en)

The following thesis describes the setup of a prototype for the wafer-scale integration
of analog circuits. The final system will incorporate a high number of neural network
chips without seperating a wafer in single dies. First requirements are the connection of
reticles on the wafer, the connection between the wafer and external electrical components,
an adequate mechanical setup and the alignment of the components against each other.
With post-processing, adjacent reticles are connected on the wafer with a line pitch of
9.7 µm. The vertical connectivity between the wafer to a controller board is implemented
with elastomeric connectors. On a wafer with a diameter of 20 cm, about 350 elastomers
realise approximately 17500 connections. The signal transmission performance with these
elastomeric connectors was tested and test results are presented. An essential part of
the wafer scale integration is the alignment of the different components. A setup and
an optical method to adjust the components was specially developed and built by the
mechanic workshop of the institute. With the setup it is possible to align the components
with an accuracy of 50 µm in x- and y-direction and to adjust the contortion within
(3 · 10−3)°.

Datei Entwicklung eines Prototypensystems für die Wafer-Scale-Integration
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