Die Flip-Chip-Montage, im Englischen auch als *controlled collapse chip connection* (C4) bekannt, ist ein Verfahren der Aufbau- und Verbindungstechnik zur Kontaktierung ungehäuster Halbleiter-Chips direkt auf einem Substrat. Der Chip wird dabei mit seiner aktiven Kontaktierungsseite nach unten montiert – daher der Begriff „flip“ (umdrehen) – und über kleine Lötkügelchen oder leitfähige Bumps elektrisch mit dem Trägermaterial verbunden, ohne dass herkömmliche Anschlussdrähte benötigt werden.
Technisch erfolgt die Verbindung zwischen Chip und Substrat über Bumps, also winzige Kontaktierhügel aus Lötzinn oder Gold, die auf die Anschlusspads des Halbleiters aufgebracht werden. Für das eigentliche Fügen stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung: Reflow-Löten, Thermode-Bonding, Thermokompression, Thermosonic-Bonding sowie die Verbindung mit anisotrop leitenden Klebstoffen (ACA) oder anisotrop leitenden Klebefolien (ACF). Nach der Montage wird der Spalt zwischen Chip und Substrat häufig mit einem Underfill-Material verfüllt, das die Verbindung mechanisch stabilisiert und die Zuverlässigkeit erhöht. Für sehr enge Kontaktmittenabstände – etwa 40 Mikrometer – sind hochpräzise Flip-Chip-Bondautomaten erforderlich, die den Chip exakt auf dünnen, flexiblen Polyimid-Substraten positionieren, welche während des Prozesses per Vakuum fixiert werden.
Für den Etikettendruck ist die Flip-Chip-Montage vor allem im Bereich RFID-Inlays relevant. Intelligente Etiketten enthalten nackte Halbleiter-Chips, die auf dünnen, flexiblen Substratfolien montiert sein müssen, damit das fertige Inlay in selbstklebende Etiketten oder Einleger weiterverarbeitet werden kann. Genau hier kommt die Flip-Chip-Technologie zum Einsatz: Sie ermöglicht eine sehr kompakte Bauweise mit hoher Packungsdichte bei geringstem Platzbedarf, was für flache, biegsame Etikettenstrukturen entscheidend ist. Die direkte Chip-Substrat-Verbindung ohne Drahtbonds sorgt zudem für kurze Signalwege und geringe Induktivitäten – ein Vorteil, der für die Hochfrequenzübertragung bei RFID-Anwendungen technisch bedeutsam ist. Hersteller von RFID-Etiketten müssen entsprechend in präzise Bondanlagen und geeignete Bump-Technologien investieren sowie Pressdruck, Bump-Höhe und Koplanarität prozesssicher kontrollieren, um Verbindungsfehler zu vermeiden. Die Wahl zwischen Löten, Thermokompression und leitfähigen Klebstoffen hängt dabei vom jeweiligen Substratmaterial und den geforderten Toleranzen ab. Käufer von RFID-Etiketten können aus der eingesetzten Flip-Chip-Technologie Rückschlüsse auf die Integrationsdichte, die mechanische Robustheit und die Hochfrequenztauglichkeit des Inlays ziehen.