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Chip-Film Patch (CFP) Technologie

Verfahren zur Herstellung Hybrider Systeme in Folie mit integrierten ultradĂĽnnen Siliziumchips

Hybride Systeme in Folie mit integrierten ultradünnen Siliziumchips sind die Basis für eine neue Generation mechanisch flexibler elektronischer Systeme. Eine Voraussetzung ist die Herstellung und Handhabung ultradünner ICs (< 50 µm Dicke) sowie Technologien zur Integration dünner Chips und anderer Komponenten in flexible elektronische Systeme. Mit dem Chip-Film Patch (CFP) Verfahren werden Siliziumchips in flexible Folien eingebettet und ankontaktiert.

Ultradünne Siliziumchips werden durch Rückschleifen der Wafer hergestellt. Gute Ergebnisse für Dicken bis zu 20 µm werden mit dem Dicing-Before-Grinding (DBG) Prozess erzielt, bei dem Sägegräben zur Chipseparation auf dem Wafer vor dem mehrstufigen Schleifprozess eingesägt werden.

Der bei IMS CHIPS entwickelte Chip-Film Patch (CFP) Prozess ist eine waferbasierte Technologie, bei dem die Siliziumchips in aufgeschleuderte Polymerschichten eingebettet werden. Ein Schichtsystem aus Benzocyclobuten (BCB) und Polyimid dient als Dielektrikum und Foliensubstrat, die Metallisierung erfolgt durch Sputtern oder Abscheiden von Aluminium. Mit fotolithografischen Techniken werden so Strukturbreiten von wenigen Mikrometern erreicht. Die äußeren Anschlusspads können für die Ankontaktierung mit Edelmetallkontakten wie beispielsweise Gold versehen werden. Das Foliensystem mit einer Dicke von 60 – 80 µm ist nach dem Ablösen vom Trägerwafer sehr flexibel.

Querschnitt Chip-Film Patch (CFP)

Foliensystem mit integriertem Kommu­nikations-IC (5-6 GHz) und Antenne

Die Platziergenauigkeit der vereinzelten dünnen Chips limitiert die erreichbare minimale Strukturgröße der Kontaktpads. Nur mit einem maskenlosen Belichtungsverfahren, das die individuelle Anpassung des Layouts an die Chipposition erlaubt (Adaptives Layout), können zuverlässig kleine Strukturen angeschlossen werden. Dies ermöglicht das Laserdirektschreiben, indem mit einem UV-Laser Strukturen in Fotolack belichtet werden.




(FFlexCom ist ein Projekt der Deutsche Forschungs- gemeinschaft (DFG), Förderkennzeichen: BE 2256/25-1)

CFP Folie auf Greifer

In Kombination mit Drucktechniken und organischer Elektronik entstehen intelligente und autonome Sensorsysteme, die formanpassbar und flexibel sind. Anwendungsdemonstratoren aus der Industrieautomation und Robotik dienen zur Entwicklung und Erprobung dieser Technologien. Biege- und Stress-Sensorsysteme fĂĽr einen bionischen Greiffinger, eine manipulationssichere TĂĽrĂĽberwachung, Applikationen aus dem Bereich Industrie4.0 und Sensorsysteme fĂĽr medizinische Applikationen sind Beispiele fĂĽr das Anwendungsspektrum. Das Bild aus dem Projekt KoSiF zeigt eine CFP-Folie auf einem Greifer mit integrierten Biegesensor-ASICs und Funkchip, Antennen und organischer Elektronik.

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FĂĽr weitere Informationen steht ihnen Christine Harendt zur VerfĂĽgung.