{"id":9249,"date":"2022-04-19T11:46:15","date_gmt":"2022-04-19T09:46:15","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ims-chips.de\/?p=9249"},"modified":"2022-04-27T13:51:27","modified_gmt":"2022-04-27T11:51:27","slug":"nano-hysif-nanokontakte-flexible-elektronik","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ims-chips.de\/?p=9249","title":{"rendered":"Nano-HySiF \u2013 Nanokontakte f\u00fcr flexible Elektronik"},"content":{"rendered":"\t\t
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IMS CHIPS Newsletter 1\/2022<\/h5>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Neue Kontaktierungstechnik f\u00fcr flexible Systeme<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Nanokontakte f\u00fcr zuverl\u00e4ssige Integration von ultrad\u00fcnnen Siliziumchips in<\/strong>
flexible Folien<\/strong><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Flexible elektronische Systeme erobern insbesondere in den Bereichen Medizintechnik und Life Style Produkte zunehmend Marktsegmente und erm\u00f6glichen eine Vielzahl neuer Produkte. Getrieben wird die Entwicklung von medizinischen Applikationen, beispielsweise Kathetern, die ausger\u00fcstet mit Sensorfunktionen erhebliche Verbesserungen der Arbeitsabl\u00e4ufe und damit von Betriebssicherheit und Patientenschutz erm\u00f6glichen. M\u00f6glich wird dies nur durch die Integration leistungsf\u00e4higer Siliziumkomponenten (Sensoren, ASICs und Mikroprozessoren) in die flexible Folie, denn die erforderliche Funktionalit\u00e4t kann nicht allein mit D\u00fcnnschichtkomponenten erzielt werden. Am IMS werden diese Hybriden Systeme in Folie (HySiF) mit eingebetteten r\u00fcckged\u00fcnnten Siliziumchips seit Jahren erforscht. Mit der patentierten Chip- Film Patch (CFP) Technologie konnten flexible Multichip-Module mit eingebetteten ASICs und Mikrocontrollern in Kombination mit gedruckten Sensoren und anderen D\u00fcnnschichtkomponenten hergestellt werden. Die waferbasierte und CMOS-kompatible CFP Technologie erm\u00f6glicht Chipverbindungen mit Pad-Gr\u00f6\u00dfen < 10 \u03bcm und kleinen Pad- Abst\u00e4nden unter Verwendung adaptiver Layout-Prozesse mit Laser-Direktschreiben. Entscheidend ist hier vor allem die zuverl\u00e4ssige Ankontaktierung der verschiedenen Komponenten (Sensoren, ICs) in das flexible System. Im CFP Prozess erfolgt dies ebenso wie bei Halbleiterprozessen mit Sputterund \u00c4tzprozessen sowie lithografischen Strukturierungen. Im Projekt Nano-HySiF wird ein anderer Weg unter Verwendung von Nanokontakten untersucht. Gemeinsam mit der hessischen Firma NanoWired arbeitet das IMS seit 2021 an der Integration ultrad\u00fcnner Siliziumchips in flexible Foliensysteme. Nanowiring ist ein galvanischer Prozess, der bei Raumtemperatur einen metallischen Rasen auf Kontaktoberfl\u00e4chen erzeugt. Die haarfeinen Metallst\u00e4bchen k\u00f6nnen je nach Anwendung und Kontaktgr\u00f6\u00dfe bis zu einigen Mikrometern lang sein. Die Kontaktdurchmesser, die mit einer Nanowiring-Struktur hergestellt werden k\u00f6nnen, liegen zwischen 3 \u03bcm und mehreren Millimetern. Die Materialien dieser Nanowiring-Strukturen bestehen in der Regel aus Kupfer, k\u00f6nnen aber auch aus Gold, Silber, Nickel oder Platin hergestellt werden. Sind die Nanowiring-Strukturen erst einmal auf den Substraten erzeugt, stehen dem Anwender verschiedene Verbindungsmethoden zur Verf\u00fcgung, f\u00fcr die NanoWired die Prozessbezeichnungen \u201eKlett-Welding, Klett-Sintering, Klett-Glueing\u201c eingef\u00fchrt hat. Befinden sich auf beiden Werkst\u00fccken zur Kontaktierung Nanokontakte, kann der F\u00fcgeprozess bereits bei Raumtemperatur erfolgen. Die Nanostrukturen bilden \u00e4hnlich wie bei Klettverschl\u00fcssen mechanische und so auch elektrische Verbindungen. Mit ver\u00e4nderten F\u00fcgeparametern (Temperatur und Druck) k\u00f6nnen auch Systeme verbunden werden, die nur auf einer Seite des Kontakts Nanostrukturen aufweisen. F\u00fcr Chipaufbauten auf starren Systemen konnten elektrische Widerst\u00e4nde von < 1 \u03bcOhm\/mm\u00b2 und W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeiten von 350 W\/mK bei Festigkeiten von bis zu 60 MPa erreicht werden. Die Ankontaktierung r\u00fcckged\u00fcnnter und damit biegbarer Siliziumchips stellt nat\u00fcrlich eine besondere Herausforderung f\u00fcr die Aufbautechnik dar, bietet aber eine Vielzahl von Vorteilen f\u00fcr die hybride Integration. So wird durch die Face-down-Montage der Chips auf die vorbereitete Folie der Prozess erheblich vereinfacht, aufw\u00e4ndige Via\u00c4tzprozesse auf den eingebetteten Chips entfallen. Mit den bereits nachgewiesenen kleinen Kontaktgr\u00f6\u00dfen und -pitches < 10 \u03bcm und geringen Temperaturanforderungen erm\u00f6glicht die Nanowired-Technologie dazu die direkte Montage kleiner Chiplets mit minimalen Strukturgr\u00f6\u00dfen auf Foliensysteme. F\u00fcr die Herstellung von medizinischen Kathetern sind minimale Dimensionen und damit auch die Gr\u00f6\u00dfe dieser Chiplets entscheidend. Im laufenden Projekt wird deshalb eine Folie mit Biegesensoren f\u00fcr eine Katheteranwendung zur Evaluation der Technologie verwendet. Zun\u00e4chst arbeiten die Partner aber mit ged\u00fcnnten Siliziumchips, die eine Vielzahl von unterschiedlichen Kontakten und Teststrukturen aufweisen. Abb. 2 zeigt solche Kontaktpads<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Abb. 2 Rastereletronenmikroskop-Aufnahme von Nanostrukturen auf einem r\u00fcckged\u00fcnnten Siliziumchip<\/em><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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auf diesen auf 30 \u03bcm r\u00fcckged\u00fcnnten Chips nach dem Vereinzeln. In Abb. 3 erkennt man in der Infrarot-Durchlichtaufnahme die auf den Folientr\u00e4ger gef\u00fcgten und damit elektrisch kontaktierten Anschl\u00fcsse. Nach der vollst\u00e4ndigen Integration in die entsprechenden<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Abb. 3 Infrarotaufnahme eines gef\u00fcgten hybriden <\/em>Foliensystems <\/em>mit Nanokontakten<\/em><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Foliensysteme werden die Prozessparameter sowie minimal erreichbare Strukturgr\u00f6\u00dfen und vor allem die Zuverl\u00e4ssigkeit der Kontakte bei mechanischen und thermischen Belastungen ermittelt. Zum Projektabschluss am Jahresende wird dann ein Prozess zur Herstellung hybrider elektronischer Systeme mit Nanokontakten verf\u00fcgbar sein.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tKontakt:<\/strong>\n\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Dr. Christine Harendt<\/strong><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Tel: +49 711 21855\u00a0 403<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tharendt@ims-chips.de<\/a>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Mit Nanokontakten werden ultrad\u00fcnne Chips wie mit einem Klettverschluss auf flexible Folien appliziert. In Kooperation mit dem Partner NanoWired wird die Technologie f\u00fcr Anwendungen in flexiblen elektronischen Systemen f\u00fcr die Medizintechnik erforscht und erprobt.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":9318,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[14],"tags":[15],"class_list":["post-9249","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-newsletter-1-2022","tag-nano-hysif-nanokontakte-flexible-elektronik"],"yoast_head":"\nNano-HySiF \u2013 Nanokontakte f\u00fcr flexible Elektronik - Institut f\u00fcr Mikroelektronik Stuttgart<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Nano-HySiF \u2013Nanokontaktef\u00fcr flexibleElektronik\" \/>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/www.ims-chips.de\/?p=9249\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"de_DE\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Nano-HySiF \u2013 Nanokontakte f\u00fcr flexible Elektronik - 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