»Ultradünne« flexible Chips für tragbare Elektronik

Forscher des belgisch-niederländischen IMEC-Instituts haben eine neue 3D-Chip-Packaging-Technik vorgestellt, mit der elektronische Systeme mit nur 60 µm Dicke möglich werden. Die Technik ebnet den Weg für dünnere und flexiblere tragbare Elektronik.

Das Team aus IMEC-Wissenschaftlern und Forschern der Universität Gent stellten ihre neue Methode zur 3D-Integration von ICs  auf der diesjährigen Smart Systems Integration Conference in Brüssel vor. Die sogenannte UTCP-Technik (UTCP = ulta thin chip package) ermöglicht es, komplette Systeme in eine konventionelle kostengünstige flexible Leiterplatte zu integrieren. Das gesamte System ist insgesamt nur etwa 60 µm dick.

Beim Integrationsprozess setzen die Forscher nach eigenen Angaben ausschließlich Standard-Herstellungsverfahren ein, was die Herstellungskosten deutlich senkt. Dadurch werden z.B. kostengünstige tragbare elektronische Systeme möglich, die sich leichter und unauffälliger in die Kleidung integrieren lassen als bisher. Einsatzgebiete sehen die Forscher z.B. bei tragbaren medizinischen Geräten, die kontinuierlich medizinische Daten am Körper erfassen oder im Sport.

Bei der UTCP-Technik wird zuerst der Chip, der etwa 25 µm dick ist, in ein flexibles und sehr dünnes Chippackage gepackt. Der nächste Schritt ist das Integrieren des Packages in eine flexible Standard-Zweischicht-Leiterplatte. Ein spezielles UTCP-Substrat, das den IC mit der Leiterplatte verbindet, setzt die Anschlussabstände des ICs von 100 µm auf 300 µm um. Damit wird er kompatibel zu Standard-Flex-Leiterplatten. Nach dem Einbetten des ICs bringen die Forscher weitere Komponenten beidseitig auf die Leiterplatte auf.

Auf der Smart Systems Integration Conference stellte das IMEC-Institut einen ersten Prototyp eines Systems in UTCP-Technik vor: Die Forscher entwickelten ein EKG-Messgerät, das Herzfrequenz und Muskelaktivität des Trägers misst. Das System besteht aus einem sehr dünnen Package aus Mikrocontroller und A/D-Wandler, einem  Biopotential-Verstärker mit sehr geringer Stromaufnahme und einem HF-Transceiver.