„More than Moore“ und neue „Packaging“-Verfahren Intelligente Sensoren: Trends und Technologien #####

Künftig werden für intelligente Sensoren sowohl „More than Moore“ als auch hochkomplexe heterogene Packaging-Technologien eingesetzt. Hierbei werden Komponenten sowohl auf der Wafer-Ebene als auch...

Künftig werden für intelligente Sensoren sowohl „More than Moore“ als auch hochkomplexe heterogene Packaging-Technologien eingesetzt. Hierbei werden Komponenten sowohl auf der Wafer-Ebene als auch auf der Substrat-Ebene bereits zu kompletten Systemen zusammengefügt, wobei die Vorteile der einzelnen Technologien in vollem Umfang genutzt und außerdem der höchste Miniaturisierungsgrad erreicht werden kann.

Das Schlagwort „More than Moore“ wird für hochintegrierte „System on Chip“- Systeme wohl auch in der nächsten Dekade für die Mikroelektronik-Entwicklung gelten. Doch viele nicht-digitale bzw. nicht-elektrische Funktionen wie etwa Leistungselektronik oder Sensorik lassen sich nur schwer monolithisch integrieren. Deshalb werden in Zukunft vermehrt Integrations-Technologien benötigt, die unterschiedliche Komponenten zu einem hochintegrierten Aufbau in einem „Package“ zusammenfügen.

Viele der zukünftigen Anwendungen erfordern z.B. wegen des geringen verfügbaren Einbauraums erheblich kompaktere Bauelemente. Oft reichen hier zweidimensionale Systeme nicht mehr aus. Dieser Engpass kann durch eine 3D-Integration überwunden werden. Ansätze finden sich hier in der Silizium- 3D-Integration mit Silizium- Durchkontaktierungen bis hin zum Stapeln von Gehäusen oder Modulen auf allen Technologiestufen. Die am Schluss dieses Artikels aufgeführten Beispiele zeigen aktuelle Entwicklungen bei intelligenten Sensoren und Sensor-Netzwerken.

Entwicklungstendenzen

Deutschland ist führend bei der Herstellung technisch anspruchsvoller Produkte. Ihren Markterfolg verdanken die Unternehmen stetigen Innovationsanstrengungen zur Verbesserung des Kundennutzens. Hierbei spielt die Integration komplexer Elektronik und intelligenter Sensorik in der Zukunft eine maßgebliche Rolle. Vorreiter ist in Deutschland die Kfz-Industrie. Schon heute werden 90 % aller Innovationen im Automobil durch die Elektronik beeinflusst [1]. Aber auch in Branchen, in denen Elektronik bislang wenig genutzt wird, ist ein deutlich gestiegenes Interesse an der Integration elektronischer Funktionen zu beobachten.

Intelligente Sensoren werden in Zukunft mehr Funktionen aufweisen müssen als den Sensor und die Signalverarbeitung. Um mit der Umgebung, einer Maschine oder dem Menschen in Interaktion treten zu können, ist die Einbindung geeigneter Aktoren, Displays, Antennen, Energiewandler und Energiespeicher erforderlich. Das Beispiel eines Reifendruck-Sensors mit Beschleunigungs- und Temperatur- Sensor sowie Batterie- und Energiemanagement zeigt den Trend auf: Zukünftige Produkte werden dank intelligenter Sensoren durch den Einsatz neuer Integrationstechniken kleiner, leichter, mobiler und vor allem zuverlässiger sein.