GMM-Preis 2016 Innovation bei der Mikrostrukturierung von Glas-Wafern

Die neuartige Verkapselung.
Die neuartige Verkapselung.

Mit dem GMM-Preis zeichnet die GMM jedes Jahr eine besonders gelungene Veröffentlichung aus. Dieses Mal konnte eine Veröffentlichung über ein neues Verfahren zur Mikro­strukturierung von Glas-Wafern überzeugen.

Der GMM-Preis 2016 geht an M.Sc. & Dipl.-Ing. Vanessa Stenchly. Sie wird für ihre Veröffentlichung „New fabrication method of glass packages with inclined optical windows for micro mirrors on wafer level“ ausgezeichnet, die im Folgenden kurz vorgestellt wird. Die Preisverleihung findet am 11. November 2016 im Rahmen der Electronica statt.

Mikrooptische Systeme (MOEMS) wie Mikrospiegel bestehen aus sehr empfindlichen, frei beweglichen Strukturen. Um die beweglichen Strukturen zu schützen, ist das Verkapseln der Bauelemente nötig. Eine hermetische Verpackung soll einerseits vakuumdicht sein und andererseits den optischen Zugang vom Laser zur Spiegelplatte ermöglichen.

Konventionelle Vakuumverpackungen von Mikrospiegeln auf Chipebene in TO-Gehäusen sind äußerst kostspielig und damit Spezialanwendungen vorbehalten. Wafer-Verbindungstechniken stellen eine kostengünstigere Alternative auf Wafer-Ebene dar. Dabei ist eine parallele Ausrichtung des Glasfensters zum Mikrospiegel prozesstechnisch einfach zu realisieren. Allerdings entsteht durch den vom Glasfenster reflektierten Anteil des Laserlichts ein heller Laserpunkt im projizierten Bild.

Diese Reflexionen lassen sich auch durch Antireflexschichten nicht vollständig unterdrücken. Vollständig eliminieren lassen sich die Reflexionen nur durch geometrische Mittel, zum Beispiel indem das optische Fenster in Bezug zur Spiegeloberfläche geneigt wird. Gehäuse mit Abmessungen im mm-Bereich lassen sich nicht mit Standardmikrobearbeitungsmethoden oder konventionellen Glasherstellungstechniken anfertigen.

In der Arbeit von Vanessa Stenchly wird deshalb eine neue Technologie zur Herstellung von Glasgehäusen mit geneigten Fensterflächen vorgestellt. Die zum Einsatz kommende Prozesstechnik basiert auf der heiß-viskosen Form­gebung, der mikromechanischen Glasbearbeitung und einer Abfolge des sequenziellen Bondens von Glas- und Silizium-Wafern.

Mit den auf diese Weise erzeugten Glas-Wafern lässt sich das Potenzial mikroelektronischer Bauelemente demon­strieren, das sich durch Glasumformung in Verbindung mit Silizium auf Wafer-Ebene erreichen lässt. Die gefertigten Glaskappen weisen eine optische Qualität auf, die den Anforderungen genügt, die an das hermetische Verbinden mit Mikrospiegeln gestellt werden.

 

 

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