Fraunhofer IZM
Einbetttechnik - eine günstige Alternative zum klassischen Packaging
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Welche Anwendungen und – potenzielle - Märkte gibt es für die Einbetttechnik?
Die Technologie bietet optimale Voraussetzungen für die Herstellung von hoch integrierten elektronischen Modulen, den System in Package oder kurz: SiP. Derartige SiPs können Untereinheitemn eines Geräts beinhalten, z. B. einen Funktransceiver. Sie können je nach Systempartitionierung aus nur wenigen Bauteilen, wie beispielsweise Mikrocontrollern, Speichern, Sensoren und einigen passiven Komponenten bestehen. »Durch das Einbetten lassen sich die Länge der Leiterzüge und externe Störeinflüsse erheblich reduzieren, indem die Bauteile dreidimensional gestapelt und abgeschirmt werden«, erläutert Ostmann. »Wir konnten am IZM zeigen, dass ein hoch integriertes SiP-Modul mit fünf Verdrahtungslagen und zwei eingebetteten Chips mit einer Gesamtdicke von nur 450 µm herstellbar ist.« Mit dem derzeitigen Stand lassen sich laut Ostmann Verbindungen zu Chips mit peripheren Randkontakten von 100 µm anschließen. An einer Weiterentwicklung zu noch feineren Anschlüssen arbeitet das IZM derzeit intensiv.
»Auch die Herstellung von Gehäusen mit nur einem eingebetteten Chips hat starkes Interesse von Halbleiterherstellern geweckt«, weiß Dr. Löher. »Denn Im Gegensatz zur etablierten Technik Drahtbond und Spritzguss kann das neue Verfahren Gehäuse sehr dünn und beidseitig mit Kontakten versehen.« Sie eignen sich damit hervorragend für flache Mobilgeräte und lassen sich auch stapeln. »In einer Machbarkeitsstudie haben wir gezeigt, dass sich ein an gängige QFN-Packages (QFN: Quad Flat/Non-leaded) angelehntes Gehäuse mit einem eingebetteten 5 x 5 mm² Chip mit 200 Anschlüssen herstellen lässt, das nur 160 µm dick ist«, schildert Löher.
Die Einbettung von Halbleitern für leistungselektronische Anwendungen bietet sich ebenfalls als kostengünstige und variable Alternative zu herkömmlichen Technologien an: »Wir haben die Einbetttechnik zum Verpacken diskreter Leistungshalbleiter zur Herstellung sehr kleiner flacher Gehäuse in Zusammenarbeit mit verschiedenen Halbleiterherstellern bereits erfolgreich demonstriert«, sagt Ostmann. Das Verfahren steht laut Ostmann dementsprechend kurz vor der Industrialisierung. Auch die Integration von Leistungsbauteilen wie Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs) in kompakte Wandlermodule hat das IZM bereits erfolgreich demonstriert. »Bemerkenswert in Hinblick auf die Leistungselektronik ist die hohe Flexibilität der Technologie. Die Leiterbahnen lassen sich durch Design und Prozessführung sehr flexibel auf die Anforderungen des jeweiligen Bauteils hinsichtlich Stromtragfähigkeit, Entwärmung und Spannungsfestigkeit anpassen«, erläutert Dr. Löher.
Ist die Einbetttechnik bereits im Serieneinsatz?
In Asien ja, Europa und die USA hinken hier aber noch hinterher, doch auch europäische Hersteller sehen im neuen Verfahren eine viel versprechende Alternative vor allem in den Bereichen mobile Kommunikation und Automotive. »Großes Interesse besteht in Europa vor allem im Hinblick auf Anwendungsmöglichkeiten der Medizintechnik«, so Dr. Löher. »Denn neben der Zuverlässigkeit und der kostengünstigen Herstellung ist gerade hier die Miniaturisierung der wichtigste Aspekt, um die Akzeptanz und den Tragekomfort elektronischer Hilfen für den Patienten zu gewährleisten.« In Asien ist die Technik bereits im Einsatz, insbesondere bei hochvolumigen Produkten wie Digitalkameras, Uhren und mobiler Unterhaltungselektronik.
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