Höchstfrequenz-Elektronik wird kostengünstiger

Industrielle Produktionsprozesse für multifunktionale Schaltungsträger

Die treibende Kraft, die die spektakulären Fortschritte auf dem Gebiet der integrierten Schaltungen in den letzten 30 Jahren ermöglicht hat, war die exponentielle Skalierung der minimalen Dimension des Transistors (der sog. „feature size“), die im Mooreschen Gesetz verankert ist („Die Anzahl der Schaltkreiskomponenten auf einem Computerchip mit minimalen Komponentenkosten verdoppelt sich etwa alle zwei Jahre.“). Es wird erwartet, dass eine Skalierung in diesem Ausmaß wenigstens weitere zehn bis zwölf Jahre andauern wird, wie es auch die „National Technology Roadmap for Semiconductors“ vorhersagt. Das würde in der 50-nm-Technologie im Jahre 2011 zu über einer halben Milliarde auf einem einzigen Chip integrierten Transistoren führen, die mit einer Frequenz von 2 bis 3 GHz betrieben würden.

Werden die Dimensionen integrierter Schaltungskomponenten auf die Größe der Wellenlänge des Elektrons skaliert, bestimmen Quanteneffekte das Verhalten der Bauelemente. Im Gegensatz zu mikroelektronischen Schaltungen werden Schaltungen mit diesen Bauelementen dann als nanoelektronische Schaltungen bezeichnet. Solchen halbleiterbasierten nanoelektronischen Bauelementen werden für die nähere Zukunft Chancen für die Ablösung oder Ergänzung herkömmlicher MOSFETs eingeräumt. Aufgrund der derzeitigen technologischen Herstellungsprobleme (wie z.B. Schichtdickenschwankungen) wird während des Beginns des nanoelektronischen Zeitalters die hybride Integration von nanoelektronischen Bauelementen und konventionellen Feldeffekttransistoren (FETs) eine tragende Rolle spielen [6]. Optische Sende- und Empfangskomponenten werden dabei auf der Materialbasis von III/V-Halbleitern hergestellt. Zunehmend erfolgt auch eine Integration verschiedener Funktionen inklusive diverser elektronischer Schaltungen auf einem Chip. Die Fortschritte in der Höchstfrequenz-Technik erfordern ebenfalls die Anwendung von III/V-Halbleitermaterialien. Letztlich werden Schaltungen in hohen Frequenzbereichen bis in den THz-Bereich hinein entwickelt werden können (Bild 5).

Mikrooptische Baugruppen: Höchstfrequenz-Technik automatisiert fertigen

Mikrooptische Systeme werden zunehmend in Geräte integriert, die in Massenproduktion gefertigt werden [7]. Um die dabei anfallenden hohen Stückzahlen mit den erforderlichen Genauigkeiten montieren zu können, müssen automatisierte Verfahren zur Handhabung, Justage und Montage miniaturisierter Bauteile entwickelt werden. Preissenkungen bei integrierten optischen und mikrooptischen Elementen wurden durch Verbesserung der Fertigungsverfahren bei gleichzeitig steigenden Stückzahlen erreicht. Eine Automatisierung des Fertigungsprozesses ist jedoch bei großen Produktions-Volumina unumgänglich.

1. Höchstfrequenz-Elektronik wird kostengünstiger
2. Marktfähige Preise gerade für das Automotive-Radar nötig
3. Großstückzahl-Fertigungsverfahren für die Optoelektronik
4. Industrielle Produktionsprozesse für multifunktionale Schaltungsträger
5. Keramisches Trägermaterial für die HF-Modul-Serienproduktion
6. Plus für die Anwendung: Kosten der Serienfertigung deutlich reduziert