Entwicklung eines modularen Freischwingersystems für das induktive Bonden von mikroelektromechanischen Systemen

Partner:
LCP Laser-Cut-Processing GmbH, COBES GmbH, TU Chemnitz:  Zentrum für Mikro- und Nanotechnologien, Professur Umformtechnik

Projektdauer:
01.02.2025 bis 31.07.2027

Motivation und Zielstellung

Das Waferbonden ist die zentrale Technologie im Wafer-Level-Packaging und essentieller Bestandteil der Aufbau- und Verbindungstechnik. So findet es vielfältige Anwendung bei der Verkapselung von MEMS. Je nach Zielanwendung, insb. hinsichtlich thermischer und mechanischer Belastbarkeit der Systeme kommen unterschiedliche Verfahren und Bondmaterialien zum Einsatz. Bisher angewendete Füge- bzw. Bondverfahren basieren auf ganzheitlicher Wärmeübertragung und erfordern Prozesstemperaturen von über 400 °C durch externe Wärmequellen bei gleichzeitig hohen Druckbelastungen. Folglich können temperatursensitive Bauelemente und heterogene Materialverbindungen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten nur bedingt hergestellt werden, da Spannungen in der Fügezone zum Versagen der Verbindungen bzw. zu erheblichem Verzug führen. Mit der Anwendung des induktiven Bondens kann neben der Vermeidung unerwünschter und zeitintensiver Heizprozesse auch eine signifikante Verringerung der Prozesszeiten und somit der Kosten erzielt werden. Um diese signifikanten Vorteile nutzen zu können, werden jedoch angepasste Spulen und eine spezialisierte Generatortechnik benötigt.

Kern des FuE-Projekts ist zunächst die Auslegung und Realisierung eines Multi-Spulensystems mit neuartigem segmentiertem Aufbau, eingebettet in keramische Substrate mit beidseitiger Strukturierung und Durchkontaktierung. Hierbei soll zudem ein neuartiges Generatorsystem in Form eines Clusters aus Mini-HF-Generatoren basierend auf einem Freischwinger-System entwickelt werden. Dieses soll eine separate und gesteuerte Erwärmung jedes Spulenclusters ermöglichen. Das Bondmodul und das Generatorsystem sollen für die Entwicklung und Erprobung eines induktiven Waferbondprozesses Anwendung finden.

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Projektträger: