Ultradünne Chips zum Einsatz in µ-systemen

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1 Ultradünne Chips zum Einsatz in µ-systemen 1. PRONTO-Workshop Donnerstag, Stuttgart Jürgen Wolf Würth Elektronik Rot am See GmbH & Co. KG Seite 1

2 Ultradünne Chips zum Einsatz in µ-systemen Inhalt: PRONTO Ultimum Eingliederung Ziele und Inhalte Überblick Rollenverteilung und Arbeiten der Partner IMS Chips Institut für Mikroelektronik Stuttgart Robert Bosch GmbH AdMOS GmbH Advanced Modeling Solutions Würth Elektronik Rot am See GmbH Seite 2

3 Ultradünne Chips zum Einsatz in µ-systemen Inhalt: PRONTO Ultimum Eingliederung Ziele und Inhalte Überblick Rollenverteilung und Arbeiten der Partner IMS Chips Institut für Mikroelektronik Stuttgart Robert Bosch GmbH AdMOS GmbH Advanced Modeling Solutions Würth Elektronik Rot am See GmbH Seite 3

4 Übersicht PRONTO-Projekte Eingliederung von PRONTO Ultimum in der Plattform PRONTO Herstellung von Prototypen Fertigung von Null- und Kleinserien Überführung in die Volumenfertigung Anlagen für die Volumenfertigung Miniaturisierte komplexe Mikrosysteme Komplexe Mikrosysteme auf flexiblen + 3D Substraten KonKaMiS I µprobe DRUSYM KonKaMiS II SESKOM ULTIMUM-II R2R-MID ULTIMUM-I VolProd II VolProd I Seite 4

5 Projektinhalte PRONTO Ultimum Ziele PRONTO Ultimum: Flexible Schaltungsträger mit eingebetteten ultradünnen ICs Minimale Dicke des einzusetzenden ICs, minimale Dicke sowie Biegbarkeit des Gesamtaufbaus Entwicklung flexibler Schaltungsträger für kosteneffiziente Produkte Seite 5

6 Projektinhalte PRONTO Ultimum Prinzipbild Funktionsdemonstrator Seite 6

7 Wissenschaftliche und technische Arbeitsziele Entwurf und Herstellung ultradünner Chips mit geeigneten Bausteinen für die Messungen von Verbiegungen und mechanischem Stress im flexiblen Gesamtsystem Entwicklung der Chipfilm Patch Technologie für die Umverdrahtung von ultradünnen Siliziumchips Simulationsbibliotheken für ultradünne ASICs Entwicklung von Verfahren für die Handhabung von dünnen und ultradünnen Komponenten Entwicklung von Aufbau- und Verbindungstechnologien für ultradünner Siliziumchips und dünne Komponenten Seite 7

8 Wissenschaftliche und technische Arbeitsziele Entwicklung von Schnittstellen und technologischen Verfahren für die Erzeugung zuverlässiger Kontakte zwischen Komponenten und flexiblen Trägern Entwicklung von Einbetttechnologien von dünnen und ultradünnen Komponenten in flexible Schaltungsträger Kostengünstiges Gesamtsystem (einfach herstellbar + zuverlässig) Entwurfsregeln für Komponenten und Schaltungsträger für flexible Systeme mit dünnen und ultradünnen Komponenten Darstellung der Entwicklungsergebnisse in einem Funktionsdemonstrator Seite 8

9 Wissenschaftliche und technische Arbeitsziele Gesamtarbeitsplan - Arbeitspakete AP Titel/ Aufgabe AP Leiter AP Mitarbeit 1 PRONTO Infrastruktur IMS WE, RB, AdMOS 2 Management WE RB, IMS 3 Spezifikation WE RB, IMS 4 Entwicklung ASICs und Testchips als ultradünner Chip für die AVT IMS WE, RB 5 Modellierung von Stress- und Temperatureffekten in ultradünnen Chips AdMOS RB 6 Entwicklung Chipfilm Patch Technologie IMS RB 7 Montage und Qualifikation ultradünner Chips RB WE, IMS 8 Prozessentwicklung Embedded Components WE RB, IMS 9 Einbetten von ultradünner Chips in flexible Substrate RB WE, IMS Seite 9

10 Wissenschaftliche und technische Arbeitsziele Meilensteine M Meilensteine Recherche verfügbarer Technologien und Spezifikation Funktionsdemonstrator M1 Abschluss Recherche Verfahren zur Ankontaktierung von Siliziumchip und flexiblen Substraten AP 3 M2 Schnittstellentechnologie Entwicklung und Bereitstellung des Siliziumbausteins 7 M3 ASIC Stress Sensor Bereitstellung eines Testchips in der neu entwickelten Aufbautechnik 4 M4 Testchip Chipfilm Patch Nachweis Funktion der Aufbautechnologie 6 M5 Demonstrator Technologie Test funktionierendes Gesamtsystem 9 M6 Funktionsdemonstrator 9 Seite 10

11 Ultradünne Chips zum Einsatz in µ-systemen Inhalt: PRONTO Ultimum Eingliederung Ziele und Inhalte Überblick Rollenverteilung und Arbeiten der Partner IMS Chips Institut für Mikroelektronik Stuttgart Robert Bosch GmbH AdMOS GmbH Advanced Modeling Solutions Würth Elektronik Rot am See GmbH Seite 11

12 PRONTO Ultimum: Konsortium Verbundpartner und Rollenverteilung PRONTO ADMOS IMS BOSCH WÜRTH Markt F+E Dienstleistungen Unteraufträge Unteraufträge Unteraufträge Innovations- und Wertschöpfungskette Seite 12

13 Ultradünne Chips zum Einsatz in µ-systemen Inhalt: PRONTO Ultimum Eingliederung Ziele und Inhalte Überblick Rollenverteilung und Arbeiten der Partner IMS Chips Institut für Mikroelektronik Stuttgart Robert Bosch GmbH AdMOS GmbH Advanced Modeling Solutions Würth Elektronik Rot am See GmbH Seite 13

14 IMS Chips Ganzheitliche Kompetenz in Forschung Entwicklung Produktion für Mikroelektronik und Nanostrukturierung Das Institut für Mikroelektronik Stuttgart bietet kleinen und mittleren Unternehmen ganzheitliche Lösungen, ist Partner von Großunternehmen bei der Technologieentwicklung, versteht sich als Technologietreiber auf ausgewählten Gebieten. Seite 14

15 IMS Chips Institutsleitung: Prof. Dr.-Ing. Joachim Burghartz gemeinnützige Stiftung des bürgerlichen Rechts ca. 95 Mitarbeiter ISO 9001-zertifiziert seit 1993 Technikanerkennung als Halbleiterhersteller QC ISO 9001 Seite 15

16 IMS Chips Geschäftsfeld Si-Technologie Silizium Prozesse Entwicklung ultradünner Chips Add-on Prozesse Reinraum von 750 m2, der Klasse 1-10 Fertigung integrierter Schaltungen auf 6-Zoll Wafern, 0,5 und 0,8 µm CMOS-Prozess, Chipmontage für Keramikgehäuse, COB und Bare Dies Einzelprozesse, Waferbearbeitung, Add-on-Prozesse Seite 16

17 IMS Chips Kompetenz ChipFilm Si-Prozesse Pick, Crack & Place Dünne Chips sind flexibel ChipFilm im Größenvergleich Chipfilm Wafer vergrabene Kavitäten CMOS Prozess Trench & Test Pick, Crack & Place Standard Haltestrukturen Herauslösen der Chips Seite 17

18 IMS Chips Ziele im Projekt: Entwicklung eines ASICs für die Detektion von mechanischen Verbiegungen und die Stressmessung Chipfilm Patch zur Montage ultradünner Siliziumchips Aufbau- und Verbindungstechnik für ultradünne Chips und Komponenten 4.6 mm epitaxial Si porous Si thin chip ~18 μm standard chip ~675μm substrate vertical anchor Seite 18

19 Ultradünne Chips zum Einsatz in µ-systemen Inhalt: PRONTO Ultimum Eingliederung Ziele und Inhalte Überblick Rollenverteilung und Arbeiten der Partner IMS Chips Institut für Mikroelektronik Stuttgart Robert Bosch GmbH AdMOS GmbH Advanced Modeling Solutions Würth Elektronik Rot am See GmbH Seite 19

20 Robert Bosch GmbH Robert Bosch GmbH - Forschungsstandort Waiblingen Abteilung CR/APP4 (Produktionstechnik Kunststofftechnik) Spezifische Aufbau- und Verbindungstechnologien zur Integration von elektronischen Komponenten Erfahrung in Verkapselung von verschiedensten Halbleitern und Modulen für die Kraftfahrzeugtechnik Reinraumlabor Hochgenauer Multichip-Diebonder Automaten zum Auftragen pastöser oder flüssiger Medien Pressen für die Verarbeitung von Moldmassen und Laminaten Optomec Aerosol-Jet Seite 20

21 Robert Bosch GmbH Kompetenz AVT, Die und Flip Chip - Bonden, sowie Handling und Kontaktierung ultradünner ICs Seite 21

22 Robert Bosch GmbH Ziele im Projekt: Handhabung und zuverlässige AVT ultradünner Komponenten in der elektrischen und mechanischen Kontaktierung Definition von Schnittstellen zwischen flexiblen Halbleitern und flexiblen Substraten Charakterisierung und spätere Vermarktung (Endkunde) des Demonstrators Seite 22

23 Ultradünne Chips zum Einsatz in µ-systemen Inhalt: PRONTO Ultimum Eingliederung Ziele und Inhalte Überblick Rollenverteilung und Arbeiten der Partner IMS Chips Institut für Mikroelektronik Stuttgart Robert Bosch GmbH AdMOS GmbH Advanced Modeling Solutions Würth Elektronik Rot am See GmbH Seite 23

24 AdMOS GmbH Advanced Modeling Solutions AdMOS GmbH Advanced Modeling Solutions Standort Frickenhausen Gründung Mitarbeiter Fokus: Entwicklung von Software zur Extraktion von Modellparametern für CMOS Transistoren. Entwicklungsdienstleistungen zur Modellierung und Simulation komplexer elektronischer Komponenten und Systeme. Seite 24

25 AdMOS GmbH Advanced Modeling Solutions Kompetenz: Modellierungs-Service Passive Strukturen Simulationsmodelle für passive Strukturen wie on-chip Spulen, PCB Elemente für high speed circuits, Steckverbinder und IC Gehäuse. CMOS Technologie Design libraries für CMOS- Prozesse bis zu minimalen Strukturbreiten von 26nm RF CMOS Hochvolt Transistoren Silicon on Insulator Seite 25

26 AdMOS GmbH Advanced Modeling Solutions Ziele im Projekt: Simulationsbibliothek für 0.5µm CMOS Prozess inkl. thermischen und mechanischen Stressfaktoren Analyse elektrisch-thermisch-mechanisches Verhalten Gesamtsystem Messung Ergebnis Messaufbau mit DC Analyzer, CV-Meter, Testfassung und IC-CAP Ansteuersoftware Parameterextraktion Erstellung der Library mit Hilfe von IC-CAP PSP Modeling Package Large Device L=10µm, W=10µm - Simulierte Kurven Messpunkte Seite 26

27 Ultradünne Chips zum Einsatz in µ-systemen Inhalt: PRONTO Ultimum Eingliederung Ziele und Inhalte Überblick Rollenverteilung und Arbeiten der Partner IMS Chips Institut für Mikroelektronik Stuttgart Robert Bosch GmbH AdMOS GmbH Advanced Modeling Solutions Würth Elektronik Rot am See GmbH Seite 27

28 Würth Elektronik Rot am See GmbH & Co. KG Mitglied der Würth Elektronik Gruppe Leiterplattenwerk für Muster & Prototypen Gründung Mitarbeiter* 18,9 Mio. Euro Umsatz* * Stand 12 / 2010 Seite 28

29 Würth Elektronik Rot am See GmbH & Co. KG Kompetenz Fertigung von technologisch anspruchsvollen Leiterplatten HDI Signalintegrität BGA Entflechtung, ultradünne, hochlagige und komplexe Aufbauten, höchste Zuverlässigkeit Impedanzkontrollierte Multilayer-Aufbauten, Messung der Impedanzen (Testcoupons) Wärmemanagement Heatsink Technologien, Thermovias 3D Flexible, starrflexible oder biegbare Leiterplatten mit Systemkostenvorteilen Seite 29

30 Würth Elektronik Rot am See GmbH & Co. KG Kompetenz Eingebettete Komponenten AVT in Kombination mit Leiterplattenmaterialien und -substraten Verfahrens-Know-How auf Produktivanlagen Werkstoffe Seite 30

31 Würth Elektronik Rot am See GmbH & Co. KG Ziele im Projekt: Handling von (ultra)dünnen ICs im Labor- und Fertigungsumfeld Entwicklung AVT für dünne und ultradünne ICs Entwicklung und Optimierung von CHIP+ für ultradünne LP-Aufbauten Kostengünstige und hochzuverlässige Gesamt-AVT Design-Rules und Spezifikationen für einzubettende ultradünne Komponenten und deren Einbetttechnologien Seite 31

32 Ultradünne Chips zum Einsatz in µ-systemen Thank you very much for your attention! Jürgen Wolf Projektleiter Forschung und Entwicklung Seite 32

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