Hermetisches Fügen von MEMS-basierten Bauelementen mithilfe von reaktiven Multischichtsystemen (RMS)

IGF-Vorhaben-Nr.: 19.069 B

Laufzeit: 01.03.2016 - 30.11.2018

Forschungseinrichtungen:

angewandte Forschung e. V. Forschung + Entwicklung MST
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Fachgebiete:

GD Mess- und Regelungstechnik, Sensorik, Mikrosystemtechnik, auch: Automatisierungstechnik,
MB Fertigungstechnik, auch: Umformtechnik, Fügetechnik, Oberflächentechnik

KB Werkstoffe, Materialien,
KA Nanotechnologien

Wirtschaftszweige:

26 Herstellung von Datenverarbeitungsgeräten, elektronischen und optischen Erzeugnissen, 63 Informationstechnologie

61 Telekommunikation, 27 Herstellung von elektrischen Ausrüstungen

Vorhabenbeschreibung:

Forschungsziel: Die Fügetechnologie der reaktiven Multischichtsysteme (RMS) wird kmU ein Verfahren zur Verfügung stellen, welches neue Lösungsmöglichkeiten für zukünftige Anforderungen an MST-Packages bietet. Dabei werden rissfreie RMS, sowie die reaktive Fügeprozesstechnik derart weiterentwickelt, sodass hermetisch dichte Verbindungen hergestellt und die mechanisch-thermische Belastung der Bauteile während der reaktiven Fügung gesenkt werden kann. Lösungsweg: 1. Entwicklung rissfreier RMS durch - Lotdepots, duktile Passivschichten, Sandwichstrukturen - Charakterisierung: Energieinhalt, Temperaturprofil während Reaktion, Rissbildung 2. Weiterentwicklung Fügeprozesstechnik auf Bauteilebene - Integration elastischer Elemente zur Fügedruckeinleitung - Nutzung von Mehrpunktzündungen und Vorheizungen 3. Fügetests und Charakterisierung auf Bauteilebene - Fügetests anhand von Testcoupons - Charakterisierung: Festigkeit, Dichtigkeit, Lebensdauer 4. Übertragung auf Waferlev - Integration in Waferbonder - Lot-RMS-Lot Abscheidung und Strukturierung auf Waferlevel Angestrebte Ergebnisse: - Hermetisch dichte Verbindung herstellbar - Entwicklung rissfreier RMS - Weiterentwicklung reaktiver Fügeprozesstechn - Reduktion thermisch-mechanische Belastung während der Fügung - Reproduzierbare und langzeitstabile Verbindungen Nutzen für kmU: - Modellierung um langwierige Versuchsreihen zu ersetzen - Schaffung innovativer Lösungen durch Ersetzen von wärmeeinbringenden Kleb- oder Schweißkonstruktionen - Entwicklung von Verbindungen bisher schwer oder nicht fügbarer Materialien und Kombination - Verringerung von Produktionskosten durch Reduzierung der Anforderungen an Fügevorrichtung, kürzere Prozesszeiten, Wegfall energieintensiver Heizprozesse - Verbesserung der Produkteigenschaften, durch Vermeidung des Wärmeeintrags in das komplette Bauteil - Bereitstellen von „Kochrezepten“ für reaktive Schichtsysteme, welche auf definierte AVT-Anwendungen der kmU zugeschnitten werden können