Verbundprojekt: Elektroniksysteme für extrem robuste IoT- und KI-Anwendungen - CHARM -; Teilvorhaben: Komponentenverkapselung und - Einbettung

Die am Fraunhofer IZM durchgeführten Arbeiten umfassen zwei wesentliche Aspekte des Gesamtprojekts: Zunächst das Einbetten von Halbleiterchips mit großer Kontaktzahl in heterogene Aufbaulagen einer Leiterplatte. D.h. die Aufbaulagen bestehen aus einem Schichtsystem von gewöhlichem Prepreg und speziellen Aufbau-Filmen. Aufgrund der hohen Kontaktdichte des Halbleiters sind Techniken zur Realisierung vertikaler Kontakte sowie Leiterbahnen mit sehr hoher lateraler Auflösung zu entwickeln. Dazu werden neue Fertigungsansätze, wie die Kupfersockel, Plasmavias, sowie additive Aufbautechniken von Sensoren und Leiterbahnen verfolgt. Daneben werden Konzepte wie die Designanpassung während des laufenden Herstellungsprozesses untersucht und bewertet. Ein weiteres Ziel ist die Untersuchung und Bewertung von Materialien und Prozessen zur Verkapselung von Sensoren, die insbesondere für den Einsatz in rauen Umgebungsbedingungen Verwendung finden sollen. Hierfür ist ein genaues Verständnis des Verkapselungsprozesses nötig. Das Fraunhofer IZM wird nach einer Vorauswahl die zu verwendenden Verkapselungsmaterialien hinsichtlich ihrer Fließeigenschaften, Aushärtungskinetik sowie thermomechanischen Eigenschaften charakterisieren. Die resultierenden Parameter dienen als Bewertundsgrundlage des Prozesses, auch mit Hilfe einer zu entwickelnden Simulationsmethodik ausgewählter Aspekte. Über die Erfassung von örtlich aufgelösten In-Situ Prozessdaten der Temperatur, des Drucks und der Aushärtung während der Verkapselung wird eine verbesserte Beschreibung des Prozesses erfolgen. Darüber hinaus werden Untersuchungen zur Beständigkeit unter Einsatzbedingungen erfolgen. Aus den gewonnenen Erkenntnissen zum Prozess und Materialverhalten werden Richtlinien zur Verkapselung sensitiver Komponenten für raue Umgebungsbedingungen generiert.