Junto con la Universidad Tecnológica de Chemnitz y su socio japonés Shinko Electric Industries Co., Ltd., Fhg ENAS ha desarrollado la unión inductiva, una nueva tecnología de unión para microsistemas. Se presentó en la MEMS Sensing & Network Systems 2022, celebrada en Tokio a finales de enero. El proceso es especialmente revolucionario para la producción de conjuntos de electrónica de potencia.
Ensamblaje multichip con todos los componentesJuntocon la TU Chemnitz y el socio japonés Shinko Electric Industries Co., Ltd., el Fhg ENAS ha desarrollado la nueva tecnología de unión inductiva para microsistemas. Se presentó en la MEMS Sensing & Network System 2022 celebrada en Tokio a finales de enero. El proceso es revolucionario, especialmente para la producción de unidades de electrónica de potencia.
La unión inductiva es una tecnología que hasta ahora sólo se había utilizado para componentes macroscópicos, como tubos de acero o puertas de coches. El desarrollo conjunto del Instituto Fraunhofer de Nanosistemas Electrónicos ENAS de Chemnitz y sus socios, la Universidad Tecnológica de Chemnitz y la empresa japonesa Shinko, lleva por primera vez la unión inductiva al nivel micro. Para el contacto superficial mecánico de chips sobre sustratos DBC (direct bonded copper), el proceso de unión se ha desarrollado sobre la base de pastas sinterizadas con partículas de microplata. En el transcurso del desarrollo se llevaron a cabo con éxito procesos de unión de chips de silicio sobre un sustrato DBC con dichas pastas sinterizadas de plata.
Con este proceso se pueden aprovechar diversas ventajas, sobre todo en la heterointegración de chips y componentes:
- El proceso inductivo permite un calentamiento muy rápido de estructuras específicas, por ejemplo, almohadillas de unión, que se unen a la pareja de unión a una temperatura local elevada.
- La temperatura se aplica principalmente a nivel local en las zonas de las bobinas de inducción, de modo que las estructuras y componentes circundantes, así como todo el sustrato, se ven mucho menos afectados térmicamente por el calentamiento y enfriamiento muy rápidos de las estructuras localizadas.
- Con la ayuda de bobinas de inducción geométricamente adaptadas a las estructuras de unión, un campo electromagnético de alta frecuencia induce corrientes de Foucault en la almohadilla de partículas de plata eléctricamente conductora. De este modo se generan velocidades de calentamiento de más de 100 K/s.
- La duración total del proceso se reduce considerablemente con este método, ya que la temperatura objetivo de 300 °C se alcanza en sólo cinco segundos.
Construcción del módulo de sinterización con los componentes individualesComoparte del trabajo de investigación, se desarrolló una configuración de prueba que consiste en una cámara de proceso con un módulo de sinterización, una placa de presión y una cámara de infrarrojos para la monitorización del proceso. El módulo de sinterización contiene una bobina de inducción refrigerada por agua en un material aislante. La corriente de la bobina y la frecuencia de funcionamiento se registraron en tiempo real mediante la supervisión del proceso.
Este proceso es revolucionario, especialmente para los fabricantes de conjuntos de electrónica de potencia, ya que se reduce considerablemente la duración de los procesos de unión y se minimiza la influencia térmica en todos los componentes de unión. El contacto mecánico mediante pastas sinterizadas de plata permite disipar rápidamente y de forma selectiva el elevado calor residual de los componentes a través de las estructuras sinterizadas.
El socio de desarrollo japonés Shinko ofrece el proceso como procedimiento industrializado y lo sigue desarrollando junto con los socios del proyecto TU Chemnitz y ENAS.
El proceso se presentó en el stand conjunto de la Universidad de Tohoku y FhG ENAS en la feria MEMS Sensing & Network Systems 2022, que tuvo lugar del 26 al 28 de enero en el complejo de exposiciones y eventos Tokyo Big Sight. Puede solicitar un artículo sobre la unión inductiva de chips a través del siguiente correo electrónico:
