iMaps Mitteilungen 09/2022

Deutsche IMAPS-Konferenz 20. bis 21. Oktober 2022

Hochschule München

IMAPS Deutschland veranstaltet jeweils im Herbst die Jahreskonferenz zu aktuellen Themen der Aufbau- und Verbindungstechnik in vielen verschiedenen Anwendungsfeldern. Für die Sicherung, Stärkung und Weiterentwicklung des Wirtschaftsstandorts Deutschlands möchte IMAPS Deutschland die Jahreskonferenz als eine wichtige Plattform zur dafür erforderlichen engmaschigen fachlichen Diskussion zwischen Industrie und Hochschulen sowie Produktion und Forschung verstanden wissen. Wir laden Sie deshalb auch in diesem Jahr wieder herzlich ein, zu unserer Tagung mit den nachfolgend genannten mikroelektronischen Packaging- Themen nach München zu kommen. Die bewährt offene Atmosphäre zwischen Vortragenden, Ausstellern und Teilnehmern bietet gute Voraussetzungen für Fachinformation, Kontaktaufnahme, Netzwerkpflege, Austausch zu aktuellen Themen oder Anbahnung neuer Projektideen.

Treffen Sie Fachkollegen aus Forschung, Produktentwicklung, Maschinenbau, Dienstleistung, Bedarfsträger, Materialanbieter, Fachleute aus Vertrieb, Hochschulen, Qualitätssicherung oder Applikation!

Donnerstag, 20. Oktober 2022

9:00-9:10 Eröffnung und Begrüßung

Chair: Martin Schneider-Ramelow, Fraunhofer IZM

9:10-10:25 AVT Löten

Chair: Martin Schneider-Ramelow, Fraunhofer IZM

Neuer technologischer Ansatz für die Löttechnik auf Argumentation thermodynamischer Einflüsse bei Lötprozessen, Landulf Skoda, Privat

Herausforderungen beim Löten großflächiger Substrate, Ventzeslav Rangelov, REK Innovation GmbH

Untersuchungen zum Löten von fine-pitch SMD-Bauteilen auf bedruckten Polymersubstraten, Lukas Auer, Artem Ivanov, University of Applied Sciences Landshut

10:25-10:45 Vorstellung der Aussteller

Chair: Dirk Schade, XYZTEC

10:45-11:30 Ausstellung und Kaffeepause

Chair: Ernst J. M. Eggelaar, Microtronic M. V. GmbH /IMAPS

11:30-12:45 Sensorik & Aktuatorik

Chair: Artem Ivanov, University of Applied Sciences Landshut

Copper Pillar Bumps für mikroakustische Hochfrequenzfilter Gregor Feiertag¹, Constanze Eulenkamp¹, Jakob Schober²¹: Hochschule München, ²: RF360 Europe GmbH a Qualcomm Company

Vorstellung eines hochpräzisen Platin-Temperatursensors zur Reinheitsanalyse von Gasen im ppm-Bereich, Lukas Mennicke, Klaus Hofmann, TU Darmstadt

In-situ Überwachung des Vernetzungsgrades und kinetische Analyse von Epoxidharzen für Verkapselungsprozesse im Electronic Packaging Corinna Niegisch¹, Sabine Haag¹, Tanja Braun², Ole Hölck², Martin Schneider-Ramelow^3
1: Robert Bosch GmbH, ²: Fraunhofer Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration
³: Technische Universität Berlin

12:45-13:45 Mittagspause und Fachausstellung

Chair: Ernst J. M. Eggelaar, Microtronic M. V. GmbH /IMAPS

13:45-15:00 Hochfrequenztechnologien

Chair: Indira Käpplinger, CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH

Drucktechnologien als Lösung für mmW Packages über 100 GHz, Georg Gramlich, Thomas Zwick, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

THz Komponenten und Modultechnik, Robin Kress, Christian Preuss, Nils Weimann, Universität Duisburg-Essen, Bauelemente der Höchstfrequenz-Elektronik

Miniaturized and Ultra-Broadband Fan-out Wafer-Level Package-based Modules for 6G Wireless Communication Michael Kaiser, Thi Huyen Le, Tanja Braun, Friedrich Müller, Ivan Ndip, Martin Schneider-Ramelow, Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration

15:00-15:30 Ausstellung und Kaffeepause

Chair: Ernst J. M. Eggelaar, Microtronic M. V. GmbH /IMAPS

15:30-17:10 Zuverlässigkeit & Simulation

Chair: Stefan Härter, Siemens AG / IMAPS- e.V.

Transiente elektro-thermisch gekoppelte Simulation mit LTspice-Modelle Modellerweiterungen und experimentelle Validierung Gregor Wiedemann, Ralph Schacht, BTU Cottbus - Senftenberg

Thermal reliability study using fluxfree and flux based solder pastes for SMD components Nihesh Mohan, Hannes Schwan, Gordon Elger, Institute of Innovative Mobility (IIMo), Technische Hochschule Ingolstadt

Application of Neural Networks to Solder Joint Reliability Prediction Andreas Zippelius¹, Maximilian Schmid², Gordon Elger^1
1: Technische Hochschule Ingolstadt, ²: Fraunhofer Institute for Transportation and Infrastructure Systems IVI

Evaluation of sintering interconnection by using µ-Raman Spectroscopy (µRS) and Finite Element Method E Liu, Sri Krishna Bhogaraju, Gordon Elger, Technische Hochschule Ingolstadt

17:15-18:00 Mitgliederversammlung

Am Nachmittag des ersten Konferenztages treffen sich die IMAPS-Verbandsmitglieder zur Mitgliederversammlung.

Chair: Martin Schneider-Ramelow, Fraunhofer IZM,

Ernst J. M. Eggelaar, Microtronic M. V. GmbH /IMAPS

19:00-23:00 Gemeinsames Abendessen in den Augustiner Gaststätten

Neuhauser Straße 16, 1. OG, Grüner Saal

Freitag, 21. Oktober 2022

9:00-10:15 Emerging Technologies

Chair: Thomas Bartnitzek, MicroHybrid

Wafer Level Chip Scale Package – vom Design bis zur Produktrealisierung Daniel Lieske, AEMtec GmbH

Approaches for the reduction of bonding pressure and temperature in Aluminum thermocompression wafer bonding Silvia Braun, Kevin Diex, Dirk Wünsch, Maik Wiemer, Harald Kuhn, Fraunhofer ENAS

Adhesive Bonding - Eine zuverlässige Integration von Elektronikmodulen in Textilien Lars Stagun, TU Berlin

10:15-11:00 Ausstellung und Kaffeepause

Chair: Ernst J. M. Eggelaar, Microtronic M. V. GmbH /IMAPS

11:00-13:00 Wachstumskern HIPS - High Performance Sensors

Chair: Jens Müller, TU Ilmenau

Potentiale von Si-LTCC-Verbundsubstraten aus industrieller Sicht Speaker: K. Baumgärtel | Micro-Hybrid Electronic GmbH, Hermsdorf

Eine neue Technologieplattform aus Silizium-Keramik Verbundsubstraten für Sensoren höchster Leistung, Speaker: F. Bechtold | VIA electronic GmbH, Hermsdorf

Entwicklung eines kontinuierlichen Foliengießprozesses für die Herstellung einer SiCer-fähigen LTCC-Keramik, Speaker: C. Motzkus, B. Capraro | Fraunhofer IKTS, Hermsdorf

Gefügeuntersuchungen an der Grenzfläche zwischen LTCC und Siliziumwafer in Mikrosystem-Substraten designet mit der SiCer-Technologie Speaker: H. Engelhardt, C. Motzkus, K.E. Freiberg, M.Seyring, S. Lippmann, B. Capraro, A.L. Görne | Fraunhofer IKTS, Hermsdorf

Impedanzsensor-Modul in SiCer-Technologie – Aufbau, Fluidik und Charakterisierung M. Fischer ¹, K. Schilling ², M. Krojer ², S. Lörracher², M. Frant ³, S. Gropp 1 und J. Müller ¹¹: Technische Universität Ilmenau, IMN MacroNano^®, ²: Ilmsens GmbH, Ilmenau, ³: IBA e.V. Heilbad Heiligenstadt

Packaging piezoresistiver Drucksensoren auf Basis der SiCer-Technologie Speaker: A. Cyriax ¹, M. Hintz ¹, C. Kleinholz ², R. Koppert ³, U. Krieger ⁴, T. Ortlepp ¹ 1: CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH, Erfurt, ²: Technische Universität Ilmenau, Ilmenau, ³: Siegert Thinfilm Technology GmbH, Hermsdorf, ⁴:Via electronic GmbH, Hermsdorf

13:00-13:15 Schlusswort und Ausblick

Chair: Martin Schneider-Ramelow, Fraunhofer IZM

TU Ilmenau schließt Projekt Taupunktsensor für säurehaltige Gase ab

Abb. 1: Ablösen der Goldelektrode von der LTCC nach dem SäuretestIn einem Verbundvorhaben mit zwei KMU wurde seitens der Technischen Universität Ilmenau ein Sensorelement auf LTCC-Basis entwickelt, mit dem es möglich sein wird, den Taupunkt säurehaltiger Gase aus Abgasanlagen in-situ zu bestimmen. Derartige Sensoren helfen, die Abgastemperatur von industriellen fossilen Brennanlagen niedrig zu halten, ohne Gefahr zu laufen, dass Säure im Abgasstrang kondensiert und den Schornstein zerstört. Damit wird das Absenken von Brenntemperaturen ermöglicht, was zu geringerem CO₂-Ausstoß führt.

Die Herausforderungen bei der Entwicklung stellten sich dem Fachgebiet Elektroniktechnologie wie folgt dar:

• dauerhafter Betrieb bei über 250 °C
• säurefeste Sensoroberfläche für die Impedanzmessung
• großer Signalhub im Betauungsfall, um keine Verfälschungen durch Zuleitungen zu haben
• integrierter Temperatursensor und
• geringe Wärmekapazität im Sensorbereich für effiziente Kühlung.

Die Hochtemperatur-AVT und auch die Sensorsteuerung waren Bestandteile der Arbeiten der Industriepartner.

Aufgrund der Einsatzbedingungen bot sich ein keramisches System auf Basis von Niedertemperaturkeramik (LTCC) an. Eine lokal geringere Wärmekapazität ist durch die Reduktion der LTCC-Lagenzahl erreichbar. Siebgedruckte Platin-Strukturen können zur Temperaturdetektion verwendet werden und typische LTCC-Systeme sind für den Hochtemperatureinsatz geeignet. Der Schwerpunkt der Entwicklungsarbeiten lag deshalb auf der Säurefestigkeit der LTCC inklusive Sensorstruktur und der Optimierung des Signalhubs im Betauungsfall. Zu Beginn des Projekts stand nicht fest, ob ein resistives oder kapazitives Messprinzip verwendet werden sollte. Bei der Messung auf resistiver Basis sind die metallischen Elektroden im direkten Kontakt mit dem säurehaltigen Medium während bei der Kapazitätsmessung eine Abdeckschicht zwischen Elektrodenstruktur und Betauungsschicht liegt. In beiden Fällen kommen Interdigitalelektroden zum Einsatz. In einem ersten Experiment wurde deshalb die Säurefestigkeit überprüft. Über einen Zeitraum von 30 Tagen wurden Proben zweier kommerzieller LTCC-Materialien mit verschiedenen siebgedruckten Edelmetallelektroden in Lösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen von Salpeter- und Schwefelsäure gelagert. Bei allen Materialkombinationen gab es Farbänderungen in der LTCC und die Strukturen lösten sich von der LTCC (Verlust der Haftfestigkeit, Abb. 1). Die metallischen Strukturen selbst blieben intakt. Dadurch entfiel die weitere Betrachtung des resistiven Messprinzips. Im zweiten Säurefestigkeitstest wurde aus einer Vielzahl von Abdeckgläsern eine Glasbeschichtung identifiziert, die unter den Testbedingungen einen stabilen Schutz bot. Abbildung 2 zeigt dazu einen schematischen Aufbau.

Abb. 2: Schematischer Aufbau des kapazitiven Sensors (Simulationsmodell)

Abb. 3: Demonstrator des Betauungssensors

Abb. 4: Messung der Kapazitätsänderung durch WasserschichtZur Optimierung des Sensorsignals bei gegebener Fläche wurde zunächst davon ausgegangen, dass eine hohe Auflösung der Interdigitalstruktur erforderlich ist. Mittels Siebdruck wurde mit der ausgewählten Elektrodenpaste eine Auflösung von 70µm Linienbreite und -abstand sicher erreicht. Über die Laserstrukturierung lies sich die Auflösung auf 30µm senken, was zu einem deutlichen Kapazitätszuwachs führte. Bei der elektromagnetischen Simulation der Elektroden inklusive Abdeckschicht stellte sich jedoch heraus, dass ein schmaler Elektrodenabstand bei identischer Abdeckungsschichtdicke zu einem geringeren Signalhub im Betauungsfall führt. Der Demonstrator wurde deshalb in der kostengünstigeren Siebdruckvariante gefertigt und charakterisiert. Abbildung 3 zeigt ein glasabgedecktes Sensorelement mit kreisförmiger Interdigitalstruktur und Temperatursensor in Mäanderformat. Die Messung des Signalhubs wurde mit einem Wasserzerstäuber nachempfunden (Abb. 4). Eine detaillierte Darstellung der Projektergebnisse erfolgte zur CICMT 2022 in Wien. Die Projektbeteiligten möchten an dieser Stelle ihren Dank für die Projektförderung unter dem BMBF-ZIM-Programm „Zentrales Innovationsprogramm für kleine und mittlere Unternehmen (KMU)“ unter der Vertragsnummer FKZ: ZF4030903WM9 ausdrücken.

Veranstaltungskalender

Dieser Kalender gilt unter Vorbehalt. Bitte beachten Sie die Informationen und Hinweise der Veranstalter auf den entsprechenden Webseiten!

IMAPS Deutschland – Ihre Vereinigung für Aufbau- und Verbindungstechnik

IMAPS Deutschland, Teil der ‚International Microelectronics and Packaging Society' (IMAPS), stellt seit 1973 in Deutschland das Forum für alle dar, die sich mit Mikroelektronik und Aufbau- und Verbindungstechnik beschäftigen. Mit fast 300 Mitgliedern verfolgen wir im Wesentlichen drei wichtige Ziele:

• wir verbinden Wissenschaft und Praxis
• wir sorgen für den Informationsaustausch unter unseren Mitgliedern und
• wir vertreten den Standpunkt unserer Mitglieder in internationalen Gremien.

Impressum

IMAPS Deutschland e. V.
Kleingrötzing 1, D-84494 Neumarkt-St. Veit

1. Vorsitzender: Prof. Dr.-Ing. Martin Schneider-Ramelow, Institutsleiter Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM),
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Schatzmeister
(bei Fragen zu Mitgliedschaft und Beitrag):
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Ausführliche Kontaktinformationen zu den Vorstandsmitgliedern finden Sie unter www.imaps.de

(Vorstand)