Energy of smart objects

Kurzbeschreibung

© Fraunhofer EMFT
Ultradünnes Chip-Folien-Package im QFN-Format

Bis zu 24 Milliarden vernetzte Gegenstände soll es Prognosen zufolge 2020 weltweit geben – mehr als ein Drittel davon entfällt auf „smarte“ Alltagsgegenstände, die im Internet of Things (IoT) kommunizieren und interagieren. Einen Knackpunkt stellt dabei die Energieversorgung dar: Die smarten Objekte müssen energieautark sein, um über einen möglichst langen Zeitraum  arbeiten zu können. Im EU-Projekt EnSO (Energy for Smart Objects) arbeiten 39 Partnerinnen und Partner aus acht Ländern an neuen Lösungen für eine intelligente Energieversorgung.

Ziel ist die Entwicklung so genannter AMES (Autonomous Micro Energy Sources). AMES vereinen verschiedene Elemente wie Energy-Harvesting, Energiemanagement sowie Mikro- Energiespeicher, um eine im Idealfall lebenslange Betriebsdauer zu ermöglichen. Forschende der Fraunhofer EMFT entwickeln im Rahmen des Projekts Konzepte und Technologien zur Integration und Einbettung elektronischer Mikrochips in autonome Energieversorgungseinheiten. Die Bauhöhe der kompakten Packages wird dabei deutlich unter einem Millimeter liegen. Zudem werden die Packages mechanisch verformbar sein, um sie an verschiedene Umgebungsformen anpassen zu können. Dazu haben die Münchener Expertinnen und Experten einen sehr dünnen, biegsamen Siliziumtestchip in ein ultraflaches Foliengehäuse eingebettet. Für die Kontaktierung werden zur Zeit verschiedene Technologiekonzepte erprobt:

Gute Erfolge wurden mit der Flip-Chip Kontaktierung bei denen der Chip Face-down auf eine Verdrahtungsfolie gesetzt, kontaktiert und eingebettet wird, erzielt. Die neuen Packages erwiesen sich in ersten Zuverlässigkeitstest robust. Parallel wurde ein neues Konzept entwickelt bei dem der Chip Face-up auf eine Folie gesetzt und mit einer Vergussmasse eingebettet wird. Die elektrische Kontaktierung und die Erstellung der Verdrahtungsebene erfolgte bei einem ersten Muster mittels Laseröffnung der Vias und Schablonendruck von Kontakten und Fan-Out– Verdrahtung. In einer nächsten Version sollen die Anschlüsse dann mittels etablierter Verfahren der Dünnfilm-Lithographie realisiert werden. Erst damit lassen sich Packages für Chips mit anspruchsvollen Pad-Geometrien herstellen.

 

Partner

  • AGENCIA ESTATAL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS/ Institute of Microelectronics of Barcelona IMB-CNM, Spain
  • AED ENGINEERING GMBH, Germany
  • AIRBUS DEFENCE AND SPACE, Germany
  • ALPWISE, France
  • APPLIED MATERIALS GMBH & CO KG, Germany
  • BASF SCHWEIZ AG, Switzerland
  • CESKE VYSOKE UCENI TECHNICKE V PRAZE, Czech republic
  • COMMISSARIAT A L ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES, France
  • EDITAG SAS, France
  • ENERBEE, France
  • Evalan BV, Netherlands
  • FRAUNHOFER GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG (Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, Fraunhofer - Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörper - Technologien EMFT), Germany
  • GAS NATURAL SDG SA, Spain
  • GEMALTO SA, France
  • GN RESOUND AS, Denmark
  • GREMAN UMR 7347/ Université de Tours - CNRS - CEA – INSA, France
  • HENKEL ELECTRONIC MATERIALS, Belgium
  • IDNEO TECHNOLOGIES SL, Spain
  • Maastricht Instruments, Netherlands
  • MEYER BURGER, Netherlands
  • NEDERLANDSE ORGANISATIE VOOR TOEGEPAST/ NATUURWETENSCHAP ONDERZOEK, Holst Center, Netherlands
  • NORDSON BV, Netherlands
  • O-FLEXX TECHNOLOGIES GMBH, Germany
  • OJMAR SA, Spain
  • OPHTIMALIA, France
  • PRAYON S.A, Belgium
  • SKF BV, Netherlands
  • SKF FRANCE, France
  • SOLEMS SA, France
  • STMICROELECTRONIC (TOURS) SAS, France
  • UNIVERSITE DE LIEGE, Belgium
  • UNIVERSITE DE LORRAINE / CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE, France
  • UNIVERSITE FRANCOIS RABELAIS DE TOURS / CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
  • UNIVERSITEIT MAASTRICHT, Netherlands
  • VON ARDENNE GMBH, Germany

Gefördert

Das Projekt wird durch die ECSEL-Initiative im Europäischen Rahmenprogramm für Forschung und Innovation „HORIZON 2020“ (grant agreement no. 692482) sowie das BMBF gefördert.