Fraunhofer-Institut für Elektronische Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFT
Siebdrucker beim Rolle-zu-Rolle-Verfahren für flexible Elektronik
Rolle-zu-Rolle-Verfahren für flexible Elektronik
Flexible Elektronik bedeutet die Produktion von elektronischen Komponenten und Systemen auf mechanisch biegbaren Substraten. Flexible hybride Elektronik wiederum bezieht sich auf die Auswahl von Produktionstechnologien, die am besten für die jeweilige Applikation geeignet sind. Additive Druckverfahren und lithografisch definierte und geätzte Kupferstrukturen sind etablierte Technologien für Produktion von Verdrahtungssystemen. Die Rolle-zu-Rolle-Verfahren des Fraunhofer EMFT beinhaltet zusätzlich Technologien für Montage, IC Integration und Packaging.
| Laminierung | Lamination verschiedenster Folien unter Druck und Temperatur mittels Heizrollen. Typische Anwendungen sind die Lamination von Trockenfilm Resist zur Vorbereitung der photolithografischen Strukturierung oder die Passivierung mit klebstoffbeschichteten Deckfolien. Einstellbare Prozessparameter sind Temperatur, Druck und Vorschubgeschwindigkeit. Die Prozessierung erfolgt an einem Gerät der Firma Stork. |
| UV-Lithografie | UV Lithografie zur Erzeugung einer Maskenstruktur im Stop&Go Verfahren in den Resist eines Folienschichtsystems. Neben Proximity- und Kontaktbelichtung bietet die Anlage eine automatische Mustererkennung zur Ausrichtung der Maske. Das Gerät der Firma Ciposa erlaubt eine Verarbeitung von Folienrollen mit einer Breite von 215 mm mit 9“-Masken. |
| Entwicklung | Fixierung und Entwicklung einer belichteten Resistschicht mittels Sprühentwickler. An den Stellen, wo der Resist wegentwickelt ist, kann die Metallisierung anschließend galvanisch verstärkt oder geätzt werden. Die Prozessierung erfolgt an einem Gerät der Firma Höllmüller. |
| Galvanik | Abscheidung von Kupfer mit einer Dicke von mehreren μm auf vormetallisierten und strukturierten Polymerfilmen (pattern plating) mittels einer kontinuierlich arbeitenden Galvanik Anlage. Der Prozess teilt sich in eine Niederstrom Vorgalvanik und die Hauptgalvanik mit höherem Strom. |
| Ätzen | Gleichmäßiges Ätzen metallisierter Folien in der kontinuierlich arbeitenden Sprühätzanlage. Der modulare Aufbau der Anlage ermöglicht einen schnellen Wechsel des Ätzmediums, so dass verschiedene Metalle geätzt werden können. Die Prozessierung erfolgt an einem Gerät der Firma Schmid. |
| Plasmaätzen | Oberflächenkonditionierung und Ätzen von Folien und polymeren Beschichtungen im Durchlaufverfahren von Rolle zu Rolle mittels Plasma Anlage. Als Ätzgase werden Stickstoff, Sauerstoff und CF4 verwendet. |
| Siebdruck | Drucken verschiedenster Pasten (Leitpaste, Elektrolumineszenz, Dielektrikum, Halbleiter) strukturiert auf eine Folie von Rolle-zu-Rolle mit einer Siebdruck-Anlage. Neben der anschließenden UV- und Konvektionsofentrocknung ist eine automatische Mustererkennung implementiert, um Multilayersysteme zu realisieren. |
| Laserbearbeitung | Bearbeitung der Folien mit einem UV-Laser (355nm). Lokale Abtragung von Material aus der Deckschicht in Form von Gräben oder Löchern. Ebenso ist das Schneiden durch alle Folienschichten möglich. Damit lassen sich Vias öffnen, Komponenten aus dem Folienverbund herauslösen, Schichten strukturieren, Markierungen in Form von Text oder Symbolen schreiben oder auch Schichtwiderstände trimmen. Die Justagegenauigkeit liegt bei 50 μm. Die Prozessierung erfolgt an einem Gerät der Fa. LS Systems. |
| Umwickler | Wickeln von Folienbändern von einer Rolle auf die andere, dabei werden Bänder exakt zusammengefügt und winkeltreu parallel oder senkrecht zur Laufrichtung der Folie geschnitten. Links/Rechts-Lauf, Bandkantensteuerung, Längenmessung und einstellbare Bandspannung ermöglichen eine optimale Konditionierung der Folienrollen. Die Bearbeitung erfolgt an einer Anlage der Firma db-matic. |
| Pick & Laminate | Automatisierte Assemblierung und elektrische Kontaktierung von Folienkomponenten (wie flexible Batterien, Displays, Solarzellen oder andere Subsysteme) auf ein Basissubstrat, das entweder als Bogen oder als Rolle zugeführt wird. |
| Digitale UV-Fotolithografie | Masken-freie digitale fotolithografische Prozesse in Rolle-zu-Rolle mit einer lateralen Auflösung von bis zu 5 µm. Die modernste Anlage ermöglicht eine kontinuierliche Bearbeitung in einem „step&repeat“ Verfahren von Folien mit einer höchsten Registrierungsgenauigkeit und einer Substratbreite von bis zu 305 mm ohne Limitierung in der Länge. |
| Rolle-zu-Rolle Chip Bonding | Rolle-zu-Rolle-Verfahren von verschiedenen Bauteilen auf Folien von bare dies bis zu SMD-Komponenten von Wafers, Trays und Reels. Wahlweise face-up oder Flip-Chip Montage. Kontaktierungstechniken sind Löten, ACA-Montage und leitfähige Klebstoffe. Die modernste Anlage ermöglicht eine kontinuierliche Bearbeitung in einem „step&repeat“ Verfahren von Folien mit einer höchsten Registrierungsgenauigkeit und einer Substratbreite von bis zu 305 mm ohne Limitierung in der Länge. |
| High-Precision Chip Bonding | Ein hochpräzises Bonding- und Platzierungssystem mit einer Genauigkeit im Submikrometerbereich (0,3 µm Platzierung bei 3σ und 0,08 µm Ausrichtung), einer hohen Bondkraft von bis zu 1000 N und fortschrittlichen Funktionen wie Prozessgasunterstützung (N₂ / Ameisensäure) und integrierter UV-Härtung. Das System eignet sich ideal für die Entwicklung und Prototypenfertigung von High-End-Bonding-Technologien, darunter Ultra-Fine-Pitch-Flip-Chip-Bonding, Thermokompressionsbonding und Assemblierungen unter kontrollierter Atmosphäre. |
| 3D-Stacking von Folien-Elektroniken | Eine neue Anlage zum Übereinander-Stapeln von funktionalen, großflächigen Folien-Bögen ist gerade im Aufbau. Dies wird eine neue Perspektive zu Herstellung von 3d-gestapelten Chip-Folien-Interposern am Fraunhofer EMFT eröffnen. |
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