Heterogene Integration von Substraten mittels nanoporöser Metallschichten

Vorhabenbeschreibung:

Die 3D Integration und die hermetisch dichte Verkapselung von Mikro-elektro-mechanischen Systemen und Mikroelektronik ist für eine Vielzahl von Anwendungen von essentieller Bedeutung. Das Verbinden zweier Substrate verschiedener Materialien stellt aufgrund ihrer unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten eine Herausforderung an das Fügeverfahren dar. Aus diesem Grund wurde in den letzten Jahren verstärkt an Technologien geforscht, die einen geringen Energieeintrag an der benötigten Fügestelle ermöglichen. Die Erarbeitung eines Fügeverfahrens unter Verwendung nanoporöser Metallschichten (NPMS) adressiert diesen wesentlichen Forschungsschwerpunkt zur Senkung der thermischen Belastung der Bauteile beim Fügen. Zur Herstellung solcher NPMS soll in dem Forschungsvorhaben HeInaMet die elektrochemische Legierungsabscheidung von AuSn mit anschließendem Ablegieren des unedleren Metalls erarbeitet werden. Man unterscheidet zwei Arten des Ablegierens: das elektrochemische und chemische Ätzen. Da die Ätzzeiten für das selektive chemische Ätzen sehr lang sind, liegt der Fokus auf der Erarbeitung eines elektrochemischen Ätzprozesses. Weiterhin soll die minimale NPMS Dicke ermittelt werden, so dass die Prozesszeit und letztlich auch die Materialkosten für die jeweiligen Fügeprozesse optimiert werden können. Der Fügeprozess an sich soll dabei mit branchenüblichem Equipment durchgeführt werden, um den Transfer in die Industrie zu erleichtern. Die Projektergebnisse sind für KMU von großem Nutzen. Neben den Erkenntnissen für die Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) ermöglicht die Herstellung hochporöser Materialien deren Einsatz für die Bereiche der Gas- und Flüssigkeitsanalytik sowie der Mikrofluidik. Das Fügeverfahren mit NPMS dient somit zur Erweiterung der Produktpalette sowie des Kundenkreises im Bereich der AVT durch das Fügen unterschiedlicher Materialien. Weiterhin ist auch die Erschließung eines neuen Geschäftsfeldes im Bereich der analytischen Sensorik denkbar.