Forschen heißt immer auch: Ausprobieren und Neues wagen. Forschungsinstitute, Universitäten und KMUs produzieren nicht in Massen, sondern innovative Prototypen in kleiner Stückzahl. Die Herausforderung dabei: Um einen elektronischen Chip herzustellen, muss ein integrierter Schaltkreis auf ein winziges Halbleiterplättchen unter schwierigsten Produktionsbedingungen aufgebracht werden – und dieser Herstellungsprozess ist sehr teuer. Dies betrifft auch das Fan-out Wafer Level Packaging. Die Multi-Project-Wafer-Methode hilft auch hier: Sechs bis zehn Kunden tun sich zusammen und produzieren gemeinsam auf einem Wafer verschiedene Chips. Die Entwicklungskosten werden geteilt und damit bezahlbar. Anstatt eine ganze Tafel Schokolade zu kaufen, tut man sich mit Anderen zusammen und kauft eine Pralinenschachtel –jeder zahlt seinen Anteil des Preises und bekommt seine Wunschpraline.

Verwaltet wird dieser Service von der Plattform EUROPRACTICE IC Service. Die Plattform wurde 1995 mit dem Ziel gegründet, kleinen Unternehmen und Forschungsinstituten dabei zu helfen, Siliziumchips in geringer Stückzahl zu produzieren. Seit 2019 ist auch das Fraunhofer IZM Mitglied der Plattform und erweitert das Angebot: Neben der Herstellung von elektronischen Chips ist jetzt auch Advanced Packaging nach der Multi-Project-Wafer-Methode möglich.

Der Weg zum individuellen Chip-Package
Jeder, der ein Packaging für weniger als 100 elektronische Komponenten benötigt, ist angesprochen: Als erstes müssen sich die interessierten Kunden bei Europractice auf der Webseite registrieren. Es wird eine Vertraulichkeitsvereinbarung unterzeichnet und anschließend die Materialdaten ausgetauscht. Der Kunde bekommt einen Foliensatz mit Designrichtlinien, auf deren Basis er sein individuelles Packaging-Design in Zusammenarbeit mit den Experten von Fraunhofer entwirft. „Extrawünsche, wie z.B. eine kleinere Package Outline, sind möglich“, betont Dr. Tanja Braun, Gruppenleiterin am Fraunhofer IZM, „kosten aber extra.“ Dann wird das Packaging der elektronischen Chips in den Reinräumen des Fraunhofer IZM realisiert. Nach ungefähr vier Monaten erhält der Kunde schließlich seine verpackten Chips.

Die Vorteile liegen auf der Hand: Anstatt die Gesamtkosten für das Packaging eines ganzen Wafers zu zahlen, muss der Kunde nur für die Stückzahl aufkommen, die er tatsächlich benötigt. Er zahlt beispielsweise für 20 bis 30 Chips nur ein Zehntel des Preises – und hat genug Prototypen, um zu experimentieren. Außerdem profitieren die Interessenten von der aktuellsten Packaging-Technologie, die es gerade auf dem Markt gibt: dem Fan-out Wafer Level Packaging. Technologische Basis des FOWLP ist ein rekonfigurierter, gemoldeter Wafer mit eingebetteten Chips und einer Dünnfilm-Umverdrahtungslage, die zusammen ein SMD-kompatibles Package ergeben. Die Hauptvorteile des FOWLP sind ein sehr dünnes, weil substratloses Package, der geringe thermische Widerstand, gute HF Eigenschaften aufgrund kurzer und planarer elektrischer Verbindungen zusammen mit einer bumplosen Chipverbindung anstelle von Drahtbonds oder Lötkontakten.

Dieses Jahr geht die Zusammenarbeit von EUROPRACTICE und Fraunhofer IZM mit einem Early Access Run an den Start: Sechs bis zehn Kunden sollen sich einen Wafer teilen und so kostengünstig ihre Prototypen fertigen. Dr. Tanja Braun fasst zusammen: „So wird individuelles elektronisches Packaging auch für Forschungsinstitute bezahlbar – es gibt sozusagen Pralinen für die Forschung!“

(Text: Lena Fiedler)