Flexible Mehrlagen-Schaltungen in Dünnschichttechnik: Technologien und Charakteristika

Abstract:
Die zunehmende Komplexität von elektrischen Schaltungen und Systemen führt zu steigenden Anforderungen an die enthaltenen Verbindungselemente, bzw. an die Schaltungsträger selber. Diese Verbindungselemente und Schaltungsträger erfüllen eine essentielle Aufgabe beim effektiven Aufbau eines elektrischen Systems: denkt man nur an den Aufwand für die Optimierung von einzelnen Komponenten, sollten diese auch möglichst effizient verbunden werden. Herkömmliche Schaltungsträger werden mit Leiterplattentechnik (PCB) realisiert, die allerdings bezüglich der erreichbaren minimalen Strukturgrößen und bezüglich der verfügbaren Substratmaterialien (beispielsweise können in der Dünnschichttechnik auch Keramikmaterialien verwendet werden) eingeschränkt ist. Die Dünnschichttechnik liegt mit den erreichbaren Strukturgrößen zwischen der klassischen Leiterplattentechnik und der Halbleitertechnologie, und kann Leiterbahngeometrien im Bereich von 10 µm und darunter realisieren. Dies bietet die Möglichkeit für eine große Zahl an Anwendungen Träger- und Verbindungssubstrate herzustellen, die ein hohes Maß an Integration ermöglichen. Typische Anwendungsfelder hierfür sind z.B. Telekommunikation, RF-Systeme, oder Medizintechnikprodukte. Alternativ zu den standardmäßig verwendeten starren Substraten, und oft für anspruchsvollere Lösungen, wird die Dünnschichttechnik mittlerweile auch vermehrt zur Herstellung flexibler Substrate verwendet. Besonders für medizinische Anwendungen ist hierbei oft die Auswahl des Substratmaterials und der Leiterbahnen auf biokompatible und biostabile Materialien eingeschränkt. Dies bringt ganz neue Anforderungen bezüglich Handhabung und Herstellungsverfahren solcher flexibler Schaltungsträger mit sich. Dieser Artikel beschreibt Fertigungsverfahren zur Herstellung flexibler Dünnschichtschaltungen, und zeigt Ergebnisse aus Lebensdauertests bis > 60.000 Biegezyklen, die an Teststrukturen verschiedener Materialien ermittelt wurden.