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PublicationProcess optimization and biocompatibility of cell carriers suitable for automated magnetic manipulation( 2012)
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PublicationNovel test structures for hermetictiy testing of wafer bonding technologies( 2010)Many Micro-Electro-Mechanical System (MEMS) devices such as gyroscopes, accelerometers, infrared uncooled arrays, radio frequency (RF) resonators etc. require vacuum packaging. In this paper novel MEMS resonators designed as double ended tuning forks (DETF) with pressure sensitive quality factor are presented. The study of different DETF-designs clearly identified the strucutres' ability to monitor the inside cavity pressure of hermetically sealed micro packages. Therefore a new test vehicle for the development and long-time reliability of hermetic wafer bonding technologies can be provided.
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Publication3D interconnect technologies for advanced MEMS/NEMS applications( 2010)3D integration and wafer level packaging (WLP) with through-silicon vias offer benefits like reduced footprint and improved performance. CMOS imaging sensors is one of the first successful introductions of a product with TSVs on the market, and 3D integrated memory stacks are expected to follow soon. Also sensor and actuator systems based on micro- and nano-electromechanical systems (MEMS/NEMS) will greatly benefit from WLP and 3D integration of the transducers and their readout and controller ICs. Ultimately, heterogeneous integration of different device technologies will allow the fabrication of MEMS/IC and NEMS/IC products with new and improved functionalities. For this to become a reality, cost-effective and reliable 3D integration technologies need to be developed. This paper gives an overview and reports on the current status of 3D interconnect technologies that will enable 3D integration for advanced MEMS/NEMS applications.
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PublicationReliability of through silicon via technologies( 2010)A lot of technologies are suggested to build up 3-dimensional integrated systems. Due to the relatively short history of 3D-integration attempts most of these technologies are still far away of being mature modules. After a period of time with public relation for 3D-integration by presenting new technological results, now it is necessary to turn attention towards practicability and value for products. The key word is reliability.
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PublicationBCB with nano-filled BaSrTiO3 for thin film capacitors( 2009)A BaSrTiO3-BCB composite was developed for spin-coating to integrate capacitors into multilayer wiring for Wafer Level Packaging (WLP) and System in Package (SiP). The size of nanoscale barium strontium titanate crystallite size was measured as 24 nm. The matrix for the composite was BCB with 63 wt.-% solids dissolved in mesitylene. Various dispersants were tested to find the best surfactant for the stabilization of BaSrTiO3 in mesitylene, which is compatible with BCB. The optimum dispersant was used for preparation of suspensions with a solid loading of 20 35 wt.-% BaSrTiO3 dispersed in mesitylene using 5.0 - 10 wt.-% dispersant. The resulting average layer thickness of the cured composite is in the range of 1.7 mu m. These films can be easily integrated into existing thin film multilayer built-up wiring structures. The relative dielectric constant epsilon(r) of the investigated BaSrTiO3-BCB composite is 31. The breakdown voltage of the exceeds 170 V for 1.7 urn thickness which equals a dielectric strength of 1.0 MV/cm. High reliability was proven for humidity storage (85 degrees C and 85% rel. humidity, 2000 hrs) and thermal cycling from (AATC from 55 degrees C to +125 degrees C, 2000 cycles).
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PublicationQualifizierung eines inline Qualitätskontroll-Verfahrens zum Leitkleben von SMD-Baugruppen( 2009)Bei vielen Verbindungstechniken spielt die Reinheit der Oberflächen eine entscheidende Rolle für die Qualität und die Zuverlässigkeit der resultierenden Verbindungen. Deshalb wurden am Beispiel des elektrisch isotrop leitfähigen SMD-Klebens (surface mounted devices) zwei derzeit bestehende Hemmnisse für eine qualitätsgesicherte Klebtechnik durch die folgenden Maßnahmen überwunden: Qualifizierung einer neuartigen inline-fähigen Oberflächenanalytik, die die Reinheit der Klebflächen direkt vor dem Kleben prüft. Technologische Bestimmung von Kontaminationsniveaus, die aussagen, welche Kontaminationen (Art, Menge) kritisch sind und welche unkritisch. Hierzu erfolgte zuerst die klassische oberflächenanalytische Charakterisierung der Leiterplatten. Dann folgte die Herstellung definiert kontaminierter Leiterplatten mit folgenden Chemikalien und Kontaminationsgraden von klein bis sehr hoch: Reiniger gegen Flussmittel und Trennmittel; Flussmittel; künstlicher Schweiß; Silikonöl. Als neuartige, inline-fähige Oberflächenanalytik wurde die Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) ausgewählt. Das Gerät erfordert in der Nähe der zu untersuchenden Oberflächen nur einen geringen Platzbedarf. Zur Optimierung der Messbedingung sind die Anregungs- und Messparameter an die ausgewählten Leiterplattenwerkstoffe angepasst worden. Die Messzeit einer Einzelmessung lag im Bereich von einer Sekunde. Für die definiert kontaminierten Leiterplatten wurde ein Verfahren erarbeitet, mit dem ein im industriellen Betrieb zuverlässiger Einsatz möglich ist. In einem Sonderversuch wurden Fingerabdrücke auf den Leiterbahnmetallisierungen klar von sauberen Metallisierungen unterschieden. Zur technologischen Bestimmung von kritischen Kontaminationsgrenzen wurden SMD-Klebungen hergestellt. Dies waren 0603- und 1206-Bauelemente (0-Ohm-Widerstände) auf FR4- Leiterplatten. Dabei fanden drei unterschiedliche elektrisch isotrop leitfähige Klebstoffe Verwendung, die alle auf Epoxidharzen basierten. Auf den definiert kontaminierten Leiterplatten wurden insgesamt ca. 22700 Bauelemente verklebt. Vor und nach Alterungen wurden mittels 4-Punkt-Messung die elektrischen Kontaktwiderstände bestimmt, weiterhin die Abscherkräfte und -modi. Die Alterungen waren 200 h, 500 h und 1000 h Feuchteauslagerung (80 °C/85 % RH) bzw. 200, 500 und 1000 thermische Zyklen. Für 96 Einzelfälle wurden die kritischen Kontaminationsgrenzen bestimmt, die zu 12 Kontaminationsgrenzen für jede der 12 Kombinationen Klebstoff plus Kontaminationsart verallgemeinert wurden. Ein Vergleich dieser Kontaminationsgrenzen mit den Empfindlichkeiten bzw. Auflösungen der UBS bei den verwendeten Leiterbahnmetallisierungen und Kontaminationsarten erbrachte folgenden Schluß: Die LIBS lässt sich für die hier untersuchten Systeme sinnvoll zur Qualitätssicherung einsetzen, indem diese kritischen Kontaminationsgrenzen bei den Leiterplatten vor dem Verkleben Inline überwacht werden. Zum Einsatz der UBS als Qualitätskontrollverfahren sind im Bericht außerdem Aspekte zur Wartung und Reparatur von LIBS-Systemen, Sicherheitsaspekte sowie eine Verfahrenesvorschrift LIBS-Analyse als inline Qualitätskontroll-Verfahren zum Leitkleben von SMD-Baugruppen aufgeführt. LIBS wird häufig als quasi zerstörungsfrei bezeichnet. Technologische Untersuchungen (Abscherkräfte und Kontaktwiderstände nach Thermozyklen und warmer Feuchte) bestätigten, dass die LIBS-Analyse mit anschließendem Verkleben keine Unterschiede im Vergleich zu nicht mit LIBS analysierten Leiterplatten bewirkt.
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PublicationHighly integrated polymer-based technology platform for in-vitro diagnostics( 2008)Systems for in-vitro diagnostics are of great interest especially in the point-of-care diagnostic market. Specialized integrated approaches have already been developed and successfully marketed, but were mainly focused on basic blood parameter determination. This paper describes a new, more flexible approach for an in-vitro diagnostic cartridge, which is able to hold different types of sensors (optical and electrochemical), integrated reagents as well as integrated microfluidic actuators. The platform will be capable of running both protein and nucleic acid analysis.
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