A transferência de massa através de carimbos elastoméricos atinge resultados industriais

A produção de circuitos integrados em wafers semicondutores revolucionou a indústria eletrônica. A próxima revolução pode vir com transferência de alto rendimento e integração de múltiplos microdispositivos em outros substratos com tecnologia semelhante a um carimbo de borracha.

Os circuitos integrados ou 'chips' substituíram os componentes discretos e as juntas soldadas da eletrônica convencional por muitos elementos de circuito em um wafer semicondutor. Isto facilitou funcionalidade e desempenho cada vez maiores, tamanhos e pesos significativamente menores e menor consumo de energia. Também reduziu custos e desperdícios de produção e testes. Os circuitos integrados fotônicos estão fazendo o mesmo para dispositivos ópticos e optoeletrônicos. À medida que as demandas de desempenho continuam a aumentar, alcançar o dimensionamento de dispositivos e a redução de custos requer um novo modus operandi. A integração heterogênea une componentes diferentes e fabricados separadamente em uma plataforma comum no chamado sistema em pacote. O projecto MICROPRINCE financiado pela UE estabeleceu uma linha piloto de fundição para integração heterogénea baseada numa das técnicas mais promissoras em desenvolvimento nos últimos 15 anos. Um portfólio diversificado de demonstradores abre caminho para que inovadores agilizem a preparação da produção de seus dispositivos inovadores em campos multidisciplinares.

Com o aumento da complexidade dos componentes e dos produtos, a probabilidade de falhas aumenta, aumentando o desperdício e os custos e diminuindo o rendimento. A integração de múltiplos “chiplets” ou subsistemas é mais prática e económica do que a produção de sistemas monolíticos. Uma das abordagens mais promissoras é a impressão por microtransferência (μTP), também chamada de transferência em massa. O μTP usa um carimbo elastomérico para mover milhares de chips ou dispositivos em microescala fabricados por wafer de um substrato para outro, como a tinta em uma almofada de tinta é transferida para o papel. Até agora, a técnica era usada principalmente em laboratórios de pesquisa científica.

A MICROPRINCE estabeleceu uma linha piloto μTP na sala limpa da X-FAB MEMS Foundry e lançou quatro produtos de alta tecnologia. Eram placas Hall de arsenieto de gálio para sensores de corrente de próxima geração, filtros de resposta do olho humano para sensores de luz ambiente, LEDs de nitreto de gálio para módulos de iluminação ambiente de automóveis e fotodiodos de fosfeto de índio em circuitos fotônicos de silício. Esses produtos foram utilizados em demonstradores funcionais de sensores de luz ambiente, drivers/pacotes de iluminação ambiente de automóveis e espectrômetros infravermelhos fotônicos de silício integrados. De acordo com Sebastian Wicht, coordenador da MICROPRINCE e gerente de programa de impressão por transferência na X-FAB MEMS Foundry, “além de A criação da linha piloto µTP e o desenvolvimento de processos genéricos apoiaram o excelente potencial do µTP para integração 3D com alto rendimento, rendimento e precisão de alinhamento. Demonstramos rendimentos de impressão ou transferência de até 99%, com desalinhamentos abaixo de 1,0 µm. Dispositivos com tamanhos tão pequenos quanto 100 µm x 100 µm x 5 µm foram efetivamente transferidos e empilhados em matrizes alvo semicondutoras de óxido metálico complementar.”

O µTP permite a transferência de milhares de microdispositivos em uma única etapa com excelente precisão para um rendimento muito alto a um custo comparativamente baixo. Supera as tecnologias de ponta na minimização do tamanho da embalagem e quase elimina o desperdício de materiais e elementos caros. Wicht conclui: “O MICROPRINCE abriu o caminho para a implementação industrial de µTP para integração 3D e heterogênea. Apoiará o desenvolvimento de produtos inovadores com desempenho superior, embalagens menores ou mesmo novas funcionalidades em áreas que vão desde produtos industriais e de consumo até a biomedicina.” Os clientes interessados ​​são incentivados a entrar em contato com a X-FAB MEMS Foundry para trazer suas ideias para novas aplicações para o setor de produção.

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