Millimeterwellen Radarsensor auf Basis von 3D Film-Assisted Transfer Molding Technologie (RAFAM)

Abstract

Das Ziel des Forschungsvorhabens RAFAM war, auf Basis 3D-strukturierter und metallisierter Epoxy Molding Compound (EMC) Packages mit einer optimierten Aufbau- und Verbindungstechnik hocheffiziente Antennenstrukturen für den Frequenzbereich über 100 GHz zu integrieren und zu ermöglichen. Zu Beginn wurden unter Berücksichtung der technologischen Anforderungen an Materialien, Prozesse und Toleranzen Systemkonzepte und mögliche Prozessketten ausgearbeitet. Für das Packaging der MMIC wurden laserdirektstrukturierbare EMC ausgewählt und umfassend im Hinblick auf die HF-Eigenschaften charakterisiert. Der Prozess zur Realisierung der Leiterbahnstrukturen mit der erforderlichen Performance auf der Packageoberfläche mittels Laserstrukturierung und selektiver Metallisierung wurde optimiert. In Ergänzung zur LDS-Technologie wurden auch Versuche zum Aerosol Jetten von Silbertinten durchgeführt, wobei diese Variante nicht weiterverfolgt wurde. Verschiedene Antennentypen auf dem Package sowie die Ankontaktierung von MMIC auf EMC wurden konzipiert und simuliert. Auf Basis der Simulation wurde ein breitbandiges MMIC Fan-Out und zwei unabhängige integrierte 3D-Breitbandantennen für Radaranwendungen entwickelt sowie die Fusion des Fan-Outs und der Antennen zu je einem neuartigen Millimeterwellensystem. Zur experimentellen Verifikation wurden Testsubstrate mit Kalibrations- und Antennenstrukturen konzipiert, hergestellt und charakterisiert. Dabei wurde der Film Assisted Molding (FAM)- sowie Laserstrukturierungs- und Metallisierungsprozess optimiert. Für den FAM-Prozess wurde ein Werkzeugkonzept mit minimierten Toleranzketten basierend auf einem Stammwerkzeug und verschiedenen Einsätzen entworfen. Das Werkzeug wurde aufgebaut und mit den ausgewählten EMC abgemustert. Um den HF-Übergang zwischen den chipseitigen Pads und der CPW-Leitungsstruktur auf der Moldoberfläche zu charakterisieren, wurden zuerst passive Chips mit Kalibrationsstrukturen, welche vor dem Moldingprozess auf PCB bestückt wurden, eingesetzt. Damit konnte die Prozesskette zum Aufbau von kompletten Systemen mit Chips und passiven Strukturen auf dem ummoldeten Package untersucht und optimiert werden. Mit diesen Erkenntnissen sollte final ein Demonstrator aufgebaut werden. Aufgrund von technologischen Schwierigkeiten beim Packaging und den damit verbundenen Mehraufwänden war dies zum Zeitpunkt der Berichtlegung noch nicht abgeschlossen. Die Projektziele wurden größtenteils erreicht. Datei-Upload durch TIB