Heraeus Printed Electronics hat vor kurzem eine Lösung entwickelt, die eine sichere Abschirmung von 5G-Bauteilen zulässt. Die Prexonics-Anlagen des Konzerns basieren auf einem Silbertinten-Inkjet-Drucker, der die ordnungsgemäße Funktion von Hochfrequenz-Onboard-Chips und deren schnelle Datenübertragung gewährleistet. Prexonics-Systeme bestehen aus einer speziellen Silbertintenformel und einer Anlage, mit der die abschirmende Beschichtung hochgenau aufgetragen werden kann, bevor sie in einem weiteren, integriertem Prozessschritt ausgehärtet wird. „Unsere Abschirmtechnologie reduziert Kosten und Aufwand im Vergleich zu herkömmlichen Methoden erheblich und führt darüber hinaus zu einer wesentlich besseren Abschirmleistung“, erläutert Urs Neudecker, Teamleitung Softwarearchitektur bei Heraeus. Traditionelle Abschirmungsmethoden wie Metallgehäuse oder Sputtering werden daher aus Neudeckers Sicht überflüssig.
Abschirmung mit Silbertinte
Im Gegensatz zum Sputtern wird die schützende Silberschicht in den Prexonics-Anlagen mit extremer Präzision im Inkjet-Verfahren auf die Trägerobjekte aufgebracht. Dieses Verfahren, leitende Schichten zur Abschirmung einzusetzen, ist keine neue Idee, allerdings war dies bisher nicht mittels Inkjet-Verfahren möglich, da die Tintenqualität und die entsprechenden Maschinen und Prozesse für dieses Verfahren nicht vorhanden waren. Die Komplettlösung von Heraeus hat dieses Problem mit einer speziell entwickelten Molekularstruktur der Tinte gelöst. Bei ihr sind die Silberbestandteile keine einzelnen Tinten-Nanopartikel, sondern verknüpfte Elemente von organischen Molekülketten. Nach dem Auftragen verdampfen die organischen Teile bei Wärmezufuhr und zurück bleibt nur das Silber. Auf diese Weise bleiben die Druckköpfe frei von einzelnen Partikeln, was zu einer längeren Standzeit der Anlagen und einer höheren Präzision der Abschirmung führt und zudem ein flexibles Druckdesign erlaubt.
Bildverarbeitung sorgt für Präzision
Voraussetzung für das exakte Aufbringen der Silbertinte ist eine hochgenaue Positionserkennung der abzuschirmenden Bauteile in 3D. Gelingt es nicht, diese Position in ausreichender Genauigkeit zu bestimmen, so besteht beim späteren Einsatz der 5G-Chips aufgrund der leitenden Tinte die Gefahr von Kurzschlüssen. Da der Abschirmungsprozess ganz am Ende der Chipproduktion angesiedelt ist, ist die Vermeidung von Fehlern hier besonders wichtig: Der vom Markt geforderte Yield liegt bei 99,9997 Prozent. Beim Prozesschritt der optischen Erkennung der Lage der Bauteile verlässt sich Heraeus auf die Rauscher GmbH Bildverarbeitung. Neudecker erklärt: „Da wir die Position der abzuschirmenden Bauteile in x- und y-Richtung und auch in der Höhe erfassen müssen, war der Einsatz eines Triangulationssensors praktisch gesetzt. Wir haben daher am Markt nach geeigneten Systemen gesucht und uns am Ende für die 3D- Laser-Profilsensoren AltiZ von Matrox entschieden, die von Rauscher vertrieben werden.“
Zwei Kameras pro 3D-Sensor
Als entscheidenden Pluspunkt der Sensoren nennt Neudecker den Einsatz von zwei Kameras in einem Gehäuse, die eine gleichzeitige Betrachtung der aufgebrachten Laserlinie ermöglichen. Die Dual-Kamera-Lösung nimmt Bilder aus zwei unterschiedlichen Richtungen auf, die intern abgeglichen und korrigiert werden, was mögliche Reflexionen ausgleicht und sicherere Messergebnisse zulässt. „Die Wiederholgenauigkeit der AltiZ-Sensoren, die wir in zahlreichen Tests mit bis zu 100.000 Prüfungen untersucht haben, war beeindruckend und hat uns bestätigt, dass wir damit die richtige Wahl getroffen haben“, so Neudecker. „In Kombination mit der zugehörigen Auswerte-Software Design Assistant von Matrox Imaging stellen die AltiZ-Sensoren für unsere Prexonics-Anlagen die optimale technische Lösung dar.“
