04.04.2023 | 4JET microtech 4JET und Plan Optik kooperieren

Prozessinnovation für Through Glass Vias im Bereich Advanced-Packaging

Premiere auf der Touch Taiwan am 19.-21. April in Taipeh

Schnittbild von Cu metallisierten Substraten

Die Plan Optik AG (Elsoff) und die 4JET microtech (Alsdorf) haben gemeinsam eine Prozesskette für die hochproduktive Herstellung von metallisierten Durchgangsbohrungen in Glas entwickelt.

Das neue VLIS Verfahren (kurz für Volume Laser Induced Structuring ermöglicht die Herstellung hochpräziser TGV („Through Glass Vias“) für Advanced-Packaging in Glaswafern, oder Substraten für Displays.

VLIS Logo

TGV sind Mikrolöcher mit einem Durchmesser von typischerweise 10µm bis 100µm. Für verschiedene Anwendungen im Advanced-Packaging-Sektor werden zehntausende dieser Vias pro Wafer aufgebracht und metallisiert, um die geforderte Leitfähigkeit herzustellen. Auch bei der Herstellung von randlosen Displays, zum Beispiel auf Basis von µLED, werden TGV eingesetzt. Bisherige Verfahren für die Herstellung waren langsam, mit hohen Ausschussraten verbunden und die Abstimmung auf den Metallisierungsprozess schwierig.

Unterschiedliche Layouts können im CAD flexible konfiguriert werden

Die Teams der beiden Unternehmen haben nun eine Lösung entwickelt, mit der sich mehrere 10.000 Vias pro Minute vorbereiten lassen, die in einem Batchprozess geätzt werden, um anschließend beschichtet zu werden. Die entstehenden Kanäle sind mit einer Loch-zu-Loch Genauigkeit besser +/- 2µm positioniert, die Substrate sind frei von Mikrorissen und die Innenseiten der Kanäle sind glattwandig und können homogen metallisiert werden.

Das Verfahren eignet sich für die in der Halbleiter- und Displayindustrie typischen Glastypen. Neben Glas-Startdicken von 100µm lassen sich verschiedene Kupfer-Schichten bis zu 25µm Dicke realisieren.

Die beiden Partner haben eine Kooperation vereinbart, die den Anwendern hohe Flexibilität liefert: Kunden können entweder mit VLIS hergestellte Bauteile bei Plan Optik beziehen, oder von 4JET und Partnern qualifizierte Gesamtlösungen für die Systemtechnik inklusive Laseranlagen, Nasschemie und Metallisierung erwerben.

Pearl M-VLIS – Die Maschinenlösung für die Glasstrukturierung

Plan Optik verfügt bereits heute über eine moderne Produktionskette für die Herstellung von Glaswafern und beherrscht sämtliche Prozessschritte vom Waferzuschnitt und der Kantenbearbeitung, über die Strukturierung und Reinigung bis hin zur Metallisierung. Die Ergänzung mit der Anlagentechnologie von 4JET ermöglicht nun das schnelle und positionsgenaue Modifizieren von Substraten. Zum Einsatz kommt dabei eine modifizierte Version der bewährten 4JET Lasersysteme zum Trennen von Glas. Die PEARL Plattform wird bereits heute zum Schneiden von Glassubstraten in der Display-, Architekturglas, oder Medizintechnik eingesetzt. Die Anlagen sind je nach Version in der Lage, Glas mit einer Größe von bis zu 2,2 m Breite und mehr als 3 m Länge hochpräzise zu modifizieren.

Eine neue Technologie

Präzise Vias mit einem Durchmesser ab 20µm

Der Einsatz von Lasertechnik zum selektiven Ätzen ist nicht neu, insgesamt liefert die Kooperation jedoch erhebliche Fortschritte für die Kunden: durch die Kombination mit der umfangreichen Prozesskette der Plan Optik AG entsteht die weltweit führende Lösungskette für komplett bearbeitete und metallisierte TGV Wafer Gleichzeitig ermöglicht die nun erreichbare Präzision, Geschwindigkeit und die Verfügbarkeit auf sehr großen Substraten erstmals die Anwendung in der Displayfertigung.

Die beiden Partner sehen weiteres Potenzial für das VLIS Verfahren für glasbasierte MEMS, Mikrofluidik oder Hochfrequenz-Antennentechnik (z.B. 6G).

Höchste Präzision in Lochdurchmesser und Abstand

Die PEARL-Systeme basieren auf einer Granit-Maschinenplattform, die eine inhärente Genauigkeit und Langzeitstabilität bietet. Schneidgeometrien und Positionen für Interposer können einfach aus CAD-Zeichnungen importiert werden. Die gezielte Abstimmung der Achssteuerungen führt nicht nur zu einer hohen Schnittgeschwindigkeit, sondern auch zu einer exzellenten Bahngenauigkeit, um eine hochpräzise Bearbeitung zu erreichen. Der PEARL DYNAMIC FOCUS sorgt dafür, dass der Fokus immer innerhalb des Prozessfensters liegt, ohne die Prozesszeit zu erhöhen.

Über Plan Optik

Plan Optik Logo

Als Technologieführer produziert die Plan Optik AG an Standorten in Deutschland und Ungarn strukturierte Wafer, die als aktive Elemente für zahlreiche Anwendungen der Mikrosystemtechnik in Branchen wie Consumer Electronics, Automotive, Luft- und Raumfahrt, Chemie und Pharma unverzichtbar sind. Die Wafer aus Glas, Glas-Silizium oder Quarz werden in Durchmessern bis zu 300 mm angeboten. Wafer von Plan Optik bieten hochgenaue Oberflächen im Angström-Bereich (= zehnmillionstel Millimeter), die durch den Einsatz des eigenentwickelten MDF-Polierverfahrens erreicht werden.

Mit den Tochtergesellschaften Little Things Factory GmbH und MMT GmbH ist Plan Optik zudem im Bereich der Mikrofluidik und Lab-on-Chip tätig und zählt hier zu einem der wenigen Anbieter von kompletten Systemen. Dieses Geschäftsfeld findet immer mehr Anwendungsmöglichkeiten etwa in der Medizin und Chemie und bietet so ähnlich hohes Wachstumspotenzial wie der Bereich des bisherigen Kerngeschäfts der Wafer-Technologie. Die Aktien der Plan Optik AG notieren im Freiverkehr (Basic Board) der Frankfurter Wertpapierbörse.

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