Jeder kennt die Aufschrift, wenn der neue Computer oder die heiß ersehnte Lieferung vom Weinhändler kommt: Handle with care! Der Aufruf zur Vorsicht gilt erst recht, wenn es um das Handling hauchdünner Wafer geht. In diesem Bereich der Mikrosystemtechnik bietet die österreichische Mechatronic GmbH (Villach) zum Teil einzigartige Lösungen an.
Sicheres Dünnwaferhandling
Smartphones, Tablet-PCs und Laptops werden immer flacher. Möglich machen dies miniaturisierte Halbleiter und Mikro-Prozessoren, die zunehmend Verbreitung finden. Mikrochips und korrespondierende leitende Teile werden dabei üblicherweise auf Trägersubstraten prozessiert. Mit anderen Worten: Hauchdünne mikrostrukturierte Wafer werden auf ebenso hauchdünnen Carrier-Wafern von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation verlagert.
Während Standardwafer eine Dicke von 700 bis 1.000 Mikrometern besitzen, weisen Dünnwafer für die neuen Chip-Generationen eine Dicke von lediglich 50 bis 150 Mikrometern auf. Um diese dünnen Glas- oder Silizium-Scheibchen mit Durchmessern von bis zu 300 mm zu handeln, kommt die Mechatronic GmbH ins Spiel. „Dünnwafer haben den Nachteil, dass sie bei Berührung mit einem Greifer aufgrund der geringen Materialstärke verbiegen und wegen der Sprödigkeit des Materials sehr schnell brechen können“, informiert das Unternehmen. Deshalb sei es eben nötig, Dünnwafer nicht punktuell, sondern auf einer Unterlage, eben Carriern oder auch Luftpolstern, zu transportieren.
Villacher an der Spitze der technischen Entwicklung
„Deshalb startete Mechatronic Systemtechnik in enger Kooperation mit Infineon die Entwicklung einer weltweit einzigartigen Technologie, die in der Lage ist, Dünnwafer berührungslos von einem Prozessschritt zum nächsten zu transportieren.“ Die patentierte Lösung beruht auf dem Bernoulli-Vakuum-Prinzip und ermöglicht das Handling mit speziellen Greifern. Die von Mechatronic Systemtechnik entwickelte Technologie stellt derzeit das weltweit einzige Verfahren für das berührungslose, automatisierte Transportieren von Dünnwafern dar.
Das Hauptgeschäftsfeld des Unternehmens sind Systeme und Komponenten für das Handling von Wafern mit einer Größe von 150, 200 bzw. 300 mm und einer Dicke von 50 bis 150 Mikrometern. Dabei ist sowohl die Fertigung von „Stand-alone Tools“ als auch die Integration von Systemen in bereits bestehende Equipments möglich. Kennzeichnend für die Lösungen ist das berührungslose Handling der Wafer auf Basis des Bernoulli-Vakuum-Prinzips, so dass selbst extrem in sich verspannte Wafer transportiert werden können. Mechatronic bietet dabei ganze Fertigungsstraßen oder auch Stand-alone Tools an. Da die Fertigung unter Reinraumbedingungen erfolgt, gehören Services rund um diese Technologie ebenfalls zum Portfolio.
Breites Anwendungsspektrum
Intelligente Waferhandling-Strategien werden in praktisch allen Branchen benötigt. In der Automobilindustrie werden zum Beispiel Reifendruck-Sensoren, LED-Headlamps und Common-Rail-Einspritzsysteme mittels strukturierter Wafer hergestellt. Gyros-Sensoren finden sich sowohl im Automotive-Bereich als auch in der Luft- und Raumfahrttechnologie, IT, Smartphones, MP3-Player und Tablet-PCs könnten ohne Halbleiter in Dünnwafertechnologie nicht so flach gebaut werden, Unterhaltungselektronik, Photovoltaik oder Medizintechnik sind weitere wichtige Anwendungsgebiete. Mechatronic bewegt sich damit in allen Zukunftsmärkten, allerdings ist der Wettbewerbsdruck hoch.
Schon wenige Jahre nach Gründung des Unternehmens 1998 gewann Mechatronic namhafte Referenzkunden wie Infineon, SEZ, Fresenius, Elan und CCSystems. 2005 starteten Serienfertigung und Verkauf von Dünnwafer-Handlingsystemen. Mittlerweile hat das Unternehmen ein weltweites Vertriebsnetz aufgebaut und ist über Partner in allen relevanten Märkten präsent. Das Unternehmen nutzt exklusiv das Patent für Endeffektoren auf Basis der Bernoulli-Vakuum-Technologie, das in Kooperation mit Infineon entwickelt worden war. „Dies bedeutet einen technologischen Vorsprung von mindestens sechs Jahren“, betont Mechatronic. Zu den Kunden heute zählen internationale Unternehmen wie Infineon, NXP, Nikon, OC Oerlikon, ASE, Süss Microtec und STATS ChipPAC.