Integriertes Fertigungssystem – von Entwicklung über Produktion zu Montage – anpassbar an die Kundenanforderungen Neues MEMS-Gießereigeschäft

Integriertes Fertigungssystem – von Entwicklung über Produktion zu Montage – anpassbar an die Kundenanforderungen Neues MEMS-Gießereigeschäft

Übersicht | Markttrends | Anwendungsbeispiele | Technologische Synergie | Hauptmerkmale | Terminologie

Übersicht

ROHM hat kürzlich einen Prozess für MEMSs (Micro Electro Mechanical System) entwickelt, bei denen piezoelektrische Dünnschichtelemente zum Einsatz kommen, und hierbei den branchenweit ersten* Gießereiprozess eingesetzt, der Produktentwicklung und Fertigungsverfahren vom Ziehen der Wafer bis hin zur Montage integriert, um so einer Reihe von Kundenanforderungen nachzukommen.
Wir haben bereits mit der gemeinsamen Entwicklung von piezoelektrischen MEMS-Produkten basieren auf Kundenanforderungen begonnen und erweitern derzeit Stück für Stück unsere Produktionslinien, um Wachstumsmärkte, wie Tintenstrahldrucker, Sensoren und tragbare Geräte, bedienen zu können. ROHM wird die Integration piezoelektrischer Teile in MEMS-Technologie auch künftig fortführen, um kleinere Endgeräte und höhere Energieeinsparungen zu ermöglichen.

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Markttrends

Piezoelektrische Elemente, die über die Eigenschaft verfügen, eine Spannung zu erzeugen, wen Druck angewendet wird, werden in verschiedensten elektronischen Geräten eingesetzt: vom herkömmlichen Tintenstrahldruckkopf bis hin zu Autofokussystemen in Infrarot- und Standardkameras.
Durch die Kombination dieser Elemente mit MEMS-Technologie, die weithin in Beschleunigungsmessern und Gyroskopen eingesetzt wird, macht es möglich, das Design zu vereinfachen und die Größe von Verarbeitungscontrollern zu reduzieren. So werden eine höhere Leistung, geringere Kosten und eine Miniaturisierung des Endprodukts erzielt. Darüber hinaus locken insbesondere auf dem Sensorenmarkt, wo ein explosives Wachstum erwartet wird, auch die Energieeinsparungseigenschaften der piezoelektrischen Elemente selbst, da diese im Stand-by-Modus nur sehr wenig Energie benötigen.

Anwendungsbeispiele

Piezoelektrische Elemente, die in Anwendungen eingesetzt werden, die den piezoelektrischen Effekt nutzen, tragen zu einer verbesserten Miniaturisierung, einer gesteigerten Leistung und einem reduzierten Energieverbrauch in Sensoren und Aktoren aller Arten bei.

  • Beschleunigungsmesser, Gyroskope, Drucksensoren
  • Infrarotsensoren und -kameras
  • Mikrofone und Lautsprecher
  • Energiegewinnung
  • Tintenstrahldruckköpfe
  • Autofokusstromkreise in Kameras
  • Strahlreglersteuerung

Technologische Synergie

Das piezoelektrische MEMS-Geschäft der ROHM-Gruppe besteht aus drei Kerntechnologien

Bei der Geräteerstellung mit piezoelektrischen MEMSs sind eine Dünnschichtabscheidung, die über hohe piezoelektrische Eigenschaften verfügt, sowie die präzise Fabrikation und Gießung piezoelektrischer Mikroelemente schwer umzusetzen. Darüber hinaus sind neben der hoch präzisen Verarbeitung für den MEMS-Antriebsblock auch zusätzliches Fachwissen und Know-how sowie die Entwicklung neuer Technologien erforderlich, um Anwendungen der nächsten Generation sowie aufstrebende Märkte zu unterstützen.

Um diese Herausforderungen zu meistern, ist ROHM aktiv an der Forschung zu piezoelektrischen Dünnschichtelementen beteiligt. Basierend auf den Erkenntnissen von Professor Isaku Kanno der Graduate School of Engineering an der Kobe University zu Evaluations- und Messmethoden für piezoelektrische Dünnschichtelemente sowie durch Kombination der gesammelten Produktionstechnologien der gesamten ROHM-Gruppe – also der ferroelektrischen Technologie von ROHM für Langzeitspeicher, der hoch empfindlichen MEMS-/Montagetechnologie von LAPIS Semiconductor und der MEMS-Miniaturisierungstechnologie von Kionix – konnten wir bei LAPIS Semiconductor Miyazaki einen Fertigungsprozess einrichten und piezoelektrische MEMSs bereitstellen, die für verschiedenste Märkte und Anwendungen optimiert sind.

Anwendungsbeispiel für piezoelektrische MEMSs

Hauptmerkmale

Die ROHM-MEMS-Prozesse unter Einsatz piezoelektrischer Dünnschichtelemente bieten fünf wichtige Vorteile:

1. Integriertes Fertigungssystem
In Japan wurde ein neues und optimiertes Produktionssystem eingerichtet, das eine Reihe von Prozessen – vom Ziehen der Wafer bis hin zur Montage – integriert und so die vollständige Kontrolle der Produktfertigung für unvergleichliche Qualität und Flexibilität ermöglicht.

2. Reinraum
Es wurde ein 1500 m2 großer Reinraum speziell für die IC-Mikrofertigung eingerichtet.

3. 6-Zoll-Wafer
Derzeit werden 6-Zoll-Wafer eingesetzt. Ein Wechsel zu 8-Zoll-Wafern ist jedoch innerhalb der nächsten zwei Jahre geplant.

4. 24-Stunden-Betrieb
Der Rund-um-die-Uhr-Betrieb beschleunigt die Entwicklung und ermöglicht einen frühen Produktionsstart.

5. Erweiterte Produktion
Die Produktionskapazität für Sensorchips wird von ca.
600K/M auf über 2000K/M gesteigert, um eine stabile Versorgung zu gewährleisten

Terminologie

Piezoelektrisches Element

Piezoelektrisches Element

Ein piezoelektrisches Element wandelt auf das piezoelektrische Teil ausgeübte Krafteinwirkung in Spannung um. Alternativ kann der Begriff ein passives Gerät bezeichnen, das den piezoelektrischen Effekt nutzt, um Spannung in Energie umzuwandeln.

MEMS(Micro Electro Mechanical System)

MEMS-Miniaturisierungstechnologie von Kionix
(Antriebseinheit zur Ermittlung der Beschleunigung eines Objekts)

MEMS (Micro Electro Mechanical System)

Dieser Begriff bezieht sich auf Geräte, die eine Reihe von Komponenten, wie z. B. Sensoren, Aktoren und mechanische Teile (Antriebsblock), auf einem Substrat integrieren.

In der Halbleiterbranche werden MEMSs üblicherweise in Beschleunigungsmessern und Gyroskopen eingesetzt. Es wird jedoch erwartet, dass sie in der nächsten Generation von Smartphones, IT-Geräten und Sensornetzwerken ein wichtige Rolle spielen werden, um künftigen Anforderungen gerecht zu werden.