Durch einen neuartigen miniaturisierten Aufbau sollen Taktmodule künftig nur noch weit über ein Zehntel ihrer bislang benötigten Energie verbrauchen. Möglich macht dies das EU-weite Projekt Go4Time, das zum Ziel hat, miniaturisierte Taktmodule auf industrieller Ebene, die ICs (Integrated Circuits, Integrierte Schaltkreise) mit Resonatoren in einer einzelnen Baueinheit kombinieren, zu verwirklichen. Die frequenzeinstellbaren, hybriden Mikrosysteme sollen einen Energieverbrauch im Bereich von einigen Mikrowatt aufweisen und damit herkömmlichen Quarz-basierten Lösungen weit überlegen sein. Diese Taktgeber werden über eine scharfe Frequenzstabilität verfügen und in der Lage sein, Temperaturschwankungen zu kompensieren. Daher kommen sie für ein breites Einsatzspektrum, etwa für industrielle Anwendungen in Wireless-Kommunikationssystemen (GSM, Bluetooth, WSN) oder in Massenkonsumgütern der Unterhaltungs- und Haushaltselektronik wie z.B. MP3-Playern oder mobilen DVD-Playern infrage.
Das am Projekt beteiligte Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM bringt seine Expertise in der Prozessentwicklung und Fertigungstechnik bzw. Industrialisierungsfähigkeit auf Prototypebene, vom Wafer-Design bis zur Montage von mikroelektronischen Systemen ein. Am Fraunhofer IZM werden mit der so genannten TSV-Technologie (Through Silicon Via, d.h. elektrische Verbindung aus Metall durch ein Silizium-Substrat) mit sehr hohen Aspekt-Verhältnissen realisiert. Hierdurch lassen sich die Bestandteile der Taktmodule dreidimensional übereinander stapeln und damit extrem miniaturisieren. Die Forscher des Fraunhofer IZM kombinieren diese Technologie außerdem mit einem Waferdünnungsverfahren, um die Dimensionen weiter zu reduzieren. Darüber hinaus ist das Fraunhofer IZM für das Wafer Level Packaging der im Projekt entwickelten Silizium-basierten MEMS verantwortlich. Das unter Vakuum am Fraunhofer IZM durchgeführte Wafer-to-Wafer-Packaging soll schließlich die Verkapselung der Hybrid-Resonatoren mit hohem Q-Faktor durch Lotringe erfolgen und dementsprechend eine höhere Prozesseffizienz gewährleisten.
Quelle: Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
