IFA: Fraunhofer zeigt Computer in Würfelzuckergröße

eGrains in Tropfengröße

Ziel in den nächsten Jahren ist es, eGrains auf die Größe eines Streichholzkopfes zu schrumpfen. „Wir wollen Sensornetzwerke aufbauen, die aus einzelnen, autarken und stark miniaturisierten Mikrosystemen bestehen“, sagt Jürgen Wolf vom IZM. „Jedes einzelne eGrain verfügt über einen Sensor, eigene Rechenleistung, Energieversorgung und Kommunikationsmöglichkeiten.“ Dadurch können die Körner ein eigenständiges Netzwerk bilden und selbstständig Daten verschicken.

Um Platz zu sparen, gehen die IZM-Forscher ungewöhnliche Wege: Statt alle Komponenten nebeneinander auf einem Träger, dem Substrat, zu platzieren, stapeln sie die einzelnen Bestandteile – Batterie, Speicher, Prozessor, Funkbaustein – in Etagen, den funktionellen Lagen. Erst dadurch entsteht ein kompaktes Ganzes. Allerdings nur dann, wenn es gelingt, die einzelnen Lagen elektrisch zu verknüpfen.

Diese dreidimensionale Integration auf kleinstem Raum ist gänzlich neu. Wolf und seine Kollegen lösen das Problem mit einem Kunstgriff. Sie fertigen zunächst einzelne dünne Lagen und montieren diese mit der Flip-Chip-Technik. Bei diesem Verfahren wird ein Chip nicht über einzelne Mikrodrähte mit dem Substrat verbunden, sondern auf den Kopf gedreht und mit der Oberseite an kleinen Lötpunkten auf dem Träger fixiert. Versieht man alle Substratlagen auf der Ober- und Unterseite mit den kleinen Lötpunkten, entstehen durchgehende Kontakte, die sich durch den Stapel ziehen wie Heizungsrohre im Wohnhaus. Die Technologie für derartige dünne, funktionelle Lagen gibt es am IZM bereits: Eine Dünnschichtanlage, mit der hauchzarte Polymerfilme und Metalllagen abwechselnd übereinander geschichtet werden.