30 Jahre Fraunhofer IZM – Ein Rückblick

Ende der 1980er entstand die Idee zur Gründung des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM. Aber, wie kommt man darauf? Warum war es so wichtig, sich mit den Themen zum Package auseinanderzusetzen?

Die Grundidee stammte von Prof. Herbert Reichl, der 1987 den Lehrstuhl für Technologien der Mikroperipherik an der Technischen Universität Berlin übernahm. Zu dieser Zeit entwickelte sich die Mikroelektronik in Europa rasant. Die Schaltkreise wurden immer kleiner. Das Package hingegen blieb eher unverändert und damit meist äußerst ineffizient. Die Aufbau- und Verbindungstechnik musste also stärker in den Fokus gerückt werden.

Im Dezember 1993 schlossen sich unter der Leitung von Herbert Reichl insgesamt eine Gruppe von 21 Wissenschaftlern der TU und HU Berlin sowie der Akademie der Wissenschaften in Chemnitz zusammen. Der Beginn der Fraunhofer-Einrichtung für Zuverlässigkeit und Mikrointegration markiert damit auch einen wichtigen Eckpunkt im Zusammenwachsen der Forschung aus West- und Ostdeutschland. Ziel war , eine wettbewerbsfähige Aufbau- und Verbindungstechnik für die Industrie zu entwickeln.

Bereits im Gründungsjahr gelang ein wichtiger Durchbruch: Erstmals in Europa wurde die Verwendung kostengünstiger polymerer Leiterplatten für die Flip-Chip-Montage getestet, was die Chipherstellung effizienter machte. Die platzintensivere Drahtverbindung konnte durch eine Bump-kontaktierung ersetzt werden. Nur zwei Jahre später nahm das Institut die erste Flip-Chip-Assembly-Linie in Europa in Betrieb. Der Institutsstatus folgte kurz darauf. Ein zweiter Anwendungsfall fand sich schnell, denn Pixeldetektoren, wie sie in Teilchenbeschleunigern z.B. am CERN zum Einsatz kommen, haben mehrere Tausend Kontaktpads. Die Flip-Chip-Technologie zwischen Sensorelement und ASIC wurde entwickelt. Mit diesem Aushängschild fanden sich bald neue Kunden auch aus kleinen und mittelständischen Unternehmen. Formularbeginn

1998 wurde das Institut um eine Außenstelle in Teltow erweitert, welches sich den Themen rund um Polymermaterialien und Komposite widmet. Gleichzeitig wurden verschiedene Projektgruppen mit der Universität in Paderborn und Chemnitz. In München wurde 2002 ein weiterer Institutsteil gegründet, der sich mit Rolle-zu Rolle- und 3D-Wafer-Technologien beschäftigt. Heute ist dies ein komplett eigenständiges Institut.

© Fraunhofer IZM | Bernd Müller

Rolle-zu-Rolle Fertigung polymerelektronischer Schaltkreise

Ein Institut für Zuverlässigkeit musste und muss sich stets neuen Herausforderungen stellen. Schaut man in Richtung neuer Einsatzgebiete für Mikroelektronik, kamen zunehmend dehnbare und flexible Materialien zum Einsatz. Ab 2003 rückten Fragestellungen zum Einsatz elektronischer Elemente in Kleidung in den Blickpunkt. 2005 konnte das erste in Kleidung integrierte Kommunikationssystem vorgestellt werden.

© Fraunhofer IZM | FHTW Berlin

Jacke für einen Fahrradkurier, entwickelt vom Fraunhofer IZM in Kooperation mit Studenten der FHTW Berlin

Die nächsten Entwicklungsschritte erfolgte in Branchen wie der Automobil- und Industrieelektronik, Medizintechnik, IKT und Halbleiterindustrie. 2010, in dem Jahr in dem Prof. Klaus-Dieter Lang die Leitung des Fraunhofer IZM übernahm,  wurde der Standort in Dresden, das „All Silicon System Integration Dresden“ (ASSID), gegründet. Eine Mikrokamera, die nicht viel größer ist als ein grob gemahlenes Salzkorn und dadurch in eine Endoskopspitze passt, wurde hier vor mehr als 10 Jahren entwickelt.

Nach 20 Jahren kontinuierlichen Wachstums eröffnete das Institut 2017 die Start-A-Factory, eine einzigartige Prototypen-Linie, die speziell für Hardware-Start-ups konzipiert wurde. Gleichzeitig widmete sich das Institut dem Thema Nachhaltigkeit durch das Großprojekt „Green ICT,“ welches die Nachhaltigkeit von Informations- und Kommunikationstechnik verbessern sollte. Dies verdeutlicht das anhaltende Engagement für Umweltaspekte und Nachhaltigkeit. Heute, unter der Leitung von Prof. Martin Schneider-Ramelow, stellen sich über 400 Mitarbeiter neuen Herausforderungen in Bereichen wie Quantenelektronik, 6G, Zero-Power-Elektronik und hochperformante Systeme für außergewöhnliche Anwendungen und raue Umgebungsbedingungen.

© Fraunhofer IZM

Institutsleiter Prof. Martin Schneider-Ramelow (mit Schild) zusammen mit seinen Vorgängern, Prof. Klaus-Dieter Lang (links) und Prof. Herbert Reichl

Das Fraunhofer IZM kann auf eine 30-jährige Erfolgsgeschichte im Forschungsbereich Aufbau- und Verbindungstechnologie zurückblicken, und das wurde am 28. September 2023 in Berlin mit einem Symposium unter dem Titel „Crossing Frontiers in Microelectronics“ gefeiert. (Näheres s. Beitrag der PLUS-Redaktion)

(Text: in Anlehnung an eine Zusammenfassung von N. Groll und S. Thoma)