Mikrowellenverbindungen basierend auf additiver Fertigung (MIAMi)

• Antragsteller: Professor Dr. Ulrich Lemmer; Professor Dr.-Ing. Thomas Zwick
• Fachliche Zuordnung: Kommunikationstechnik und -netze, Hochfrequenztechnik und photonische Systeme, Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für die Informationstechnik ; Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 527042713

Mit MIAMi wollen wir das Packaging von mmW- und THz-Systemen revolutionieren. Trotz der bedeutenden Fortschritte in der Halbleitertechnologie in den letzten 20 Jahren mit Transitfrequenzen von Hunderten von GHz gibt es immer noch wenige Systeme, die über 100 GHz arbeiten und kommerziell erhältlich sind. Das Haupthindernis ist der erhebliche Mangel an einer adäquaten Packagingtechnologien, insbesondere für mittlere Stückzahlen. MIAMi wird diese Lücke durch die Optimierung und Kombination mehrerer maskenfreier, additiver Fertigungstechnologien schließen. Wir werden state of the art Aerosol-Jet-Druck, PµSL-3D-Druck, Pikosekunden-Laserbearbeitung und mehr einsetzen, um leistungsstarke mmW- und THz-Module zu realisieren. Wir werden gedruckte Hochfrequenzverbindungen zwischen MMICs und HF-Leiterplatten sowie additiv gefertigte passive Schaltungen entwickeln, einschließlich in-situ gedruckter dielektrischer Wellenleiter. Die digitale Natur unseres Packaging-Ansatzes macht ihn vom Prototyping bis zur Serienproduktion anwendbar. Dies ermöglicht es HF-Ingenieuren, einzelne THz-Elemente zu testen und sie anschließend ohne nennenswerten Kostenaufwand zu neuartigen, skalierbaren Arrays zu kombinieren. Darüber hinaus wird MIAMi aufgrund seiner gedruckten Beschaffenheit die Heterointegration von III-V-, BiCMOS-, InP- und GaAs-Halbleitern vereinfachen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass MIAMi den Mangel an adäquaten Packagingtechnologien zwischen 100 GHz und 330 GHz wirksam beheben wird und damit die Entwicklung von mmW- und THz-Kommunikationssystemen, Sensoren und mehr beschleunigen wird. Außerdem werden die Produktions- und Entwicklungskosten gesenkt, so dass die Systeme nicht nur leistungsfähiger, sondern auch wettbewerbsfähiger werden. Im Rahmen von MIAMi werden wir die notwendigen additiven Fertigungsprozesse entwickeln, optimieren und charakterisieren, ihre Grenzen bestimmen und Designregeln aufstellen, um schließlich ein Prozessdesign-Kit für diese bahnbrechende Packagingtechnologie zu erhalten. Wir werden Machbarkeit, Performanz und Effizienz durch mehrere Demonstratoren aufzeigen, beginnend mit Einzelkomponenten (Interconnect, Übertragungsleitung und Antenne). Schließlich werden wir die Ultrabreitbandfähigkeit von MIAMi-Verbindungen durch das Packaging eines Verstärkers von DC bis 300 GHz vom Fraunhofer IAF demonstrieren. Darüber hinaus werden wir die Leistungsfähigkeit unseres Ansatzes durch die Herstellung eines bistatischen Radarsystems demonstrieren, das mit gedruckten Interconnects und Leckwellenantennen auf der Basis von additiv gefertigten dielektrischen Wellenleitern aufgebaut ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen