Packaging für Radarsensoren System-in-Package-Konzept macht aktive Fahrerassistenzsysteme um bis zu 30% billiger

Das BMBF-Projekt KRAFAS, koordiniert von Bosch zielt darauf ab, die Herstellkosten von Radarsensoren für aktive Fahrerassistenzsysteme signifikant zu reduzieren. Der Schlüssel sind zwei Einbett-Technologien, die kombiniert ein kostengünstiges System-in-Package (SIP) ermöglichen. Das Packaging-Konzept wird auf der SMT/Hybrid/Packaging 2008 gezeigt.

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Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM

Radarsensoren werden schon heute in Serienfahrzeugen verbaut, etwa bei der adaptiven Geschwindigkeitsregelung (ACC). Mittlerweile kommen sie auch für aktive Sicherheitsfunktionen als Bremsassistent oder zur Kollisionswarnung zum Einsatz. Bislang profitierten davon nur Fahrer von Wagen der oberen Preisklasse, weil die Herstellkosten der radarbasierten, das Umfeld erfassenden Systeme für eine breite Markteinführung bis hin zur unteren Mittelklasse noch deutlich zu hoch sind. Das soll sich ändern.

Die Experten für Aufbau- und Verbindungstechnik am Fraunhofer IZM in Berlin haben gemeinsam mit Industriepartnern ein Konzept entwickelt, das trotz gestiegener technologischer Anforderungen an die Sensoren im Hinblick auf Zuverlässigkeit, Detektionseigenschaften und -sicherheit zu einer signifikanten Reduzierung der Herstellungskosten beiträgt.

Durch die in dem Projekt „Kostenoptimierter Radarsensor für aktive Fahrerassistenzsysteme – KRAFAS“ angestrebte Integration von 77 GHz Komponenten in ein Polymergehäuse mit hierauf prozessierter Umverdrahtung und integrierten Antennenelementen sollen sich die Kosten um bis zu 30% der bisherigen Kosten reduzieren. Die höheren Anforderungen aktiver Sicherheitssysteme an die Detektionsleistung der Sensorik sollen durch neue Frontend-Konzepte z.B. durch die elektronische digitale Strahlformung (Digital Beamforming - DBF) erfüllt werden.

Packaging-Konzept kombiniert zwei innovative Embedded-Technologien

Für das HF-Modul wird ein neuer Herstellprozess entwickelt, bei dem mittels der Kombination zweier innovativer Embedded-Techniken ein kostengünstiges „System-in-Package“ entsteht. Zunächst werden die aktiven und passiven Bauelemente oberflächenbündig mit freigestellter aktiver Seite auf einem speziellen Leadframe bestückt und mittels Transfer-Molding in ein Kunststoffgehäuse verpackt (Chip in Duromer). Auf diese Weise lassen sich die Bauelemente hochpräzise und schnell platzieren. Der anschließende Moldprozess sorgt für die dauerhafte, präzise Ausrichtung der Komponenten zueinander.

Die Module werden dann in einem Standardbestückprozess auf die Leiterplatte aufgebracht, durch Laminieren eingebettet und hochfrequenztauglich kontaktiert (Chip-in-Polymer-Technik). Anschließend werden eine zweite Lage HF-tauglichen Leiterplattenmaterials auflaminiert und die entsprechenden Antennenstrukturen ausgebildet. Über Mikrovias werden die beiden Lagen elektrisch verbunden.

Durch das Einbetten sind die verwendeten Materiale thermisch wesentlich besser aufeinander abgestimmt, was im System insgesamt zu weniger Ausfällen infolge mangelnder Zuverlässigkeit führt. Weil sich beim Einbetten die Impedanz der elektrischen Verbindungen anpassen lässt, verfügt das System-in-Package außerdem über hervorragende Hochfrequenz-Eigenschaften.

Das BMBF-Projekt wird von der Robert Bosch GmbH koordiniert. Beteiligt sind außerdem: W+G GmbH, CWM GmbH, Würth Elektronik KG, Universität Erlangen-Nürnberg und die Universität Stuttgart.

Das Packaging-Konzept der Radarsensoren wird auf der diesjährigen SMT/Hybrid/Packaging 2008 vom 3. bis 5. Juni in Nürnberg am Stand 7-144 gezeigt.

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