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1 CR/APP4-Wl | 02.08.2011 |
Robert Bosch GmbH 2011. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfgung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie fr den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.
Ruben WahlRobert Bosch GmbH
Corporate Research an DevelopmentDepartment of Plastic Engeneering
Waiblingen, Germany
Aerosol Jet @ Bosch
Aerosol Jet
applications at Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH 2011. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfgung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie fr den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.
Aerosol Jet @ Bosch
Introduction of Bosch Corporate Research and Advance Engineering
BMBF* -
Project Polytos
OFET
EU -
Project Interflex
Printed Interconnects for foil-based systems
BMBF* -
Project Ultimum
Printed Interconnects for thin dies
Outlook
Agenda
* Bundesministerium fr Bildung und Forschung = German Federal Ministry
of Education
and Research
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Robert Bosch GmbH 2011. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfgung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie fr den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.
Aerosol Jet @ Bosch
Introduction of Bosch Corporate Research and Advance Engineering
BMBF* -
Project Polytos
OFET
EU -
Project Interflex
Printed Interconnects for foil-based systems
BMBF* -
Project Ultimum
Printed Interconnects for thin dies
Outlook
Agenda
* Bundesministerium fr Bildung und Forschung = German Federal Ministry
of Education
and Research
4 CR/APP4-Wl | 02.08.2011 |
Robert Bosch GmbH 2011. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfgung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie fr den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.
Corporate Research and Advance Engineering
Facts and Figures
CR2010
Total expenditures
in millions of euros 227
There of public funding in millions of euros 15
Associates 1,200
thereof scientists and engineers as percentage 80
PhD-
& diploma candidates 94 / 80
Activities
Number of Projects and services
for Bosch divisions and public-sector grants 240
Number of cooperations
with academic institutions >250
Number of submitted inventions of CR Associates 1,157
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Corporate Research and Advance Engineering
CR-Sites
worldwide
HildesheimSystems
GerlingenApplied
Research
SchwieberdingenProduction
technology Systems
WaiblingenPlastics engineering
Palo
Alto, PittsburghResearch and Technology CenterNorth America (CR/RTC-NA)
Singapur,Shanghai, Tokio Research and Technology Center Asia/Pacific(CR/RTC-AP)
St. PetersburgResearch and Technology Center Russian Federation (CR/RTC-RU)
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CR/APP Plastics Engineering
Bosch Competence Field PE (Plastics Engineering)
Technology Segments
1 (CR/APP1)
High Performance Thermoplastics and Thermosets, Injection Molding Technology
2 (CR/APP2)
Design and Dimensioning of Components, Reliability, Prediction of Lifetime
3 (CR/APP3)
Characterization of Materials, Microstructure and Failure Cause Analysis, Elastomers
4 (CR/APP4)
Electronic Packaging, Reactive Resins
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CR/APP Plastics Engineering
Focus Topics
Electronic Packaging,Adhesion
Technology
Polytronics,Adaptronics
Polytronics
Technology development for flexible electronics
Printed and organic electronics
Electro-active polymers for wave energy harvesting
Electronic Packaging
TIM**
Transfer molding (resistance to high temperatures)
CoC*** Adhesion Technology
Adhesive bonds for injection valves, gels for exhaust gas sensors
Electronic Packaging, Reactive Resins
Technology Segment 3 (CR/APP4)
Cross-section Topics
Application consulting, prototyping
Standardization of reactive resins
* as of January 1st, 2011 ** TIM = Thermal Interface Materials *** CoC
= Center of Competence
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BMBF -
Project Polytos
Requirements of printed electronics
Focus on: smart-labels
Integrated System that includes: sensors, conductive paths, memory,power source, interface, periphery and software
To get e.g. labels for the monitoring of sensitive products
Low cost
customized design and functionality
recyclable
Source: Organic Electronics Association
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Aerosol Jet @ Bosch
Introduction of Bosch Corporate Research and Advance Engineering
BMBF* -
Project Polytos
OFET
EU -
Project Interflex
Printed Interconnects for foil-based systems
BMBF* -
Project Ultimum
Printed Interconnects for thin dies
Outlook
Agenda
* Bundesministerium fr Bildung und Forschung = German Federal Ministry
of Education
and Research
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Aerosol Jet @ Bosch
Printed Organic SystemsProject Acronym:
Polytos
Duration:
36 Months + 24 Months
Project start:
01.03.2009
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Project Structure
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BMBF -
Project Polytos
Project Goals
Build up of a (conventional) printed top-gate OFET
Develop sensor and circuit concepts
Discover possible applications for printed OFETs
First tests on OFET reliability
The first step was to print new developed organic semiconductors
and dielectrics
First tests were done on DoD* Systems
* DoD: Drop-on-Demand
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BMBF -
Project Polytos
Results DoD
printing
The drop size of DoD
printed structures lead to thick and rough surfaces
Aerosol Jet System was implemented into a custom designed production cell
The ink development for the PA started in 2011 (atomizing versus polymer compatibility)
First inks were printed on silicon substrate to optimize the ink and to test the performance
Tests with Ag inks for Source-Drain and Gate are planed in 2012
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Aerosol Jet @ Bosch
Introduction of Bosch Corporate Research and Advance Engineering
BMBF* -
Project Polytos
OFET
EU -
Project Interflex
Printed Interconnects for foil-based systems
BMBF* -
Project Ultimum
Printed Interconnects for thin dies
Outlook
Agenda
* Bundesministerium fr Bildung und Forschung = German Federal Ministry
of Education
and Research
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EU -
Project Interflex
Advancing IntegrationTechnology driven Application driven
Flexible / ConformableRigid
IC
Heterogeneous Integration, Large Area Electronics
System-in-FoilPWB
Source: Institute for Microelectronics, Stuttgart, Germany
PV, TFB
Antenna
(OTFT)-Sensors / Biosensors
OTFTsICs
Higher Packaging Density
PolytronicsSource: FhG-IZM
Source: T. Lher, et. al., ESTC2010, Sept. 13-26, Berlin
18 CR/APP4-Wl | 02.08.2011 |
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T
r.h.
CO2
dew
Project Acronym:
Interflex (www.project-interflex.eu)
Duration:
36 Months
Project start:
01.01.2010
Interconnection Technologies for Flexible Systems
EU -
Project Interflex
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EU -
Project Interflex
Project Objectives
Development of reliable assembly and interconnection technologies
for foil based
electronic systems:
Interconnection technologies between flexible components and flexible foils
as well as between functional foils.
Three dimensional functional foil integration to achieve multi-foil based
systems, i.e. system-in-foil.
Demonstration of the developed technologies with an energy autonomous, indoor air quality sensing system capable of wireless communication of the measured data.
Bendable
to a bending radius of
its maximum dimension
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EU -
Project Interflex
Conformable Electronics based on System-in-Foil
www.project-interflex.eu
Battery
StandardisedInterfaces
Lamination
Power management
Antenna
SensorsTR.H.
CO2DewC
Tx
IC
ICWiring
layer
Conformable
Energy
Sensing
Communication
Photo-voltaics
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Integration of Sensors
EU -
Project Interflex
Jetting of ICA from Sensor to Substrate Pad
Lamination of Sensors on
Substrate with Acrylic Film
Underfillling
of Sensor to reduce
step
Pick&Place
of Sensors
Aerosol Jetting from Sensor-
terminals to Pads on wiring layer
Singulated
Sensors
Lamination of Sensors on
Substrate with Acrylic Film
Pick&Place
of Sensors
Jetting of ICA into vias
Lamination of Sensors on
Substrate with Acrylic Film
Pick&Place
of Sensors
Drilling of vias
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Aerosol Jet @ Bosch
Aerosol Jet
System at Bosch
Optomec pneumatic, ultrasonic atomizer and Head integrated in a Infotech
IP-520 production cell
Possibility of jetting, dispensing and pick and place in one cell
Flexible Software
23 CR/APP4-Wl | 02.08.2011 |
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Aerosol Jet @ Bosch
Sensor Bonding
24 CR/APP4-Wl | 02.08.2011 |
Robert Bosch GmbH 2011. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfgung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie fr den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.
Aerosol Jet @ Bosch
Introduction of Bosch Corporate Research and Advance Engineering
BMBF* -
Project Polytos
OFET
EU -
Project Interflex
Printed Interconnects for foil-based systems
BMBF* -
Project Ultimum
Printed Interconnects for thin dies
Outlook
Agenda
* Bundesministerium fr Bildung und Forschung = German Federal Ministry
of Education
and Research
25 CR/APP4-Wl | 02.08.2011 |
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BMBF
Project Ultimum
Advancing Integration
SOC -> SiP
-> SOP
Integration of passives and ICs into PCB
Integration heterogenic Systems (HF, Opto, SiP)
Increase of packaging density necessary
Quelle: RCP, GoergiaTech
26 CR/APP4-Wl | 02.08.2011 |
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Project Acronym:
Ultimum
Duration:
36 Months
Project start:
01.08.2010
BMBF
Project Ultimum
27 CR/APP4-Wl | 02.08.2011 |
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BMBF
Project Ultimum
Project Goals
Increase of packaging density -> embedding of actives and passives
Production of thin Dies (thickness: 10-20 m)
Alternative technology for PCB
Develop the handling (pick and place) for thin silicon chips
Develop a contacting method for thin silicon chips
28 CR/APP4-Wl | 02.08.2011 |
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BMBF
Project Ultimum
Handling of thin dies
Pick and Place of the thin Dies actual developed
First samples with NCA Process contacted and tested
Further steps for Aerosol Jet contacting planned
No step reduction like shown in the Interflex Project necessary
29 CR/APP4-Wl | 02.08.2011 |
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Contacting
Process
with
Aerosol Jet
BMBF
Project Ultimum
1. Bare Die with
contact
pads
(noble metal)3. Placement
of thin
Die2. Dispensing
of NCA (or
film DA)
4. Curing
of NCA
Q
5. Jetting
of conductive
Ink6. Curing
of conductive
Ink
Q
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Aerosol Jet @ Bosch
Introduction of Bosch Corporate Research and Advance Engineering
BMBF* -
Project Polytos
OFET
EU -
Project Interflex
Printed Interconnects for foil based systems
BMBF* -
Project Ultimum
Printed Interconnects for thin dies
Outlook
Agenda
* Bundesministerium fr Bildung und Forschung = German Federal Ministry
of Education
and Research
31 CR/APP4-Wl | 02.08.2011 |
Robert Bosch GmbH 2011. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfgung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie fr den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.
Aerosol Jet @ Bosch
Outlook
Further Projects on printed electronics planed
Polytos Phase II
Internal resulting Projects for Interflex and Ultimum
planned
Activities of printed Molded Interconnected Devices planned
Goal is galvanic free MIDs
Advantage: higher System density, reduction of production steps,
higher flexibility
Challenges: reliability over lifetime, Ink-Surface interaction
Polytronik
2. GenerationSensorik
2011 2015 2018
gP
Polytos im ClusterForum Organic
Electronics
1
20132009 2010
Polytronik
3. GenerationOrganische Schaltungen
Polytronik
1. GenerationFolienintegrierte Systeme
Aerosol Jet applications at Robert Bosch GmbH AgendaAgendaFacts and Figures CRCR-Sites worldwideBosch Competence Field PE (Plastics Engineering)Foliennummer 9Requirements of printed electronicsAgendaPrinted Organic SystemsProject StructureProject GoalsResults DoD printingAgendaAdvancing IntegrationFoliennummer 18Foliennummer 19Conformable Electronics based on System-in-FoilFoliennummer 21Aerosol Jet System at BoschSensor BondingAgendaAdvancing IntegrationFoliennummer 26Project GoalsHandling of thin diesContacting Process with Aerosol JetAgendaOutlook