Diese Dissertation behandelt eine Kupfer-Polymer basierte
Dünnfilmtechnologie, die MCM-D Technik, und Ihre Anwendung zum
Aufbau von hybriden Pixeldetektor Modulen.
Das ATLAS Experiment am LHC wird über ein
Pixeldetektorsystem verfügen. Die kleinste mechanische Einheit
des Pixeldetektors sind Multichipmodule. Die wichtigsten
Komponenten dieser Module sind 16 Elektronikchips, ein
Kontrollchip und ein Sensor, der über mehr als 46000
Pixelzellen verfügt. MCM-D ist eine verbesserte
Technologie um das notwendigen Signalbussystem und das
Stromversorgungssystem direkt auf den Sensor aufzubauen.
In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für
Zuverlässigkeit und Mikrointegration, IZM, wurde der
Dünnfilmprozess überprüft und weiterentwickelt. Das
Vielschichtsystem wurde entworfen und sowohl für das
Verbindungssystem als auch für die mehr als 46000
Pixelkontakte optimiert.
Labormessungen an Prototypen haben gezeigt, dass ein
komplexes Verbindungsschema für geometrieoptimierte
Einzelchips durchführbar ist und
vernachlässigbaren Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der
Auslesechips hat. Ein vollständiges Modul wurde gebaut; und es
wurde nachgewiesen, dass sich die Technologie eignet um
Pixeldetektormodule zu bauen. Weitere Tests beinhalten u.a. die
Untersuchung des Einflusses von hadronischer Bestrahlung auf die
Dünnfilmlagen. Einzelchipaufbauten wurden auch in einer
Teststrahlumgebung betrieben und die Umsetzbarkeit der
Sensoroptimierung konnte gezeigt werden. Es wird ein Überblick
über das Potential und die Perspektive der MCM-D Technologie
in zukünftigen Experimenten gegeben.This thesis treats a copper--polymer based thin film technology,
the MCM-D technique and its application when building hybrid
pixel detector modules.
The ATLAS experiment at the LHC will be equipped
with a pixel detector system. The basic mechanical units of the
pixel detector are multi chip modules. The main components of
these modules are: 16 electronic chips, a controller chip and a
large sensor tile, featuring more than 46000 sensor cells.
MCM-D is a superior technique to build the necessary signal bus
system and the power distribution system directly on the active
sensor tile.
In collaboration with the Fraunhofer Institute for Reliability and
Microintegration, IZM, the thin film process is reviewed
and enhanced. The multi layer system was designed and optimized
for the interconnection system as well as for the 46000 pixel
contacts. Laboratory measurements on prototypes
prove that complex routing schemes for geometrically optimized single
chips are suitable and have negligible influence on the front--end
chips performance. A full scale MCM-D module has been built and
it is shown that the technology is suitable to build pixel
detector modules. Further tests include the investigation of the
impact of hadronic irradiation on the thin film layers. Single
chip assemblies have been operated in a test beam environment and
the feasibility of the optimization of the sensors could be shown.
A review on the potential as well as the perspective for the
MCM-D technique in future experiments is given
