Hybride Mikrosysteme

Abteilung

Die Entwicklung funktionskeramischer Werkstoffe, miniaturisierter Komponenten und Systeme steht im Fokus der Abteilung »Hybride Mikrosysteme«. Die Anwendungen liegen in den Bereichen Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) für Elektronik und Leistungselektronik, Sensorik sowie Energietechnik (Mikrobrennstoffzellen, Batterietechnik und Photovoltaik).

Neben der Entwicklung kundenspezifischer Pasten und Tinten für klassische Anwendungen der Hybridelektronik (z. B. Leit-, Widerstands- und Abdeckpasten für AlN) profitieren unsere Kunden vom umfangreichen Werkstoff-Know-how bei der Entwicklung bzw. Adaptierung z. B. von Magnetwerkstoffen sowie nichtlinearen Dielektrika und Widerständen (PTC, NTC). Eine besondere Kompetenz stellt die Möglichkeit dar, eigene applikationsspezifische Gläser zu entwickeln und herzustellen, welche als funktionsentscheidende Komponenten in Pasten, Tinten und Folien zum Einsatz kommen.

Für die strukturierte Abscheidung von Funktionsschichten können neben der klassischen Siebdrucktechnologie weitere maskenbasierte (Schablonen- und Gravurdruck) und digitale Druckverfahren (Aerosol- und Inkjet-Druck) entsprechend der Applikationserfordernisse eingesetzt werden. Die minimale laterale Auflösung dieser Druckverfahren liegt bei < 10 μm.

Einen Schwerpunkt unserer Aktivitäten stellt das »Kompetenzzentrum Foliengießen« dar. Am Standort Hermsdorf besteht im Technikumsmaßstab die Möglichkeit der Entwicklung und Fertigung kundenspezifischer keramischer Folien. Entsprechend der Anforderungen an die Folien und Eigenschaften der eingesetzten Schlicker werden unterschiedliche Gießverfahren genutzt (z. B. Doctor-Blade, Comma-Bar und Slot-Die).

Für die Weiterverarbeitung der keramischen Folien zu 3D-strukturierten Komponenten steht am Fraunhofer IKTS eine komplette keramische Multilayertechnologielinie (LTCC, HTCC) zur Verfügung. In Kooperation mit Industriepartnern werden zudem zwei Technika betrieben, in denen entwickelte Werkstoffe und Prozesse im semiindustriellen Umfeld mit Kunden getestet und optimiert werden können (PV-Technikum mit Roth & Rau AG, Batterietechnikum mit Thyssen-Krupp System Engineering GmbH).

Auf dem Gebiet der Aufbau- und Verbindungstechnik bieten wir unseren Kunden ein breites Spektrum an Technologien zur elektrischen Kontaktierung (Loten, Kleben, Bonden) sowie zur mechanischen und mikrostrukturellen Charakterisierung von elektrischen Verbindungen an.

 

Leistungsangebot

 

  • Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung applikationsspezifischer funktionskeramischer Werkstoffe (Tinten, Pasten und Folien)
  • Komponentenauslegung, -entwicklung und -charakterisierung
  • Elektrische Aufbau- und Verbindungstechnik funktionskeramischer Komponenten
  • Technologieentwicklung und -optimierung sowie Skalierung im Technikumsmaßstab

 

Besondere technische Ausstattung

 

Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung von Pasten und Tinten  

  • Vollständige Ausrüstung zur Herstellung und Charakterisierung von Dickschichtpasten und Tinten (z. B. Rheometrie)

Entwicklung und Herstellung keramischer Folien 

  • Kontinuierliche Foliengießmaschinen

Komponentenauslegung, Schaltungsentwurf 

  • Simulation: FlexPDE, Comsol
  • CAD: SolidWorks, AutoCAD
  • Schaltungsentwurf: Altium Designer, Durst Hyde

Abscheidetechnologien für Funktionsschichten  

  • Siebdruck (planar und tubular)
  • Schablonen- und Gravurdruck
  • Ink-Jet- und Aerosoldruck

Keramische Multilayertechnologie  

  • Vollständige Multilayerlinie 8“ x 8“: Stanzen und Lasern, Siebdruck, isostatisches und uniaxiales Laminieren, Einbrand LTCC: unter Luft, N2 und Vakuum, freie und Null-Schwindung; HTCC: unter Luftatmosphäre

Keramische Systemintegration  

  • Drahtbonden (Ultraschall und Thermosonic)
  • Löten (Tauch- und Reflow)
  • SMT-Bestücken
  • Pull- und Schertest
  • IR-Thermographie 
  • Wafersäge