Messe  /  16. November 2021  -  19. November 2021

Productronica

International, innovativ, konkurrenzlos: Als einzige Veranstaltung dieser Art zeigt die Productronica die gesamte Wertschöpfungskette der Elektronikfertigung.

Halle B2, Stand 228

Highlights

Fotoabbildbare Dickschichtpasten für das 5G-Netz

Die 5G-Technik wird das Mobilfunknetz revolutionieren und mit ihrer Geschwindigkeit die Digitalisierung weiter vorantreiben. Die notwendige Elektronik muss dafür noch stärker miniaturisiert werden als bisher, dies gilt auch für die dazugehörigen Antennen, die ebenfalls im Hochfrequenzbereich arbeiten. Für das 5G-Netz sind allerdings sehr feine Strukturen im 20-Mikrometer-Bereich notwendig. Gemeinsam mit der Firma Aurel hat das Fraunhofer IKTS eine Technologie mit den dazugehörigen Fotoabbildbaren Dickschichtpasten (PI-Pasten) entwickelt, mit dem sich diese feinen Strukturen auch industriell realisieren lassen. Dafür müssen lediglich zwei Prozessschritte zum klassischen Siebruckverfahren ergänzt werden. Diese nehmen nur 15 bis 20 Sekunden in Anspruch und lassen sich daher problemlos in die Fertigungslinie integrieren. Das Verfahren ist massen- und industrietauglich, die Investitionskosten gering. Als Basis der Herstellung bleibt dabei das herkömmliche Siebdruckverfahren bestehen – so können die Betriebe ihre Anlagen weiterhin wie gewohnt nutzen. Zudem wurden die PI-Pasten so entworfen, dass sie unter der UV-Beleuchtung zuverlässig aushärten, jedoch von Tageslicht unbeeinflusst bleiben. Ein kostspieliger Gelb-Raum ist daher nicht nötig.

Leistungselektronik und Heizeranwendungen

Keramische Werkstoffe eignen sich in herausragender Weise für das thermische Management von leistungselektronischen Baugruppen oder Heizern. Durch ihre hohe Wärmeleitfähigkeit, Temperaturbeständigkeit und mechanische Stabilität bieten sie speziell in anspruchsvollen Applikationen Vorteile gegenüber konventionellen Schaltungsträgern.

Moderne Leistungsbaugruppen zur Verschaltung von Leistungs Halbleitern basieren auf keramischen Substraten. Das Fraunhofer IKTS bietet ein umfassendes Portfolio zur Entwicklung und Optimierung derartiger Elemente in den Bereichen Metallisierung (z. B. Active-Metall Brazing, Thick printed Copper), Funktionalisierung (z.B. materialtechnische Modifikation des keramischen Grundwerkstoffes, Integration von Kühlkanälen), Aufbau- und Verbindungstechnik sowie funktionale Charakterisierung (z.B. Teilentladungsmessung) und Zuverlässigkeitsbewertung. Für Heizeranwendungen können keramische Substrate ebenfalls als Grundwerkstoffe verwendet werden. Die Heizleistungseinbringung erfolgt dabei überwiegend über aufgedruckte Metallisierungen. Das IKTS bietet nach Kundenwunsch die Fertigung der Heizergeometrien (z. B. planar, tubular oder freiform), Entwicklung der Metallisierungstechnologie und Realisierung einer temperaturfesten Anschlussmontage.

Additiv gefertigte Komponenten mit Funktionalisierung

Mittels additiver Fertigung können geometrisch komplexe und funktionalisierte Strukturen hergestellt werden, die sich mit konventionellen Fertigungsverfahren nicht oder nur aufwendig realisieren lassen. Ein Vorteil dieses rohstoffsparenden Verfahrens besteht darin, dass es sich um werkzeugfreie Formgebungsmethoden handelt, womit auch individualisierte Einzelstücke oder Kleinserien ohne hohe Werkzeugkosten effizient gefertigt werden können. Das Fraunhofer IKTS bietet unterschiedlichste additive Fertigungsverfahren (z. B. 3D-Pulverdruck, selektives Lasersintern, lithographiebasierte Keramikfertigung, thermoplastischer 3D-Druck) zur kundenspezifischen Komponentenfertigung. Die Funktionalisierung der keramischen Baugruppen kann anschließend durch konventionelle Siebdruck- oder Digitaldruck-Verfahren erfolgen. Finale Baugruppen können dabei einen höheren Miniaturisierungsgrad und Wirkungsgrad gegenüber konventionellen Fertigungstechnologien erreichen.

Robust. Zuverlässig. Maßgeschneidert. Keramische Lösungen für Sensoren

Der fortschreitende Trend Industrie 4.0 basiert auf umfassender Datenerhebung für Prozess- und Zustandsgrößen. Dazu müssen sensorische Komponenten immer anspruchsvollere Einsatzszenarios standhalten (z. B. Temperatursensoren für Turbinen, Überwachungssensoren für chemische Atmosphären in der Elektronikfertigung, korrosionsstabile Erdsensoren für Smart Farming). Aufgrund der langjährigen Kompetenz in der Sensorkonzeptionierung für anspruchsvolle Umgebungsbedingungen stellt das Fraunhofer IKTS sowohl umfangreiche Erfahrungen als auch geeignetes Equipment für die Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung verschiedenster Sensoren bereit. Forschungsschwerpunkte bilden die Anpassung von Metallisierungen (z. B. gegenüber Säure stabile Dickschichten), Entwicklung von Temperatur- und Temperaturwechsel-stabilen Mehrlagenbaugruppen (z. B. LTCC-Drucksensoren, hermetische LTCC-Packages) und jeweils den Anwendungsszenarien angepassten Montagekonzepte (z. B. Brazing, Mikroschweißen).