Jahr Name
2021

Intelligente Diagnostik

S. Wagner

Abschlussbericht

2021

Replikation von Zwei-Photonen-Lithographie-Strukturen für die Produktion strukturierter Kunststoffmikrooptiken in der Tumordiagnostik

Stefan Wagner, Serhat Sahakalkan

photonics Flashlight, Fachmagazin

2022

Gedruckte leitfähige Strukturen aus Spezial-Legierungen (SpezLe)

Tim Horter, Ingo Wirth

Abschlussbericht

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Im Wachstumsmarkt der “Gedruckten Elektronik” steigt der Bedarf an metallischen Tinten und Pasten kontinuierlich an. Neben Edelmetallen wie Silber (z.B. für Leiterbahnen), Gold (z.B. für medizintechnische Anwendungen) und Platin (z.B. für Temperatursensoren) werden druckbare Metalllegierungen (z.B. CuNiMn) für Dehnungs- und Temperatursensoren, für Heizstrukturen oder für hochgenaue druckbare Widerstände benötigt. Andere Metalllegierungen wie AgPd oder AgPdCu eignen sich z.B. bei Lotverbindungen zur Ankontaktierung von elektronischen Bauelementen.

2021

Fertigungsbegleitende Oberflächencharakterisierung zur Qualitäts- und Effizienzsteigerung bei der Herstellung komplexer kunststoffbasierter mechatronischer Baugruppen (FOQus

A. Knöller

Abschlussbericht

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Das Ziel des Forschungsvorhabens FOQus war die Entwicklung einer Methodik zur fertigungsbegleitenden bzw. Inline-fähigen Oberflächencharakterisierung von komplexen kunststoffbasierten mechatronischen Baugruppen, sowie die Optimierung aller Prozessschritte bei deren Herstellung, um den Ausschuss möglichst zu minimieren.

2021

Reaktives Fügen von temperaturempfindlichen Dehnungssensoren

A. Schumacher, V. Shah, S. Steckemetz, G. Dietrich, E. Pflug, T. Hehn, S. Knappmann, A. Dehé, A. Leson

Journal of Materials Engineering and Performance, Band 30, pp. 7796-7804


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2021

Reaktives Fügen von temperaturempfindlichen Dehnungssensoren

E. Pflug, A. Schumacher, G. Dietrich, S. Steckemetz, T. Hehn, S. Knappmann, A. Dehé, A. Leson

27. Neues Dresdner vakuumtechnisches Kolloquium (NDVaK), 17. - 18. März 2021, Online

2021

Telemetrische Verformungsmessung mit einem CMOS-integrierten Sensorchip

T. Hehn, H. Rietsche

Sensor und Test 2021, 04. - 06. Mai 2021, Online

2021

Aufbau und Charakterisierung eines CMOS-integrierten Sensorsystems zur Messung von Verformungen

A. Schumacher, V. Shah, S. Knappmann, T. Hehn, A. Dehé

Mikrosystemtechnik-Kongress 2021, 9. - 10. November 2021, Ludwigsburg

2021

Fertigungsbegleitende Oberflächencharakterisierung zur Qualitäts- und Effizienzsteigerung

Andrea Knöller

Abschlussbericht

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Fertigungsbegleitende Oberflächencharakterisierung zur Qualitäts- und Effizienzsteigerung bei der Herstellung komplexer kunststoffbasierter mechatronischer Baugruppen (FOQus)

2022

Kontaktierung gedruckter, leitfähiger Strukturen (KonsDruckt)

Jonas Jäger, Kerstin Gläser, Wolfgang Eberhardt

Abschlussbericht

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Im Projekt „KonsDruckt“ wurden Prozesse für unterschiedliche Verfahren zur Kontaktierung gedruckter, leitfähiger Strukturen erarbeitet. Hierzu wurden zunächst durch Inkjet-Druck und anschließendes Sintern leitfähige Strukturen aus Silber, Kupfer und Gold auf unterschiedlichen Substraten hergestellt.

2021

Replizierte gekapselte diffraktive Optiken mittels lithographisch strukturierter 3DWerkzeugeinsätze für komplexe optische Kunsts

Stefan Wagner, Marcel Röder, Christof Pruss, Kevin Treptow, Martina Zach

Abschlussbericht

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In diesem IGF-Vorhaben wurden gekapselte, diffraktive Kunststofflinsen erfolgreich mittels Spritzprägen hergestellt. Dazu wurde eine Prozesskette etabliert, welche die Herstellung einer gekrümmten, mikrostrukturierten Masterstruktur mittels Laserdirektschreiben auf einem UPMgefertigten Grundkörper, die galvanotechnische Replikation des Masters und den anschließenden Werkzeugbau zeigt. Der Werkzeugbau unterteilt sich dabei in die Konzeption und den Aufbau eines geeigneten Spritzprägewerkzeugs und dem passgenauen Einbringen einer galvanisch abgeformten Nickelstruktur in das Werkzeug.

2021

Schlussbericht AiF KonsDruckt (20337N)

Jonas Jäger, Kerstin Gläser, Wolfgang Eberhardt

Abschlussbericht

2021

Surface Mount Technology on Inkjet-Printed Silver Structures

Jonas Jäger, Sascha Buschkamp, Kai Werum, Kerstin Gläser, Tobias Grözinger, Wolfgang Eberhardt and André Zimmermann

IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology

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Hybrid printed electronics combine the advantages of printed electronics and conventionally manufactured parts. Digitally printed conductive structures often need to be electrically connected to batteries, microcontrollers or other devices. A consensus of industry and research is, that hybrid printed electronics will play a major part in the future of printed electronics. To promote the technology of hybrid printed electronics, surface mount technologies for electronic components using isotropic conductive adhesives (ICA) and low melting tin bismuth solders on inkjet-printed silver structures on injection molded LCP substrates were investigated. The special needs for inkjet-printed electronics were considered as well as the reliability of assembled surface mounted devices (SMD) and their failure mechanisms. Connected 0603 and 1206 SMD-components achieved characteristic lifetimes of over 3500 cycles during thermal cycling at + 125 °C / - 40 °C and withstood over 1000 h under damp-heat atmosphere of + 85 °C / 85 % RH.  The coefficient of thermal expansion of the substrate and the adhesion of the inkjet-printed structures have major impacts on the reliability of the assemblies.

2021

An Otoplastik angepasster Leiterbahndruck und AVT-Prozesse (OLA)

Kai Werum, Kerstin Gläser, Jonas Jäger, Tim Horter

Abschlussbericht

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BMBF Verbundprojekt MikroBo: Mikroelektronik für permanente, nichtinvasive Blutdruckmessung im Ohr - Teilvorhaben: An Otoplastik angepasster Leiterbahndruck und AVT-Prozesse (OLA)

2021

Aufbau und Charakterisierung eines CMOS-integrierten Sensorsystems zur Messung von Verformungen

A. Schumacher, V. Shah, S. Knappmann, T. Hehn, A. Dehé

Mikrosystemtechnik Kongress 2021, Ludwigsburg, Deutschland
VDE Verlag GmbH Berlin Offenbach, 672-675, ISBN 978-3-8007-5656-8

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Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss der Montage eines CMOS-integrierten Sensorsystems auf das Sensorverhalten untersucht. Hierzu wurden Sensorchips einerseits mittels eines epoxidbasierten Klebstoffs und andererseits durch reaktives Fügen auf Zugproben aus Edelstahl befestigt, und es wurde der Einfluss des Fügeprozesses auf die Spannungsverteilung im Sensorchip untersucht. An einer Zugprüfeinrichtung wurden für beide Fügevarianten die Sensorkennlinien aufgenommen. Beide Varianten zeigen ein lineares Sensorverhalten, wobei der reaktiv gefügte Sensorchip eine ca. 2,5- fach höhere Empfindlichkeit aufweist. Zur Ermittlung der Dehnungs-Kopplung wurde für beide Fügevarianten die tatsächliche Chipdehnung mithilfe von Dehnmessstreifen ermittelt und in Relation zur Dehnung der Zugprobe gebracht. Der auf diese Weise ermittelte Kopplungsfaktor beträgt beim geklebten Chip etwa 0,18, beim reaktiv gebondeten Chip liegt er mit 0,43 deutlich darüber.

2021

Aufbau und Charakterisierung eines CMOS-integrierten Sensorsystems zur Messung von Verformungen

A. Schumacher

InnovationForum Smarte Technologien & Systeme

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2021

Improved Mounting of Strain Sensors by Reactive Bonding

A. Schumacher, V. Shah, S. Steckemetz, G. Dietrich, E. Pflug, T. Hehn, S. Knappmann, A. Dehé, A. Leson

Journal of Materials Engineering and Performance 30, 7796 - 7804 (2021)

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Aim of this work is to improve the bond between a strain sensor and a device on which the strain shall be determined. As strain sensor, a CMOS-integrated chip featuring piezoresistive sensor elements was used which is capable of wireless energy and data transmission. The sensor chip was mounted on a standardized tensile test specimen of stainless steel by a bonding process using reactive multilayer systems (RMS). RMS provide a well-defined amount of heat within a very short reaction time of a few milliseconds and are placed in-between two bonding partners. RMS were combined with layers of solder which melt during the bonding process. Epoxy adhesive films were used as a reference bonding process. Under mechanical tensile loading, the sensor bonded with RMS shows a linear strain sensitivity in the whole range of tested forces whereas the adhesive-bonded sensor has slightly nonlinear behavior for low forces. Compared to the adhesive-bonded chips, the sensitivity of the reactively bonded chips is increased by a factor of about 2.5. This indicates a stronger mechanical coupling by reactive bonding as compared to adhesive bonding.
 

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2022

Höhere Prozesssicherheit bei der Herstellung von laserdirektstrukturierten MID-Bauteilen

Andrea Knöller & Michael Noeske

PLUS Elektronikfertiung 

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Spritzgegossene Schaltungsträger (MID – Molded Interconnect Device oder Mechatronic Integrated Devices) ermöglichen komplexe 3D-Funktionsintegration auf minimalem Bauraum und qualifizieren sich dadurch für diverse Anwendungen in Bereichen wie Automotive und Medizintechnik sowie Kommunikations- und Informationstechnik.

2021

Substitution metallischer Gehäuse durch Duroplastverkapselung elektronischer Baugruppen

Romit Kulkarni, Simon Petillon, Mehmet Haybat, Tobias Grözinger, Andrea Knöller, Serhat Sahakalkan, Thomas Günther, Karl-Peter Fritz, Wolfgang Eberhardt, André Zimmermann

PLUS - Elektronikfertigung

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Elektronische Baugruppen werden in der Industrietechnik oder der Kraftfahrzeugtechnik häufig unter rauen Umgebungsbedingungen betrieben und müssen daher vor Umwelteinflüssen geschützt werden. Zu diesen Umwelteinflüssen zählen neben extremen Umgebungstemperaturen auch aggressive Medien.

2021

Erweiterung des Einsatzbereiches von laserstrukturierten 3D-MID durch die Verwendung von keramischen Substratmaterialien

Alexander Schilling, Philipp Ninz, Simon Petillon, Sascha Weser, Dr. Andrea Knöller, Dr. Wolfgang Eberhardt, Dr. Thomas Günther, Prof. Dr. Frank Kern und Prof. Dr. André Zimmermann

MST Kongress 2021, Ludwigsburg

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Die Herstellung von dreidimensionalen Schaltungsträgern aus spritzgegossenen Thermoplasten, welche mittels Laserdirektstrukturierung und anschließender außenstromloser selektiver Metallisierung funktionalisiert werden, ist mittlerweile Stand der Technik. Bei erhöhter thermischer und/oder mechanischer Belastung z.B. durch Steigerung der elektrischen Leistungsdichte, stoßen Thermoplaste jedoch an ihre Grenzen. Hier bieten keramische Substratmaterialien klare Vorteile. Die Herstellung von solchen keramischen Schaltungsträgern mittels laserinduzierter Direktmetallisierung wurde erfolgreich realisiert. Hierfür wurden zwei Unterschiedliche Varianten an Al2O3-Keramiken untersucht. In der ersten Variante erfolgte das Sintern der Al2O3-Keramiken in H2-Atmosphäre, in Variante 2 wurden die Al2O3-Keramiken mit Cr2O3 dotiert und an Luft gesintert. Anschließend erfolgte für beide Varianten eine Laserstrukturierung mit darauffolgender außenstromloser Metallisierung. Somit ließen sich 3D-Schaltungsträger mit hoher thermischer Belastbarkeit, einer geringen Wärmeausdehnung und einer guten elektrischen Isolation herstellen. Die abgeschiedenen Metallschichten zeigten vergleichbare und zum Teil bessere Eigenschaften als solche auf klassischen thermoplastisch