PowderMEMS Technologie

Das PowderMEMS-Verfahren des Fraunhofer ISIT ermöglicht die Integration nahezu beliebiger Materialien in planaren Substraten wie Silizium, Glas, Keramik und PCB. PowderMEMS bietet diverse Vorteile gegenüber anderen Verfahren: eine große Auswahl an Materialien, Strukturdicken von mehreren hundert Mikrometern bei hoher lateraler Präzision, niedrige Prozesstemperaturen und thermische Beständigkeit, die eine reinraumkompatible Weiterbearbeitung der Komponenten erlauben. Die offene Porenstruktur ermöglicht auch mikrofluidische Anwendungen.

PowderMEMS Prozess

Das Verfahren (Zum Open Access Paper) basiert auf der Agglomeration von mikrofeinem Pulver (Partikeln) mittels Atomlagenabscheidung (ALD). Zuerst wird eine Form, beispielsweise Mikrokavitäten in einem Siliziumsubstrat, mit losem Pulver gefüllt. Die Partikel werden dann durch eine ALD-Abscheidung bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen untereinander zu mechanisch stabilen Strukturen verbunden. Dabei dringen die Gase der ALD-Abscheidung durch die gesamte Partikelansammlung und bilden um jedes Partikel eine Schicht von mehreren zehn Nanometern dicke. In der Folge sind die Partikel über die gesamte Tiefe der Mikrokavitäten (bis zu ca. 700 µm) zu einem porösen dreidimensionalen Körper verbunden. Die resultierenden PowderMEMS-Strukturen sind schrumpfungsfrei, mechanisch stabil und thermisch beständig. Strukturabmessungen zwischen 30 Mikrometern und mehreren Millimetern lassen sich mit hoher Präzision auf Substratebene realisieren.

Dank der nahezu perfekten Umhüllung durch die ALD-Schicht sind die einzelnen Partikel innerhalb eines porösen 3D-Körpers vor äußeren Einflüssen geschützt. Substrate mit eingebetteten porösen 3D-Körpern überstehen Standardprozesse der MEMS- und IC-Fertigung bis zu 400 °C unbeschadet, sodass eine umfassende Nachbearbeitung in einem Reinraum möglich ist. Neben der PowderMEMS-Technologie verfügt das ISIT über umfangreiche Kompetenzen und Reinraum-Ausstattung zur Realisierung vollständiger Bauteile. Die Vor- und Nachprozessierung durch vielzählige Reinraumprozesse erlauben die optimale Integration von PowderMEMS-Komponenten zur Verbesserung bestehender oder Realisierung neuer Mikrosysteme.

Je nach Serienvolumen und Anforderungen kann die Fertigung entwickelter Bauteile am Standort erfolgen oder vom ISIT begleitet transferiert werden.

 

Vielzählige Materialien können in frei gestaltbaren Geometrien durch PowderMEMS erzeugt werden. Entsprechend breit ist das Feld der möglichen Anwendungen. Am ISIT wurden bereits funktionale Mikrostrukturen mit speziellen physikalischen Eigenschaften erzeugt:

Durch die freie Kombination von Pulver, ALD-Beschichtung und Geometrie sind viele weitere denkbar. Sprechen Sie uns für Ihre Anwendung an!