TechBlog des Fraunhofer ISIT

Das Geschäftsfeld Mikrofertigungsverfahren des Fraunhofer ISIT bietet neben der Evaluierung von kompletten Baugruppen auch die Bewertung von Leiterplatten und Bauteilen der Elektronikproduktion an. Im Fokus stehen dabei die Benetzungseigenschaften der Leiterplattenpads und der Bauteilanschlüsse, die als Grundlage für die Lötbarkeit dienen.

Eine spannende Zukunftsperspektive für die moderne Schiffsnavigation bietet das Verbundprojekt „Smart Window“. Gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung haben ISIT-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine intelligente Lösung zur Implementierung eines Augmented-Reality-Displays auf einer Schiffsbrücke erarbeitet.

Um das Know-How zum Thema Dickdrahtbonden von Leistungshalbleiterbauelementen auf FR4-Substraten am ISIT zu erweitern, wurde im Rahmen einer Mikrotechnologen Abschlussarbeit eine Machbarkeitsstudie für einen Dickdrahtbondprozess mit 500µm Al-Dickdraht durchgeführt. Mit Hilfe von Schertests und Querschliffanalysen wurden die gebondeten Verbindungen auf Scherfestigkeit und Rissbildung bewertet.

Mit zunehmender Autonomie mobiler Robotersysteme steigt die Anzahl der Sensoren, der Aufwand zur Verknüpfung ihrer Daten und damit der Bedarf an Rechenleistung, um einen zuverlässigen und sicheren Echtzeitbetrieb zu realisieren. Die Skalierbarkeit der Architektur, eine hinreichende Übertragungsbandbreite zwischen Sensor und Datenverarbeitung und die Minimierung des Energiebedarfs sind die größten Herausforderungen für die Entwicklung von Hochleistungsrechnern, um sie in mobilen Systemen einsetzen zu können. Es wird prognostiziert, dass in weniger als 10 Jahren die erforderliche Rechenkapazität in der Sensorperipherie jener eines Supercomputers von heute entsprechen muss. Diese Anforderung kann nur durch eine Kombination spezifisch füreinander entwickelter Hard- und Softwarekomponenten erfüllt werden.

Vernetze Sensoren mit ausreichend Energie zu versorgen und die Energie vor Ort zu speichern haben sich Fraunhofer-Forscher zur Aufgabe gemacht. Entstanden sind verschiedene, neuartige Komponenten.

Funktionsmuster oder Prototypen von miniaturisierten elektro-optischen Systemen anzufertigen kann vor allem kleine Unternehmen vor große Herausforderungen stellen. Die Umsetzung von innovativen Ideen geht häufig mit dem Bedarf nach geeigneten Maschinen einher, mit denen sich die neuen Fertigungsschritte realisieren lassen. Die Anschaffung solch spezieller Anlagen für Versuchszwecke stellt ein finanzielles Risiko dar. Zu dessen Entkräftigung trägt eine Ergänzung der Prozesskapazitäten der Aufbau und Verbindungstechnik (AVT) des Fraunhofer ISIT bei.

Ionische Verunreinigungen können bei Vorhandensein von Potentialdifferenzen unter dem Einfluss von Feuchtigkeit zu elektrochemischer Migration (ECM) und damit letztlich zum Ausfall der Elektronik führen. Insbesondere die Anwendung höherer Spannungen im Bereich der Leistungselektronik und zunehmend auch im Automotive-Bereich stellt hohe Anforderungen an die Systemqualität und Zuverlässigkeit. Um einen weiteren Baustein zur Zuverlässigkeitsbewertung zu liefern, werden die Oberflächenwiderstandsmessungen am ISIT mit einer SIR-Leiterplatte mit 10 Standardkämmen durchgeführt. Dabei können standardmäßig bis zu 80 Kanäle parallel gemessen werden.

Der Anteil von Frauen im Bereich Forschung und Entwicklung hat vor allem an Universitäten und Fachhochschulen in den letzten Jahren stark zugenommen. 2021 konnte dort laut Statista ein Anteil von über 50% an weiblichen Forschungskräften verzeichnet werden. Was an Universitäten und Hochschulen bereits angefangen hat, erreicht hoffentlich auch bald andere Bereiche der Wirtschaft. Anlässlich des »International Day of Women & Girls in Science« beantwortet Maria Claus, stellvertretende Abteilungsleiterin der Fab und Teamleiterin der Bereiche Lithographie, Bonden und Metrologie am Fraunhofer ISIT, unsere Fragen und macht jungen Mädchen und Frauen Mut, die sich für eine Karriere in Wissenschaft und Forschung interessieren.

Batterien haben eine immense Bedeutung für unser tägliches Leben und die Zahl der möglichen und immer spezifischeren Anwendungen wächst ständig. Lithium-Ionen-Batterien (LIB) sind heute die am weitesten entwickelten Akkusysteme. Sie werden für ein sehr breites Spektrum von Anwendungen eingesetzt, von Handys bis hin zu Elektroautos.

Klingt ein wenig aus vergangenen Tagen, ist aber im Zeitalter künstlicher Intelligenz, autonomen Fahrens und Quantencomputern immer noch der erste Schritt, wenn es darum geht, beim Aufbau bzw. der Umsetzung eines applikationsnahen Demonstrators eine erste Idee zu realisieren, ein Stück Papier und etwas zu schreiben. Diese Skizze ist Grundlage für das weitere Vorgehen bei der Konstruktion. Auf Basis dieser Idee folgt der Einsatz eines 3D Modells, um dem Ganzen genaue Konturen zu geben, die Abmaße zu fixieren, weitere innovative Aspekte einzubringen und nicht zuletzt um den grundlegenden Aufbau für das Entwickler-Team visualisierbar und vorstellbar zu machen. Bereits in diesem Stadium lassen sich frühzeitig Fehler erkennen und entsprechend natürlich vermeiden.

Seit 1994 ist das Fraunhofer ISIT eines der führenden Institute in Europa für angewandte Forschung in der MEMS-Entwicklung und -Verarbeitung. Das ISIT verfügt über ein umfangreiches Prozess- und Technologieportfolio. In diesem Blog-Beitrag stellen wir unsere Lösungen, die in Bereichen Quantum Computing und Quantum Sensing eingesetzt werden können.

Mit dem Ziel, die technologischen Voraussetzungen für die Steigerung der Effizienz von Leistungstransistoren für Leistungswandlung, E-Mobilität und Kommunikationsanwendungen wurde das innovative Material AlScN erfolgreich für den Einsatz in NMOS-Transistoren validiert.

Exzellente Genauigkeit der Laserprojektion für hochwertige optische Abtast- und Messaufgaben. Das Fraunhofer ISIT hat 1D- und 2D-quasistatische Scannerspiegel mit piezoelektrischem Antrieb auf Basis von AlN und AlScN entwickelt.

Die Aufbau- und Verbindungstechnik steht durch Kostendruck und aus klimatechnischen Gründen vor der Aufgabe Fertigungsprozesse kostengünstiger sowie energiesparender und damit klimaschonender zu gestalten. Eine Antwort auf diese Herausforderung ist die Entwicklung und der Einsatz von Niedertemperaturloten, die bereits heute Anwendung in vielen Bereichen finden kann wie z.B. der Herstellung weißer Ware (Haushaltsgeräte), Konsumerelektronik, Beleuchtung mit LED-Technik und vielen weiteren Applikationen. Aufgrund der geringen Umgebungs- und Betriebstemperaturen dieser elektronischen Baugruppen und Systeme ist eine Lotlegierung mit niedrigem Schmelzpunkt für die Herstellung geeignet.

Poren in Lötstellen sind immer wieder ein Thema, wenn es um elektrische Belastbarkeit, Wärmeabfuhr und Zuverlässigkeit elektronischer Baugruppen geht. Um die Porenentstehung während eines Lötprozesses darzustellen, gibt es am Fraunhofer ISIT die Möglichkeit, einen Reflow-Lötvorgang in einer Röntgenanlage unmittelbar am Ort zu beobachten. Während des Reflow-Lötprozesses können der Aufschmelzvorgang und der Entstehungsprozess der Poren im Lot live verfolgt sowie Röntgenvideos als auch einzelne Fotos aufgenommen werden. Erfahre jetzt in unserem TechBlog wie genau der innovative Lötprozess durchgeführt und anschließend ausgewertet wird.

Im Rahmen des Fraunhofer-Leuchtturmprojekts "Toward Zero Power Electronics-ZePowEl" entwickelte das Fraunhofer ISIT einen neuartigen MEMS-magnetomechanischen Energy Harvester.

Im Projekt CoVMoTe arbeiten mehrere Fraunhofer-Institute (IME-MB, CSB, IME-TMP, IBMT, ENAS, ISIT, EMFT) und deren Partner (z. B. Campton Diagnostics GmbH) gemeinsam an der Umsetzung eines massenproduzierbaren PCR-Schnelltests, der in einer kleinen mobilen Einheit eingesetzt werden kann.

Die Fertigung von Leistungsmodulen steht vor neuen Herausforderungen: Es wird weltweit immer wichtiger, unterschiedlichste Varianten in kleinen Stückzahlen wirtschaftlich produzieren zu können. Deswegen beteiligt sich das Fraunhofer ISIT an dem Forschungsprojekt FlaMe. Zusammen mit Ihren Partnern wollen die ISIT-Wissenschaftler in dem Projekt neue Technologien einsetzen und den Prozess der Fertigung von Leistungsmodulen deutlich nachhaltiger gestalten.

Waferbasierte Technologien haben nur begrenzte Möglichkeiten, dreidimensionale Mikrostrukturen zu erzeugen. Das Fraunhofer ISIT hat mit einem Niedertemperatur-Pulveragglomerationsverfahren auf Basis der Atomlagenabscheidung einen neuen Baustein für Mikrosystemtechniker hinzugefügt.

Im Forschungsprojekt "Untersuchung der Auswirkung von ionischer Kontamination in dünnen Spalten auf realitätsnahe elektronische Baugruppen mit neuen miniaturisierten Komponenten" wird eine industrierelevante industrierelevante Fragestellung im Rahmen eines öffentlich geförderten Projektes der industriellen Gemeinschaftsforschung untersucht.