System-in-Foil Labor forscht an Aufbautechnik von Mikrosystemen

Redakteur: Rebecca Vogt

Hahn-Schickard Stuttgart nimmt ein neues Labor für die Aufbautechnik von folienbasierten ultradünnen Mikrosystemen (System-in-Foil) in Betrieb. Die Einrichtung soll unter anderem die Entwicklung von Produkten im Bereich Cyber-Physical Systems für Anwendungen der Industrie 4.0 voranbringen.

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Zum selektiven Auftrag von homogenen Lackschichten wie fotostrukturierbaren Lacken auf Substrate mit einer Basismetallisierung steht ein Conformal Coater zur Verfügung.
Zum selektiven Auftrag von homogenen Lackschichten wie fotostrukturierbaren Lacken auf Substrate mit einer Basismetallisierung steht ein Conformal Coater zur Verfügung.
(Bild: Hahn-Schickard)

Ziel ist es, mit dem Labor die technischen Voraussetzungen für den Aufbau von mehrlagigen, flexiblen Substraten mit eingebetteten, ultraflachen Bauelementen zu schaffen. Diese wiederum sollen die Integration von Sensorfunktionen, Spulen und Antennen in dünnwandige Strukturen und gekrümmte Bauräume ermöglichen. Durch die Forschungsarbeiten werde die Entwicklung innovativer Produkte – etwa in den Bereichen Cyber-Physical Systems (CPS) für Industrie-4.0-Anwendungen, intelligente Leichtbau-Strukturen, körpernahe Sensoren für die Medizintechnik sowie Smart Wearables – weiter vorangetrieben. Das Land Baden-Württemberg fördert die Einrichtung mit 650.000 €.

Conformal Coater und Direktbelichter zur Lackverarbeitung

Zum selektiven Auftrag von homogenen Lackschichten – wie fotostrukturierbaren Lacken auf Substrate mit einer Basismetallisierung – steht im Labor ein Conformal Coater zur Verfügung. Dieser kann flüssige Lackformulierungen unterschiedlicher Viskosität mittels eines Vorhangventils oder Sprühventils in variabler Schichtdicke verarbeiten. Die Strukturierung des Fotolacks erfolgt mit einem Direktbelichter. UV-LEDs mit einem hochauflösendem Belichtungsprojektor erlauben eine Strukturauflösung unter 25 µm. Mit diesem maskenlosen Verfahren sei eine flexible Layoutgestaltung möglich. Auf substratbedingte Verzüge könne flexibel reagiert werden.

Modulare Anlage und Nassprozesse zur weiteren Verarbeitung

Nach dem Entwickeln des fotostrukturierten Lacks kann die Basismetallisierung mit galvanischen Verfahren verstärkt werden. Hierzu wurde eine modulare Anlage konzipiert, die den Aufbau von applikationsspezifischen galvanisch erzeugten Metallschichten ermöglicht, wie Hahn-Schickard mitteilt. Abschließende Nassprozesse machen die Finalisierung des strukturierten Metallschichtstapels möglich.

Integration von Sensorstrukturen

Zur passgenauen Ausrichtung und zum blasenfreien Fügen von einzelnen, strukturierten, flexiblen Substraten zu einem ultradünnen Mikrosystem steht eine Vakuumlaminierpresse bereit. Mehrlagige Aufbauten erforderten dabei die Integration von Durchkontaktierungen, welche bereits bei der Herstellung einzelner Substrate laserbasiert erzeugt würden. Zur Integration von Sensorstrukturen bieten sich beispielsweise Drucktechniken an. Hier könne Hahn-Schickard seine langjährigen Erfahrungen einbringen – ebenso wie bei der Integration von elektronischen Komponenten mit Mikromontagetechniken.

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