Ultradünne Mikrosysteme

Das Hahn-Schickard-Institut für Mikroaufbautechnik in Stuttgart nimmt ein neues Labor zum Auf­bau von folien­basierten ultra­dünnen Mikro­systemen in Betrieb. Die mit 650.000 Euro vom Land Baden-Württem­berg geför­derte Inves­tition soll die tech­nischen Voraus­setzungen zum Aufbau von mehr­lagigen flexiblen Sub­straten mit einge­betteten ultra­flachen Bau­ele­menten schaffen, welche die Inte­gration von Sensor­funk­tionen, Spulen, Antennen und anderen Bau­teilen in dünn­wandige Struk­turen und gekrümmte Bau­räume ermög­lichen. Dadurch wird die Entwick­lung innova­tiver Pro­dukte in den Bereichen Cyber-Physical Systems, intel­li­gente Leicht­bau-Struk­turen, körper­nahe Sensoren für die Medizin­technik und Smart Wear­ables weiter voran­ge­trieben.

Zum selektiven Auftrag von homogenen Lackschichten wie fotostruk­turier­baren Lacken auf Sub­strate mit einer Basis­metal­li­sierung, welche durch PVD-Techno­logie erzeugt werden kann, steht 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 hoch­auf­lösenden Belich­tungs­pro­jektor erlauben eine Struk­tur­auf­lösung von unter 25 Mikro­metern. Mit diesem masken­losen Ver­fahren ist eine sehr flexible Layout­gestal­tung möglich, und es kann auf sub­strat­bedingte Verzüge flexibel reagiert werden.

Nach 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. Abschlie­ßende Nass­prozesse erlauben die Finali­sierung des struk­tu­rierten Metall­schicht­stapels. Eine Vakuum­lami­nier­presse wird zur pass­genauen Aus­rich­tung und zum blasen­freien Fügen von ein­zelnen struk­tu­rierten flexi­blen Sub­straten zu einem ultra­dünnen Mikro­system verwendet. Mehr­lagige Auf­bauten erfor­dern dabei die Inte­gra­tion von Durch­kontak­tie­rungen, welche bereits bei der Her­stel­lung ein­zelner Sub­strate laser­basiert erzeugt werden. Zur Inte­gra­tion von Sensor­struk­turen bieten sich beispiels­weise Druck­techno­logien an.

Die neue Anlagentechnik ermöglicht Hahn-Schickard zusätzlich zu den bereits vor­han­denen Techno­logien für drei­dimen­sionale Schal­tungs­träger nun auch den Zugang zu flexi­blen ultra­dünnen Mikro­systemen und somit neue Frei­heits­grade und Ent­wick­lungs­ansätze bei der Suche nach best­mög­lichen Lösungen für kunden­spezi­fische Appli­ka­tionen.

HSG / RK