Neue Möglichkeiten für den Aufbau von. Medizintechnik

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1 Neue Möglichkeiten für den Aufbau von miniaturisierten leitfähigen Strukturen für die Medizintechnik Dr. Ulrich Keßler MicroTEC Südwest Roadmapping-Workshop MST-basierte Gesundheitslösungen der Zukunft 30. Januar 2013 am Naturwissenschaftlichen & Medizinischen i i Institut t (NMI) in Reutlingen Dr. U. Keßler, , Folie 1

2 HSG-IMAT und IZFM Institut t für Mikroaufbautechnik Institut t für Zeitmesstechnik, t ik Fein- und der Hahn-Schickard-Gesellschaft Mikrotechnik, Universität Stuttgart 45 Mitarbeiter 12 Mitarbeiter Leiter: Prof. H. Kück Leiter: Prof. H. Kück Dr. U. Keßler, , Folie 2

3 Kompetenzfelder / Arbeitsgebiete Kunststoffmikrobauteile MID Technologien Chip-,SMD, Mikro-Montage Sensoren + Aktoren Gedruckte Mikrostrukturen Modellierung + Zuverlässigkeit Dr. U. Keßler, , Folie 3

4 Weiterentwicklung von Komponenten für die Elektrophysiologie Bedarf für neue technologische Lösungen: Lösungen jenseits von Leiterplatte, tt Kabel und Stecker Technologisches Know-How am HSG-IMAT - Molded Interconnect Devices (3D-MID) - Laserstrukturierte Leiterbahnen auf Keramik - Laserstrukturierte Leiterbahnen auf Duroplasten - Drucktechnik Dr. U. Keßler, , Folie 4

5 Voll additive LPKF-LDS -Technik Prozessablauf Laseraktivierbare Füllstoffe Spritzguss IR-Laserstrukturierung Reinigung Au nach Laserstrukturierung nach Cu/Ni/Au AiF 17163N Adima 3D Dr. U. Keßler, , Folie 5 3D Magnetfeldsensor Quelle: Metec AG

6 2K-MID-Technik Prozessablauf Spritzguss Komponente 1 metallisierbar Spritzguss Komponente 2 nicht metallisierbar Vorbehandlung Metallisierung Quelle: Robert Bosch GmbH MID für ABS-Drucksensor Dr. U. Keßler, , Folie 6

7 Semi-additive Lasertechnik HSG-IMAT (LSA) Prozessablauf Spritzguss (z.b. LCP) Aufrauen der Oberfläche, Aktivierung mit Palladium Chemisch außenstromlose Metallisierung mit Kupfer UV-Laserstrukturierung Ultraschallunterstützte nasschemische Reinigung Nachverstärkung mit chemisch Nickel und Tauchgold Braille Modul mit integriertem Steckverbinder Dr. U. Keßler, , Folie 7

8 Laserstrukturierte Leiterbahnen auf Keramik Substratmaterial: Al 2 O 3 -Keramik Schichtsystem: PVD-Cr/Cu / chemisch Cu (ca. 0,2/8 µm) REM-Aufnahmen nach Laserstrukturierung mit dem ps-laser TruMicro 5250 Leiterbahnbreite: ca. 19 µm Isolationsbreite: ca. 17 µm Dr. U. Keßler, , Folie 8

9 Neues Verfahren zur Strukturierung von Duroplasten Laserbasiertes voll additives Verfahren Erste Ergebnisse Leiterbahnabstand: 50µm Schichtdicke Cu : 7,5 µm Leiterbahnbreite: 50µm Haftfestigkeit (Stirnabzugtest) > 5N/mm² Dr. U. Keßler, , Folie 9

10 Drucktechniken am HSG-IMAT Aerosol Jet Inkjet Tampondruck Siebdruck Dr. U. Keßler, , Folie 10

11 Feinste Leiterstrukturen Leiterbahnen auf Glas-Substraten (Aerosol Jet, Inkjet) BMBF-Vorhaben NADIMASMEL Silberleiterbahnen auf Glas Linienbreite 30 µm Geringste Schichtdicke 020µm 0,20 Kleinste mittlere Leiterbahnbreite: 15 µm auf Glas 200 µm Dr. U. Keßler, , Folie 11

12 Gedruckte Kontaktierung Kontaktierung ultradünner Chips (Aerosol Jet ) BMBF-Vorhaben Promikron Quelle: ims chips Kontaktierung von flexiblen ultradünnen Chips (ca. 20µm) mittels Drucktechnik Substrat: Polyimid Flexfolie Dr. U. Keßler, , Folie 12

13 Gedruckte Funktionsstrukturen Hotmelt als Galvanoresist: Strukturbreiten bis 50 µm Au/Ni/Cu nach dem Strippen der Hotmeltmaske Hotmelt Cu-Trägerfolie 2,5D-Demonstrator (PPS) IGF-Vorhaben VEPRO-3D Dr. U. Keßler, , Folie 13

14 Bauelemente und 3D-Strukturen Widerstände und Temperatursensoren (Ag) auf MID-Substraten (Aerosol l Jet ) IGF-Projekt: Nr N Gedruckte Leiterbahnen auf PCB mit Cu nachverstärkt (Aerosol Jet ) BMBF-Vorhaben ORFUS Leiterbahnpitch: 120 µm Leiterbahnbreite: 60 µm Widerstand: ~ Ω je 1 mm² Fläche Dr. U. Keßler, , Folie 14

15 Blick in die Zukunft Trends für die AVT in der Medizintechnik Optimierung durch Integration Miniaturisierung Ausnutzen des gesamten Raumes Mehr Funktionen auf engerem Raum Mehr Intelligenz am Ort des Geschehens Dr. U. Keßler, , Folie 15