Dickschicht-Hybridtechnik und Sensorik

Transkript

1 Dickschicht-Hybridtechnik und Sensorik Fallbeispiel Fadenspannungssensor Karl-Heinz Suphan Sächsischer Arbeitskreis Elektronik-Technologie (VDE/VDI) 45. Treffen am Hermsdorf/Thüringen 0

2 Gliederung Micro-Hybrid Electronic GmbH Hybridtechnik Situation und Potenziale Fadenspannungssensor Situation Fadenspannungssensor Komplexintegration Zusammenfassung 1

3 Micro-Hybrid Electronic GmbH Firmensitz: Heinrich-Hertz-Straße Hermsdorf Gründungsjahr: 1992 Geschäftsführer: Dipl.-Ing. Werner Baumgärtel Mitarbeiter: 65 2

4 MICRO-EPSILON Gruppe OPTRIS GmbH MICRO-EPSILON Messtechnik GmbH & Co KG ELTROTEC Sensor GmbH MICRO-OPTRONIC Messtechnik GmbH MICRO-HYBRID Electronic GmbH MICRO-SENSOR spol. s r.o.

5 Entwicklung 1992 Gründung der Micro-Hybrid Electronic GmbH 1995 Produktionsaufnahme PCB-Baugruppen 1997 DIN EN ISO 9001 zertifiziert 1998 Produktionsaufnahme IR-Sensoren 2000 Micro-Hybrid wird Hauptgesellschafter der Mikrotechnik & Sensorik GmbH Jena 2004 Beteiligung an MER-Missionen der NASA Spirit und Opportunity 4

6 5 Kooperation mit Forschungseinrichtungen

7 Technologieübersicht 6 Engineering Applikationsberatung Layoutentwicklung Prototypen Pilotserien Änderungsdienst Bauelemente SMD DIE Dünnfilm-Widerstandschip Packaging Lackdruck Tauchumhüllung Glob-Tob Gehäuseverguss Keramische Gehäuse Metall-Hermetikgehäuse Test Schaltungsträger Dickschicht Dünnschicht PCB Montage Löten Kleben Bonden Burn In-Test automatische Messsysteme Incircuit-Test Laserabgleich passive trimming active trimming

8 Geschäftsfelder Dickschicht-Hybride Leiterplattenbaugruppen IR-Sensoren und -Systeme 7

9 Anwendungen - Sensoren IR-Thermopile Detektoren Single Thermopile Detektor Dual Thermopile Detektor 4-Kanal Thermopile Detektor Thermozeilenmodul Anwendung: Temperaturmessung Gasanalyse Strahlungsleistungsmessung 8

10 Anwendungen - PCB-Baugruppen Bestückung nach Kundenvorgabe SMD bis Bauform 0402 BGA Flipchip COB 9 Qualitätssicherung nach IPC 610 Incircuit-Test und/oder Funktionstest Burn-In 100%-Endkontrolle auch mit Prüfzertifikat

11 Anwendungen - Hybride Mess-, Steuer- und Regelungstechnik IGBT-Treiber Sensor-Elektronik Mikrosystemtechnik Beschleunigungssensoren Kraftsensoren Medizintechnik Herzschrittmacher 10

12 Hybridtechnik - Die Situation Einstiger Vorreiter in der Entwicklung der klassischen SMT und COB-Technologien zu Serienprozessen Verbreitung SMT auf PCB verursacht Marktverluste bei Produkten und Verdrahtungsträgern Trends: Back to the basics oder/und Erschließung neuer Applikationen, denn Hybridtechnik kann mehr als nur Verdrahtungsträger sein 11

13 Hybridtechnik Potenziale I Substrateigenschaften Wärmeleitfähigkeit 20 W/m*K Al 2 O 3 bzw. 180 W/m*K AlN thermischer Ausdehnungskoeffizient 7.5 ppm/k langzeitstabiler Elastizitätsmodul 320 GPa keine Wasseraufnahme weitgehende chemische Resistenz 12 Umweltfreundliche Entsorgung

14 Hybridtechnik Potenziale II Prozesseigenschaften Technologiebedingte Prozesstemperaturen bis 850 C Lasertrimmen aktiv/passiv für hohe Systemstabilität ausgasungsfreie Schichtmaterialien 13

15 Fadenspannungssensor Die Situation Kraftsensoren für Messbereiche 0 25cN bis cN Einheit aus sensitivem Element Sensorelektronik Mechanikelementen für Fadenführung und Krafteinleitung Forderungen kleinste Abmessungen maximale Eigenfrequenz Standardinterface analog/digital Kalibrierung im Last- und Temperaturbereich 14

16 15 Fadenspannungssensor Komplexintegration

17 Fadenspannungssensor Innovationen/Effekte I Realisierung Biegebalkenstruktur und Auswertelektronik in einem Stück Reduzierung Fertigungs- und Montageaufwand ausschließliche Verwendung von Al2O3-Keramik für Substrat, Tragkörper und Teile der Krafteinleitung Spannungsfreie Montage und Parameterstabilität 16

18 Fadenspannungssensor Innovationen/Effekte II Verwendung elektronischer Signalkonditionier-Schaltkreise für Signalaufbereitung/Interface und automatische Kalibrierung im Last- und Temperaturbereich Reduzierung Kalibrierkosten Baureihenfähigkeit durch Variation der Substratdicke bei einheitlichem Grundlayout Variation des mechanischen Umschlingungswinkels Reduzierung Entwicklungskosten 17

19 18 Fadenspannungssensor Ausführungsbeispiele

20 19 Fadenspannungssensor Ausführungsbeispiele

21 Zusammenfassung Komplexintegration - Ganzheitliche Systemintegration Verbesserung von Produkteigenschaften bei Reduzierung der Fertigungskosten Dialog zwischen Systementwicklung und Aufbau- und Verbindungstechnik potentielles Anwendungsfeld der Hybridtechnik Standort Hermsdorf 20 optimale Voraussetzungen für Lösungen der ganzheitlichen Systemintegration von Sensoren durch Kombination von technischer Keramik und Hybridtechnik

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