F R A U N H O F E R - E

Transkript

1 FRAUNHOFER-Einrichtung FÜR Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFT JAHRESBERICHT

2 Fraunhofer EMFT Jahresbericht 2017

3 Vorwort Liebe Freunde und Partnerinnen der Fraunhofer-Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFT, sehr geehrte Damen und Herren, 2017 wird uns als ein Jahr in Erinnerung bleiben, in dem die Weichen für die deutsche Mikro- und Nanoelektronik nachhaltig in Richtung Zukunft gestellt wurden: Mit seiner Zusage, die neue Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland kurz FMD mit 350 Millionen Euro zu fördern, hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) eine wichtige strategische Entscheidung für den Technologiestandort Deutschland getroffen. Ab sofort bündeln elf Fraunhofer-Institute des Verbunds Mikroelektronik sowie zwei Leibniz-Institute gemeinsam ihr Know-how im Bereich der halbleiterbasierten Mikro- und Nanosysteme. Ziel ist es, unseren Kundinnen und Kunden aus Großindustrie und KMUs sowie Universitäten die gesamte Wertschöpfungskette für die Mikro- und Nanoelektronik aus einer Hand anzubieten. Die Fraunhofer EMFT wird vor allem ihre Expertise in den Bereichen Siliziumtechnologie, Flexible Elektronik und Schaltungsdesign einbringen. Daneben wird sie sich auf den Anwendungsgebieten der Sensortechnologien einbringen. Nach der Integration des Schulungs- und Applikationszentrums Oberpfaffenhofen und der neuen Gruppe Zell-basierte Sensorik am Standort Regensburg Anfang des Jahres können wir heute bereits auf ein Stück gemeinsam zurückgelegten Weges blicken: Die neuen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter haben frischen Wind und viele neue spannende Ideen mitgebracht, die unsere bisherigen Kompetenzen hervorragend ergänzen. Um diesem gewachsenen F&E-Portfolio Rechnung zu tragen, haben wir uns dazu entschlossen, unsere strategische Aufstellung etwas anzupassen. Dies zeigt sich auch in unserer neuen Außendarstellung, die Sie auch schon in diesem Jahresbericht finden: In unserem Kompetenzdreieck bilden Produktionsnahe Mikrotechnologien das Herzstück und die Basis für unsere anderen drei Kompetenzfelder in den Bereichen Innovative Sensorlösungen, Mikrodosierung und Sichere Elektronik. Wir sind gespannt auf Ihr Feedback und freuen uns über Anregungen und Kritik. Der Blick auf die Zahlen des letzten Jahres bestätigt uns darin, dass wir mit unseren Themen den Nerv unserer Kunden und Kundinnen treffen: Drei unserer fünf Geschäftsfelder konnten in 2017 ein erhebliches wirtschaftliches Wachstum verzeichnen. Entscheidend hat dazu unsere Teamstruktur beigetragen: Die Mischung aus sehr erfahrenen Mitarbeitenden und jungen wissenschaftlichen Nachwuchskräften entfaltet eine bemerkenswerte Dynamik und führt zu zukunftsweisenden Lösungen, die Bewährtes und Erprobtes mit frischen und manchmal unkonventionellen Ideen verbinden. Mit diesem vielseitigen Team sehen wir uns daher auch für die nächsten Jahre hervorragend aufgestellt. Gerade vor dem Hintergrund unseres Forschungszieles Sensoren und Aktoren für Mensch und Umwelt freue ich mich darüber hinaus besonders, dass es eines unserer Forschungsteams mit dem Vorhaben, ein umweltfreundliches Reinigungsgas für die Halbleiterindustrie zu entwickeln, unter die Finalisten des diesjährigen Innovationspreises für Klima und Umwelt geschafft hat. Doch bevor ich nun zu viel verrate, lesen Sie selbst. Ich wünsche Ihnen eine spannende Lektüre unseres Jahresberichtes Herzlich, Ihr Prof. Dr. Christoph Kutter Direktor der Fraunhofer-Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFT 4 5

4 Inhaltsverzeichnis Fraunhofer EMFT 8 Profil 10 Kuratorium 12 Besondere Ereignisse 74 Highlights 76 Veranstaltungen 78 Kompetenzfelder 14 Innovative Sensorlösungen 16 Mikrodosierung 18 Sichere Elektronik 20 Produktionsnahe Mikrotechnologien 22 Nachwuchsförderung 80 Karriere an der Fraunhofer EMFT 82 Angebote für Schülerinnen und Schüler 84 Presse und Medien 86 Projektbeispiele und Anwendungen 26 Neue Kooperationen 50 Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) 52 Leistungszentrum Sichere vernetzte Systeme 53 Wissenschaftliche Aktivitäten 92 Wissenschaftliche Veröffentlichungen und Vorträge 94 Masterarbeiten 98 Promotionen 99 Patente 100 Dienstleistungs- und Technologieangebot 54 Kontakt 102 Zentrum für Verbindungstechnik in der Elektronik ZVE 60 Impressum 105 Kunden und Kooperationen 64 Im Gespräch mit Dr. Roman Pausch 66 Kooperation zwischen Infineon und Fraunhofer EMFT 68 Universitäten

5 Fraunhofer EMFT Gebäude der Fraunhofer EMFT 8 9

6 Fraunhofer EMFT Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Fraunhofer EMFT Profil In unserer digitalisierten Welt nehmen Sensoren bereits heute einen großen Platz ein und werden in den nächsten Jahren durch die Vernetzung der Geräte (Stichwort Internet of Things) weiter an Bedeutung gewinnen. Damit verbunden sind allerdings hohe Anforderungen an Performance, Robustheit sowie Energie- und Kosteneffizienz der kleinen elektronischen Helfer. Auch neue Lösungsansätze sind gefragt, etwa im Bereich der Gas- oder Biosensorik. Die Fraunhofer EMFT adressiert in ihrer F&E-Strategie all diese Themen und kann dabei auf ein breites technologisches Know-how zurückgreifen von Halbleiterprozessen und MEMS-Technologien über 3D-Integration bis hin zur Folienelektronik. Diese produktionsnahen Mikrotechnologien sind die Basis für die anderen Kompetenzfelder der Fraunhofer EMFT: Innovative Sensorlösungen, sichere Elektronik und Mikrodosierung. Gerade das interdisziplinäre Zusammenspiel dieser Kompetenzen bringt zukunftsweisende Lösungen hervor. Übergeordnetes Ziel der Aktivitäten ist es, einen Mehrwert für Gesellschaft und Wirtschaft zu schaffen daher stehen Anwendungsnähe und Kundenorientierung im Vordergrund. Zahlreiche Industriekundinnen und -kunden arbeiten intensiv mit den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Einrichtung an gemeinsamen Projekten und nutzen die hervorragende technologische Infrastruktur der Fraunhofer EMFT. Der Standort München bietet der Einrichtung eine optimale Umgebung für ihre Forschungs- und Entwicklungstätigkeit. Hier sind zahlreiche Weltmarktführer und KMUs im Bereich Sensorik und Systeme angesiedelt, die von der Arbeit der Fraunhofer EMFT profitieren und gemeinsam mit ihr innovative Lösungen für die Digitalisierung und IoT (Internet of Things) entwickeln. Durch die enge Zusammenarbeit mit den ebenfalls in München angesiedelten Schwesterinstituten Fraunhofer AISEC und Fraunhofer ESK im Rahmen des Leistungszentrums Sichere Vernetzte Systeme wird das Leistungsangebot an die Unternehmen mit wichtigen Kompetenzen in den Bereichen Kommunikation und Sicherheit optimal ergänzt. Mit ihren F&E-Aktivitäten nimmt die Einrichtung in der weltweiten wissenschaftlichen Community eine herausragende Stellung ein. Die Fraunhofer EMFT ist in den einschlägigen Gremien, Tagungen und Konferenzen ein gefragter Gast und gestaltet diese mit. Die Forschungsergebnisse der Fraunhofer EMFT werden in einer breiten Palette an wissenschaftlichen Publikationen veröffentlicht und finden in der wissenschaftlichen Welt eine hohe Resonanz. In all ihren Kompetenzfeldern besitzt die Fraunhofer EMFT mehrere wichtige Patente. Die Innovationen wurden von zahlreichen Partnerunternehmen lizenziert, was einen wichtigen Grundstein für die Finanzierung darstellt. So wurde an der Einrichtung beispielsweise die kleinste Siliziummembranpumpe der Welt entwickelt, die 3D Stacking-Technologie der Fraunhofer EMFT wird in jedem mobilen Speicher verwendet, und CC-TLP als ein neuer internationaler Standard für ESD-Tests stammt aus den Laboren der Fraunhofer EMFT. Das wichtigste Kapital der Fraunhofer EMFT sind ihre hochqualifizierten Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen. Die Einrichtung bildet junge Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen im Rahmen von Bachelor-, Master- und Doktorarbeiten aus und legt großen Wert auf die kontinuierliche Weiterbildung ihrer Stammbelegschaft. Dank ihrer langjährigen Geschichte verfügt die Fraunhofer EMFT über ein Team mit einem breiten Erfahrungshintergrund, das sich in der Welt der Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik sehr gut auskennt. Eine hohe Motivation und Spaß bei der Arbeit führen zudem zu einem außergewöhnlichen Engagement und zu guten Ergebnissen. Personalentwicklung In 2017 beschäftigte die Fraunhofer EMFT 119 Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen. Davon arbeiteten 96 Personen im wissenschaftlichen Bereich und 23 Angestellte im Bereich Verwaltung, Marketing, EDV und Technik. Durchschnittlich waren zusätzlich 47 studentische und wissenschaftliche Hilfskräfte aus den verschiedensten Institutionen an der Einrichtung tätig, um ihre Diplom- oder Masterarbeit zu erstellen und im Rahmen der Forschungsthemen der Fraunhofer EMFT mitzuarbeiten. Die Fraunhofer EMFT beschäftigte daneben noch zwei Auszubildende. Gesamthaushalt Die Fraunhofer EMFT wirtschaftete im Geschäftsjahr 2017 wieder erfolgreich. Der Gesamthaushalt der Einrichtung betrug in ,2 Mio. Euro. Dabei generierten die Industrieaufträge ein Gesamtvolumen von ca. 4,2 Mio. Euro, was einem Anteil am Gesamthaushalt von 30,2 % entspricht. Infrastruktur Im Gebäude der Fraunhofer EMFT an der Hansastrasse 27d ist die folgende Infrastruktur vorhanden: Reinraum Klasse 10/100 und Grauraum (866 m 2 ) Reinraum Klasse 1000 und größer (121 m 2 ) Labore (1477 m 2 ) Büroflächen und Besprechungsräume (1852 m 2 ) In Regensburg nutzen die Mitarbeitenden Labore an der Universität Regensburg. Dadurch ist ein enger fachlicher Austausch gegeben Mio 14 Mio 12 Mio 10 Mio 8 Mio 6 Mio 4 Mio 2 Mio 0 Mio Personalverteilung Wissenschaftlicher Bereich Verwaltung,Marketing,EDV Hiwis und andere Hilfskräfte Auszubildende Entwicklung der Erträge im Gesamthaushalt Wirtschaftserträge Öffentliche Erträge EU Erträge Sonstige Erträge Institutionelle Förderung Laufende Projekte Industrie Öffentlich/EU Sonstige 10 11

7 Fraunhofer EMFT Kuratorium Das Kuratorium der Fraunhofer EMFT ist ein Beratungs- und Kontrollgremium. Es setzt sich aus einer Reihe namhafter Vertreterinnen und Vertretern aus Wissenschaft und Wirtschaft zusammen. Die Mitglieder des Kuratoriums beraten die Leitung der Fraunhofer EMFT und den Vorstand der Fraunhofer-Gesellschaft in Fragen der fachlichen Ausrichtung und strukturellen Entwicklung der Einrichtung. Vorsitzender: Dr. Hans-Jürgen Bigus NanoTemper Technologies GmbH Dr. Reinhard Fojt KETEK GmbH Dr. Thomas Scheiter Siemens AG, Corporate Technology Dr. Peter Wawer Infineon Technologies AG Stellvertretende Vorsitzende: Prof. Dr. phil. Merith Niehuss Universität der Bundeswehr München Ursula Fritzmeier Fritzmeier Umwelttechnik Prof. Dr.-Ing. Ulrich L. Rohde Synergy Microwave Europe GmbH & Co. KG Dr. Stefan Wimbauer Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie, München MR Hermann Riehl Bundesministerium für Bildung und Forschung 12 13

8 Kompetenzfelder I NNOVATIVE S ENSORLÖSUNGEN P RODUKTIONSNAHE M IKROTECHNOLOGIEN M IKRO- D OSIERUNG S ICHERE E LEKTRONIK 14 15

9 Innovative Sensorlösungen Sensormaterialien für kombinierte In-line Messungen Als Sinnesorgane von Dingen spielen Sensoren eine Schlüsselrolle für zukünftige Anwendungen im Bereich Internet of Things (IoT). Damit verbunden sind allerdings hohe Anforderungen an Performance, Robustheit sowie Energie- und Kosteneffizienz der kleinen elektronischen Helfer. in Gasen und Flüssigkeiten. Dafür sind an der Einrichtung spezielle Messplätze und die notwendige messtechnische Erfahrung vorhanden. Zudem werden an der Einrichtung maßgeschneiderte (bio-)chemische Sensormaterialien und Sensorkonzepte für die Analytdetektion sowie der dazugehörigen optischen/elektrischen Signalgebung entwickelt. Systemtechnik. Modellgestützte Signalauswertung, nichtstationäre Messmethoden, multivariante Sensorik und moderne Methoden der numerischen Signalverarbeitung sind die Basis für den Systemaufbau. IoT-Sensorsysteme müssen mit wenig Energie auskommen oder sogar energieautark arbeiten können. Near-Field Communication (NFC) und Low Power Elektronik sind Beispiele von Technologien, die in den an der Fraunhofer EMFT entwickelten IoT Sensorknoten für diesen Zweck zum Einsatz kommen. Mit Hilfe der BLE (Bluetooth Low Energy)- Technologie lassen sich diese IoT-Sensorknoten vernetzen. Dadurch können auch größere Distanzen überwunden werden. Sensorik auf flexiblen Substraten wiederum ermöglicht eine extrem niedrige Bauhöhe, hohe Flexibilität, Robustheit und relativ geringe Herstellungskosten gerade in großen Stückzahlen. Der offene Formfaktor erlaubt zudem eine Integration in und auf unterschiedliche Oberflächen. Die Fraunhofer EMFT verfügt über langjähriges Know-how und eine hervorragende Infrastruktur, um solche elektronischen Systeme auf Folie im Rolle-zu-Rolle-Verfahren effizient und kostengünstig herstellen zu können. Für die Messung der meisten physikalischen Parameter existieren heute bereits ausgefeilte Lösungen; hier lassen sich Märkte nur durch neuartige Konzepte erschließen. Ein Beispiel ist die Strömungssensorik für nanolitergenaue Dosierung von kleinsten Mengen von Flüssigkeiten und Gasen. Hier werden verschiedene technologische Ansätze verfolgt: Auf kapazitiver Sensorik (unter Verwendung von Chips, die auch im Mobilfunk Anwendung finden) basiert ein Modul zur Dosierung von kleinsten Volumina von Flüssigkeiten. Forschende der Fraunhofer EMFT haben ein Dosiermodul entwickelt, dass winzige Mengen an Schmieröl im Dosierbereich zwischen 2-30 Nanoliter/Minute geregelt closed loop in Lager von Werkzeugmaschinenspindeln dosiert. Eine Variante dieses kapazitiven Konzeptes wurde entwickelt, um kleinste Volumenpakete eines hochwirksamen Krebsmedikamentes (12 µl) genau abzumessen und zu dosieren. Diese Technologie hat das Potenzial, auch für zukünftige Patch Pumpen eingesetzt zu werden. Ein weiterer innovativer, an der Fraunhofer EMFT entwickelter Dosierchip beruht auf dem Druckdifferenzprinzip. Muster dieses Dosierchips wurden in einer industriellen MEMS Fab hergestellt und in diversen medizinischen Industrieprojekten verwendet. Dieser Dosierchip könnte sehr kosteneffizient auch in disposablen Medizinprodukten eingesetzt zu werden. Etwas grundlegender ist der Forschungsbedarf im Bereich der chemischen Sensorik allgemein und der Gassensorik im Speziellen. Gase und Flüssigkeiten lassen sich zwar durch die Bestimmung der physikalischen Eigenschaften der Substanzen sehr genau analysieren, die Messsysteme sind allerdings meist sehr groß und teuer. Derzeit verfügbare chemische Sensoren liefern zudem oftmals nur bedingt langfristig stabile und zuverlässige Messungen. Zum einen büßen sie mit der Zeit an Empfindlichkeit ein und müssen rekalibriert werden, zum anderen können Querempfindlichkeiten auftreten und die Messergebnisse verfälschen. Forschende der Fraunhofer EMFT arbeiten daher an neuen optischen, impedimetrischen und potentiometrischen Sensoren für langzeitstabile und selektiv-sensitive Messungen chemischer Parameter Die Biosensorik stellt auf Grund der Komplexität der Moleküle eine noch größere Herausforderung dar. An der Fraunhofer EMFT werden u.a. durch innovative Sensormaterialien neuartige Nachweismethoden und -verfahren für Mikroorganismen entwickelt. Messsysteme auf Basis solcher Sensormaterialien können energieeffizient aufgebaut werden, sodass die Technologie gut für portable Handgeräte geeignet ist, beispielsweise für die Medizintechnik oder Umweltanalytik. Zell-basierte Sensorik wiederum verwendet mikroelektronische Systeme, um die Reaktionen von lebendigen Zellen auf verschiedene Umwelteinflüsse und Analyte zu messen. Mit solchen biotechnologischen Hybriden lassen sich u.a. die Toxizität von Chemikalien, die Wirkung von Medikamenten, Umwelteinflüsse oder auch komplexe biologische Interaktionen mit hohem Probendurchsatz messen und analysieren. Die Anwendungsmöglichkeiten reichen bis in die innovativsten Zweige der personalisierten, regenerativen Medizin. Folienbasierte Lab-on-Chip Systeme ermöglichen schnelle, kostengünstige Point-of-Care Diagnosen von verschiedenen Krankheiten. Eine besondere Herausforderung besteht darin, chemische oder biologische Sensoren spezifisch an IoT-Anwendungen anzupassen. Die Fraunhofer EMFT hat jahrelange Erfahrung in der Entwicklung von Sensorsystemtechnologien, die vor allem in der Chemo- und Biosensorik vielfältig eingesetzt werden können. Eine wesentliche Komponente für einen stabilen und validen Sensorbetrieb ist die dafür notwendige 16 17

10 Mikrodosierung Silizium-Strömungssensoren Die nanolitergenaue Dosierung von Gasen und Flüssigkeiten ist ein zentrales und langjähriges Kompetenzfeld der Fraunhofer EMFT und deckt ein breites Anwendungsspektrum ab von der Medizintechnik über Industrieanwendungen bis hin zur Consumerelektronik. Piezoelektrisch angetriebene Mikropumpen sind das Neben Mikropumpen werden an der Fraunhofer EMFT auch Herzstück von Mikrodosiersystemen. Das Team der weitere Mikrodosierkomponenten entwickelt, die für eine Fraunhofer EMFT besitzt umfangreiche Kenntnisse und praktische Erfahrungswerte beim Design von Mikropumpen. Auf Ansteuerelektroniken für Mikropumpen: Ansteuer- genaue und zuverlässige Dosierung unerlässlich sind. dieser Grundlage können die technologischen Anforderungen elektroniken für Mikropumpen werden anwendungsspezifisch konzipiert und entwickelt, unter Berücksichtigung in Hinblick auf Dosiergenauigkeit, Gegendrucksteifigkeit, Baugröße, Energieverbrauch, Partikelresistenz, Blasentoleranz der jeweiligen Anforderungen. Eine Rolle spielen und free flow -Schutz anwendungsspezifisch angepasst beispielsweise Faktoren wie Geräusch des Piezoaktors, werden. Piezoermüdung, Piezobruch oder der Energieverbrauch. Blasenabscheider: Vor allem für Anwendungen in Die Fraunhofer EMFT verfügt über ein Portfolio an der Medizintechnik, z.b. Medikamentendosiersysteme, Silizium- und Edelstahlmikropumpen, die für unterschiedliche Einsatzgebiete konzipiert sind. Ein Hauptfokus der zuverlässig aus dem Fluidpfad zu entfernen. wird dieses Abscheideelement benötigt, um Blasen F&E-Aktivitäten im Bereich der Silizium-Mikropumpen liegt Sicherheitsventil: Das Sicherheitsventil ist eine in deren weiterer Miniaturisierung. Ziel ist es, dadurch die passive Komponente, die normal geschlossen und Herstellungskosten erheblich zu senken und damit den selbstsperrend ist. Es verhindert einen so genannten Zugang zu Massenmärkten zu erleichtern. Die derzeit free flow, wie er bei Membranpumpen mit mit Abmessungen von 5 x 5 x 0,6 mm 3 kleinste Silizium- passiven Rückschlagventilen auftreten kann. Mikromembranpumpe der Welt wurde an der Fraunhofer Normal geschlossenes Mikroventil: Selbstsperrendes, aktives normal geschlossenes Mikroventil. EMFT entwickelt. Im Bereich der Edelstahlmikropumpen liegt ein Schwerpunkt derzeit auf dem Design der Mikrodosierkomponenten. Dabei kooperiert die Fraunhofer EMFT Schaltungskonzepte erlauben eine leistungseffiziente Integrierte Mikropumpentreiber: Vollintegrierte eng mit industriellen Partnerinnen und Partnern, die nach Ansteuerung der Mikropumpe bei gleichzeitig minimaler Baugröße. Die Ansteuersignale können für die einem Technologietransfer die Komponenten selbst in hohen Stückzahlen herstellen sollen. gewählte Mikropumpe und den kundenspezifischen Anwendungsfall hinsichtlich Spannungshub, der Polarität und Flankensteilheit optimiert werden. Ergänzend zu seinem Entwicklungs-Know-how von Mikrodosierkomponenten verfügt das Team der Fraunhofer EMFT über eine umfassende Systemkompetenz. Mikrodosiertechnik als Querschnittstechnologie erfordert vielseitige Kenntnisse, beispielsweise zu Strömungsmechanik, Elastomechanik, Elektrotechnik, Oberflächenphysik, Chemie und Phasenumwandlung. Das Verständnis der Wirkungszusammenhänge zwischen diesen Faktoren ist essentiell, um ein reibungsloses Zusammenspiel aller Komponenten in einem Mikrodosiersystem zu ermöglichen. Um die Performance und Zuverlässigkeit ihrer Mikrodosiersysteme noch weiter zu optimieren, arbeiten die Forschenden kontinuierlich an neuen Lösungen etwa beim Management von Blasen, Partikeln und Gegendrücken, der Dosierüberwachung kleinster Mengen oder auch der chemischen Beständigkeit. Mikrofluidik auf Foliensubstraten In einigen Anwendungsbereichen, etwa in der Medizintechnik oder der Consumerelektronik, werden mikrofluidische Einwegsysteme attraktive neue Marktchancen eröffnen. Hier bietet Folienelektronik interessante Möglichkeiten für eine kostengünstige Herstellung von mikrofluidischen Einwegsystemen in großen Stückzahlen. An der Fraunhofer EMFT werden etwa Einweg-Dosierspender für Aerosol oder Mikrojetting im Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf Folie gedruckt (Printed Dispensers). Sie eignen sich für Anwendungen wie Duft- und Rauminsektiziddosierung

11 Sichere Elektronik ESD Systemtest mit breitbandiger Messung des Sekundärentladungsstroms IoT, Industrie 4.0, Big Data ohne Frage hat die Digitalisierung in nahezu allen Bereiche unseres täglichen Lebens Einzug gehalten. Als Infrastruktur dieser vernetzten Welt benötigt man sichere elektronische Systeme. Das Wort sicher hat dabei verschiedene Facetten. Einerseits müssen vor allem in sensiblen Einsatzbereichen ab. Die Anforderungen reichen von einfacher Industrieelektronik bis zu komplexen Raumfahrtqualifikationen. wie der Medizintechnik, Automobilindustrie und Luft- und Raumfahrttechnologie elektronische Systeme zu 100 % zuverlässig im Sinne von ausfallsicher funktionieren. Die Fraunhofer und Test beschäftigt sich seit mehr als 25 Jahren mit ESD Test- und Schutzkonzepte: Die Gruppe Analyse EMFT verfolgt in ihren F&E-Aktivitäten das Ziel, so genannte dem Thema ESD-Schutz und unterstützt Industriekundinnen und -kunden aus unterschiedlichsten Branchen Zero-Defect-Systeme zu ermöglichen: Ausfallanalyse und Charakterisierung: In den bei der Risikoanalyse und der Entwicklung individueller Messlaboren der Fraunhofer EMFT können umfangreiche multiparametrische Charakterisierungen und dem so genannten Capacitive Coupled Transmission ESD-Schutzstrukturen für Bauteile und Systeme. Mit Zuverlässigkeitstests für elektronische Komponenten Line Pulsing (CC-TLP) haben die Forschenden eine und Baugruppen durchgeführt werden. Mit Hilfe der Messtechnik entwickelt und patentiert, die bei der multiparametrischen Charakterisierung lassen sich unter Bauteilprüfung eine wesentlich höhere Genauigkeit Laborbedingungen physikalische Einflussgrößen wie und Reproduzierbarkeit als der gebräuchliche CDM Spannung, Strom, Temperatur, Licht, Feuchte, Gase, usw. (Charged Device Model) Test aufweist. Dies ist vor als Eingangsgrößen simulieren sowie die Reaktion des allem bei hochminiaturisierten Bausteinen mit sehr Bauelementes auf die jeweiligen Einflussgrößen alleine geringer ESD-Toleranz wichtig. Auf Systemebene sind die und als Kollektiv ermitteln und mit der Simulation abgleichen. Die Ergebnisse dienen als Grundlage für Aussagen spezialisiert, auch designbedingte Störeffekte aufzu- Expertinnen und Experten der Fraunhofer EMFT darauf zu Messgenauigkeit und Reproduzierbarkeit. Einzelne spüren und geeignete Schutzkonzepte zu entwickeln. integrierte Schaltungen können für weitergehende Ausfallanalysen und elektrische Tests in alternative Gehäuse Anwendungsfeldern, z.b. dem autonomen Fahren, der Funktionale Sicherheit: Bei sicherheitsrelevanten und Kontaktsysteme umgesetzt oder auf dem Wafer- Luft- und Raumfahrt, aber auch medizinischen Anwendungen, ist absolute Zuverlässigkeit der elektronischen prober mit Prüfnadeln kontaktiert werden. Mittels geeigneter Belastungstests, die relevante Fehlermechanismen Systeme unerlässlich. Es werden Konzepte benötigt, adressieren, lassen sich darüber hinaus die zu erwartende die im Fall einer Fehlfunktion sicherstellen, dass das Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Komponenten Gesamtsystem weiterarbeitet und keine Gefahr für die und Modulen ermitteln. Die systematische Analyse der Anwenderinnen und Anwender entsteht. Im aktuell Ursachen komplexer Fehler und Zuverlässigkeitsprobleme bearbeiteten Projekt Autokonf wird mittels eines von von elektronischen Komponenten und Systemen und der Fraunhofer EMFT entwickelten Schalters eine multifunktionale Reserve-Steuereinheit im laufenden Betrieb deren Reproduktion unter Laborbedingungen bis hin zur Identifikation von Fälschungen runden das Angebot bei limitiertem Zeitfenster auf einen Synchronmotor aufgeschaltet. Die multifunktionale Steuereinheit ersetzt die klassische Redundanz mehrerer einzelner Einheiten für ein zeitlich limitiertes Erreichen des sicheren Zustandes. Spezielle Qualifikationsprozesse: Nicht alle Einsatzfälle von elektronischen Baugruppen, Steckern und Schaltern können durch genormte Prüfungen zuverlässig abgeprüft werden. An der Fraunhofer EMFT werden zur Lebensdauerabsicherung bereits vor der Serienfertigung Prüfmethoden entwickelt, welche mögliche Belastungen gerafft beschreiben. Im eigenen Labor können die Umwelttests mit und ohne Strombelastung bei gleichzeitigem Monitoren charakteristischer Größen durchgeführt werden. Die Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen gegen klimatische Belastungen von elektronischen Baugruppen (Betauung) wird im Labor messtechnisch dokumentiert und mögliche Verbesserungen werden zusammen mit dem Kunden diskutiert und verifiziert. Monitoring von elektrischen Verbindungen: Im Rahmen des IoT spielt die Konnektivität zwischen den Systemen eine wesentliche Rolle. Die Funktionstüchtigkeit des Gesamtsystems hängt davon ab, dass die elektrischen Schnittstellen (feste und bewegliche Kontakte) jederzeit funktionieren. Integrierte Sensorik ermöglicht ein kontinuierliches Monitoring des Zustandes der Verbindung, und hilft so, Systemausfälle durch defekte Kontakte zu vermeiden. Der zweite Aspekt von Sicherheit, der im Zeitalter der Digitalisierung immer mehr an Bedeutung gewinnt, ist der Schutz elektronischer Systeme vor Manipulation und ungewolltem Zugriff. Nur wenn die Sicherheit von Daten gewährleistet ist, werden IoT-Anwendungen auf breite Akzeptanz stoßen. Hier kommen Begriffe wie Hardwaresicherheit und Manipulationsschutz ins Spiel: Denn zum Schutz sensibler Daten in elektronischen Systemen, z.b. im Umfeld von Banking, Smart Grid/Smart Metering, beim Umgang mit Patientendaten oder dem Betrieb kritischer Infrastrukturen, reichen softwarebasierte Lösungen oft nicht aus. Auf Basis von Sensoren und so genannten Physical Unclonable Functions (PUF) entwickelt die Fraunhofer EMFT hardwarebasierte Lösungen zum Manipulationsschutz elektronischer Systeme. Eine Möglichkeit ist etwa das Ableiten von kryptographischen Schlüsseln aus den physikalisch einzigartigen Eigenschaften eines Chips oder Aufbaus. Dabei werden Schlüssel auf Basis der physikalischen Eigenschaften generiert. Sobald diese Eigenschaften verändert werden wie es bei Manipulationsversuchen zwangsläufig der Fall ist funktioniert auch der Schlüssel nicht mehr. Physikalische Schwächen und Hardware Trojaner, von höchstintegrierten Sicherheitsschaltungen, wie sie prinzipiell bei der Fertigung außerhalb Europas eingeschleust werden können, sollen in einem geschützten Labor an der Fraunhofer EMFT identifiziert werden. Ziel ist es unter anderem, nach einer geeigneten Rückpräparation Abweichungen der physikalischen Realisierung von den Entwurfsdaten nachzuweisen. Im dritten Aspekt von Sicherheit sollen elektronische Systeme auch die Sicherheit von Menschen erhöhen, beispielsweise im Arbeitsschutz, in medizinischen Anwendungen oder im Bereich des Ambient Assisted Living. Die Lösungen der Fraunhofer EMFT leisten in verschiedenen Anwendungsbereichen einen Beitrag zur persönlichen Sicherheit der Anwenderinnen und Anwender. Im Bereich Medizintechnik etwa sorgen die Mikrodosierkomponenten und -systeme der Fraunhofer EMFT dafür, dass Lösungen zur Medikamentendosierung zuverlässig funktionieren. Im Bereich Arbeitssicherheit können die Sensorlösungen der Fraunhofer EMFT für eine Detektion von gefährlichen Substanzen in der Umgebung eingesetzt werden

12 Produktionsnahe Mikrotechnologien Detailansicht eines Foliensystems zur Temperaturmessung während der Prozessierung Die Fraunhofer EMFT verfügt über einen umfangreichen und hochmodernen Technologiepark im Bereich Mikroelektronik und Mikrotechnologie, der von erfahrenen Forschenden sowie Mikrotechnologinnen und -technologen betreut und zur Entwicklung von kundenspezifischen Lösungen genutzt wird. Diese produktionsnahen Mikrotechnologien bilden die Basis für die weiteren Kompetenzfelder der Fraunhofer EMFT. Das Angebot reicht von der Technologie und Prozessanalytik über die Fertigung und den Test von Komponenten bis hin zur Realisierung von konkreten Sensoranwendungen mittels Systemintegration. Im Bereich Technologie und Prozessanalytik bietet die hochohmigem Float Zone Material entwickelt. Auf Grundlage Fraunhofer EMFT eine industriekompatible Technologieplattform, um neue Prozessmedien zu testen oder ausge- Komponenten in den hauseigenen Reinräumen herstellen. der vorhandenen Technologien lassen sich eine Vielzahl von wählte Prozessschritte zu optimieren und dadurch beispielsweise Performance oder Ausbeute zu steigern. Dabei lässt Optimierung von elektrischen und optischen Komponenten Schwerpunkte liegen dabei auf der Entwicklung und sich auf Wunsch auch eine Kleinserienfertigung realisieren moderner Sensorsysteme. Neben der eigentlichen Komponentenfertigung können zudem Layouts erstellt und umfangreiche etwa, wenn entsprechend geringe Stückzahlen auf dem Weltmarkt nicht erhältlich sind. Zur Fertigung mikrotechnologischer Komponenten stehen eine CMOS-Linie (200 mm, werden. Tests, z.b. Zuverlässigkeitsstudien (HAST-Test), durchgeführt bis 0,35 µm Strukturauflösung) bei der alle Prozesse CMOS- Standard aufweisen sowie eine MEMS-Linie (150 mm Die an der Fraunhofer EMFT entwickelten optischen Komponenten umfassen komplexe Fluoreszenzmodule, klassische und 200 mm) für nicht CMOS kompatible Materialien zur Verfügung. Neben standardisierter Silizium-Technologie sind PIN-Photodioden sowie sensitive Silizium-Photomultiplier zum spezielle Prozesse, beispielsweise Silizium-Germanium- Einzelphotonennachweis. Letztere kommen z.b. in der bildgebenden medizinischen Diagnostik mittels PET-MRT zum Epitaxie, sowie eine Vielzahl von Integrationstechnologien vorhanden. Letztere umfassen unter anderem Methoden der Einsatz und wurden in enger Kooperation mit einem mittelständischen Unternehmen entwickelt. Der Nachweis einzelner 3D-Integration (W-TSV, SLID), anodisches Bonden auf Wafer- Ebene, die Bearbeitung von Glassubstraten (TGV) sowie Photonen erfordert neben einem geeigneten Sensor spezielle Elektronik zur Signalauswertung. Forscherinnen und verschiedene Metallisierungssysteme (Aluminium, Wolfram, Kupfer oder Gold). Forscher der Fraunhofer EMFT entwickeln in diesem Kontext hochempfindliche, rauscharme Komponenten zum Nachweis Das breite Technologieangebot wird durch moderne in-line, kleinster Signale. Die Entwicklung und Herstellung von d.h. zerstörungsfreie Messtechnik zur Material- und Prozesscharakterisierung komplementiert. Alternativ stehen ver- Fraunhofer EMFT. Sowohl das technologische als auch das rauscharmen Transistoren sind Alleinstellungsmerkmale der schiedene Teststrukturen zur off-line Prozesskontrolle messtechnische Know-how für JFETs, MOSFETs und Varaktorbereit. Zusätzlich werden neue produktionstaugliche Analysemethoden nach kundenspezifischen Anforderungen entwickelt intensiv für Industrieaufträge genutzt. Ein kürzlich etablierter Dioden ist an der Fraunhofer EMFT vorhanden und wird und in bestehende Produktionsstrukturen integriert. Basierend Niederfrequenz-Rauschmessplatz wird zudem von der Firma auf Ladungsträger-Lebensdauer-Messungen wurden beispielsweise geeignete Verfahren zur Kontaminationskontrolle von verfügt die Fraunhofer EMFT über langjährige Keysight zu Demonstrationszwecken verwendet. Des Weiteren Erfahrung auf dem Gebiet der elektrochemischen Transducer. Impedimetrische, amperometrische und potentiometrische Komponenten stehen hierfür zur Verfügung. Sie ermöglichen die Detektion verschiedener Analyten, die entweder in der Gasphase oder gelöst in flüssiger Form vorliegen. Die verfügbaren optischen und elektrischen Komponenten werden kontinuierlich weiterentwickelt, um verschiedene Sensoranwendungen zu bedienen. Auf Basis von Marktrelevanz und Kundenwünschen werden komplette Sensorsysteme inklusive geeigneter Schnittstellen zu Demonstrationszwecken konzipiert. So existieren beispielsweise Systeme zur ph-messung in Flüssigkeiten, zur spektroskopischen Analyse von Gasen oder zur Überwachung von Umgebungsparametern wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Kohlendioxidoder Wasserstoffgehalt der Umgebungsluft. Aktuell liegt der Schwerpunkt auf der Vernetzung von Sensoren mittels Mikrosystemintegration. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der 3D-Integration, die an der Fraunhofer EMFT seit Jahren betrieben wird und von zentralem Interesse für die Verknüpfung von CMOS-kompatibler Elektronik mit MEMSbasierten Sensoren ist. Darüber hinaus werden Sensoren mit genormten Schnittstellen ausgelesen, gesteuert und vernetzt. Im Rahmen einer Industriekooperation wurde hierfür eine multifunktionelle Sensorplattform geschaffen. Diese ermöglicht es, beliebige Sensoren mittels USB oder kontaktlos über Bluetooth und NFC anzusprechen. Messparameter können so z.b. mit einem handelsüblichen Smartphone bequem ausgelesen werden. Folienelektronik: Flexible, multifunktionale Elektronik bietet neuartige Möglichkeiten für viele leistungsstarke und smarte Produkte etwa im Kontext zur Vision des Internet of Things. Hauseigene Rolle-zu-Rolle Fertigungsanlagen ermöglichen die kostengünstige Bearbeitung von Folien und anderen flexiblen Substraten, um flexible, biegsame, flache und großflächige elektronische Systeme zu entwickeln. In diesem Zusammenhang kommen die an der Fraunhofer EMFT entwickelten Folienprozesse zusammen mit Verfahren aus verschiedenen klassischen Technologiebereichen (z.b. Silizium-, MEMS- oder Leiterplattentechnologien) zum Einsatz. Eine technologische Schlüsselrolle kommt dabei der Heterointegration von Silizium- und Folientechnologie zu: Während sich mit Siliziumtechnologie extrem miniaturisierte Bauteile realisieren lassen, erweitert Folientechnologie den Spielraum für Design und ermöglicht flexible, flache und biokompatible Elektronik. Anwendungsbeispiele sind Sensoren auf gekrümmten Oberflächen, körpernahe Sensorik für die Gesundheitsüberwachung, multimodale Sensorik für Roboter, die in Zukunft mit Menschen interagieren werden, Smart Textiles sowie eine Vielfalt von verteilten, vernetzten Sensormodulen für die intelligente Steuerung von Maschinen und Prozessen, zusammengefasst unter dem Schlagwort Industrie 4.0. Die Kombination der Fähigkeiten im Bereich dünnes Silizium und Folientechnologie erlaubt die Realisierung eines in Folie verpackten und umverdrahteten ICs (Chipin-Foil Package), ohne die Vorteile niedrige Bauhöhe und Flexibilität aufzugeben. Dünnes Silizium: Für heterogene 3D-Integration und Chip-in-Foil Packages werden extrem dünne Siliziumchips benötigt. Das technologische Know-how zur Herstellung dünner Wafer bildet dafür eine wichtige Grundlage. Für die umfangreiche Prozessfolge der Dünnungstechnik ist der Münchener Standort bestens ausgerüstet, so dass beliebig dünne Devices auf Waferlevel realisiert werden können. Als Chipvereinzelungstechnik für sehr dünne Halbleiterwafer bietet die Fraunhofer EMFT das patentierte Verfahren Dicingby-Thinning an. Mit den genannten Technologien lassen sich flexible Siliziumchips mit einer Dicke von μm realisieren. Das Handling solcher extrem dünnen Siliziumwafer stellt besondere Herausforderungen dar. Techniken und Hilfsmittel zum sicheren Handling von dünnem Silizium, z.b. elektrostatische Trägersysteme (E-Carrier und E-Foil), gehören ebenfalls zu den Kompetenzen der Fraunhofer EMFT

13 Produktionsnahe Mikrotechnologien Siliziumwafer mit rauscharmen JFETs, im Hintergrund Mikroskopaufnahme IC Design: Mikrochips sind das Herzstück unzähliger Produkte: In ihnen sind umfangreiche Funktionalitäten auf kleinstem Raum vereint. Sehr spezifische Anwendungen oder die Erschließung neuartiger Funktionen und Einsatzgebiete, weitere Miniaturisierung, bessere Energieeffizienz, niedrigere Herstellungskosten oder höhere Zuverlässigkeit verlangen jedoch oftmals nach neuen IC Designs, die in dieser Form am Markt nicht erhältlich sind. Hier unterstützt die Fraunhofer EMFT ihre Kundinnen und Kunden beim Entwurf komplexer analoger und Mixed-Signal Schaltkreise mit den Schwerpunkten auf neuartigen sensorischen Konzepten und Millimeter-Design (SAR-ADC, Sigma-Delta ADC, PLL, mwellen Strukturen). Systemintegration: Mit dem Aufbau von Demonstratoren, Prototypen und Systemen veranschaulichen Fraunhofer EMFT Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mögliche Anwendungsszenarien für die an der Fraunhofer EMFT entwickelten Technologien und Komponenten. Für Kundinnen und Kunden ist diese Entwicklungskompetenz ein wichtiger Teil des Fraunhofer EMFT-Leistungsportfolios: Denn gerade kleine und mittelständische Unternehmen benötigen oft keine Einzelkomponenten, sondern Komplettlösungen. Nicht zuletzt schafft umfangreiches Know-how bei der Systementwicklung eine wichtige Grundlage, um innovative Technologien und Lösungsansätze (z.b. Energy Harvesting, Ultra low Power Consumption) schnell und erfolgreich in die Anwendung zu bringen und auf diese Weise zukunftsorientierte Produkte zu generieren. Die Entwicklungskompetenz des interdisziplinären und erfahrenen Teams umfasst Hard- und Software, Elektronik, Mechanik, Optik sowie Fluidik mit Mikropumpen und -ventilen sowie die Einbindung innovativer numerischer Signalverarbeitungskonzepte. Die Leistungen im Bereich der Systementwicklung reichen je nach Bedarf vom ersten Konzept über Machbarkeitsdemonstratoren bis hin zu Prototypen und kompletten Systemen

14 Projektbeispiele und Anwendungen Spannungsgesteuerte RF- und mm-wellen-oszillatoren und Übertragungs- leitungen auf einer 3 x 3 mm 2 großen integrierten Leiterplatte implementiert mit einer 22nm-FDSOI CMOS Technologie von GLOBALFOUNDRIES 26 27

15 Projektbeispiele und Anwendungen FEI Helios Nanolab für FIB- und REM-Analysen Im Rahmen verschiedener Projekte erforscht und entwickelt die Fraunhofer EMFT zusammen mit Unternehmen und Organisationen aus Wissenschaft und Industrie zukunftsträchtige Lösungen zu wichtigen Herausforderungen unserer Gesellschaft. Nun könnte man theoretisch alle elektronischen Komponenten in zweifacher Ausführung einbauen. Falls eine Komponente ausfällt, wäre dafür eine baugleiche vorhanden, die einspringen könnte. Diese Lösung wäre allerdings weder wirtschaftlich noch technisch so einfach umsetzbar, da der Bauraum im Fahrzeug knapp würde. Produktionsnahe Mikrotechnologien 3D-Integrationstechnologien für IoT-Anwendungen Der Trend zum Internet of Things (IoT) macht die heterogene 3D-Integration zu einer Schlüsseltechnologie, bringt aber auch Herausforderungen für die entsprechenden Prozesstechnologien, wie z.b. Wafer-Bonden, mit sich: Der immense Wettbewerbsdruck in IoT-Anwendungen verlangt nach immer kleineren, aber gleichzeitig leistungsfähigeren und robusten Systemen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, unterzeichnete die Fraunhofer EMFT im September 2016 eine Lizenzvereinbarung mit der XPERI Corp. und nahm mit ZiBond und DBI (Direct Bond Interconnect) zwei der modernsten 3D-Integrationstechnologien in ihr Leistungsportfolio mit auf. Beide Prozesse können bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von ca. 200 C durchgeführt werden, was sich positiv auf Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Bauteile auswirkt. Bei der DBI -Technologie werden die Bauteile nach einer speziellen Vorbehandlung der verwendeten Kupfer- und Oxidoberflächen sowohl mechanisch als auch elektrisch verbunden. Da somit der aufwändige Prozess des Durchkontaktierens von Chips entfällt, können die Systeme kostengünstiger gefertigt werden eine Grundvoraussetzung für den Zugang zu Massenmärkten wie der Consumer-Elektronik. Ein weiterer Vorteil: Die Pitches (Strukturbreite und Abstand) zwischen den Verbindungen betragen im günstigsten Fall nur noch 2 µm. Dies ermöglicht höchstintegrierte Systems-on-Chips mit enormer Leistungsfähigkeit. Von großem Interesse ist das für High-Performance-Anwendungen wie beispielsweise Prozessoren. Ein Trend in diesem Bereich sind so genannte Hybrid Memory Cubes also Speicher und Prozessor in einem 3D-Stapel integriert. Forschende der Fraunhofer EMFT haben gemeinsam mit mehreren Industriepartnern im Rahmen des Projekts AutoKonf eine clevere Alternative entwickelt: Ein redundantes, generisches Steuergerät. Fällt das für die Lenkungs- oder Bremsfunktion zuständige Steuergerät aus, übernimmt das überzählige generische Steuergerät die jeweilige Aufgabe und kann das Fahrzeug sicher führen. Damit das redundante Steuergerät sowohl die Aufgaben der Lenkung als auch der Bremssteuerung übernehmen kann, werden im Projekt Elektroniksysteme entwickelt, mit denen u.a. die Signalverteilung und Stromversorgung dynamisch geändert werden. Das Fraunhofer EMFT-Team beschäftigt sich mit der Integration von Schaltfähigkeit in Steckverbindern und Schnittstellenmodulen. Es werden unter anderem klassische Schaltmatrices untersucht und neuartige Verfahren erforscht, welche unter besonderer Beachtung der Zuverlässigkeit auch in kleinstem Bauraum funktionieren. Dazu wird ein thermisches Design für die notwendige Aufbau- und Verbindungstechnik entwickelt. Am Ende des Projekts soll sich das Konzept unter den definierten Test- und Fehlerfällen beweisen: Während die Stabilitätskontrolle aktiv ist, wird in das neue System ein Fehler injiziert. Der Projektpartner und Verbundkoordinator Intedis wird dann mithilfe eines Fahrzeugprüfstands überprüfen, ob und inwieweit die Fahrzeugstabilität dennoch erhalten bleibt. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF (Zuwendung aus dem Wirtschaftsplan des Sondervermögens Energie- und Klimafonds (EKF), Förderkennzeichen: 16EMO0187) gefördert. Ausfallsichere Elektronik für s Autonome Fahren Bessere Chips für zukunftsweisende Kommunikationsinfrastrukturen Produktionsnahe Mikrotechnologien Sichere Elektronik In nahezu allen Konzepten zur Mobilität von morgen hat das autonome Fahren seinen festen Platz. Da beim vollautomatisierten Fahren ein Eingreifen des Menschen nicht mehr vorgesehen ist, müssen die entsprechenden Sensoren und die Elektronik höchste Zuverlässigkeitsanforderungen erfüllen: Das System muss sowohl auf unvorhergesehene Ereignisse reagieren können als auch im Falle von Fehlern oder Funktionsbeeinträchtigungen stabil bleiben beispielsweise bei falschen, verzögerten oder fehlenden Informationen, beim Ausfall einer Komponente oder dem Verlust der elektrischen Energieversorgung. Im EU-Projekt WAYTOGOFAST (Which Architecture Yields Two Other Generations Of Fully depleted Advanced Substrates and Technologies) geht es darum, verbesserte Chips auf Basis der FDSOI-Technologie (Fully Depleted Silicon On Insulator) zu entwickeln und so die Grundlage für den Aufbau einer energieeffizienten, zukunftsweisenden Kommunikationsinfrastruktur zu schaffen. Der Halbleiterhersteller STMicroelectronics koordiniert die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten der 33 Projektpartnerinnen und -partner aus Forschung und Industrie

16 Projektbeispiele und Anwendungen CC-TLP Elektrode über Wafer Innovative Sensorlösungen Die Fraunhofer EMFT bringt im Projekt ihre Expertise im Bereich Simulation, Design und Messung von Analog-, Mixed-Signal- und Millimeterwellen-Schaltungen ein: Das Forschungsteam entwickelt innovative RF/mm-Wellen Schaltungen im Bereich von 77 GHz unter Verwendung einer neuartigen 14-nm FDSOI CMOS Technologie. Diese erlaubt das Design hochintegrierter und energiesparsamer Schaltungen. Die Ergebnisse sollen verwendet werden, um die erforderliche Leistungsfähigkeit für RF Anwendungen wie für Automotive Radar und Terrahertz Telekommunikation zu bestätigen. Die Fraunhofer EMFT arbeitet gemeinsam mit der Sony Deutschland GmbH daran, eine Millimeterwellen System-in-Package-Technologie (SiP) zu entwickeln. Diese bietet mehrere Vorteile, etwa geringere Verluste im Hochfrequenzbereich, eine kosteneffiziente Fertigung auf Silizium Waferlevel, eine hohe Integrationsfähigkeit (sowohl der passiven als auch der aktiven Bauelemente) und eine verbesserte Wärmeableitung. Das Projekt wird im Rahmen des EU-Programms Electronic Components and Systems for European Leadership Joint Undertaking (ECSEL JU) gefördert (Project ID: ). Biosensoren detektieren Pflanzenviren Pflanzenviren verursachen jährlich wirtschaftliche Verluste von mehreren Milliarden US-Dollar. Die oftmals unspezifischen Symptome einer Virusinfektion und die große Variabilität der Genome von Pflanzenviren machen zuverlässige Diagnosen zu einer Herausforderung. Im Falle einer Infektion ist zudem ein schnelles Handeln gefragt, um eine Ausbreitung zu verhindern. Entsprechende Analysen, etwa ein einstufiger gleichzeitiger Nachweis verschiedener Viren in einer infizierten Pflanze, sind jedoch mit handelsüblichen Diagnosekits immer noch schwierig, wenn nicht gar unmöglich. Im Fraunhofer-internen Projekt BioPat arbeiten Forschende der Fraunhofer EMFT gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie IME sowie dem Fraunhofer Center for Systems Biotechnology CSB an der Entwicklung von hochspezifischen und robusten In-field-Sensorbauelementen zur Erkennung von Pflanzenkrankheiten. Mit Hilfe der neuartigen Biosensoren will das Team eine einfache, schnelle und gleichzeitige Detektion sowie Differenzierung eines breiten Spektrums viraler Genome in einem frühen Stadium der Infektion ermöglichen. Im Rahmen von BioPat werden sich die Arbeiten auf die Analyse von Viren konzentrieren, die für die wichtigsten Nutzpflanzen in Chile und Deutschland Weinrebe und Kartoffel am relevantesten sind. Sobald die neuartige Generation von Biosensoren etabliert ist, kann sie auch schnell an andere analytische Anforderungen angepasst werden. Dadurch eröffnet sich ein breites Anwendungsspektrum, von der Humanpathogendetektion über die Lebensmittelanalyse bis hin zur markergestützten Züchtung. Das Vorhaben wird direkt vom Fraunhofer-Vorstand unterstützt und gefördert. Charakterisierung von ESD-Schutzstrukturen Im Auftrag verschiedener Industriekunden charakterisieren Forscherinnen der Fraunhofer EMFT ESD-Schutzstrukturen mit Hochstromimpulsen transient und quasi-statisch im automobilen Temperaturbereich. Auf Basis der Analyseergebnisse entwickeln die Experten leistungsfähige Schutzkonzepte für unterschiedliche Anwendungen und Anforderungen. Für die Arbeiten kommen ein modernes vollausgebautes HPPI3011C TLP System in Verbindung mit einem 300 mm Cascade PA300 oder das neue HPPI ATS_8000A Flying Probe System in Verbindung mit dem Agilent 62 GHz Single Shot Oszilloskop DSOX96204Q zum Einsatz. Für Industriepartner u.a. aus den Bereichen Automobil und LED-Beleuchtung werden ESD/ EOS-induzierte Ausfallszenarien reproduzierbar nachgebildet, Belastungen messtechnisch bis in den Pikosekunden-Bereich erfasst und deren Robustheit systematisch gesteigert. Elektrische Anschlusstechnik als intelligente Diagnoseschnittstelle Ob im Automobil gerade in Hinblick auf das autonome Fahren oder in der Produktion von morgen: Steckverbinder und elektrische Anschlusstechnologien spielen eine zentrale Rolle für die digitale Vernetzung: Sie sind die Hauptschnittstelle zwischen Maschinen, Steuerungen und Datenverarbeitungsanlagen und bilden somit die Grundlage für Funktionalität, einfache Handhabung und Zuverlässigkeit der Automatisierungstechnik. Forschende der Fraunhofer EMFT in Oberpfaffenhofen arbeiten an einer völlig neuen Generation aktiver, intelligenter Steckverbinder, so genannter Cyber Physical Connector. Ziel ist es, miniaturisierte Sensorsysteme in die Stecker zu integrieren, um unter anderem die Verbindungsqualität überwachen zu können. Noch weiter geht die Idee, dass die eingebauten Sensoren eine Art Condition Monitoring für die angeschlossenen Geräte übernehmen und etwa den Energieverbrauch erfassen. Damit die Sensoren effizient eingesetzt werden können, müssen ihre Daten direkt im Steckverbinder umgewandelt und ausgewertet werden. Die damit einhergehende Anforderung an die Miniaturisierung und Integration von Sensoren ist der Schwerpunkt der F&E-Aktivitäten. So darf die Miniaturisierung nicht zu Einbußen bei der Qualität oder Lebensdauer führen. Zudem müssen die teils heterogenen Komponenten zu einem zuverlässig funktionierenden Sichere Elektronik Produktionsnahe Mikrotechnologien 30 31

17 Projektbeispiele und Anwendungen Dünnes Silizium auf flexiblem Substrat Produktionsnahe Mikrotechnologien Gesamtsystem zusammengefügt werden. Sowohl bei der Miniaturisierung als auch bei der Integration setzen die Forscherinnen und Forscher auf innovative Lösungen aus dem breiten Technologie-Portfolio der Fraunhofer EMFT: Dazu gehört z.b. die Folientechnologie, die das Einbetten von Halbleitern und Sensoren in extrem enge Spalten bzw. kleine Volumina erlaubt. Damit kann die angestrebte Integration von Sensorik in Schnittstellen, wie Stecker oder Einpresskontakte, effizient unterstützt werden. Das Projekt wird vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie unter dem Föderkennzeichen AZ /532/4 gefördert. Elektronikmodule für zukünftige Mobilfunkgenerationen Ziel des europäischen Verbundprojektes REFERENCE unter der Koordination von SOITEC ist es, Kompetenzen im Bereich Mikroelektronik europaweit zu bündeln und eine Kooperation entlang der länderübergreifenden Wertschöpfungskette zu initiieren. Dabei sollen innovative Produktionsverfahren für neuartige Hochfrequenz (HF) -Technologien für Elektronikmodule für künftige Mobilfunkgenerationen wie 4G+ oder 5G entwickelt werden. Hierfür wollen die Projektpartnerinnen und -partner HF-Substrate erstmalig in Form von 200 mm und 300 mm großen Wafern herstellen. Die Erweiterung auf verbesserte HF-Substrate (200 mm und 300 mm) würde künftig HF-Module mit höheren Integrationsdichten und Bandbreiten und damit höheren Datenraten zu geringeren Fertigungskosten ermöglichen. Die Partnerinnen und Partner wollen den Weg für eine weltweit wettbewerbsfähige Massenfertigung kompletter HF-Module der nächsten Generation in Europa bereiten und den Erfolg dieser neuen Technologie beispielhaft an HF-Modulen für das neue Avionik-Band ( GHz) in der Luftfahrt demonstrieren. Dieses soll künftig eine drahtlose Kommunikation im Flugzeug ermöglichen. Der Arbeitsschwerpunkt der Fraunhofer EMFT liegt in der Entwicklung der integrierten Schaltungen für die Frequenzsynthese. Ziel sind Schaltungen, die dank der besseren Substrate optimierte Hochfrequenzeigenschaften aufweisen. Das Projekt wird gefördert durch die ECSEL-Initiative (Electronic Components and Systems for European Leadership), das zentrale europäische Förderinstrument für die Mikro- und Nanoelektronik im Europäischen Rahmenprogramm für Forschung und Innovation HORIZON 2020 (GA No.: ) sowie durch die Initiative IKT2020 Forschung für Innovationen des BMBF (Förderkennzeichen 16ESE0121). Elektrostatische Haltefolie für dünne Wafer Elektronische Geräte werden immer kleiner und flacher eines der anschaulichsten Beispiele dafür ist das Smartphone. Das erfordert wiederum möglichst platzsparende, flache Mikroelektronik-Komponenten und -Module. Daher werden immer dünnere Wafer und Chips (ICs) hergestellt und in elektronische Systeme integriert. Sehr dünne Halbleiter-Wafer sind jedoch äußerst fragil und eine Beschädigung oder Zerstörung würde einen großen Wertverlust bedeuten. Die empfindlichen Wafer müssen daher besonders behutsam gehandhabt werden. Bislang bekannte Trägertechniken für fragile Wafer basieren auf dem Einsatz wiederlösbarer Klebstoffe. Das Verfahren hat allerdings die Nachteile, dass der dünne Wafer wieder abgelöst werden muss und zurückbleibende Polymerreste zusätzlich entfernt werden müssen. Dagegen bieten elektrostatische Haltetechniken ein klebstofffreies, reversibles Fixieren. Im Projekt E-Foil arbeiten Forschende der Fraunhofer EMFT daran, elektrostatisch aktivierbare Elektrodenstrukturen in einem kostengünstigen Verfahren auf Folien-Substraten (z.b. Polyimid- Folien) zu realisieren. Die E-Foil selbst weist eine Dicke von ca. 50 µm auf und enthält im Inneren eine Elektrodenstruktur, die mit außen liegenden Kontaktstellen verbunden ist. Durch Anlegen eines elektrischen Potentials an die Elektrodenkontakte wird ein elektrostatisches Feld ein- bzw. ausgeschaltet. In der Anwendung liegen die E-Foils als Haltekraftvermittler zwischen einem oben aufgelegten Substrat (z.b. Wafer, Folie, Chip) und einer darunter liegenden Trägerplatte. Die E-Foil kann also als auswechselbare und wieder verwertbare, elektrostatische Haltefolie genutzt werden oder optional auch auf ein starres Trägersubstrat (z.b. Keramik, Glas, Siliziumwafer) permanent geklebt werden. Das Projekt Elektrostatische Folienträger für die Prozessierung von fragilen und flexiblen Substraten wird im Rahmen des Fraunhofer internen Programmes MEF (Antrag /01) gefördert. Energy for Smart Objects Bis zu 24 Milliarden vernetzte Gegenstände soll es Prognosen zufolge 2020 weltweit geben mehr als ein Drittel davon entfällt auf smarte Alltagsgegenstände, die im Internet of Things (IoT) kommunizieren und interagieren. Einen Knackpunkt stellt dabei die Energieversorgung dar: Die smarten Objekte müssen energieautark sein, um über einen möglichst langen Zeitraum arbeiten zu können. Im EU-Projekt EnSO (Energy for Smart Objects) arbeiten 39 Partnerinnen Produktionsnahe Mikrotechnologien Produktionsnahe Mikrotechnologien 32 33

18 Projektbeispiele und Anwendungen Klimagaskammer zur Charakterisierung von Sensoren und Partner aus acht Ländern an neuen Lösungen für eine intelligente Energieversorgung. Ziel ist die Entwicklung so genannter AMES (Autonomous Micro Energy Sources). AMES vereinen verschiedene Elemente wie Energy-Harvesting, Energiemanagement sowie Mikro- Energiespeicher, um eine im Idealfall lebenslange Betriebsdauer zu ermöglichen. Forschende der Fraunhofer EMFT entwickeln im Rahmen des Projekts Konzepte und Technologien zur Integration und Einbettung elektronischer Mikrochips in autonome Energieversorgungseinheiten. Die Bauhöhe der kompakten Packages wird dabei deutlich unter einem Millimeter liegen. Zudem werden die Packages mechanisch verformbar sein, um sie an verschiedene Umgebungsformen anpassen zu können. Dazu haben die Münchener Expertinnen und Experten einen sehr dünnen, biegsamen Siliziumtestchip in ein ultraflaches Foliengehäuse eingebettet. Für die Kontaktierung werden zur Zeit verschiedene Technologiekonzepte erprobt: Gute Erfolge wurden mit der Flip-Chip Kontaktierung bei denen der Chip Face-down auf eine Verdrahtungsfolie gesetzt, kontaktiert und eingebettet wird, erzielt. Die neuen Packages erwiesen sich in ersten Zuverlässigkeitstest robust. Parallel wurde ein neues Konzept entwickelt bei dem der Chip Face-up auf eine Folie gesetzt und mit einer Vergussmasse eingebettet wird. Die elektrische Kontaktierung und die Erstellung der Verdrahtungsebene erfolgte bei einem ersten Muster mittels Laseröffnung der Vias und Schablonendruck von Kontakten und Fan-Out Verdrahtung. In einer nächsten Version sollen die Anschlüsse dann mittels etablierter Verfahren der Dünnfilm-Lithographie realisiert werden. Erst damit lassen sich Packages für Chips mit anspruchsvollen Pad-Geometrien herstellen. In ihren F&E-Aktivitäten setzen die Forschenden verschiedene Schwerpunkte: Zum einen synthetisieren sie neuartige Materialien, sogenannte hybride organisch-anorganische Nanomaterialien, die eine hohe Sensitivität gegenüber spezifischen Gasen aufweisen, beispielsweise CO 2. Um die Leistung kommerzieller und eigenentwickelter Sensoren umfassend zu testen, hat das Team außerdem einen Gasmessplatz an der Fraunhofer EMFT eingerichtet. Bei der Messanordnung werden die Sensoren unter dem Einfluss verschiedener Gase (CO, CO 2, H 2 S, Aceton, Ethanol, SO 2, NO x ), charakterisiert. In der Klimagaskammer lassen sich eine Luftfeuchtigkeit zwischen 5% und 90% und Temperaturen von 0 C bis 100 C einstellen, dazu kann ein Gemisch aus bis zu drei Gasen ausgewählt werden. Mittels Impedanzspektroskopie messen die Forschenden die elektrischen Eigenschaften der Sensoren in-situ unter verschiedenen Feuchtigkeitsniveaus. Des Weiteren hat das Forschungsteam ein miniaturisiertes Evaluationskit entwickelt, welches die Gasmessanlage sinnvoll ergänzt. Mit dem kleinen, etwa handtellergroßen Gerät lassen sich die Ansprech- und Erholungszeiten der Sensoren exakt messen. Eine konventionelle Gasmessanlage ist dafür ungeeignet, da ein vollständiger Gasaustausch in der Prüfkammer in der Regel mehrere Minuten dauert. Die Vorrichtung besteht aus einem PEEK-Deckel, der mit einem Dichtring auf eine Leiterplatte geschraubt ist. Auf dieser sind drei Sensorbuchsen positioniert, um eine Gaswechselzeit und ein Messintervall von ca. 350 ms zu erreichen. ESD-Charakterisierung von Funkschlüsseln Innovative Sensorlösungen Das Projekt wird durch die ECSEL-Initiative im Europäischen Rahmenprogramm für Forschung und Innovation HORIZON 2020 (grant agreement no ) sowie das BMBF gefördert. Entwicklung und Charakterisierung von High Performance-Gassensoren Die Nachfrage nach sensitiven, stabilen und langlebigen Gassensoren steigt kontinuierlich doch bisher am Markt verfügbare Sensoren können in der Regel nicht alle drei Anforderungen gleichermaßen erfüllen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Fraunhofer EMFT arbeiten an optimierten Lösungen für chemische Gassensoren, beispielsweise für CO 2. Ein Ziel ist ein besseres Verständnis der Sensoreigenschaften, um für spezifische Anwendungen die am besten geeigneten Sensoren auswählen zu können. Darüber hinaus arbeitet das Team an der Entwicklung neuartiger Gassensoren, die über den derzeitigen Stand der Technik hinausgehen. Durch die enge Kooperation mit zwei Industriepartnern sollen die neuen Erkenntnisse schneller an den Markt transferiert werden. Die automatisierte Herstellung von Chipkarten-Inlays auf Trägerfolie ist mit einem hohen Risiko von Schäden durch elektrostatische Entladungen behaftet: Denn Zweiband-RFIDs (Funkschlüssel) mit zwei Antennen können unkonventionelle Entladestrompfade bilden. In Kooperation mit einem Industriepartner wurden an der Fraunhofer EMFT solche Entladungen an Inlays untersucht, modelliert und mit geeigneten Belastungsmethoden wie CDM und VF-TLP nachgebildet. Ziel war ein besseres Verständnis der Entladecharakteristiken. Mit Hilfe der Ergebnisse lässt sich die Robustheit der Integrierten Schaltung steigern. Extrem rauscharme JFETS für den Gigahertz-Bereich Ziel des Fraunhofer-internen Projekt low-noise ist es, neuartige, extrem rauscharme FET- Transistoren weiterzuentwickeln und an spezifische Anforderungen potenzieller Kundinnen und Kunden anzupassen. Der Vorteil des low-noise JFETs liegt darin, dass er eine Grenzfrequenz von 1Ghz erreicht und damit verglichen mit kommerziellen Angeboten der bislang schnellste JFET-Transistor auf Siliziumbasis ist. In Röntgenfluoreszenzanwendungen kann mit den lownoise JFETs der Fraunhofer EMFT im Vergleich zu derzeit am Markt verfügbaren Transistoren Sichere Elektronik Produktionsnahe Mikrotechnologien 34 35

19 Projektbeispiele und Anwendungen Mikropumpen-Treiber ICs realisiert mit 0,35 µm Hochspannungsprozess Sichere Elektronik Produktionsnahe Mikrotechnologien die gleiche spektrale Auflösung in der Hälfte der Zeit gemessen werden. Zudem arbeiten die low-noise JFETs bei Raumtemperatur, eine Kühlung ist also nicht erforderlich. Dadurch werden sowohl der Aufbau des Sensors wesentlich vereinfacht als auch Kosten und Stromverbrauch reduziert. Durch eine weitere Optimierung in den Bereichen Robustheit, Grenzfrequenz und Rauschen soll die Messzeit noch weiter verringert werden. Perspektivisch ist auch ein Einsatz in Hochfrequenzoszillatoren und Mischern denkbar. Das Projekt wird im Rahmen des Fraunhofer internen Programmes MEF gefördert. Hardware-Trojaner zuverlässig detektieren In dem durch das BMBF geförderte Projekt SyPASS (Förderkennzeichen: 16KIS0669) entwickeln die Infineon AG, die Raith GmbH und die Fraunhofer EMFT zusammen Methoden, um höchstintegrierte Sicherheitsschaltungen zurückzupräparieren und Layoutinformationen zurückzugewinnen. Durch einen Vergleich mit Entwurfsdaten sollen Hardware Trojaner zuverlässig erkannt werden. Strukturen und Schichtdicken von wenigen 10 nm bei der Präparation, die Stabilität der rasterelektronenmikroskopischen Abbildung und schließlich die Synthese und Analyse riesiger Datenmengen sind die besonderen Herausforderungen des Projektes. Hochleistungsmodule für das Internet of Things Wie lässt sich die Vision einer hochvernetzten Gesellschaft mit minimalen Auswirkungen auf zukünftige Energieressourcen realisieren? Eine mögliche Antwort liefert das Fraunhofer- Leitprojekt Towards Zero Power Electronics. Neun Fraunhofer-Institute bauen in dem Vorhaben eine Technologie- und Methodikplattform zur Realisierung von hochintegrierten, extrem energieeffizienten Modulen für das Internet of Things auf. Das ehrgeizige Ziel der Partnerinnen und Partner ist es, den Energie- und Ressourcenbedarf von Elektroniksystemen äußerst nachhaltig zu minimieren. Erreicht werden soll dies durch disruptive, international wegweisende Innovationen auf allen Ebenen der Wertschöpfungskette: Von den Komponenten (z.b. Funk- Transceiver, Sensoren und Energiespeicher) über die Zusammenführung zu einem System (Modularisierung, Integrationsverfahren) bis hin zu den verwendeten Netzwerktechnologien. Im Rahmen dieses Projektes wird an der Fraunhofer EMFT ein mikrosystemtechnisch realisierbares gravimetrisches Messprinzip zur Partikelmassenmessung in einem hochintegrierten CMOS MEMS Sensor mit einer extrem rauscharmen Auswerteelektronik umgesetzt. Eine bedarfsgesteuerte Medienzufuhr durch eine Mikroaktorik wird die Ansprechzeit und somit den Leistungsverbrauch des Partikelsensors deutlich reduzieren. Dieser Sensor wird somit mobile und autonome Anwendungen für die Luftgüteüberwachung unterstützen. Die beteiligten Partner bringen ein großes interdisziplinäres Kompetenzspektrum ein, das von Halbleitertechnologien über Designmethoden und Integrationstechniken bis hin zur umfassenden systemischen Effizienzbetrachtung reicht. Die im Rahmen des Projekts entwickelten Lösungen sollen mithilfe der Technologieplattform auch Industriekunden auf schnellem Wege zugänglich gemacht werden. Industrialisierung von Edelstahl-Mikropumpen für die Medizintechnik Hohe Förderraten oder extreme Miniaturisierung mit ihrem umfangreichen Pumpenportfolio kann die Fraunhofer EMFT unterschiedlichste Anforderungen im Bereich Medizintechnik erfüllen. An der Einrichtung entwickelte, piezoelektrisch angetriebene Mikromembranpumpen aus Edelstahl etwa ermöglichen exakte Dosierraten bis zu 200 ml/min mit Luft und bis zu 80 ml/min mit Wasser. Das vielfältige Einsatzgebiet erstreckt sich dabei von Infusions- und Medikamentendosiersystemen bis hin zu lokalen Unterdrucktherapien zur Behandlung chronischer Wunden. Zur Industrialisierung der Pumpen und zur technischen Weiterentwicklung hat die Fraunhofer EMFT im Oktober 2017 einen langfristigen Kooperationsvertrag mit der Rausch & Pausch GmbH geschlossen. Der weltweit führende Entwickler von hydraulischen und pneumatischen Ventilsystemen wird seine Erfahrungen aus dem Automobilsektor in Bezug auf Großserienfertigung und Qualitätsstandard einbringen und die Produktion der Pumpen übernehmen. Für RaPa ist die Partnerschaft ein entscheidender Schritt in den neuen Geschäftsbereich Medizintechnik.. Integrierter Hochspannungstreiber für Mikropumpen Ein Forschungsteam der Fraunhofer EMFT entwickelt im Rahmen des EU-Projektes ADMONT gemeinsam mit 19 europäischen Partnerinnen und Partnern aus Industrie und Forschung einen integrierten Hochspannungstreiber (ASIC) für Mikropumpen. Eine Pilotlinie des Chips soll in den Reinräumen von X-Fab in Dresden realisiert werden. Energieeffizienz und Reaktionszeit sind bei ASICs deutlich höher als bei der heute üblichen diskreten Bauweise. Dadurch kann die Pumpgenauigkeit gesteigert und die Elektronik weiter miniaturisiert werden, ohne Abstriche bei der Leistungsfähigkeit zu machen für zukunftsträchtige Anwendungen wie etwa in medizinischen Implantaten oder im Smartphone eine entscheidende Voraussetzung. Langfristiges Projektziel ist eine Komplettlösung für Mikrodosiersysteme, die eine Kontrolle und Steuerung der Pumpe ermöglicht. Der Chip soll Mikrodosierung Produktionsnahe Mikrotechnologien 36 37

20 Projektbeispiele und Anwendungen CDM Bausteintest mit dem ATIS MCDM3 Produktionsnahe Mikrotechnologien dann beispielsweise überwachen, ob die Pumpe fehlerfrei funktioniert oder über verschiedene anwählbare Programmmodi die Pumpenfunktion anpassen. Die Förderung erfolgt im Rahmen der ECSEL-Initiative, ECSEL (Electronic Components and Systems for European Leadership) ist das zentrale europäische Förderinstrument für die Mikro- und Nanoelektronik im Europäischen Rahmenprogramm für Forschung und Innovation HORIZON 2020 (Project reference: ). Kompakte und energieeffiziente Leistungshalbleiter Kompakte und energieeffiziente Leistungselektronik ist eine Schlüsseltechnologie, um zentralen Herausforderungen unserer Zeit wie etwa Klimawandel, Energieversorgung, Ernährung, Gesundheit und dem demografischen Wandel begegnen zu können. Im ECSEL-Vorhaben POWERBASE arbeiten europaweit 39 Partnerinnen und Partner, darunter die Fraunhofer EMFT, an einer neuen Generation kompakter und energieeffizienter Leistungshalbleiter. Dabei werden zwei Lösungsansätze verfolgt: Zum einen werden Siliziumtechnologien auf Basis modernster 300 mm Leistungshalbleitertechnologien weiterentwickelt. Der zweite Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung neuer, serientauglicher Galliumnitrid-Leistungshalbleitertechnologien. Die Fraunhofer EMFT ist für die detaillierte Analyse hochohmiger Siliziumsubstrate sowie teilprozessierter Bauteile auf Defekte im Volumenhalbleiter und an Grenzflächen der Bauelemente zuständig. Die Ergebnisse sollen den Weg für energieeffizientere Produkte unterschiedlichster Art ebnen, beispielsweise LED-Beleuchtungssysteme, Solarwechselrichter oder Ladegeräte. Das Projekt wird im Rahmen der ECSEL-Initiative durch das europäische Forschungsprogramm HORIZON 2020 (grant agreement no ) sowie durch das BMBF gefördert. Künstliches Sphinktersystem mit Mikrofluidaktoren Inkontinenz zählt mittlerweile zu den Volkskrankheiten allein in Deutschland leiden etwa 8 Millionen Menschen darunter. Gemeinsam mit der DUALIS MedTech GmbH arbeitet die Fraunhofer EMFT an einer neuen künstlichen Schließmuskeltechnologie, die eine Kombination aus Diagnostik und Therapie (Theranostik) erlaubt. Die Schließmuskelfunktion wird wie bei passiven Systemen durch das Öffnen und Abdrücken der Harnröhre mittels einer fluidgefüllten Manschette realisiert. Die Menge des Hydraulikfluids in der Manschette und damit die Verschlussfunktion wird im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungen jedoch nicht manuell, sondern durch das Zusammenspiel aktiver mikroelektronischer Komponenten gesteuert: Eine Mikropumpe ist für das Leeren, ein Mikroventil für das Füllen der Manschette zuständig. Beide Komponenten werden derzeit an der Fraunhofer EMFT entwickelt. Die Aktoren erfüllen für die Anwendung essentielle Anforderungen wie hohe Durchflussraten, bzw. eine schnelle Reaktionsfähigkeit, geringe Größe sowie einen geringen Energieverbrauch. Die Neuentwicklungen müssen sowohl korrosionsstabil als auch MRT-fähig sein. Durch die Integration zweier Drucksensoren wird zudem sichergestellt, dass bei einer Überschreitung der Schwellwerte in Manschette und/oder Reservoir etwa unvorhergesehenen Belastungen wie Husten oder Lachen der Druck automatisch nachjustiert, so dass die Kontinenz jederzeit sichergestellt ist. Über eine Fernbedienung kann der behandelnde Arzt den gewebeschonenden Normaldruck jederzeit ohne Operation justieren. Auch der Patient kann so ganz einfach eine manuelle Anpassung des Manschettendrucks (z.b. durch vorgegebene Modi wie Sport-, Nachtmodus) vornehmen. Die Entwicklung wird von der Bayerischen Forschungsstiftung gefördert. Mikrodosierung Korrelationsuntersuchung zwischen ESD-Testmodellen Mikrowellenspektroskopische Analyse von Flüssigkeiten Sichere Elektronik Die Gruppe Analyse und Test hat im September 2016 den mit US$ dotierten Grant des Educational Research Conseils 2016 der amerikanischen ESD Association Inc. zur Förderung herausragender industrierelevanter Forschung auf dem Gebiet der elektrostatischen Entladungen erhalten. Konkret wird mit dem Preis eine Promotionsarbeit gefördert, die die Korrelation der an der Fraunhofer EMFT entwickelten Capacitively Transmission Line Pulsing Methode CC-TLP gegenüber dem von erheblicher Messunsicherheit gekennzeichneten Charged Device Model Test CDM untersucht. Getestet werden modernste integrierte Schaltungen mit Gbit/s Datenraten. Sponsoren sind Cisco Corp, GlobalFoundries Corp. und die ESD Association. Das physikalische und chemische Verhalten vieler Flüssigkeiten wird unter anderem von der Temperatur beeinflusst. Für einige Anwendungen, etwa im Bereich der Medizin, ist es daher wichtig, den Parameter Temperatur zu messen und zu stabilisieren. In dem Projekt Glucosense, das im Rahmen des vom BMBF geförderten Projektes NextGen durchgeführt wurde, haben Forschende der Fraunhofer EMFT in Kooperation mit den Unternehmen Infineon AG und eesy-innovation GmbH einen Messplatz entwickelt, der es erlaubt, Flüssigkeiten auf ±0.01 K genau zu temperieren und mittels Mikrowellenspektroskopie sehr präzise und reproduzierbar zu analysieren. Innovative Sensorlösungen 38 39

21 Projektbeispiele und Anwendungen Einsatz des mobilen IR-Gasanalysators zur Vorort- bestimmung von Gasarten und Gaskonzentrationen Mikrodosierung Der automatisierte Messaufbau wurde an der Fraunhofer EMFT konzipiert und in Kooperation mit der Universität der Bundeswehr München realisiert. Die mit einem Vector Network Analyzer (Keysight PNA N5247A) bis in den Bereich von 110 GHz durchgeführten Messungen an Probeflüssigkeiten zeigten die absolute Notwendigkeit der Temperaturstabilisierung. Zudem konnten in die Flüssigkeit eingebrachte Fremdstoffe wie beispielsweise Zucker eindeutig nachgewiesen werden. Miniaturisierter Entgaser für mobile Anwendungen Gelöste Gase in Flüssigkeiten können chemische oder biotechnologische Verarbeitungsprozesse empfindlich stören: So führen Druck- oder Temperaturschwankungen unter Umständen zum Ausgasen der Flüssigkeit, also zur Bildung von winzigen Gasbläschen. Diese können die Messwerte von Sensoren verfälschen, die Kompressibilität der Flüssigkeit verschlechtern oder im schlimmsten Fall zum Ausfall der Anlage führen. Wer auf Nummer sicher gehen will, muss daher die Flüssigkeit vorab entgasen. Allerdings sind bisherige Entgaser teuer und benötigen für den Betrieb einen Vakuumanschluss, über den meist nur gut ausgestattete Labore verfügen. Forschende der Fraunhofer EMFT haben einen autarken Mikroentgaser entwickelt, der sowohl Gasblasen als auch gelöstes Gas aus einer Flüssigkeit entfernen kann. Dabei wird die Flüssigkeit in einem porösen Schlauch durch eine Unterdruckkammer gepumpt, in welche das gelöste Gas diffundiert. Im Entgaser ist eine an der Fraunhofer EMFT entwickelte Silizium- Mikromembranpumpe integriert. Diese kann sehr hohe Unterdrücke von bis zu -55 kpa aufbauen das ist ausreichend, um den nötigen Unterdruck in der Kammer zu erzeugen und während der Entgasung aufrechtzuerhalten. Für den Betrieb ist nur ein Stromanschluss erforderlich, was die Einsatzmöglichkeiten erheblich erweitert. Zudem haben die Forscherinnen und Forscher einen Drucksensor in die Kammer integriert, der dafür sorgt, dass die Pumpe erst beim Unterschreiten eines definierten Unterdruckwerts in der Kammer aktiviert wird. Das spart effektiv Energie und erhöht die Lebensdauer der Pumpe. Ein Funktionsdemonstrator des Mikroentgasers zeigt in bisherigen Tests eine Entgasungseffizienz von ca. 50% bei Förderraten von µl/min. Er verfügt über zwei Standard- Luer-Anschlüsse für Zulauf und Ablauf sowie einen Stecker für die Spannungssteuerung der Mikropumpe, so dass das System ohne großen Aufwand in die meisten Anlagen integriert werden kann. Die Arbeiten wurden von der Fraunhofer-Gesellschaft im Rahmen eines MEF-Projekts gefördert. Mobiles Messgerät zur Gasdetektion Im Rahmen des EU-Projekts InForMed arbeiten 42 europäische Unternehmen und Forschungseinrichtungen unter der Koordination von Philips GmbH daran, eine Mikrofabrikationspilotlinie für neue Medizintechnikprodukte zu etablieren. Die Partnerinnen und Partner wollen dabei sechs Arten von Demonstratoren realisieren, die das Innovationspotenzial in existierenden Märkten aufzeigen, bzw. den Grundstein für die Erschließung neuer Märkte legen. Ein Forschungsteam der Fraunhofer EMFT entwickelt dabei gemeinsam mit der Dräger Safety AG, der jvi GmbH und der Philips GmbH ein mobiles Messgerät zur Gasdetektion. Am Körper getragen erhöht es die Arbeitssicherheit für Mitarbeitende in der chemischen Industrie. Das Besondere an dem neuen System: Es verfügt über eine integrierte Mikropumpe, die einen hohen Unterdruck erzeugt, welcher zur Justierung des Gassensors dient. Der Sensor kann dadurch bei Bedarf online kalibriert werden. Damit arbeitet das System auch über einen längeren Zeitraum schnell, zuverlässig und stabil. Die Förderung erfolgt im Rahmen der ECSEL-Initiative, ECSEL (Electronic Components and Systems for European Leadership) ist das zentrale europäische Förderinstrument für die Mikro- und Nanoelektronik im Europäischen Rahmenprogramm für Forschung und Innovation HORIZON 2020 (grant agreement no ). Mobile Spürnase für mehr als 60 umweltschädliche Gase Viele Gase, die zur globalen Luftverschmutzung beitragen, sind durch Infrarotabsorption nachweisbar. Doch kommerzielle IR-Spektrometer sind meist unhandlich und teuer und können somit nur stationär im Labor betrieben werden. Ein Forschungsteam an der Fraunhofer EMFT entwickelt derzeit einen portablen IR-Multi-Gasanalysator für den mobilen Einsatz. Das kompakte System arbeitet bei Bedarf batteriebetrieben, die Messergebnisse lassen sich direkt auf Tablet oder Notebook übertragen und anzeigen. Auf diese Weise wird es möglich, Analysen direkt vor Ort durchzuführen, um beispielsweise Bodenkontaminationen oder Altlasten wie Lösemittel- oder MKW-Schäden aufzuspüren. Das Gerät arbeitet in den Wellenlängenbereichen von 3,1 μm - 4,4 μm sowie 5,5 μm - 8,0 μm und erfasst damit die Absorptionen von mehr als 60 schädlichen und umweltrelevanten Gasarten wie Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff oder Methan. Mit einer 200 mm langen Absorptionsstrecke, die durch CaF 2 -Fenster gasdicht abgeschlossen ist, konnte das Entwicklungsteam einen guten Kompromiss zwischen Baugröße und Sensitivität des Gasanalysators erreichen. Dank einer internen Referenzgaserzeugung durch Filterung der Umgebungsluft benötigt das System keine synthetische Luft für den Betrieb. Durch zwei Sichere Elektronik Innovative Sensorlösungen 40 41

22 Projektbeispiele und Anwendungen Gasmessplatz zur Charakterisierung von Sensoren (Edelstahlkammer) Innovative Sensorlösungen automatisch angesteuerte Membranpumpen werden nacheinander Referenz und Probengas in die Absorptionsstrecke gefördert und spektral analysiert. Aus beiden Messungen wird anschließend das resultierende Absorptionsspektrum berechnet. Zur Steuerung des Gesamtsystems und der Datenanalyse haben die Forschenden eine eigene Software entwickelt. Über eine grafische Benutzeroberfläche können Anwenderinnen und Anwender Gasart, Wellenlänge der Absorptionsbande und dazugehörigen Extinktionskoeffizienten in eine Datenbank einpflegen, um Gaskonzentrationen quantitativ zu ermitteln. Die Funktionsfähigkeit des Systems wurde bereits für Kohlenstoffdioxid erfolgreich getestet. MRSA-Schnelltest Multiresistente Erreger, beispielsweise der MRSA (multiresistenter Staphylococcus aureus), werden für Krankenhäuser und Arztpraxen zunehmend zum Problem. Die resistenten Bakterien können sich schnell ausbreiten und bei ohnehin geschwächten Personen zur ernsten Gesundheitsgefahr werden. Derzeit werden MRSA-Tests jedoch nur bei Verdachtspatienten durchgeführt, da die Methoden entweder sehr zeitaufwändig (mikrobiologisch kultureller Nachweis) oder sehr kostenintensiv (molekularbiologischer oder antikörperbasierter Nachweis) sind. Ein Forschungsteam der Fraunhofer EMFT hat gemeinsam mit der Asklepios Kliniken GmbH und dem mittelständischen Unternehmen KETEK GmbH einen kostengünstigen MRSA-Schnelltest entwickelt, der als routinemäßige Eingangsuntersuchung in Krankenhäusern eingesetzt werden soll. Durch die frühzeitige Erkennung einer MRSA-Infektion oder Kolonisation und eine entsprechende Behandlung ließe sich das Übertragungsrisiko der Erreger auf andere Patienten deutlich reduzieren. Für den Schnelltest ist vom Patienten lediglich ein Nasenabstrich erforderlich. Ob MRSA in der Probe vorliegt, lässt sich unter Verwendung von Fluoreszenzindikatoren mit einem hochempfindlichen Detektionssystem in kurzer Zeit erkennen. Der innovative Schnelltest zum Nachweis resistenter Bakterien wurde als Gesamtsystem für die Vor-Ort-Analytik im Labormaßstab aufgebaut. Im Rahmen einer Studie wurde das Verfahren im Klinikumfeld erprobt und kontinuierlich an die realen Bedingungen angepasst. Das Vorhaben wurde vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie im Rahmen des Programms Mikrosystemtechnik Bayern gefördert. Neues Sensorkonzept für FET-Transistoren Feldeffekttransistoren werden als chemische oder biologische Sensoren für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, denn sie haben einige entscheidende Vorteile: sie sind klein, lassen sich kostengünstig herstellen und brauchen nur wenig Energie. Forschende der Fraunhofer EMFT arbeiten an einem neuen FET-Sensorkonzept für Messungen sowohl in flüssigen als auch gasförmigen Medien. Der neuartige Aufbau soll das Packaging vereinfachen und flexiblere Messungen ermöglichen. Konventionelle FET-basierte Gassensoren messen die elektrische Kontaktpotentialdifferenz zwischen dem Substrat und einer gegenüber angebrachten Sensorschicht. Dieser Aufbau ist bei Gasgemischen mit hoher Feuchtigkeit jedoch anfällig für Drifteffekte und hat aufgrund der endlichen Luftspaltdicke eine geringere Empfindlichkeit. Anstelle dieser kapazitiven Struktur verwenden die Forschenden in ihrem neuen Konzept als Sensorelement einen miniaturisierten Faraday-Cup (600 x 100 μm², 450 μm tief) mit einer eingebetteten, elektrisch vollkommen isolierten Floating-Elektrode. Das elektrische Potential des Cups ist genau definiert. Das Potential des inneren Volumens, bzw. auf der Innenfläche, kann sich hingegen aufgrund von Umwelteinflüssen ändern beispielsweise durch die Ladung einer Flüssigkeit oder durch physikalische oder chemisch bedingte Ladungsänderungen in einer gassensitiven Schicht. Diese Ladungsänderungen können von der Floating-Elektrode detektiert werden, die wiederum mit dem Gate eines Auslesetransistors verbunden ist. Mit an den an der Fraunhofer EMFT entworfenen und hergestellten Bauelementen konnte das Entwicklungsteam bereits zeigen, dass sich dieses Bauteil sowohl als ph-sensor in Flüssigkeiten als auch als Gassensor für die CO 2 -Detektion einsetzen lässt. Das Projekt wurde durch das Discovery-Programm der Fraunhofer-Gesellschaft (Fördernummer Discover ) gefördert und im Rahmen eines Forschungsauftrages für den Industriepartner LFoundry S.r.L. realisiert. Point of Care System zum Nachweis von MRGN-Bakterien Multiresistente gramnegative Stäbchenbakterien (MRGN) haben in den letzten Jahren als Verursacher nosokomialer Infektionen weltweit zunehmend an Bedeutung gewonnen. Antibiotika, die als Standardtherapeutikum eingesetzt werden, sind bei MRGN-Infektionen weitgehend unwirksam. Deshalb ist es notwendig, Infektionen mit multiresistenten Erregern sehr früh zu identifizieren, um die richtige Therapie mit einem der wenigen noch vorhandenen Reserveantibiotika möglichst früh einleiten zu können. MRGN Bakterien können auch auf unbelebten Oberflächen verweilen und sich über kontaminierte Gegenstände ausbreiten. Eine frühe Innovative Sensorlösungen Innovative Sensorlösungen 42 43

23 Projektbeispiele und Anwendungen Kontrolle verdeckter Lötverbindungen (BGA, PGA, QFN) Sichere Elektronik Erkennung ist wichtig, um besondere hygienische Maßnahmen zu treffen und damit eine Verbreitung dieser Problemkeime zu verhindern. Ein Forschungsteam der Fraunhofer EMFT arbeitet zusammen mit dem mittelständischen Unternehmen GBN Systems GmbH, dem Institut für Mikrobiologie und Hygiene des Universitätsklinikums Regensburg sowie der Asklepios Kliniken GmbH an der Entwicklung eines kompakten Komplettsystems zum schnellen Vor-Ort-Nachweis von MRGN Bakterien. Der Nachweis soll fluoreszenzbasiert sein und direkt aus dem Probenmaterial ohne aufwändige Probenaufbereitung durchgeführt werden. Als Untersuchungsmaterial werden Abstriche von potentiell kontaminierten Oberflächen und Gegenständen sowie humane Proben eingesetzt. Durch die Verwendung eines hochempfindlichen Messsystems in Kombination mit einer fluoreszenzbasierten Nachweisreaktion soll die Zeit von Probennahme bis zum Vorliegen eines Ergebnisses enorm verkürzt werden. Im Gegensatz zu konventionellen, zeitintensiven mikrobiologisch-kulturellen Verfahren soll der schnelle Vor-Ort-Nachweis in kurzer Zeit über das Vorliegen von MRGN Bakterien im Probematerial informieren. Anders als PCR-basierte Methoden soll dieser phänotypische Nachweis unabhängig von der genetischen Variabilität der MRGN Bakterien sein und erlaubt auch die Erkennung der Erreger, wenn sie durch PCR-basierte Verfahren nicht erfasst werden können. Im Vergleich zu derzeit angewendeten Methoden stellt das einen entscheidenden Fortschritt dar. Das Forschungsvorhaben wird von der Bayerischen Forschungsstiftung (BFS) gefördert. Raffungsmodell für mechanisch bedingte Materialschädigung Die Einpresstechnik ist in der Antriebstechnik eine interessante Alternative zu anderen elektrischen Kontaktierungsverfahren wie Löt-, Schraub- oder Klemmverbindungen. Die Vorteile sind ein minimaler Platzbedarf, die Möglichkeit der Reparierbarkeit und eine potenziell zehn- bis hundertfach geringere Ausfallrate. Während des Einpressvorganges entsteht eine Berührungszone zwischen dem Press-Fit-Kontakt und der Kupferhülse in der Leiterplatte. Diese Berührungszone bildet durch den Druck, der durch die Verformung des Press-Fit-Kontakts beim Einpressen entsteht, nach etwa 24 Stunden eine gasdichte und korrosionsbeständige Kontaktzone aus. In dieser Zone entstehen durch die freien Elektronen Anziehungskräfte, welche beide Metalloberflächen miteinander verbinden. Innerhalb einiger Stunden entsteht so eine Kaltverschweißungszone. Bei diesem Prozess kann es jedoch auch zu ungewollten Schädigungen des Bauteils kommen. Beispielsweise führen durch Vibrationen induzierte Mikrorelativbewegungen zwischen Press-Fit-Kontakt und Kupferhülse in der Platine zu einer Ermüdungsschädigung bzw. zum Ermüdungsversagen der Kaltverschweißungszone. Das bedeutet, dass sich die Kaltverschweißung durch Rissbildung und Risswachstum löst. Gemeinsam mit dem Institut für Werkstofftechnik und dem Institut für Antriebs- und Fahrzeugtechnik, beide an der Universität Kassel, arbeiten Forschende der Fraunhofer EMFT an einem geeigneten Raffungsmodell, um die Entstehung dieser unerwünschten Effekte besser zu verstehen. Das Team der Fraunhofer EMFT baut im Rahmen des Vorhabens einen Prüfstand für die genannten Mikro-Relativbewegungen auf. Des Weiteren nehmen die Münchner Experten und Expertinnen präzise elektrische Charakterisierungen des Kontaktwiderstands der Kaltverschweißungszone vor. Das Team der Universität Kassel beschäftigt sich nach einer eingehenden mechanischen Analyse und Simulation mit der Entwicklung eines Raffungsmodells. Dieses Modell soll anschließend an einer praxisnahen, aus Sicht der Industrie interessanten Oberflächenmaterialkombination von Press-Fit-Kontakt und Kupferhülse in den Laboren der Fraunhofer EMFT validiert werden. Das Forschungsvorhaben wird von der AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen Otto von Guericke e.v. gefördert (IGF-Antrags-Nr.: N 09826/16, FVA-Nr. 618 II Raffungsmodelle II ). Sensorknoten und deren Vernetzung für digitale Produktion Sensoren spielen im Internet der Dinge eine Schlüsselrolle. Um jedoch mit der dynamischen Entwicklung in diesem Bereich mithalten zu können, müssen die elektronischen Spürnasen künftig noch leistungsfähiger und preiswerter werden. Ein Knackpunkt ist bislang die Vernetzung dieser Sensoren. Gerade für IoT-Anwendungen muss eine Vielzahl an Kabeln und Steckverbindern konfektioniert werden. Diese Komponenten sind zwar hinreichend zuverlässig, aber für die Massenmärkte im Consumer-Bereich viel zu teuer. Eine drahtlose Vernetzung scheidet in vielen Fällen aus die hauptsächlichen Hürden liegen in der Energieversorgung der Sensorknoten sowie in der oftmals mangelhaften Funkabdeckung in Gebäuden (z.b. aufgrund von Abschottung durch Metallgegenstände). Im Projekt SensNet entwickeln Forschende der Fraunhofer EMFT daher neue Konzepte und verifizieren diese experimentell, um Sensoren in eine hierarchische Informationskette einzubinden von der Erfassung der physikalischen Parameter bis zur Verarbeitung der Daten in einer Big Data Cloud -Umgebung. Die Sensoren sollen dabei so effektiv vernetzt werden, dass sie weitgehend selbständig agieren. Das Vorhaben wird durch die Förderinitiative Bayern Digital (Förderkennzeichen: BD002/001) unterstützt. Innovative Sensorlösungen 44 45

24 Projektbeispiele und Anwendungen System zur Detektion von MRSA Bakterien Innovative Sensorlösungen Produktionsnahe Mikrotechnologien Sichere vernetzte Sensorik im Gesundheitsbereich Für das Gesundheitswesen bietet das Internet of Things (IoT) ein riesiges Potenzial von der Diagnostik über die Patientensicherheit bis hin zu optimierten logistischen Prozessen. Insgesamt 21 europäische Partnerinnen und Partner arbeiten im Projekt SERENE-IoT daran, elementare Grundlagen für IoT-Anwendungen im Gesundheitswesen zu schaffen. Das deutsche Konsortium unter Koordination der Fraunhofer EMFT entwickelt im Rahmen des Projekts ein IoTfähiges, mobiles Analysegerät zum Nachweis von multiresistenten Staphylococcus aureus (MRSA). Das Nachweisverfahren (entwickelt im Projekt MRE-Test, gefördert vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie im Rahmen des Programms Mikrosystemtechnik Bayern, Förderkennzeichen MST //BAY189/001) wird in ein vernetzbares Gesamtsystem transferiert, welches im Batteriebetrieb eingesetzt werden kann. Basis dafür sind neue anwendungsspezifische Speicherchips mit sehr niedrigem Energieverbrauch. Der Fokus des Forschungsvorhabens liegt auf der Entwicklung einer sicheren Software-Architektur für die IoT-Vernetzung medizinischer Geräte sowie auf der Sicherheit des Transfers vertraulicher Daten. Auf nationaler Seite erfolgt die Erprobung des erarbeiteten Konzepts IoT-vernetzter, medizinischer Geräte anhand von verschiedenen Demonstratoren (mobiler MRSA-Detektor, Gerät zum Nachweis postoperativer Infektionen, Ernährungspumpe, Falldetektor zur Erkennung und Prävention von Stürzen) durch das Klinikum der Universität München. Das Projekt SERENE IoT wird durch das EUREKA-Cluster PENTA mit 5,1 Mio. gefördert, davon 67% durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF. Systemintegrationstechnologien für multifunktionale, folienbasierte Elektroniksysteme Anpassung der Rolle-zu-Rolle-Lithographie an mehrere Meter lange Sensorstreifen erforscht und entwickelt werden. Der Projekterfolg soll über die Integration von Sensormodulen auf Folienstreifen für autonome Sensorknoten und Strömungsmessungen an Windrädern sowie funktionale Chip-Folien-Systeme für fluidische Anwendungen in der Medizintechnik demonstriert werden. Die Fraunhofer EMFT stellt für die gemeinsamen Arbeiten seine Rolle-zu-Rolle Folientechnologie zur Verfügung und realisiert mithilfe der neuen adaptiven Laserlithographie die Chipintegration für die drei Technologie-Demonstratoren. Das Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF (Förderkennzeichen: 16ES0727). Umweltanalytik für alle Co-Creation mit der Maker-Szene Die Bestimmung von Umweltparametern ist von großem öffentlichem Interesse. Beispiele sind die Wasserqualität, Lebensmittelinhaltsstoffe, der Nitrat- und Phosphatgehalt im heimischen Garten oder auch die Luftqualität vor der Haustür. Derartige Messungen sind in der Regel aufwendig oder/und benötigen aufwendiges Equipment, wie es nur in Fachlaboren zur Verfügung steht. Die ebenfalls zur Verfügung stehenden Messstreifen sind tendenziell ungenauer und nicht einfach mit webbasierten Methoden zu verbinden. Im Projekt CitizenSensor Umweltanalytik für alle arbeitet ein Team der Fraunhofer EMFT zusammen mit Bürgerwissenschaftlern und wissenschaftlerinnen daran, innovative und einfach anwendbare Messmöglichkeiten für Umweltparameter zu entwickeln. Als Einstieg für bürgerwissenschaftliche Aktivitäten auf diesem Hightech-Gebiet wird das Projekt eine Kernentwicklung für die chemische Sensorik verfolgen, die jedoch bewusst so offen gestaltet ist, dass sie während der gemeinsamen Arbeiten um neue Anwendungen oder Aufgabenstellungen erweitert werden kann. Innovative Sensorlösungen Elektroniksysteme im IoT-Zeitalter müssen gesteigerte Funktionalität sowie hohe Vernetzungsfähigkeit, Energieeffizienz und Zuverlässigkeit aufweisen. Daher müssen die meist heterogenen Bauteile auf möglichst immer kleinerem Raum integriert werden. Um die Innovationsdynamik in der Mikroelektronik durch diese Multifunktionalität weiter zu steigern, müssen grundlegende Technologien der Systemintegration fortentwickelt und für die industrielle Herstellung künftiger Elektroniksysteme nutzbar gemacht werden. Ein weiteres elementares Projektziel ist es, die Zusammenarbeit von Bürgerwissenschaften mit Forschungsorganisationen zu untersuchen und darauf basierend ein neues Kooperationsmodell zu schaffen. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF unter dem Förderkennzeichen 01BF1711B gefördert. Umweltfreundliches Reinigungsgas für die Halbleiterindustrie Produktionsnahe Mikrotechnologien Im Rahmen des Verbundprojektes ADAMOS arbeiten Forschende der Fraunhofer EMFT gemeinsam mit Partnerinnen und Partnern aus Wissenschaft und Industrie an neuen Systemintegrationstechnologien für multifunktionale folienbasierte Elektroniksysteme. Dazu muss ein adaptives Laser-Strukturierungsverfahren für die Chip-Kontaktierung und die Viele Plasma-Beschichtungsanlagen der Halbleiterindustrie müssen nach jedem Fertigungsschritt gründlich und regelmäßig gereinigt werden. Bisher geschieht dies überwiegend mit perfluorierten Kohlenwasserstoffen (PFCs) und Stickstofftrifluorid (NF 3 )-Gasen, die für die Umwelt bis zu Mal schädlicher sind als das Treibhausgas CO

25 Projektbeispiele und Anwendungen Fraunhofer EMFT Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Reinraum Solvay, Texas Instruments, Muegge und die Fraunhofer EMFT arbeiten im Projekt ecofluor an einer umweltfreundlicheren Alternative, die lediglich das Treibhauspotenzial von CO 2 hat: Der von den Kooperationspartnerinnen und -partnern eingesetzte Gasmix Solvaclean aus Fluor, Stickstoff und Argon verzichtet vollständig auf die besonders umweltschädlichen Gase PFCs und NF 3. Die Fraunhofer EMFT war im ersten Projektjahr schwerpunktmäßig dafür zuständig, die neue Gasmischung hinsichtlich Ätzrate, Prozessstabilität und Partikelbelastung zu optimieren. Als best known method erwies sich demnach ein Mischverhältnis von 30% Fluor in Stickstoff und Argon. Texas Instruments hat am Produktionsstandort in Freising eine entsprechende Gasversorgung aufgebaut und die Solvaclean Fluorgasmischung an einigen Produktionsanlagen getestet. Die ersten Versuche zeigen eine leicht verbesserte Reinigungsleistung und damit eine verkürzte Reinigungsdauer im Vergleich zum Standardprozess mit C 2 F 6. Ein erster Dauerversuch mit mehr als 500 prozessierten Wafern und damit auch ca. 250 duchgeführten Reinigungszyklen zeigte zudem, dass durch die Reinigungsprozesse mit der Solvaclean Fluormischung keine erhöhte Partikelbelastung in der Reinigungsplasmaquelle und der Prozesskammer verursacht wird. Dazu sind eine Datenfusion mehrerer Sensordaten zur Kombinations- und Mustererkennung sowie Softwarealgorithmen zur Erkennung spezifischer Instabilitätszustände erforderlich. Ein weiterer Aspekt ist die verschlüsselte drahtlose Kommunikation zwischen den Geräten. Eine Remoteverbindung soll den Bedienenden in der Fabrik die Zustandskontrolle erleichtern. Dabei werden Informationen über den Istzustand einer Maschine auf Abruf zur Verfügung gestellt werden. Um bei der Datenübertragung einen unbefugten Zugriff zu verhindern, soll die Fraunhofer-Lösung Industrial Data Space eingesetzt werden. Sie gilt als die neue Referenzarchitektur für die Datenspeicherung im Bereich der vernetzten Industrieautomation (Industrial 4.0). Sensordaten verschiedener Einheiten innerhalb der Fabrik können in einer zentralen Datenbank gespeichert werden, der Zugriff auf diese Daten wird durch die Anwendung unterschiedlicher Richtlinien und Zugriffsrechte eingeschränkt. Seit Mitte November wird der neue Reinigungsprozess in die Pilotfertigung überführt, bis Ende des Jahres 2017 ist die Freigabe für die industrielle Produktion angepeilt. Das Projekt wird zum Teil mit Mitteln des BMBF-Vorhabens r+impuls Innovative Technologien für Ressourceneffizienz Impulse für die industrielle Ressourceneffizienz gefördert, das als Teil eines Rahmenprogramms in der Forschung für nachhaltige Entwicklung (FONA) eingebettet ist. Zustandsüberwachung von High-End Produktionsequipment Innovative Sensorlösungen Die Zustandsüberwachung von High-End Produktionsequipment ist ein zentraler Aspekt von Industrie 4.0. Im Rahmen des Münchner Leistungszentrums Sichere vernetzte Systeme arbeitet die Fraunhofer EMFT im Projekt PAMP (Predictive Advanced Maintenance for Pumps) gemeinsam mit der Edwards GmbH, dem Fraunhofer ESK und dem Fraunhofer AISEC daran, eine verbesserte Charakterisierung für die Zustandsüberwachung von Vakuumpumpen aufzubauen. Konkret geht es um hochwertige Vakuumpumpen, die in der Halbleiterproduktion im Verbund mit Prozessanlagen zum Einsatz kommen. Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt darauf, den Zusammenhang zwischen Prozess- und Pumpenverhalten zu untersuchen. Die Implementierungsschritte umfassen beispielsweise ein Sensor-Setup für ausgewählte Pumpen im Fraunhofer EMFT Reinraum, um Daten aus verschiedenen Stellen an den Pumpen erfassen zu können sowie die Einrichtung eines angeschlossen Sensorknoten-Netzwerks inklusive einer sicheren Internet of Things (IoT)-Infrastruktur. Um Auffälligkeiten in den Sensordaten zu erkennen, soll Machine Learning zum Einsatz kommen

26 Neue Kooperationen Multifunktionales Kommunikationsboard (NFC, USB, BLE) zum Auslesen digital vernetzter Sensorknoten (Zusammenarbeit Würth Elektronik eisos/fraunhofer EMFT) 50 51

27 Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) Leistungszentrum Sichere vernetzte Systeme Die im April 2017 ins Leben gerufene standortübergreifende Kooperation Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) vernetzt die Forschungs- und Entwicklungsinfrastruktur sowie das Technologie-Know-how von elf Fraunhofer-Instituten aus dem Verbund Mikroelektronik, darunter auch die Fraunhofer EMFT, und die zwei Leibniz Institute FBH und IHP. Mit dem Leistungszentrum Sichere vernetzte Systeme verfügt die bayerische Landeshauptstadt München seit Juli 2017 über eine hochkarätige, interdisziplinäre Forschungsplattform für künftige IoT-Anwendungen. Sie bündelt die fachliche Exzellenz der TU München, der Universität der Bundeswehr München sowie der Fraunhofer-Institute AISEC, EMFT und ESK. Ziel der deutschlandweiten Kooperation ist es, Kundinnen und Kunden aus Großindustrie, kleinen und mittelständischen Unternehmen sowie Universitäten die gesamte Wertschöpfungskette für die Mikro- und Nanoelektronik aus einer Hand anzubieten. Darüber hinaus soll die engere Verzahnung wichtiger Kompetenzen dazu beitragen, die Zukunftsfähigkeit der deutschen Mikroelektronikforschung zu sichern und eine Plattform zu bieten, um neue spannende Forschungsthemen wie etwa die Quantentechnologie oder das Verarbeiten riesiger Datenmengen gemeinsam anzugehen. Um zukunftsrelevante Forschungsthemen möglichst effizient und zeitnah voranzubringen, ist die FMD in den vier Technologieparks Silizium-basierte Technologien, Verbindungshalbleiter, Heterointegration sowie Design, Test und Zuverlässigkeit organisiert. Die Fraunhofer EMFT ist mit ihren Themen in drei Technologieparks vertreten: Silizium-basierte Technologien: Die Integration neuer Materialsysteme für MEMS- und NEMS-Sensoren und -Aktoren und deren Kombination mit CMOS Prozessen stellt einen Schwerpunkt innerhalb des Technologieparks dar. Diese Technologien ermöglichen insbesondere die Entwicklung und Pilotfertigung von intelligenten Sensorknoten, cyber-physikalischen Systemen und hardwareorientierten Industrie 4.0 Lösungen. Die Fraunhofer EMFT bringt hier ihre technologischen Kompetenzen in den Bereichen CMOS 200 mm-linie, Waferdünnen sowie MEMS-Technologien und Systeme ein. Heterointegration: Bei modernen elektronischen Produkten müssen Bauelemente unterschiedlicher Technologien, Strukturgrößen und Materialien in verschiedenartige Packages integriert werden. Schwerpunkte der neuen Forschungsinfrastrukturen an der Fraunhofer EMFT betreffen die 3D-Integration und die Weiterentwicklung der Rolle-zu-Rolle Integrationstechnologie auf flexiblen Foliensubstraten. Weitere Herausforderungen in diesem Bereich sind die elektrischen und mechanischen Verbindungen sowie der Schutz gegen äußere Einflüsse. Design, Test und Zuverlässigkeit: Die ständig wachsende Komplexität mikroelektronischer Systeme stellt eine enorme Herausforderung an den Entwurf und die Fertigung solcher Systeme dar. Neue Anforderungen hinsichtlich Energieeffizienz, Leistungsfähigkeit, Baugröße und vor allem der Zuverlässigkeit der Systeme müssen von Beginn an berücksichtigt werden. In diesem Technologiepark trägt die Fraunhofer EMFT schwerpunktmäßig ihre Kompetenzen in der Entwicklung von analogen und digitalen ultra low power Schaltungen in 22 nm und 28 nm FDSOI, bei neuartigen Sensorkonzepten für Umweltsensorik, Analysemethoden und Schutzkonzepte für eine höhere ESD- und EMV-Robustheit sowie innovative Ansätze für sichere Elektronik auf Chiplevel bei. Durch das Internet of Things (IoT) werden sich unsere Lebensund Arbeitswelten grundlegend verändern. Für Wirtschaft und Forschung ist es Herausforderung und Chance zugleich, diesen Wandel mit innovativen Lösungen zu begleiten. Das Leistungszentrum Sichere Vernetzte Systeme bietet eine anwendungsorientierte und interdisziplinär ausgerichtete Plattform für branchen- und themenübergreifende, systematische Forschung und Zusammenarbeit mit einem Schwerpunkt auf den IoT-relevanten Bereichen Mobilität, Produktionstechnik sowie Gesundheit (Smart Health). Teilnehmende Unternehmen profitieren von der Vernetzung und fachlichen Exzellenz der TU München, der Universität der Bundeswehr München, der Fraunhofer Institute AISEC, EMFT und ESK sowie der assoziierten Partnerinnen und Partner aus der Industrie. Das Kompetenzportfolio der Forschungsplattform umfasst: Konzeption, Entwicklung und Aufbau von vernetzten Sensorknoten zur Datenerfassung für kundenspezifische Anwendungen Vernetzung von eingebetteten Systemen, wie Sensorknoten und Steuergeräten, durch drahtlose und leitungsgebundene Kommunikationssysteme Aufbau von sicheren cloudbasierten Daten- und Steuerungslösungen Konzept und Aufbau von Echtzeitkommunikationssystemen im industriellen Umfeld Konzeption, Evaluierung und Absicherung von neuen Kommunikationsarchitekturen und -technologien für echtzeitfähige, zuverlässige und sichere Vernetzung von Fahrzeug und Umwelt Test von Konformität, Performance und Security in dedizierten Testumgebungen und Kundenszenarien Das Zentrum ist offen für Kooperationen mit weiteren Forschungseinrichtungen, um das Partnernetzwerk weiter auszubauen. Gefördert und finanziert wird das Leistungszentrum vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie, von der Fraunhofer-Gesellschaft und von Industriepartnerinnen und -partnern, die sich in gemeinsamen Projekten engagieren

28 Dienstleistungs- und Technologieangebot Zell- und Gewebeproben im 37 C-Inkubator 54 55

29 Fraunhofer EMFT Dienstleistungsangebot Split-Ring-Resonatoren für den Aufbau von Metamaterialen Eine Zusammenarbeit mit der Fraunhofer EMFT bietet Unternehmen die Möglichkeit, neueste Forschungserkenntnisse und Innovationen in ihre Produktentwicklung einfließen zu lassen. Dabei unterstützt die Fraunhofer EMFT ihre Kundinnen und Kunden während des gesamten Entwicklungsprozesses von der Idee bis hin zur Implementierung. Das Angebot der Fraunhofer EMFT an ihre Kunden und Partnerinnen umfasst: Studien Analyse & Test Technologieanalysen Machbarkeitsstudien Gutachten im Schadensfall Modellierung & Simulation Gesamtprozess FEM Simulation Systemverhalten Risiko- und Problemanalyse Entwicklung von Testmethoden und -geräten Weiterbildung Seminare und Schulungen Fachtagungen F&E im Rahmen öffentlich geförderter Projekte Kundenspezifische Entwicklung Vorentwicklung Einzelprozessmodule und Gesamtprozess Chip Design Komponenten und Systeme Verbundprojekte, finanziert aus öffentlichen und Industriemitteln z.b. durch BMBF, Land oder EU Koordination industrieller Projektkonsortien Beratung für nationale und EU-Forschungsanträge Start-Ups & Joint-Ventures Prototypen und Kleinserienproduktion Systementwurf Layout Gerätekonstruktion und -bau Unternehmensausgründungen zur Kommer- zialisierung von Produkten und Systemen Beteiligung industrieller Partner über Joint-Ventures 56 57

30 Fraunhofer EMFT Technologieangebot Fluoreszenzmikroskopische Analyse von Zell- und Gewebeproben Umfangreiche Infrastruktur, ein breites Technologieangebot sowie ein gut ausgebautes Netzwerk zu Partnerinnen und Partnern aus Industrie, Forschungseinrichtungen, Hochschulen und öffentlicher Hand machen die Fraunhofer EMFT zu einer attraktiven Partnerin für KMUs und auch größere Industrieunternehmen. Die Vermarktung der Forschungsergebnisse obliegt in der Regel dem jeweiligen Unternehmenspartner. Seit 2007 bietet die Einrichtung zusätzlich Hightech-Unternehmen die Möglichkeit, hochwertige Ausstattung (wie Reinräume, Labore und Equipment) anzumieten. Mehrere Unternehmen sind bereits strategische Kooperationen mit der Fraunhofer EMFT eingegangen. Anbei eine Auswahl der technologischen Möglichkeiten an der Fraunhofer EMFT: 200 mm - CMOS Technologie Waferbonden, Verbindungstechnik durch Kleben Strukturierung mit Maskaligner 2 µm Nasschemische Reinigungs- und Ätzprozesse Photolithographie Substratbearbeitung Epitaxie (Si, SiGe) Ionenimplantation und Annealing Wafer-Schleifanlagen (grinding) Dielektrische Schichten (thermische Oxidation, LPCVD Abscheidung von SiO 2 Spin-Ätzprozesse (spin etching) und Si 3 N 4, PECVD von SiO 2 und Si 3 N 4 ) Chemomechanisches Polieren (CMP) Hochleitende Schichten (Al/Si, Ti, W, dotiertes Poly-Si) Waferreinigung Plasmaätzprozesse (Si, SiO 2, Si 3 N 4, Al, W) Berührungslose Wafer-Dickenmessung Galvanik (Cu, Sn) Biege- und Bruchtestgeräte für dünne Substrate oder Chips 200 mm - Lithographiecluster Bearbeitung großflächiger Elektronik und Proximitybelichtung flexibler Substrate auf Folienbögen und im Beidseitige Belichtung Rolle-zu-Rolle-Verfahren Kontaktbelichtung Elektronenstrahlbelichtung Heißwalzenlaminator für beidseitige Laminierung Ionenstrahlbelichtung Durchlaufbelackungsanlage für Beschichtungen i-line Stepper mit Flüssiglacken, z.b. Photolack, Dielektrikum Nanoimprint oder Passivierungen Sputtersystem für beidseitige Metallisierung von Si-MEMS Technologie Chrom und Kupfer UV Lithographie mit hoher Auflösung Reinraumtechnik für 150 mm Wafer (5-15 µm Strukturbreite) (Silizium, Keramik, Glas) Nasschemische Ätzverfahren zur Strukturierung Metallbeschichtung (Cu, Ti, TiW, Pt, Au, Ni) von Metallen Dielektrische Schichten (SiO 2, Si 3 N 4, SiC, Polyimid) Siebdruck auf Folienbögen Siebdruck im Rolle-zu-Rolle-Verfahren Galvanische Abscheidung von Kupfer auf vormetallisierten Folien Laserbearbeitung zum Schneiden, Markieren oder Bohren verschiedener Materialien Plasmaprozess zur Oberflächenkonditionierung und zum reaktiven Ätzen von Polymeren mit Stickstoff, Sauerstoff und CF 4 Folienmontage und -verbindungstechnik Mikrobiologisches Labor Spektralfluorimetrie zur qualitativen und quantitativen Analyse von fluoreszenten Proben, Aufnahme von Anregungs- und Fluoreszenzemissionsspektren und Durchführung von kinetischen Messungen Elektronenabsorptionsspektroskopie (UV/Vis- Spektroskopie) zur qualitativen und quantitativen Analyse, Aufnahme von Absorptionsspektren Durchlicht- und Phasenkontrastmikroskop mit Mikroskopkamera Epi-Fluoreszenzmikroskop zur Analyse fluoreszierender Präparate Rotations-Vakuum-Konzentrator zur schnellen und schonenden Trocknung verschiedenster wässriger, säurehaltiger und lösungsmittelhaltiger Proben unter Rotation im Vakuum Analytik und Materialcharakterisierung Rasterkraftmikroskop (AFM): Messungen der Oberflächenrauhigkeit und Stufenmessungen bis max. 6 µm Rasterelektronenmikroskopie (REM) inkl. Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) Inline-REM (Schottky Emitter) und Focused Ion Beam (Ga-FIB) mit EDX und Gasinjektionssystem (GIS) Spektralellipsometer: Messung dünner Schichten und durchsichtiger Materialien Spektrometer: Messung der Schichtdicke von Silizium (dicke Schichten) und infrarotdurchlässiger Schichten Zielschleifgerät zur Probenpräperation (Genauigkeit: ±2 μm) Röntgendiffraktometrie (XRD): Messungen des Silizium-Germanium-Gehalts CVD-Epitaxieanlage: Qualitätskontrolle hochreiner Gase Plasmaunterstützte Ätz- und Abscheideanlagen zum Test von Gasgemischen Waferprober für elektrische Charakterisierung Analyse und Test Halbautomatische Waferprober bis 300 mm mit Thermochuck (-55 C bis +300 C) und Laser Halbleiterparameteranalysatoren Netzwerkanalysatoren im Megahertz-Bereich bis 110 Gigahertz und Simulator Agilent ADS Erzeugung und Messung von Piko- und Nanosekunden- Hochstromimpulsen Electrostatic Discharge Charakterisierung und Belastung (CDM, HBM, TLP, VF-TLP, CC-TLP) 160 cm³ Klimakammer für (bio-)chemische Sensoren: Gase und Flüssigkeiten Elektrochemische Impedanzspektroskopie Umweltprüfkammer 100 cm 3 Feuchte und Gase Oszilloskop 58 59

31 Zentrum für Verbindungstechnik in der Elektronik ZVE B-Crimp für automobile Anwendungen 60 61

32 Zentrum für Verbindungstechnik in der Elektronik ZVE ESA Training: Handlöten eines Bauteiles mittels Infrarotunterstützung bei einem Raumfahrt-Handlötkurs Am Zentrum für Verbindungstechnik in der Elektronik ZVE der Fraunhofer EMFT in Oberpfaffenhofen lehren Experten und Expertinnen seit über 30 Jahren wichtiges Know-how rund um die elektrische Verbindungstechnik. Der Schwerpunkt liegt auf der beruflichen Weiterbildung von QS-Verantwortlichen, Facharbeiterinnen und Werkern. Auch in Zeiten von Industrie 4.0 ist gute Handarbeit gefragt: Löten und Crimpen haben nach wie vor ihren festen Platz in der Verbindungstechnik elektronischer Baugruppen. Beide Verfahren garantieren eine hohe Qualität und Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindungen. Das Zentrum für Verbindungstechnik ZVE in Oberpfaffenhofen hat sich in der Region mit seiner mehr als 30jährigen Erfahrung als wichtige Anlaufstelle für Schulung und Weiterbildung etabliert. Das ZVE ist sowohl von der European Space Agency ESA als auch von der Association Connecting Electronics Industries IPC als Ausbildungsund Trainingszentrum akkreditiert und führt Lehrgänge mit anschließender Zertifizierung durch. Das moderne Schulungskonzept der Oberpfaffenhofener trägt der Tatsache Rechnung, dass Lernen und Arbeiten in der heutigen Berufswelt kaum mehr voneinander zu trennen sind. Auch in klassischen Produktionsbetrieben hat der Wissensarbeitende längst Einzug gehalten. Eine kontinuierliche Weiterbildung ist nötig, um auf dem aktuellen Stand der Technik zu bleiben. Um die Wissensvermittlung effektiv und praxisnah in den Arbeitsalltag zu integrieren, setzt das Schulungskonzept des ZVE ergänzend zu klassischen Seminarformen auf flexible Formate wie Webinare oder Apps, die Informationen situationsspezifisch und bedarfsorientiert abrufbar machen. Auch zur Vor- oder Nachbereitung der Seminare kommen die Lern-Apps zum Einsatz. Das Themenspektrum der Angebote reicht von Herstellungstechnologien, Informationen zu Installation und Produktion bis hin zu Reparatur- oder Wartungsvorgängen. Das vermittelte Wissen ist dabei nicht nur trockene Theorie, sondern fließt direkt aus den aktuellen F&E-Aktivitäten zur elektronischen Baugruppenfertigung und der elektrischmechanischen Anschlusstechnik in die Schulungsinhalte ein. Neben Schulungen und Trainings gehören die Prozessqualifizierung, Prozessaudits und die Schadensanalytik zum Dienstleistungsangebot. Dafür stehen eine 2Dund CT-Röntgenanlage, ein Rasterelektronenmikroskop, Temperaturwechsel- und Klimaprüfschränke sowie ein Metallographielabor zur Verfügung. Durch langjährige Kontakte zur Luft- und Raumfahrtindustrie zählt die Qualifizierung elektronischer Baugruppen unter rauen Umgebungsbedingungen mit zu den Kernkompetenzen des Schulungszentrums. Die F&E-Aktivitäten des ZVE stehen ganz im Zeichen des Internet of Things (IoT): Denn in vernetzten Umgebungen sind Konnektivität und Zuverlässigkeit der elektronischen Schnittstellen ein absolutes Muss, damit das Gesamtsystem reibungslos funktioniert gerade in sicherheitssensiblen Bereichen wie etwa dem autonomen Fahren. In diesem Kontext entwickeln die Forschenden etwa so genannte Cyber Physical Connectors: Diese Steckverbinder sind mit Sensoren ausgerüstet und ermöglichen ein kontinuierliches Monitoring des Verbindungszustands. Dadurch lassen sich Systemausfälle durch defekte Kontakte vermeiden

33 Kunden und Kooperationen Reibkorrosions-/Mikrometerprüfstand mit modifizierbarer Reibbeanspruchung 64 65

34 Unser Fokus sind HighTech-Nischenprodukte mit praktischer Relevanz Edelstahl-Mikropumpen μp303 (Ø 20 mm) und μp304 (Ø 29 mm) Dr. Roman Pausch, Geschäftsführer der Rausch & Pausch GmbH (RAPA), sprach mit uns über Erfolgsstrategien für den Mittelstand, die Rolle von Fraunhofer als Entwicklungspartner und die Kooperation mit der Fraunhofer EMFT. Sie haben sich für eine strategische Partnerschaft mit der Fraunhofer EMFT entschieden, um für RAPA den neuen Geschäftsbereich Medizintechnik zu erschließen. Wie sind Sie auf die Fraunhofer EMFT aufmerksam geworden? Dr. Pausch: Für uns war eine zentrale Erkenntnis aus der letzten Finanzkrise, dass wir auf eine Diversifikationsstrategie setzen sollten. Wir sind ja heute ein reiner Automobilzulieferer das war aber nicht immer so: Die RAPA GmbH hatte vor Jahrzehnten auch schon einmal ein gut etabliertes Standbein in der Medizintechnik, das wir jetzt gerne revitalisieren Dr. Roman Pausch, Geschäftsführer möchten. Unsere eigenen Aktivitäten in diesem Bereich liegen der Rausch & Pausch GmbH allerdings schon so lange zurück, dass wir keine genauen Marktkenntnisse mehr besitzen. Aus diesem Grund hatten wir eine Art Trendscout als Berater beschäftigt und der kannte sich recht gut in der Fraunhofer-Landschaft aus. Im Grunde ist der Kontakt zur Fraunhofer EMFT also eher durch Zufall zustande gekommen, aber es hat von Anfang an sehr gut gepasst. In Bezug auf Fraunhofer allgemein können wir allerdings schon auf einige gelungene Kooperationen zurückblicken, beispielsweise mit dem Fraunhofer IPA in Stuttgart. Die Fraunhofer-Gesellschaft und ihre Institute sehen innovative mittelständische Unternehmen wie das Ihre als wichtigste Zielgruppe. Etwas allgemeiner gesehen als die konkrete Kooperation mit der Fraunhofer EMFT: Wie kann Fraunhofer als F&E-Partner Unternehmen wie RAPA effektiv unterstützen? Dr. Pausch: Mittelständische Unternehmen müssen sich heute wie alle anderen Unternehmen in einer globalisierten Welt bewegen. In einem Land wie Deutschland ist es meiner Ansicht nach die erfolgversprechendste Strategie, wenn man sich von der Masse abheben kann am besten über Hightech- Anwendungen oder -Produkte in Nischenmärkten. In der Applikationsentwicklung selbst sind Mittelständler hierzulande in der Regel recht gut aufgestellt. Dagegen sind die Ressourcen im Bereich der Grundlagenentwicklung, im Vergleich zu Konzernen oder Großindustrie, typischerweise beschränkter. Genau in diesem Stadium finden jedoch oftmals wichtige Vorarbeiten für die spätere Produktentwicklung statt und da entsteht aus meiner Sicht der besondere Charme einer Kooperation mit Fraunhofer. Mit ihrem anwendungsorientierten Blickwinkel können die Fraunhofer-Institute eine Art Mittlerfunktion übernehmen und aus den vielen spannenden neuen Ansätzen und Lösungen, die an den Instituten, Unis oder Hochschulen entstehen, diejenigen mit der höchsten Praxisrelevanz herausfiltern. In unserem Fall fokussieren wir uns in der Kooperation mit der Fraunhofer EMFT auf Hightech-Nischenprodukte mit praktischer Relevanz. Und dabei profitieren wir jetzt enorm von dem umfangreichen Know-how, dass Martin Richter mit seiner Gruppe in den vergangenen 12 Jahren aufgebaut hat. Eine vergleichbare Vorarbeit hätten wir selbst nicht investieren können, um uns den Medizintechnikmarkt zu erschließen. Zum Schluss noch ein Ausblick in die Zukunft: Was möchten Sie im Rahmen der Kooperation mit der Fraunhofer EMFT in fünf Jahren in jedem Fall erreicht haben? Dr. Pausch: Den ersten Meilenstein haben wir mit der Partnerschaftsvereinbarung 2017 geschafft, den zweiten Meilenstein, eine eigene Gesellschaft für Medizintechnik zu gründen, werden wir 2018 erreichen. Wir sind gerade dabei, ein Team aufzubauen, das sich um die Industrialisierung der Metallmikropumpen kümmert. Außerdem planen wir derzeit ein eigenes Werk für die neuen Aktivitäten. In fünf Jahren hoffen wir die ersten Serienumsätze mit einer ersten Applikation erzielen zu können. Konkret angedacht sind bereits eine Anwendung im Bereich Wundheilung sowie ein Condition Monitoring System für Luft. Insgesamt schwebt uns natürlich eine ganze Produktfamilie für verschiedene Applikationen vor. Ganz wichtig ist es mir, zu unterstreichen, dass die Zusammenarbeit mit dem Team der Fraunhofer EMFT höchst professionell und partnerschaftlich ist. Das passt sehr gut zu unserer eigenen Firmenkultur, die grundsätzlich immer einen partnerschaftlichen Ansatz wählt zu unseren Kunden, Zulieferinnen und Mitarbeitenden. Unser Team ist jedenfalls ungeheuer motiviert, diesen neuen Bereich mitzugestalten und wir freuen uns sehr auf die weitere Zusammenarbeit mit der Fraunhofer EMFT

35 Die Qualität von Produkten ist marktentscheidend Dr. Reinhard Pufall (rechts) und Dr. Peter Ramm In den Bereichen Heterogene Integration und Zuverlässigkeit können Infineon und die Fraunhofer EMFT auf eine langjährige Kooperationspartnerschaft zurückblicken. Dr. Reinhard Pufall (Infineon) und Dr. Peter Ramm (Fraunhofer EMFT) erklären, warum so eine langfristige Zusammenarbeit gerade heute von unschätzbarem Wert ist und geben Einblick in gemeinsame visionäre Ideen wie den Vorschlag zur Flagship-Initiative Health EU. Aktuell arbeiten Sie im Vorfeld des geplanten EU Flagship-Projektes HEALTH EU Human avatars to prevent and cure diseases zusammen. Worum geht es bei dieser Projektidee? unserer Idee würde dagegen der Avatar auf Basis der gesammelten und aktuellen Analytikdaten automatisch feststellen, dass das Herzstolpern keine akute Gesundheitsbedrohung darstellt und dem Patienten empfehlen, den Urlaub fortzusetzen und danach zum Arzt zu gehen. Dr. Ramm: Flagship-Projekte sind strategische Forschungsinitiativen der EU, mit einem Budget von ca. 1 Milliarde Euro, die über 10 Jahre angelegt sind und ein visionäres Ziel verfolgen. Unter der Leitung des EPFL Lausanne und der ETH Zürich haben wir mit Health EU einen Vorschlag für Entscheidend ist bei so einem Konstrukt natürlich, dass kein Unbefugter Zugriff auf diese persönlichen Daten hat. Dies sicherzustellen, wird ein zentraler Bestandteil der Arbeiten sein. eine solche Initiative entwickelt. Dr. Pufall: Bislang beruhen Behandlungsansätze sehr stark Es geht bei der Idee darum, für jeden EU-Bürger einen digitalen Zwilling, einen sogenannten medizinischen Avatar, zu schaffen. Dieser wird kontinuierlich weiterentwickelt, indem man ihn mit Daten seines Menschen füttert, beispielsweise Vitalparametern, die durch Sensoren am Körper aufgezeichnet werden. Diesen Avatar wollen wir zur Prävention und Heilung von Krankheiten einsetzen, und zwar individuell auf den jeweiligen Menschen zugeschnitten. Die Konstellation zwischen einem Menschen, seinem Avatar und dem Arzt auf statistischen Werten. Mit unserer Lösung hätten wir dagegen das erste Mail eine Methode, um mit Hilfe von in situ-messungen jederzeit individuell feststellen zu können, was dem Menschen genau fehlt. Der Arzt kann dann eine viel gezieltere Therapie ausarbeiten das wäre gerade für chronisch kranke Menschen ein gesundheitlicher Gewinn. Ich kann mir vorstellen, dass dieser personalisierte Ansatz auch dazu beitragen würde, den Einsatz von Medikamenten etwas zu reduzieren. soll dann dazu beitragen, die bestmögliche Therapie für diesen Menschen auszuarbeiten. Ich erkläre am besten an Was ist Ihre Aufgabe in dem Projekt? einem Beispiel, wie das aussehen könnte: Ein EU-Bürger ist in Österreich beim Wandern und fühlt sich plötzlich unwohl und hat Herzstolpern. Im Normalfall würde er die nächste Klinik aufsuchen und die würden ihn wahrscheinlich sicherheitshalber erst einmal für weitere Untersuchungen dabehalten. Am Ende würde sich mit großer Wahrscheinlichkeit herausstellen, dass das gar nicht nötig gewesen wäre. Aber dann ist der Urlaub schon vorbei und daneben sind Kosten im Bereich von einigen 1000 Euro angefallen. Nach Dr. Ramm: Um möglichst viele Daten zu generieren, die Aufschluss über den Gesundheitszustand eines Menschen geben können, werden natürlich Sensorsysteme benötigt und Sensorsystem bedeutet in der Regel die Integration von Sensoren mit einem Kommunikations-IC. Damit sind wir schon bei der Heterogenen Systemintegration: Die ist eine Schlüsseltechnologie, um verschiedene Devices, wie z.b. Prozessoren und Sensoren, in einem System zusammenzu- bringen und soweit zu miniaturisieren, dass man dieses System bequem am Körper tragen kann. Zusätzlich muss man das Power-Management optimieren, um eine möglichst lange Betriebsdauer zu ermöglichen. Wir kooperieren im Bereich der 3D-Integration und im speziellen der 3D-Integration von MEMS also typischerweise Sensoren und ICs seit vielen Jahren eng mit Infineon. Die Zuverlässigkeit dieser heterogenen Systeme spielt eine Schlüsselrolle, gerade für Anwendungsbereiche wie Gesundheit oder Automotive. Unsere Partner bei Infineon sind Spezialisten darin, Produkte mit höchsten Ansprüchen an die Zuverlässigkeit zu designen. Dr. Pufall: Es ist immer etwas schwierig, die Bedeutung von Zuverlässigkeit knackig und präzise zu formulieren. Eigentlich ist es die Erwartung, dass ein System über einen definierten Zeitraum reibungslos funktioniert und zwar in jeder Hinsicht. Und wie erreicht man das? Viele Leute stellen sich das so vor, dass wir besonders zuverlässige Produkte aus einem Pool an Produkten auswählen, aber das ist nicht korrekt: Zuverlässigkeit wird vielmehr in die Produkte hineindesigned : Wenn man die so genannte physics of failure beherrscht, kann man durch Materialauswahl und Simulationsmethoden, die feststellen, ob das Bauteil im Auto die erwarteten 15 Jahre funktionieren wird, schon eine gute Vorauswahl an potenziellen Lösungen treffen. Nur die viel versprechendsten Ansätze baut man dann tatsächlich als Prototyp auf und testet sie unter strengen Bedingungen. Das Thema heterogene 3D-Integration ist in diesem Kontext eine besondere Herausforderung für uns Zuverlässigkeitsexperten und -expertinnen, da unglaublich viele unterschiedliche Materialeinflüsse mit reinspielen, die man alle verstehen und berücksichtigen muss. Nur dann können wir mit dieser innovativen Technologie Produkte in der geforderten hohen Qualität realisieren. Was genau ist der Fokus Ihrer Zusammenarbeit? Neuartige Sensorsysteme herstellen? Dr. Ramm: Es geht zum einen darum, neuartige Sensoren herzustellen, Schwerpunkt ist allerdings in unserer gemeinsamen Aufgabe mit Infineon die Forschung und Entwicklung von entsprechend optimierten Systemintegrationstechnologien für heterogene Sensorsysteme. In unserer Zusammenarbeit streben wir perspektivisch eine gemeinsame Plattform an, um dort Applikationsdemonstratoren herstellen zu können. Ein weiterer Schwerpunkt liegt darin, Sensorsysteme auf Zuverlässigkeit zu testen. In diesem Bereich können wir auf eine lang gewachsene Kooperation mit Infineon zurückblicken, in der wir eine breite gemeinsame Wissensbasis geschaffen haben. Gleichzeitig hat sich eine Art akademische Umgebung zwischen Infineon und Fraunhofer EMFT etabliert: Wir betreuen gemeinsam Masteranden und Doktoranden und gehen dabei neue Ansätze und innovative Ideen an. Was ist aus Sicht von Infineon der größte Nutzen einer Kooperation mit der Fraunhofer EMFT? Dr. Pufall: Für uns ist die Qualität der Produkte, die wir herstellen und verkaufen, marktentscheidend. Und den Unterschied bei der Qualität macht oftmals das Basiswissen im Hintergrund. Leistungsfähige Sensoren etwa gibt es viele, aber viele Sensoren sind beispielsweise nicht so einfach zu miniaturisieren oder zu Multi-Sensoren zu bündeln, ohne dass sie sich gegenseitig stören. Die Fraunhofer EMFT verfügt dank ihrer Erfahrung in der heterogenen Systemintegration genau über das dazu notwendige Know-how und das ist für uns hochinteressant. Ein entscheidender Vorteil bei einer so langjährigen Zusammenarbeit ist auch, dass beide Kooperationspartner verstehen, was der andere benötigt. Einfach einen Entwicklungsauftrag nach außen zu geben funktioniert heute meines Erachtens nicht mehr. Die Technologien, mit denen wir arbeiten, sind dazu viel zu komplex

36 Unser Auftrag ist die angewandte Forschung Mind Over Digit Dr. Ramm: Unser Auftrag ist ja die angewandte Forschung und für mich ist es eine große Motivation, wenn ich meine Forschungsarbeit in einem Produkt wiederfinde, das am Markt erfolgreich ist. Was sind Ihre Ziele für die nächsten Jahre in Hinblick auf Ihre Kooperation? Dr. Pufall: Ich halte es für wichtig, dass wir unser Know-how in den Bereichen 3D-Integration, Messtechnik und Simulationsprozesse so weiterentwickeln, dass wir immer bessere und belastbarere Aussagen zur Zuverlässigkeit von Bauteilen treffen können. Wenn uns das alles gelingt, bin ich schon sehr zufrieden. Die zweite Thematik, die ich im Blick habe, ist das Wissensmanagement. Wenn man jahrelang auf einem Themengebiet so intensiv arbeiten kann wie Peter Ramm in der 3D-Integration, ist das ein enormer Vorteil. In unserem Unternehmen ist es oft nicht einfach, das existierende Wissen zu konservieren, da die Mitarbeitenden vergleichsweise häufig wechseln. Meiner Meinung nach müsste die Konservierung von Wissen, das man sich bereits erarbeitet hat, gerade bei uns in der Industrie viel stärker gefördert werden. lierten Methode kontrolliert man dagegen in festgelegten Intervallen, ob das System noch funktioniert. Aber man weiß letztlich nicht, zu welchem Zeitpunkt genau es aufgefallen ist. Ein ganz praktischer Nutzen unseres Ansatzes ist erst einmal, dass man sich dadurch Messzeit spart man kann abbrechen, sobald das Bauteil ausfällt. Was uns aber aus wissenschaftlicher Sicht viel mehr interessiert: Was passiert mit dem System, kurz bevor es ausfällt? Diese Erkenntnisse könnten uns erheblich weiterbringen in der Zuverlässigkeitsforschung. Dr. Pufall: Ich muss heute Produkte verkaufen, die null Fehler haben nicht nur am Anfang sondern auch nach 15 Jahren im Feldeinsatz. Denn das ist die Erwartung, die unsere Kunden und Kundinnen an Qualitätsprodukte haben. Es ist für unseren Erfolg ganz entscheidend, dass wir an diesen Fragestellungen gemeinsam weiterarbeiten. Dr. Ramm: Ich hoffe, wir können unsere Zusammenarbeit nicht nur fortführen, sondern sogar noch intensivieren, z.b. im Bereich der in-situ-messungen für Heterogene System- Integration dabei wird die Zuverlässigkeit heterogener Systeme unter sehr erschwerten Bedingungen getestet. Wir haben dafür im Rahmen einer strategischen Investition ein Großgerät angeschafft, in dem die heterogenen Systeme nach definierten Standards Temperatur, Feuchtigkeit, Dampf und Druck ausgesetzt werden. Das Spannende dabei ist, dass wir derzeit ein Messverfahren entwickeln, bei dem die Sensorelemente während des Tests untersucht werden. Das bedeutet, man kann ganz genau nachvollziehen, wann ein Bauteil tatsächlich ausfällt. Bei der heute in der Industrie etab- Fotolia, Andrew Ostrovsky 70 71

37 Universitäten Technische Universität München (TUM) Im Frühjahr 2016 konnte Prof. Marc Tornow dafür gewonnen werden, die Abteilung Siliziumtechnologien und Devices gemeinsam mit Prof. Ignaz Eisele zu leiten. Marc Tornow hält an der TU München die Professur für Molekularelektronik und forscht an nanoskaligen Bauelementen der molekularen Elektronik und Biosensorik. Ansätze. Aktuelle Trends in der Mikro-/Nanoelektronik von More Moore bis hin zu More than Moore stehen so immer auch im Fokus der wirtschaftlichen Rahmenbedingungen. Auch mit dem Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik (IAVT), besteht eine enge Zusammenarbeit im Rahmen gemeinsamer wissenschaftlicher Themen. Universität der Bundeswehr München Prof. Dr. Marc Tornow Prof. Dr. Christoph Kutter Prof. Dr. Joachim Wegener Mit dem Lehrstuhl für Technische Elektrophysik gibt es eine enge Zusammenarbeit mit Dr. Gabriele Schrag und Prof. Gerhard Wachutka. Dortige Forschungsschwerpunkte sind die physikalisch basierte Modellierung, die numerische Simulation sowie die Charakterisierung und Diagnostik von Fertigungsprozessen und Betriebsverhalten mikrostrukturierter Bauteile. Durch gemeinsame Forschung soll die Kompetenz der Fraunhofer EMFT auf diesem Gebiet gestärkt werden. Gemeinsame Doktorarbeiten auf verschiedenen Themengebieten in der Vorfeldforschung sind geplant. Universität Regensburg Die Fraunhofer EMFT hat eine langjährige Kooperation mit dem Institut für Analytische Chemie, Chemo- und Biosensorik der Universität Regensburg. Seit 1. Januar 2017 leitet Prof. Joachim Wegener in Regensburg die Fraunhofer EMFT Gruppe Zell-basierte Sensorik (ZBS). Joachim Wegener ist Professor für Bioanalytik und Biosensorik und arbeitet mit seiner Gruppe schwerpunktmäßig an der Entwicklung physikalischer Sensoren, mit denen es möglich ist, lebende Zellen nichtinvasiv und labelfrei zu untersuchen. Es ist das Ziel dieser neuen Initiative, die mikro- und polymerelektronischen Kompetenzen der Fraunhofer EMFT für die Zellbasierte Sensorik nutzbar zu machen und damit neue Anwendungsfelder in Bioanalytik und Biotechnologie zu erschließen. Technische Universität Dresden Seit 2013 zählt die TU Dresden zu den elf deutschen Exzellenz-Universitäten. Die Honorarprofessur von Prof. Peter Kücher an der Fakultät Elektrotechnik bildet die Basis für eine Kooperation zwischen der Fraunhofer EMFT und der Elbuniversität. Zwischen der Fakultät für Elektro- und Informationstechnik der Universität der Bundeswehr München und der Fraunhofer EMFT besteht eine intensive Zusammenarbeit nicht zuletzt aufgrund der personellen Verzahnung: Seit 2012 lehrt neben Prof. Christoph Kutter (Professur für Polytronik) auch Prof. Linus Maurer (Professur für Integrierte Schaltungen und Elektronische Bauelemente) an der Universität. Die Anfänge der Kooperation gehen auf Prof. Ignaz Eisele zurück, der zum ersten Exzellenten Emeritus der Universität der Bundeswehr München ernannt wurde und heute bei der Fraunhofer EMFT das Geschäftsfeld Siliziumtechnologien und Devices leitet. Dr. Sabine Trupp, Leiterin der Gruppe Sensormaterialien an der Fraunhofer EMFT, wurde 2015 als Habilitandin im Bereich Gassensorik an der Universität der Bundeswehr aufgenommen. Dr. Ronnie Bose, Leiter der Gruppe Polytronische Technologien an der Fraunhofer EMFT, habilitiert seit 2016 am Institut für Physik an der Universität der Bundeswehr München. Sein Forschungsgebiet umfasst die flexible Hybridintegration und Mikrosystemtechnologien. Aufgrund der komplementären Reinräume ergänzen sich die Fraunhofer EMFT und die Universität der Bundeswehr in idealer Weise. Die enge Verbindung der Universität mit der Fraunhofer EMFT zeigt sich auch durch die Zusammenarbeit im Bereich der modularen Integration innovativer und neuer Funktionalitäten und Komponenten in bestehende Silizium Standardtechnologien. Die Fraunhofer EMFT bringt dabei ihr Know-how im Bereich der Add-on Technologien und deren Kombination mit Standardtechnologien ein. Ziel des Vorhabens ist es, gemeinsam mit Industriepartnern und -partnerinnen neue Entwicklungen voranzutreiben von der risikoreichen Forschung bis hin zur Produktreife und Umsetzung. Beide Institutionen haben sich zum Ziel gesetzt, zukünftig noch enger zusammenzuarbeiten. Prof. Dr. Ignaz Eisele Prof. Dr. Linus Maurer Dr. Sabine Trupp Prof. Dr. Peter Kücher Prof. Dr. Peter Kücher beleuchtet in seinen Lehrveranstaltungen am Institut für Halbleiter und Mikrosystemtechnik (IHM) schwerpunktmäßig den Zusammenhang zwischen technologischen und wirtschaftlichen Herausforderungen, denn der globalisierte Wettbewerb bringt Veränderungen wie etwa eine Spezialisierung und Neusegmentierung der Wertschöpfungskette mit sich. Dies erfordert von Material-, Anlagen- und Chipherstellenden neue strategische Dr. Indranil Ronnie Bose 72 73

38 Besondere Ereignisse PECVD Reinigungsplasma mit umweltfreundlicher und FCKW-freier Fluorchemie Solvaclean N 74 75

39 Highlights Dieter Hemmetzberger im Gespräch mit Sonia Marin Dieter Hemmetzberger, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Fraunhofer EMFT, wurde von der Fraunhofer Gesellschaft als Ausbilder des Jahres geehrt. Seit 2013 wird der Fraunhofer-Ausbildungspreis jährlich für besondere Ausbildungsleistungen verliehen. Geehrt werden engagierte Ausbilder und Ausbilderinnen, Ausbildungsbeauftragte sowie Ausbildungsteams. Am 10. Mai 2017 war es wieder soweit im Rahmen des Fachforums Ausbildung, das 2017 in Berlin stattfand, wurde der Preis verliehen. Diesmal durfte sich Johann-Dieter Hemmetzberger, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Fraunhofer EMFT im Bereich Flexible Elektronik, über die begehrte Auszeichnung freuen. Bereits seit 2002 ist Herr Hemmetzberger Ausbilder bzw. Ausbildungsbeauftragter an der Fraunhofer EMFT und hat durch sein Engagement, seine Kompetenz und seine umfassende Betreuung vielen Auszubildenden zu einem erfolgreichen Abschluss verholfen. Dieter Hemmetzberger gelingt es immer wieder, zusammen mit den Azubis ein Team zu bilden, das von großem Vertrauen zueinander und Respekt im Umgang miteinander geprägt ist. Damit bewirkt er ein sehr großes Maß an Motivation und Interesse bei den Auszubildenden. Wichtig ist ihm, die jungen Fachkräfte nicht nur in fachlicher Sicht, sondern vor allem auch in ihren sozialen Kompetenzen und ihrem methodischen Vorgehen zu schulen. Junge Menschen sollten im Laufe ihrer Ausbildung eine eigene Persönlichkeit entwickeln. Das ist ihm als Ausbilder ein ganz besonderes Anliegen. So konnte Frau Sonia Marin im Rahmen der kompetenten Betreuung von Dieter Hemmetzberger ihre Persönlichkeit und ihre fachlichen Fähigkeiten erfolgreich aufbauen und entwickeln. Als bayerische Beste in 2016 schloss sie im Ausbildungsberuf Mikrotechnologin ihre Ausbildung ab. Projekt ecofluor für den IKU 2017 nominiert In einer Kooperation der Solvay Fluor GmbH, der Texas Instruments Deutschland GmbH, der Fraunhofer EMFT und der Muegge GmbH im ecofluor Projekt wurde ein Verfahren zur Reinigung von Beschichtungskammern in der Halbleiterfertigung entwickelt, das den Einsatz klimaschädlicher Gase vollständig vermeidet und ausserdem den notwendigen Energieaufwand verringert. Das innovative Verfahren des Projektkonsortiums wurde für den Deutschen Innovationspreis für Klima und Umwelt 2017 nominiert und hat es in die Endrunde der 15 besten Bewerbungen geschafft. Mikrochips für Handys, Laptops oder Taschenrechner werden in Anlagen der Halbleiterindustrie gefertigt, die nach jedem Arbeitsschritt gründlich gereinigt werden müssen. Bisher geschieht dies mit perfluorierten Kohlenwasserstoffen und Stickstofftrifluorid (NF 3 ) Gasen, die für die Umwelt bis zu fach schädlicher sind als das als Treibhausgas bekannte Kohlendioxid. Denn die Gase sind besonders stabil und verbleiben lange in der Atmosphäre. Das Team des ecofluor-projekts setzt auf einen alternativen Gasmix, der mit einer deutlich geringeren Menge an Fluor auskommt. Damit wäre sein Treibhauspotenzial vergleichbar mit dem des Kohlenstoffdioxids. Zusätzlich soll das neue Gas die Reinigungszeit der Maschinen verkürzen und so Kosten einsparen. Ein Team der Fraunhofer EMFT untersucht bereits seit einigen Jahren gemeinsam mit Partnern und Partnerinnen des Chemieunternehmens Solvay verschiedene Fluorgasmischungen auf ihre umweltfreundliche Anwendbarkeit. Grundsätzlich sind diese Alternativen für die Reinigung geeignet, so ihr Ergebnis. Zudem reinigen sie äußerst effizient. Im Projekt erfährt die erfolgreichste Gasmischung aus dem Labor nun den praktischen Test in der industriellen Anwendung

40 Veranstaltungen MikroSystemTechnik Kongress 2017 Die Fraunhofer EMFT organisiert jährlich wissenschaftliche Veranstaltungen in den eigenen Räumlichkeiten und präsentiert sich auf zahlreichen externen Events. So zeigt die Fraunhofer EMFT ihre neuesten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten regelmäßig auf nationalen und internationalen Fachmessen und Kongressen. Hier ein Überblick: Executive Roundtable Die Wechselwirkung zwischen physikalischen Bedingungen und den Stoffen in unserer Umgebung bietet für die anwendungsorientierte Forschung ein unerschöpfliches Themenfeld. Am 16. Februar 2017 fand an der Fraunhofer EMFT der Executive Roundtable zur Zukunft von Wartung und Wie können gasförmige Stoffe in der Umgebungsluft in Reparatur statt. In dieser Veranstaltung der TÜV SÜD festen oder flüssigen Materialien sichtbar und messbar Akademie und der deutschen Medienakademie diskutierten gemacht werden? Wie können wir Gassensoren entwickeln, Expertinnen und Experten aus Industrie und Forschung die unabhängig von Temperatur und Druck zuverlässig funktionieren? Wie können Flüssigkeiten störende Gase einfach konkrete Ansätze und Use Cases mit den Roundtable- Teilnehmerinnen und -Teilnehmern. und kostengünstig entzogen werden? Diese und viele andere Fragen faszinieren und beschäftigen die Wissenschaftler Themen waren unter anderem die Entwicklung von maschinenspezifischen Sensor-Datenbanken sowie Life-Online- tagtäglichen Forschung. Im Zentrum der Vorträge stand die und Wissenschaftlerinnen der Fraunhofer EMFT in ihrer Hilfestellungen vor Ort an den Maschinen durch AR-geführte Frage, wie sich Halbleitertechnologie und Mikroelektronik handsfree Wearables wie z.b. Head-up-Displays. Weitere Aggregatzustände zu Nutze machen. interessante Ansätze sind präventive Instandhaltungs- und Reparaturtätigkeiten durch vorausschauende Sensorik für Im Rahmen des anschließenden Get-together luden die den Consumer-Bereich. Denkbar wäre beispielsweise, dass Expertinnen und Experten der Fraunhofer EMFT die ca. Anbieter von komplexeren Produkten wie etwa Hochleistungscomputern ihr Angebot durch IoT-Ansätze um Wartungs- Diskussion ein. 90 Teilnehmerinnen und Teilnehmer zur weiteren fachlichen Online-Services erweitern. Gemeinsamer Workshop mit Yole: Fraunhofer EMFT-Direktor Prof. Kutter referierte über das The promising future of sensors in IoT Thema Sensorik im Bereich Technologieperspektiven von Smart Maintenance. Als Sinnesorgane von Dingen sind Sensoren ein Wegbereiter für den Erfolg von vernetzten Geräten in IoT-Anwendungen Fraunhofer EMFT Jahresveranstaltung doch welche Chancen und Herausforderungen bringt das für die europäische Industrie- und Forschungslandschaft? Einmal jährlich lädt die Fraunhofer EMFT Vertreterinnen und Um diese Frage drehte sich das zweite gemeinsame MEMS- Vertreter aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik zu einer Seminar von Yole Développement und der Fraunhofer EMFT Jahresveranstaltung in die eigenen Räumlichkeiten ein, um am 3. und 4. Juli in München. über die aktuellen Aktivitäten der Einrichtung zu informieren. Am 15. März 2017 stand diese Veranstaltung unter dem Expertinnen und Experten namhafter Unternehmen wie Audi, Motto Aggregatzustände. Bosch und Infineon beleuchteten Herausforderungen und Trends in den zentralen IoT-Wachstumsmärkten Industrie 4.0, Building & Automation sowie dem Automotive-Bereich aus Sicht der Industrie. Außerdem diskutierten die rund hundert Teilnehmerinnen und Teilnehmer über Neuentwicklungen im Bereich Sensorapplikationen auf dem Weg zum Next Big Thing. Forum MedTechPharma Das Forum MedTech Pharma e.v. lud am 12. Juli in den Räumlichkeiten der Fraunhofer EMFT zu einer Informationsveranstaltung zum Thema Förderprogramme für die Medizintechnik ein. Interessierte Unternehmen der Medizintechnik-Branche, aber auch Vertreterinnen und Vertreter von Universitäten, Hochschulen und außeruniversitären Forschungsinstituten konnten sich dort einen Überblick über die vielfältigen Fördermöglichkeiten auf Landes-, Bundes- und EU-Ebene verschaffen und sich auf Wunsch von den Referentinnen und Referenten individuell zu ihrer Projektidee beraten lassen. MikroSystemTechnik Kongress 2017 Deutschland gilt heute als eines der erfolgreichsten und innovativsten Länder im Bereich der Mikrosystemtechnologie. Der MikroSystemTechnik Kongress 2017 spiegelte diese Aussage wider. Rund 800 begeisterte Zuhörerinnen und Zuhörer, über hundert Vorträge und eine Ausstellung mit vierzig Unternehmen aus Bereichen wie Biosensorik, chemische Sensorik sowie Mikro-Nano-Integration, lautete die Bilanz des Verbands der Elektrotechnik (VDE), der den Kongress alle zwei Jahre organisiert. Die Fraunhofer EMFT präsentierte 2017 ein Lab-on-Chip System für die Vor-Ort DNA-Diagnostik, ein komplettes Foliensystem zur Temperaturmessung und -anzeige sowie ein Mikrodosiersystem zur Medikamentendosierung mit Silizium-Mikropumpe und Sensirion Flusssensor. Ebenfalls ein echter Mikrohingucker : die Silizium-Mikropumpe zur Unterstützung von Gassensorik in mobilen Endgeräten. Als Tagungsleiter des Kongresses betonte Prof. Christoph Kutter die Vielfalt all dieser Bereiche und die daraus resultierenden Ergebnisse und blickte optimistisch in die Zukunft: Die Weiterentwicklung der Mikrosystemtechnologie würde viele Bereiche unseres täglichen Lebens künftig noch sicherer, komfortabler und effizienter machen. Challenges and Opportunities in Packaging for Automotive Electronics: On the Road to Autonomous Driving Am 13. November fand an der Fraunhofer EMFT ein gemeinsamer Workshop mit TechSearch International zum Thema Packaging in der Automobilelektronik statt. Expertinnen und Experten aus aller Welt diskutierten dort neue Packaging- Trends und aktuelle Herausforderungen schwerpunktmäßig in Hinblick auf das Autonome Fahren. Dr. Horst Gieser von der Fraunhofer EMFT hielt einen Vortrag zum Thema Electrostatic Discharge Testing for Automotive. Forum be-flexible Vom November lud die Fraunhofer EMFT wieder zu ihrem etablierten Workshop be-flexible rund um Materialien, Herstellung, neue Technologien und Anwendungen für flexible Hybrid-Elektronik (FHE) und gedruckte Elektronik (PE) ein. Ein Novum 2017: Zum ersten Mal fand die Veranstaltung nicht in den Räumlichkeiten der Münchner Einrichtung statt, sondern auf der Messe München im Rahmen der SEMICON Europa und der productronica, Europas größter Halbleiter- Fertigungsmesse. Die räumliche und zeitliche Bündelung könnte ein Wegbereiter dafür sein, eine neue europäische Plattform für flexible Elektronik, Fertigungstechnologien und Anwendungsszenarien zu etablieren

41 Nachwuchsförderung Schülerinnen im Labor 80 81

42 Karriere an der Fraunhofer EMFT Viele junge Menschen entscheiden sich für einen Berufsstart bei der Fraunhofer EMFT. Auszubildenden in Forschung, Naturwissenschaft, Technik und Verwaltung bietet die Einrichtung einen optimalen Start in ihre berufliche Karriere. Studierende der Physik, Elektroingenieurwissenschaften, Verfahrenstechnik, Biochemie und verwandter Fachrichtungen haben die Möglichkeit, praxisnah in der angewandten Forschung mitzuarbeiten. Sie können ein Praktikum absolvieren, als wissenschaftliche Hilfskraft arbeiten, ihre Diplom-, Bachelor- bzw. Masterarbeit erstellen oder ihre Doktorarbeit schreiben. Ich arbeite seit Mai 2017 als Werkstudent in der Gruppe Lab on Chip Technologien. Mein Aufgabengebiet dort umfasst Dynamische DNA Fluoreszenzmessungen in folienbasierter Mikrofluidik mittels Schmelzkurvenanalyse und Multikanal Silizium Photomultipliern, Isotachophorese und Filterintegration in folienbasierter Mikrofluidik zur On-Chip Probenpräparation für Lab on Chip Anwendungen wie z.b. Nukleinsäuretests. Was mir an der Arbeit hier sehr gefällt, ist, dass unsere internen Projekte effektiv geplant und dann direkt umgesetzt werden. Auch meine Kolleginnen und Kollegen sind unglaublich produktiv und schnell aber gleichzeitig haben sie viel Geduld und helfen mir bei Ich arbeite im Fragen jederzeit weiter. Mein nächstes Ziel für die Zukunft ist Rahmen eines Praktikums in es, meine Masterarbeit fertigzustellen. Danach möchte der Gruppe Analyse und Test mit. Seit ich Arbeitserfahrung im Ausland sammeln. der Einarbeitung in die ESD-Thematik habe ich beim Unterstützen des Teams durch Messungen und Andrej Seb Versuchsauswertungen schon sehr viele Erfahrungen gesammelt. Die Kollegen sind sehr kompetent, gerade was das Thema ESD angeht, und alle sind sehr geduldig und hilfsbereit. So ist mir der Einstieg in das Praktikum natürlich sehr leicht gefallen. Meine Ziele für die Zukunft: Ich möchte meinen Bachelor of Science erfolgreich abschließen und danach meinen Master machen. Während des Studiums würde ich gerne Werkstudentin an der Fraunhofer EMFT bleiben. Ellen Jirutkova Ich arbeite seit dem in der Abteilung Mikrodosiersysteme als Doktorand und F&E-Prozessingenieur. Schwerpunktmäßig bearbeite und betreue ich Front & Back End- I m working as a work Fertigungsprozesse unserer Mikrodosiersysteme. student at Fraunhofer EMFT Was mir an dieser Arbeit sehr gefällt: Ich habe den since in the sector of silicon ganzen Tag abwechslungsreiche und herausfordernde technologies & Devices. My areas of responsibility Aufgabenstellungen. Besonders freut mich, dass ich an are very exciting: The main focus of my work is process einigen Projekten mit internationalen Industriepartnern control using machine learning algorithms. Furthermore, I am mitwirken konnte. Mein wichtigstes Ziel für die involved in embedded software development for NFC readers, nächste Zeit ist es natürlich, meine Promotion zu NFC tags and Bluetooth modules. This gives me the opportunity erlangen. to explore many scientific areas ranging from embedded systems to neural networks. I have met many different people here who are Henry Leistner experts in this field. My work at Fraunhofer EMFT has helped me a lot to bring the theoretical content of my studies to life: I studied different concepts at the university but they were not clear until I joined Fraunhofer EMFT. To bring it to the point: My work here is really interesting and fascinating. My career goal for the future is to make my PhD in System on Chip Technologies. Ich arbeite seit September 2017 als Manoj Rohit Vemparala Werkstudent an der Fraunhofer EMFT in der Abteilung Mikrodosiersysteme. In dieser Zeit habe ich schon in vielfältigen Aufgabenbereichen mitgearbeitet, die allesamt sehr spannend sind: Vom Entwurf von Messplatinen und -schaltungen, dem PCB Design, über Pumpenaufbau und -charakterisierung bis hin zur Messdatenauswertung. Die Arbeitsatmosphäre in unserem jungen, motivierten Team ist super. Als nächsten Schritt werde ich meinen Master machen und denke längerfristig auch über eine Promotion nach. Fabian Lickert 82 83

43 Angebote für Schülerinnen und Schüler Teilnehmerinnen des Girls Day 2017 Schon seit 20 Jahren engagiert sich die Fraunhofer EMFT für die Förderung des wissenschaftlichen und technischen Nachwuchses und bietet jungen Menschen einen Einblick in die Ausbildungs- und Studienmöglichkeiten technischer Berufe. Komm mach MINT nationaler Pakt für Frauen in MINT ist eine Initiative des Wirtschaftsstandorts Deutschland mit dem Ziel, dem Fachkräftemangel in naturwissenschaftlich-technischen Berufen entgegenzuwirken und das Innovationspotenzial von Frauen in Wissenschaft und Technik nutzbar zu machen. Fraunhofer EMFT ist seit 2009 Partnerin im Nationalen MINT-Pakt. Berufsorientierungswochen Fraunhofer-Talent-School Girls Day Mädchen-Zukunftstag am 27. April 2017 Die Fraunhofer EMFT bietet jährlich eine Berufsorientierungswoche für den wissenschaftlichen Nachwuchs an. Hier kooperiert die Einrichtung mit verschiedenen Gymnasien, Realschulen und Gesamtschulen in München und Umgebung. Die jungen Teilnehmerinnen und Teilnehmer erhalten einen Einblick in die Welt der Mikrosysteme und den Berufsalltag der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an der Fraunhofer EMFT. In der einwöchigen Berufsorientierung im Juli 2017 wurden z.b. folgende Themen behandelt: Wozu braucht man Mikroelektronik? Wie entsteht ein Mikrochip? Arbeiten im Reinraum wieso Sauberkeit so wichtig ist Was hat Plastik mit Elektronik zu tun? Flexible Systeme brauchen dünne Chips Wer kontrolliert, ob alles funktioniert und wie lange lebt ein Mikrochip? Klein, kleiner, am kleinsten winzige Pumpen Chemie und Mikroelektronik wie passt das zusammen? Was ist eigentlich ein Lab-on-Chip System? Bei der Fraunhofer-Talent-School können Jugendliche ab ca. 16 Jahren drei Tage lang angewandte Forschung hautnah erleben: In Workshops arbeiten sie gemeinsam mit Fraunhofer- Wissenschaftlern und -Wissenschaftlerinnen an aktuellen wissenschaftlichen Problemstellungen. Auch die Fraunhofer EMFT bot vom 27. bis zum 29. Oktober 2017 eine Talent School zum Thema Flexible Sensorik für die Elektronik von morgen an. Auf dem Programm standen verschiedene Workshops unter anderem zu den Themen Photolithographie, Siebdruck und Rasterelektronenmikroskopie (REM). In kleinen Gruppen durften die Teilnehmenden in den Laboren und Reinräumen der Fraunhofer EMFT selbständig Experimente durchführen und praxisbezogene Aufgaben lösen. Die sieben Schülerinnen und fünf Schüler waren das ganze Programm über motiviert und interessiert bei der Sache vor allem die Lithographie und das Siebdrucken kamen gut an. Fünf Schülerinnen der 8. und 9. Klasse hatten beim diesjährigen Girls` Day am 27. April wieder die Gelegenheit, an der Fraunhofer EMFT Laborluft zu schnuppern. Auf dem Programm standen unter anderem Namensschilder mit QR-Code und Besuche im Reinraum und Chemielabor inklusive einer Modenschau der besonderen Art: Mit der Reinraumkleidung verwandelten sich die Mädels im Handumdrehen in echte Forscherinnen. Neben spannenden Einblicken in den Berufsalltag an einer Forschungseinrichtung durfte natürlich auch der Spaß nicht zu kurz kommen! Ich habe interessante Dinge gelernt. (Schulnote) Das Laserlabor und Mikroskopieren haben mir am besten gefallen! Der Tag hat Spaß gemacht. (Schulnote) Es hat mir sehr viel Spaß gemacht, besonders die Reinräume fand ich sehr interessant! Alles war cool, aber einen Reinraum zu sehen war ziemlich cool! 84 85

44 Presse und Medien MAGNOLIA Mikropumpen-Treiber IC 86 87

45 Presse und Medienarbeit n e U e PROJe KTe Life ScienceS HYGIENE-CHECK fluoreszenz-basierte nachweismethoden Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll ein Komplettsystem zum schnellen Vor-Ort-Nachweis von multiresistenten gramnegativen Stäbchenbakterien (MRGN-Bakterien) direkt aus Probenmaterial ohne Probenaufbereitung entwickelt werden. Medikamentendosierung Dosierung im Miniformat Redakteur: Doris Popp Sensirion und die Fraunhofer- Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörper-Technologien (EMFT) haben in einem gemeinsamen Projekt die Siliziummikropumpe der Fraunhofer EMFT mit dem Einweg- Durchflusssensor LD20 von Sensirion kombiniert. Das entwickelte Einweg-Modul misst gerade einmal 35 x 15 x 5 mm 3 und ist ein hochintegriertes mikrofluidisches System. Es basiert auf dem Einweg- Einweg-Modul zur Medikamentendosierung Durchflusssensor LD20 von Sensirion, (Bild: Sensirion) der kleinste Flussmengen misst, Fehler sensitiv detektieren und damit beispielsweise Querflüssen und Paravasation entgegenwirken kann. Die Mikropumpe der Fraunhofer EMFT wurde nahtlos in den verlängerten Flusskanal des Sensors integriert und erreicht trotz ihrer winzigen Grösse je nach Pumpentyp noch Förderraten mit Wasser von bis zu 1000 µl/min. Das minimal dosierbare Hubvolumen beträgt 50 Nanoliter. Das Einweg-Modul eröffnet neue Möglichkeiten für tragbare und digitale Anwendungen zur vereinfachten Patienten-Compliance. Mikroelektronik Höchstintegrierte Chips: Superhirne fürs IoT-Zeitalter Autor / Redakteur: Katrin Tina Möbius * / Dr. Anna-Lena Idzko Multiresistente gramnegative Stäbchenbakterien (MRGn) haben als Verursacher nosokomialer (Krankenhaus-)infektionen an Bedeutung gewonnen. Aktuell erfolgt der nachweis von MRGn unter Verwendung der konventionellen, zeitintensiven mikrobiologisch-kulturellen Verfahren. Da Standardantibiotika bei MRGninfektionen weitgehend unwirksam sind, könnte eine frühere erkennung und schnellere entscheidung über geeignete Therapiemaßnahmen sogar lebensrettend sein. Zudem können sich MRGn auch auf unbelebten Oberflächen ausbreiten, eine Detektion direkt vor Ort könnte dazu beitragen, ihre Verbreitung verhindern. Das geplante System soll eine schnelle Vor-Ort-erkennung von MRGn ermöglichen. Geplant ist die entwicklung einer fluoreszenz-basierten nachweismethode und deren integration in ein Messgerät. Dort soll der nachweis direkt aus dem Probenmaterial ohne aufwendige Probenaufbereitung erfolgen. Die erkennung der MRGn erfolgt über einen spezifischen nachweis bakterieller PROJeKTLeiTUnG fraunhofer emft Sensormaterialien Hansastraße 27 d, München Proteine. Liegen diese vor, wird im nachweisassay ein fluoreszenzsignal generiert. Die Konzeption des funktionellen Probegefäßes und des Gesamtsystems orientiert sich an den Anforderungen des klinischen Umfelds. Am Gesamtsystem erfolgt dann eine mikrobiologische Validierung des nachweisverfahrens mit Realproben. im Gegensatz zu konventionellen, zeitintensiven mikrobiologisch-kulturellen Verfahren soll der schnelle Vor- Ort-nachweis in kurzer Zeit über das Vorliegen von MRGn-Bakterien im Probenmaterial informieren. Als phänotypischer nachweis ist er unabhängig von genetischer Variabilität. im Vergleich zu derzeit angewendeten Methoden stellt das einen entscheidenden fortschritt dar. PROJeKTPARTneR Asklepios Kliniken GmbH; GBn Systems GmbH; Universität Regensburg 33 Copyright Vogel Business Media Reifendrucksensor (Infineon, Sensonor, SINTEF), hergestellt mit der von der Fraunhofer EMFT patentierten 3D-Technologie.(Bild: Fraunhofer EMFT) Elektronische Geräte werden immer kleiner, flacher und multifunktionaler und mit ihnen die mikroelektronischen Systeme. Aktuell gewinnt die 3D-Integration noch einmal an Bedeutung, denn sie ermöglicht hochintegrierte smarte Sensorsysteme, wie sie für das Internet of Things gebraucht werden. Chips verfügen heute über so komplexe Funktionalitäten, dass sie als Mini-Computer bezeichnet werden könnten: Ultra-miniaturisierte elektronische Gehirne in Anlehnung an ein großes Europäisches Projekt e-brains die auch mit Sensorik ausgestattet sind, quasi den Sinnesorganen der Dinge. Möglich macht das insbesondere eine hoch-performante 3D-Integration, bei der die Einzel-komponenten vertikal gestapelt und mit elektrischen Durchkontaktierungen und Chip-Verbindungen zu einem höchstintegrierten mikroelektronischen System verbunden werden. Als Peter Ramm und sein Team von der Fraunhofer-Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFT bereits vor ca. 30 Jahren anfingen, sich mit der dreidimensionalen Integration mikroelektronischer Systeme zu beschäftigen, galten sie in der damaligen Mikroelektronikwelt noch als Exoten. Davon kann heute keine Rede mehr sein: Inzwischen hat sich die 3D-Integration als Schlüsseltechnologie etabliert, um mikroelektronische Systeme immer kleiner und gleichzeitig leistungsfähiger zu machen. Das Prinzip der 3D-Integration ist einfach erklärt: Die oft heterogenen Komponenten eines Chips werden übereinander gestapelt 88 89

46 das und Presse und Medienarbeit IT-Security Fraunhofer eröffnet Zentrum für sichere vernetzte Systeme in München Redakteur: Franz Graser Das Münchner Leistungszentrum Sichere Vernetzte Systeme der Fraunhofer-Gesellschaft unterstützt Unternehmen bei der digitalen Transformation. Es bietet darüber hinaus eine interdisziplinäre Forschungsplattform mit den Schwerpunkten Produktionstechnik, Mobilität und Gesundheit. Mikroelektronik Nachrichten, Ausgabe 68 / September Fortsetzung Datum Auflage Seite 17 Ein Röhrchen zum Druckablassen Ein neues, schonendes Operationsverfahren verbessert die Behandlung des grünen Stars. Dabei wird ein winziger Stent ins Auge gesetzt VON ANNE BRUNING Grüner Star klingt wie eine Variante des grauen Stars, bei dem sich die Linse trübt. Die beiden Augenkrankheiten unterscheiden sich aber grundlegend. Denn während sich bei grauem Star die eigene Linse durch eine Linse aus Kunststoff ersetzen lässt, steht beim grünen Star kein medizintechnisches Ersatzteil zur Verfügung. Bei dieser Krankheit, auch Glaukom genannt, wird durch einen erhöhten Augeninnendruck nach und nach der Sehnerv geschädigt. Und wenn diese wichtige Schaltstelle ins Gehirn nicht mehr funktioniert, erlischt das Augenlicht. Jedes Jahr erblinden in Deutschland etwa Menschenaufgrund eines Glaukoms. Dieses schlimme Schicksal soll nun ein neuer, schonender Eingriff verhindern helfen: die minimalinvasive Glaukomchirurgie, kurz MIGS. Die Methode wurde kürzlich auf dem Kongress der Deutschen Ophthalmolo gischen Gesellschaft (DOG) in Berlin vorgestellt und von den Augenexperten einhellig als Fortschritt begrüßt. Die minimalinvasiven Glaukomimplantate können die extrem schwerwiegende Erblindung im hohen Alter verhindern, die auch heute noch in Deutschland vorkommt", sagt Norbert Pfeiffer, Direktor der Klinik und Poliklinik für Augenheilkunde der Universitätsmedizin Mainz. Gereizte Bindehaut Bei vielen Patienten hat ein schwerer Verlauf damit zu tun, dass die Krankheit oft erst spät entdeckt wird und dass die Standardbehandlung eine lästige ist: Augentropfen. Je nach Therapieschema müssen täglich ein bis vierverschiedene Präparate eingeträufelt werden, einige Mittel sogar zweimal am Tag. Noch dazu haben die Augentropfen auf Dauer Nebenwirkungen. Die Wirkstoffe selbst sowie die oft enthalte nen Konservierungsstoffe reizen die Bindehaut und führen zu einer verminderten Befeuchtung der Augen oberfläche, trockenes Auge genannt. Trabekulektomie. Bei diesem Eingriff wird dem Kammerwasser, das die Linse umgibt und dessen Abfluss bei grünem Star gestört ist (siehe Grafik), ein neuer Ausgang unter die Bindehaut gebahnt. Dafür muss die Bindehaut des Auges auf einerfläche von fünfmal fünfmillimetern geöffnetwerden. Auch per Lasertherapie versuchen Ärzte, den Abfluss zu verbessern. DieWirkung dieses Eingriffs ist jedoch begrenzt. Er hält nicht länger vor als fünf Jahre und kann darüber hinaus zu Vernarbungen führen, die spätere chirurgische Eingriffe erschweren", sagt Erb. Die minimalinvasive Glaukom- schon durch Umbauprozesse derart verdichtet, dass auch ein Stent nicht So kommt es, dass nur gut die mehr viel hilft", sagt der Augenchirurg. Die Erfolgsrate bei über 80 Hälfte der Glaukom-Patienten die Tropfen regelmäßig nimmt. Bei den Jährigen sei daher relativ gering. übrigen verschlimmert sich dann Ansonsten komme der winzige jedoch die Krankheit", sagt Carl Erb, Stent aus seiner Sicht zum Beispiel Ärztlicher Leiter deraugenklinik am für diejenigen Glaukompatienten Wittenbergplatz in Berlin. infrage, die allergisch gegen die Augentropfen sind oder andereunver Lange Zeit konnte er seinen Patienten als Alternative zur medikamentösen Therapie nur eine relativ Auch wenn eine schwere Form des träglichkeitsreaktionen haben. aufwendige Operation anbieten, die trockenen Auges vorliegt oder jemand Kontaktlinsen trägt, kann der minimalinvasive Eingriff eine gute Wahl sein. Darüber hinaus gebe es Patienten, die Schwierigkeiten haben, die Tropfen zu handhaben etwa weil siezittern, Koordinationsschwierigkeiten haben oder zu wenig Kraft. Auch bei ihnen kann ein Stent eine gute Alternative sein", sagt Erb. Ein Röhrchen ins Auge gesetzt zu bekommen, ist nicht gerade preiswert. Der Materialpreis für den Stent beträgt bis Euro, für den Eingriff inklusive Überwachung und Behandlung nach der Operation erhält der Augenchirurg rund 400 Euro. Die gesetzlichen chirurgie dagegen ist sanft und Krankenkassen übernehmen jedoch in der Regel die Kosten. Wenn wirksam zugleich. Der Augenarzt platziert ein winziges Röhrchen, Stent man genannt, in die feinen Abflusskanälchen des Kammerwassersys- vergleicht, wie viel ansonsten für die Augentropfen bezahlt werden müsste, hat sich der Eingriff bereits nach zwei bis zweieinhalb Jahtems, unter die Lederhaut oder unter die Bindehaut. Diese Röhrchen sind lediglich wenige Millimeren rentiert", sagt Carl Erb. Letztlich geht es bei der Therapie ter langund einendrittelmillimeter des Glaukoms fast immer darum, breit damit die kleinsten Implantate, die es überhaupt gibt. regulieren. Das Kammerwasser ver- den Druck des Kammerwassers zu Sie sind mit bloßem Auge kaum sorgt die Augenlinse und die Hornhaut mit Nährstoffen. Eswird in der zu erkennen und werden mithilfe eines Operationsmikroskops eingesetzt. Der Schnitt in die Hornhautist hinteren Augenkammer gebildet, strömt durch die Pupille in die vordere Kammer und fließt über feine so klein, dass er nicht genäht werden muss. Der Eingriff erfolgt unter Kanälchen im Kammerwinkel, das örtlicher Betäubung und dauert lediglich eine Viertelstunde. Trabekelwerk, wieder ab. Bei der häufigsten Form des grünen Stars, dem Offenwinkelglau- Der Berliner Glaukom-Experte ist froh über die neue chirurgische kom, erfolgt der Abfluss des Kammerwassers zu langsam. Dadurch Option. Allerdings komme sie nicht für alle Patienten infrage, räumt er erhöht sich der Augeninnendruck, ein. Bei sehr alten Menschen zum was sich bis hinter den Glaskörper Beispiel sind die feinen Abflusskanälchen, das Trabekelwerk, oft ihren Sehzellen unddersehnerv auswirkt, wo sich die Netzhaut mit be Das anwendungsorientierte Zentrum bietet ein vielschichtiges Angebot für ein sicheres Internet der Dinge. Die Ministerialrat Dr. Stefan Wimbauer, Prof. Dr. beteiligten Unternehmen profitieren von Christoph Kutter, Prof. Dr. Claudia Eckert, einer engen Verzahnung von Forschung Prof. Dr. Rudi Knorr und Prof. Dr. Georg und Technologietransfer, sodass sie die Sigl präsentierten das neue Leistungszentrum (von li. nach re.).(bild: Ergebnisse direkt verwerten können. Fraunhofer MARKUS JUERGENS) Nur durch die enge Zusammenarbeit zwischen den Unternehmen und den Forschungseinrichtungen können schon heute Lösungen für die digitale Zukunft entstehen, und die Transformation kann gelingen, sagte Dr. Stefan Wimbauer, Ministerialrat im Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie. Geforscht wird in den Bereichen Vernetzte Verkehrssysteme (Car2X), Industrieautomatisierung (Industrie 4.0), Medizintechnik (Smart Health) und Heimautomatisierung (Smart Home). Artikel dienen nur zur persönlichen und internen Information. Vervielfältigung oder Verbreitung ist nicht gestattet. Fortsetzung

47 Wissenschaftliche Aktivitäten Schwingquarz zur Untersuchung der Zellmechanik 92 93

48 Wissenschaftliche Veröffentlichungen und Vorträge EDX-Analyse am REM In Wissenschaft und Forschung ist der kommunikative Austausch von besonderer Bedeutung. Daher haben Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Fraunhofer EMFT auch im Jahr 2017 ihre Erkenntnisse in unterschiedlichen Formen veröffentlicht. Die folgende Zusammenstellung zeigt eine kleine Auswahl der wissenschaftlichen Publikationen und Vorträge. Veröffentlichungen Stephan Altmannshofer, Jamila Boudaden, Robert Wieland, Ignaz Eisele, Christoph Kutter Akram El Hasni, Stefan Pfirrmann, Anett Kolander, Microwave plasma assisted process for cleaning and Erwin Yacoub George, Martin König, Christof Landesberger, deposition in future semiconductor technology Anja Voigt, Gabi Grützner, Uwe Schnakenberg 2017 Global Conference on Polymer and Composite Materials Six-layer lamination of a new dry film negative-tone (PCM 2017), Guangzhou, China, Mai 2017 photoresist for fabricating complex 3D microfluidic devices Peter Ramm, Gilles Poupon, Pascal Courderc, Markus Leitgeb, Microfluid Nanofluid, DOI /s , Maaike M. Visser Taklo Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 13. Februar 2017 The Advancement of Device Packaging A Resume on IMAPS DPC 2017 Josef Weber, Peter Ramm Journal Advancing Microelectronics, Super-Brains for the IoT Age Vol. 44 No. 3, Mai/Juni 2017 Fraunhofer VμE Microelectronics News, February 2017, p. 3 Montserrat Fernández-Bolaños, Wolfgang A. Vitale, Jamila Boudaden Mariazel Maqueda López, Adrian M. Ionescu, Ilja Ocket, SMART HVAC SENSORS FOR SMART ENERGY Walter De Raedt, Amin Enayati, Armin Klumpp, Smart Systems Integration Proceedings, Cork, Irland, 2017 Reinhard Merkel, Josef Weber, Peter Ramm 3D TSV based high frequency components for RF IC and Michael Henfling, Ursula Gossner, Christoph Kutter, RF MEMS applications Walter Hansch, Sabine Trupp IEEE Xplore, Juli 2017 Simultaneous optical and electrical CO 2 detection in one sensitive film Martin Peterlik, Josef Kölbl, Leonhard Sturm Sensors and Actuators B: Chemical, Volume 241, Phase Noise Evaluation of a Novel Low-Noise Field Effect 31. März 2017, Pages Transistor Applied Research Conference (ARC), München, 7. Juli 2017 Christoph Jenke, Jaume Pallejà Rubio, Sebastian Kibler, Johannes Häfner, Martin Richter, Christoph Kutter Orsolya Lang, Laszlo Kőhidai, Joachim Wegener The Combination of Micro Diaphragm Pumps and Flow Label-free profiling of cell dynamics: A sequence of Sensors for Single Stroke Based Liquid Flow Control impedance-based assays to estimate tumor cell invasiveness in vitro Sensors 2017, 17, 755; doi: /s , 3. April 2017 Experimental Cell Research, Juli 2017 Jamila Boudaden, Armin Klumpp, Hanns-Erik Endres, Ignaz Eisele Capacitive CO 2 Sensor Eurosensors 2017, Paris, France, September 2017 Proceedings 2017,1(4), 472; doi: / proceedings Johannes Weber, Karim T. Kaschani, Horst Gieser, Heinrich Wolf, Linus Maurer, Nicolai Famulok, Reinhard Moser, Krishna Rajagopal, Michael Sellmayer, Anmol Sharma, Heiko Tamm Correlation study of different CDM testers and CC-TLP EOS/ESD Symposium, Westin La Pal. Tucson, USA, September 2017 Johannes Weber, Wolfgang Reinprecht, Horst Gieser, Heinrich Wolf, Linus Maurer Correlation Limits between Capacitively Coupled Transmission Line Pulsing (CC-TLP) and CDM for a Large Chip-on-Flex Assembly EOS/ESD Symposium, Westin La Pal. Tucson, USA, September 2017 Indradumna Banerjee, Tagrid Salih, Anna Ohlander, Aman Russom Three dimensional Slipdisc aimed at viral load detection HIV and Hepatitis Nordic Conference, Stockholm, September 2017 Peter Ramm, Josef Weber, Rolf Aschenbrenner, Michael Töpper MEMS/IC-System Produktion mittels 3D- und Panel-Integration VDI/VDE Regionalmagazin Technik in Bayern, Ausgabe 05/2017, S Anna Ohlander, Andrej Seb, Indranil Bose, Thomas Ganka, Florian Wiest, Christoph Kutter Dynamic fluorescence measurements on DNA microarrays in foil-based microfluidics using multichannel Silicon Photomultipliers MikroSystemTechnik Kongress 2017, München, Oktober 2017 Johannes Häfner, Anna Bauer, Yining Tian, Sebastian Kibler, Martin Richter, Christoph Kutter Entwicklung eines geregelten Mikrodosiersystems zur kontrollierten Flüssigkeitsdosierung MikroSystemTechnik Kongress 2017, München, Oktober 2017 Martin Richter, Martin Wackerle, Yücel Congar, Andreas Drost, Johannes Häfner, Siegfried Röhl, Sebastian Kibler, Jürgen Kruckow, Christoph Kutter Miniaturisierung von Mikromembranpumpen für die Integration in Mobilfunkgeräte MikroSystemTechnik Kongress 2017, München, Oktober 2017 Tekfouy Lim, Ekta Sharma, David Borggreve, Emmanuel Pistono, Sylvain Bourdel, Erkan Nevzat Isa, Frank Vanselow, Philippe Ferrari, Linus Maurer 3Slow-wave coplanar strip line based Low-power 80-GHz Voltage Control Oscillator on 22-nm FDSOI technology IEEE Asia-Pacific Microwave Conference, Kuala Lumpur, Malaysia, November 2017 Pragoti Pran Bora, David Borggreve, Frank Vanselow, Erkan Isa, Linus Maurer Low-Voltage Low-Distortion Sampling Switch Design in 22 nm FD-SOI CMOS Technology ICECS2017, IEEE, Batumi, Georgien, Dezember

49 Wissenschaftliche Veröffentlichungen und Vorträge Arbeiten mit Zellproben in der Sterilbank Stephan Altmannshofer, Jamila Boudaden, Robert Wieland, Ignaz Eisele, Christoph Kutter Microwave plasma assisted process for cleaning and deposition in future semiconductor technology Global Conference on Polymer and Composite Materials 2017, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering (2017) , doi: / x/213/1/ Christian R. Engst, Mathias Rommel, Christian Bscheid, Ignaz Eisele und Christoph Kutter Bulk lifetime characterization of corona charged silicon wafers with high resistivity by means of microwave detected photoconductivity Journal of Applied Physics, Vol. 122 (2017), S Vorträge Joachim Wegener Profiling the Pharmacology of GPCRs using a Whole-Cell Biosensor Batsheva de Rothschild Seminar on New Concepts in Biosensing 2017, Totes Meer (Israel), 13. Februar 2017 Indranil Ronnie Bose, Patrick Gest, Christof Landesberger, Christoph Kutter Roll-to-Roll processed foil inlay as an electrostatic chuck for flexible thin semiconductor wafer handling Smart Systems Integration, International Conference and Exhibition on Integration issues of Miniaturized Systems, Cork, Irland, März 2017 Axel Wille Mikroentgaser - Gasförmiges dem Flüssigen entziehen Fraunhofer EMFT Jahresveranstaltung, München, 15. März 2017 Axel Wille Entgasen von Flüssigkeiten in der Mikrofluidik microtec Südwest Clusterkonferenz, Freiburg, März 2017 Christof Landesberger Hybrid integration of thin silicon devices on and in flexible film substrates Printed Electronics Europe, Berlin, Mai 2017 Joachim Wegener Profiling the Pharmacology of GPCRs using Impedimetric Monitoring of Cell-Based Assays Affinity 2017, Paris, Frankreich, 26. Juni 2017 Axel Wille The Role of Micro Diaphragm Pumps in Medical Technologies IHK Lübeck, 4. Juli 2017 Jamila Boudaden Capacitive CO 2 sensor Eurosensors Conference 2017, Paris, France, September 2017, oral presentation Jamila Boudaden, Armin Klumpp, Christine Hecker, Ignaz Eisele, Yvonne Joseph Functionalized nanoparticles for CO 2 sensors NANOSMAT Conference 2017, Paris, France, September 2017, oral presentation Peter Ramm, Montserrat Fernández-Bolaños, Josef Weber Invited Talk: Low-Temperature 3D Integration Processes for Advanced Sensor Systems International Conference on Functional Integrated nano Systems nanofis, Graz, November 2017 Joachim Wegener Monitoring Living Cells with Physical Transducers Fraunhofer IGB, Stuttgart, 24. April 2017 Jamila Boudaden Invited Talk: An approach to reduce greenhouse gases in the semiconductor industry using F2 for CVD chamber cleaning 1st International Materials Science and Engineering for Green Energy Conference, Ifran, Marokko, Mai 2017 Anna Ohlander, Indranil Bose, Duncan Njenda, Ujjwal Neogi, Christoph Kutter, Aman Russom Lab-on-foil Based Portable Micro-PCR for POC Nucleic Acid Testing of HIV-1 microtas, Savannah, Georgia, USA, Oktober 2017 Peter Ramm Invited Talk: Si Technologies, Devices and 3D Integration at Fraunhofer EMFT LETI Technical Seminar, Grenoble, France, November

50 Masterarbeiten Promotionen Rita Siris Development of and catalysts for a nitrate sensor application Master Thesis, Ludwig-Maximilians-Universität München Betreuer: Dr. Armin Klumpp Lorenz Grünerbel Construction of a Bluetooth-Controlled Micro-Dosing System for Future Use in Lung Cancer Detection Applications with Dog Noses Master Thesis, Technische Universität München Betreuer: Dr. Sebastian Kibler Patrick Schweimer Herstellung und Charakterisierung von elektrischen Kontaktierungen zwischen Folienbauteilen Masterarbeit, Hochschule München Betreuer: Johann Dieter Hemmetzberger Bassem Badawi IR-Multi-Gasanalysator mittels MEMS-Fabry-Pérot-Interferometer Masterarbeit, Hochschule München Betreuer: Karl Neumeier Nagammai Nagasaravanan Design Development of an Integrated Circuit for a PowerFET Current Sensing used in a DC-DC Converter Master Thesis, Technische Universität Hamburg-Harburg Betreuerin: Bernadette Kinzel Stefan Schnell Herstellung und Charakterisierung von Metamaterialstrukturen in mm-wellen Bereich Masterarbeit, Technische Hochschule Deggendorf Betreuer: Andreas Drost Matthias Steinmaßl Development of Capacitive Chemical Gas Sensors for Carbon Dioxide and Humidity Master Thesis, Technische Universität München Betreuerin: Dr. Jamila Boudaden Sebastian Kibler Zwei-Phasen-Strömungssensor für die geregelte Mikrodosierung von Mineralöl in einem autarken Dosiersystem Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Ingenieurwissenschaften (Dr.-Ing.) der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Universität der Bundeswehr München Die Doktorarbeit entstand im Zeitraum von 2011 bis 2016 an der Fraunhofer-Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörper- Technologien EMFT in München. Die Dissertation wurde am 4. November 2016 an der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Universität der Bundeswehr München eingereicht und am 16. März 2017 erfolgreich ( magna cum laude ) verteidigt. Die Arbeit wurde durchgeführt bei Prof. Dr. Christoph Kutter. Anna Ohlander Foil-based Lab-on-Chip technologies for advanced Point-of-Care molecular diagnostics Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Teknologie doktor (Tekn. Dr.) des KTH Royal Institute of Technology, School of bioteknologi (BIO), Stockholm, Schweden. Die Doktorarbeit selbst entstand im Zeitraum von 2010 bis 2017 an der Fraunhofer-Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFT in München. Die Dissertation wurde am 26. April 2017 am KTH Royal Institute of Technology, School of bioteknologi (BIO), Proteomics och nanobiotechnology (Clinical Microfluidics and Nanobiotechnology), Stockholm, Schweden, eingereicht und am 19. Mai 2017 erfolgreich verteidigt. Die Arbeit wurde durchgeführt bei Associate Professor Aman Russom. Christian Götz Expanding the Scope of Impedance Spectroscopy for the Analysis of Adherent Cells: Electrode Material, Electrode Design and Data Analysis Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Naturwissenschaften (Dr. rer. nat.) der Fakultät für Chemie und Pharmazie der Universität Regensburg Die Doktorarbeit entstand in der Zeit von Januar 2013 bis Oktober 2017 an der Fraunhofer-Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFT in Regensburg und am Lehrstuhl für Analytische Chemie, Chemo- und Biosensorik der Universität Regensburg. Die Dissertation wurde am 13. Oktober 2017 an der Fakultät für Chemie und Pharmazie der Universität Regensburg eingereicht und am 5. Dezember 2017 erfolgreich ( magna cum laude ) verteidigt. Die Arbeit wurde durchgeführt bei Prof. Dr. Joachim Wegener 98 99

51 Patente Interdigital-Elektroden für ein impedanzbasiertes Monitoring tierischer Zellen Mobilgerät zum Bestimmen eines Bestandteils in Umgebungsluft Martin Richter, Christof Jenke, Siegfried Röhl, Christoph Kutter DE System zur Durchführung einer berührungslosen Messung an einer Probe und Probenträger Anna Ohlander, Gerhard Klink, Karlheinz Bock, Aman Russom DE Pumpe mit polygonförmigem Piezo-Membranwandler Martin Richter, Yücel Congar, Klaus Heinrich, Martin Wackerle, Waltraud Hell DE Strukturierter Schichtverbund Christof Landesberger, Dieter Bollmann, Waltraud Hell, Gerhard Klink DE CO2 Sensor and Method for Manufacturing Same Jamila Boudaden, Benjamin Gruber WO Sensoranordnung für ein Vakuumtherapiesystem, Vakuumtherapiesystem mit Sensorfunktionalität und Analyseverfahren Gerhard Mohr, Anna Hezinger, Sabine Trupp, Jennifer Schmidt, Matthias Stich DE Test station and method for testing fluidic components Jürgen Kruckow, Sebastian Kibler, Martin Richter DE Mikrodosiersystem Martin Richter, Martin Wackerle, Sebastian Kibler DE Freistrahldosiersystem mit Dosierüberwachung Martin Richter, Martin Wackerle, Sebastian Kibler DE Freistrahldosiersystem zur Verabreichung eines Fluids in oder unter die Haut Martin Richter, Martin Wackerle, Christian Wald DE Freistrahldosiersystem für das Auge Martin Richter, Axel Wille, Christian Wald DE

52 Kontakt Anfahrt und Ansprechpersonen Fraunhofer-Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFT Sensormaterialien Dr. Sabine Trupp Tel.: emft.fraunhofer.de Mikrodosiersysteme Dr. Martin Richter Tel.: emft.fraunhofer.de Hansastrasse 27 d München Phone: Fax: Siliziumtechnologien und Devices Prof. Dr. Ignaz Eisele Tel.: Ignaz.Eisele@ emft.fraunhofer.de Circuits & Systems Prof. Dr. Linus Maurer Tel.: Linus.Maurer@ emft.fraunhofer.de Direktor Prof. Dr. Christoph Kutter Tel.: Christoph.Kutter@ emft.fraunhofer.de Marketing, Kommunikation und Strategie Pirjo Larima-Bellinghoven Tel.: Pirjo.Larima-Bellinghoven@ emft.fraunhofer.de Business Development Strategic Projects Prof. Dr. Peter Kücher Tel.: Peter.Kuecher@ emft.fraunhofer.de Dr. Peter Ramm Tel.: Peter.Ramm@ emft.fraunhofer.de Flexible Systeme Prof. Dr. Marc Tornow Tel.: Marc.Tornow@ emft.fraunhofer.de Christof Landesberger Tel.: Christof.Landesberger@ emft.fraunhofer.de Dr. Indranil Ronnie Bose Tel.: Indranil.Bose@ emft.fraunhofer.de Zell-basierte Sensorik Prof. Dr. Joachim Wegener Universitätsstr Regensburg Telefon Joachim.Wegener@ emft.fraunhofer.de Analytik und Technologien Karl Ring Argelsrieder Feld Weßling Telefon Karl.Ring@ emft.fraunhofer.de

53 Kontakt Impressum Zentrum für Verbindungstechnik in der Elektronik ZVE Fraunhofer EMFT Jahresbericht 2017 Oberpfaffenhofen Argelsrieder Feld Weßling Telefon: Telefax: Ansprechpersonen Dr. -Ing. Frank Ansorge Tel.: Frank.Ansorge@ emft.fraunhofer.de Günter Paul Tel.: Guenter.Paul@ emft.fraunhofer.de Herausgeber: Fraunhofer EMFT Hansastrasse 27d München Tel.: Fax.: Direktor der Einrichtung: Prof. Dr. Christoph Kutter Tel.: Redaktion: Pirjo Larima-Bellinghoven Regina Böckler Simone Brand Tina Möbius Jonas Müller Bei Abdruck ist die Einwilligung der Redaktion erforderlich. Titelbild: Optische Kontrolle Ballgrid Array Bild Zwischenseite (S. 2/3 und S. 106/107): Ballgrid Array im Reparaturprozess Bildnachweis: S. 12, 13, 66, 82 und 83: privat S. 69, 79, 80/81, 85: Fraunhofer EMFT S. 71: Fotolia, Andrew Ostrovsky Hintergrundbild S. 47: Wikimedia Commons/ National Institute of Health and Infectious Diseases Alle übrigen Bildrechte bei der Fraunhofer EMFT zusammen mit Bernd Müller Fotografie Maximilianstrasse Augsburg Layout/Satz: Silke Paul Tel.: Anmeldung@ emft.fraunhofer.de Monika Schmidt Tel.: Anmeldung@ emft.fraunhofer.de Dirk Schröder Tel.: Dirk.Schroeder@ emft.fraunhofer.de Jürgen Weise Tel.: Juergen.Weise@ emft.fraunhofer.de Regina Böckler Simone Brand Druck: Förster & Borries GmbH & Co. KG Industrierandstraße Zwickau Fraunhofer EMFT München, April