INSTITUT FÜR MIKRO- UND NANOTECHNOLOGIE MNT

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1 NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs FHO Fachhochschule Ostschweiz INSTITUT FÜR MIKRO- UND NANOTECHNOLOGIE MNT

2 Bei uns ist kleines ganz GROSS Das Institut für Mikro- und Nanotechnologie MNT lebt den mikrotechnischen Systemgedanken. Für unsere Kunden entwickeln wir Systeme, bei denen die kleinsten Strukturen im Mittelpunkt stehen. Von Nanopartikelkompositen über Dünnschichtprozesse bis hin zur Entwicklung von Mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) inklusive optischer Funktionalität, sind wir angefangen beim Design über die Simulation, die Fertigung bis hin zur Analytik ein kompetenter und tatkräftiger Partner. Für die effiziente Umsetzung verfügen wir über modernste Labore sowie einen grossen Park an Instrumenten und Prozessanlagen. Über dreissig erfahrene Ingenieure, Wissenschaftler und Techniker unterstützen Sie bei Ihrer «Miniaturisierung» sprechen Sie uns an! André Bernard Prof. Dr. André Bernard Leiter Institut für Mikro- und Nanotechnologie MNT

3 INSTITUT FÜR MIKRO- UND NANOTECHNOLOGIE MNT WAS WIR FÜR SIE TUN KÖNNEN Prof. Dr. sc.nat. André Bernard Institutsleiter Prof. Dr. sc.nat. Samuel Affolter Prof. Dr. sc.nat. Rudolf Buser Prof. Dr. rer.nat. Martin Gutsche Prof. Dr. rer.nat. Markus Michler Das Institut für Mikro- und Nanotechnologie betreibt angewandte Forschung und Entwicklung und führt Auftragsarbeiten, Dienstleistungen sowie Produktionen von Kleinserien in Kooperation mit der Industrie durch. Für eine erfolgreiche Zusammenarbeit steht eine hervorragende Infrastruktur zur Verfügung. Neben modernsten Reinräumen mit über 600 m2 Reinraumfläche (ISO 5-7) sind weitere gut ausgerüstete Labors vorhanden. Seine qualitativ hochstehenden Lehr- und Forschungsarbeiten stellt das Institut MNT in mehreren Kompetenzfeldern, zahlreichen Projekten, Publikationen und Auszeichnungen unter Beweis. Aus- und Weiterbildung ist eines der wichtigsten Produkte der NTB und hat auch einen besonderen Stellenwert am Institut MNT. Im Bachelorstudiengang Systemtechnik engagiert sich das MNT mehrheitlich für die Studienrichtungen Mikrotechnik und Photonik. Mitarbeitende 5 Dozierende 23 wissenschaftlich Mitarbeitende 4 TechnikerInnen NTB Institut für Mikro- und Nanotechnologie MNT Werdenbergstrasse Buchs mnt@ntb.ch

4 KRÄFTE MESSEN UND GEFÜHLVOLL ZUPACKEN Zusammen mit der Firma Femtotools AG in Zürich wurde eine neue Generation von Mikropinzetten und Kraftsensoren auf MEMS-Basis entwickelt und auf Wafer-Level hergestellt. Ein elektrostatischer Aktor (Comb Drive) bewegt den Greifer, die Kontrolle der Anpresskraft erfolgt mit Hilfe eines empfindlichen kapazitiven Sensors. Die Kraftsensoren werden zudem gemeinsam mit der ETH Zürich zur Messung kleinster Kräfte im Nano-Newton-Bereich weiterentwickelt.

5 INSTITUT FÜR MIKRO- UND NANOTECHNOLOGIE MNT TÄTIGKEITEN KUNDEN ERFOLGE NANOSTRUKTUREN SCHREIBEN Die «Swiss Litho AG» aus Zürich erweitert in Zusammenarbeit mit dem Institut MNT ihre Produktreihe für 3D-Nanostrukturierung mittels ultrascharfer heizbarer Spitzen. Für Industrieanwendungen wird ein MultiTip-Schreibkopf entwickelt, mit dem der Durchsatz der Strukturierung signifikant erhöht werden kann. Dabei werden Auflösungen erreicht, wie sie sonst nur mit aufwändiger Elektronenstrahl-Lithografie geschrieben werden. LEITERPLATTE FÜR ELEKTRONEN UND PHOTONEN Die «vario-optics ag» (Heiden / AR) hat die elektronische Leiterplatte mit Lichtwellenleitern verheiratet: Sie hat sich auf die Herstellung von Polymerwellenleitersystemen auf klassischen PCB-Trägern spezialisiert, sei es mittels Direktschreibverfahren oder Maskenbelichtung. Zusammen mit vario-optics und der «Metrohm AG» wurde ein integriert optischer Titrationssensor (Optrode) entwickelt, der zur Bestimmung der Konzentrationen bestimmter Stoffe Farbumschläge in einer Flüssigkeit während eines Titrationsprozesses mehrkanalig messen kann. TIEFENÄTZEN IN SILIZIUM Zusammen mit der Firma Coin Invest Trust (Balzers, FL) entstand eine mittels smartminting TM geprägte Silbermünze, die im Zentrum ein mit DRIE (deep reactive ion etching) hergestelltes mikrostrukturiertes Labyrinth beherbergt. Im Inneren des Labyrinths befindet sich eine 400 µm kleine Kugel, die durch Neigen und Bewegen in die Mitte des Labyrinths manövriert werden kann. Der vom MNT hergestellte Chip ist 10.0x10.0 mm gross, 1.1 mm dick und aus einem Silizium-Glas Verbund. Der Name des Objektes ist: Milestones of Mankind.

6 MIKROKELVIN TEMPERATURSCHRITTE MESSEN Für die Wirkstoff-Forschung bei Novartis (Basel) werden Technologien eingesetzt, die zuverlässig Bindungen zwischen Molekülen wie Hormon und Rezeptor oder Enzym-Inhibitor quantitativ messen können. Dafür hat MNT einen Nanokalorimeter auf Basis eines thermoelektrischen Generators gebaut: dotiertes Polysilizium und Aluminium bilden Elemente, die bei geringsten Temperaturunterschieden von einigen μk eine elektrische Spannung erzeugen und dadurch die Reaktionswärme der Bindung hochsensitiv ohne zusätzliches Label «fühlen» können. 06

7 INSTITUT FÜR MIKRO- UND NANOTECHNOLOGIE MNT KOMPETENZEN UND INFRASTRUKTUR MIKROSYSTEME (MEMS) Das Institut hat langjährige Erfahrungen auf dem Gebiet der Mikrosystemtechnik und kann für Sie den Entwurf, die Herstellung und die Charakterisierung von mikrotechnischen Systemen übernehmen. Wir bauen passive und fluidische Mikroelemente, Sensorelemente, mikrotechnisch gefertigte Aktoren und auch RF MEMS Schalter. Ausserdem integrieren wir auch photonische Komponenten (MOEMS), was sehr interessante Sensor- und Aktorbauteile möglich macht. Hierzu haben wir die gesamte Prozesskette der Fertigung im Haus. PHOTONIK, OPTIK UND MOEMS Optische Lichtwellenleiter, miniaturisierte Koppelelemente, Dünnschichtfilter oder Spiegelelemente gewinnen stetig an Bedeutung. Für die Ein- und Auskopplung von Licht, die Ankopplung an Glasfasern sowie für miniaturisierte optische Sensorik haben wir die passende Lösung für Sie. Optische Messtechnik und Simulation beispielsweise für spezielle optische Beschichtungen gehören ebenfalls zu unseren Kernkompetenzen. SENSOREN UND AKTOREN Sensoren sind allgegenwärtig. Sie erkennen für uns Gefahrensituationen und erleichtern den Alltag. Am Institut MNT wurden bereits verschiedenste Sensoren und Aktoren realisiert. Dazu zählen Sensoren zur Detektion von Licht, Kraft, Druck oder Flüssen sowie Aktoren zum Greifen kleiner Objekte, Aktoren zum Schalten von Gasströmen oder zur Modulation elektrischer Signale. MIKROFLUIDIK, LIFE SCIENCE UND MEDTECH Das Ziel dieser Anwendungen ist es, Funktionalitäten eines makroskopischen Labors auf einem Chip unterzubringen. Dazu verwendet man mikrofluidische Systeme und miniaturisierte Analysemethoden. Dies ermöglicht günstige und portable Geräte für unterschiedlichste Anwendungen. Zusätzlich verbraucht ein miniaturisiertes System weniger der zu untersuchenden Substanz, arbeitet häufig schneller als makroskopische Systeme und ermöglicht eine einfachere Herstellungsmethodik.

8 REINRAUM-TECHNOLOGIEN / MEMS (2 BIS 8 SUBSTRATE) Beschichtung (PVD, Reaktives Sputtering, Dual Ion Beam Sputtering, PECVD, Galvanik) Nass- und Trockenätzen (DRIE, AOE, RIE, Plasmaätzen) Lithografie (Reinigung, Spin & Spray Coating, Nano Imprint, Mikrokontaktdruck, Ink Jet) Photonische Technologien (Fasern, Dünnschicht, Integrierte Optik, MOEMS) Packaging (Dicing, Flipchip, Al- und Au-Wire Bonding) Wafer-Bonden (anodisch, eutektisch, kompressiv, adhäsiv) Material- und Oberflächencharakterisierung (REM-EDX, AFM, Interferometrie, Ellipsometrie, XRD, UV-VIS, FTIR, )

9 INSTITUT FÜR MIKRO- UND NANOTECHNOLOGIE MNT KOMPETENZEN UND INFRASTRUKTUR AUFBAU- UND VERBINDUNGSTECHNIK (PACKAGING) Die aus der Mikroelektronik bekannten Aufbau-, Verbindungsund Einkapselungstechniken können in erweiterter Form auf mikrotechnische Systeme angewendet werden. Packaging ist oft der entscheidende Schritt in der Industrialisierung eines Systems. Im Gegensatz zu integrierten Schaltungen stehen z. B. mikrotechnische Sensoren zur Erfassung einer bestimmten physikalischen oder chemischen Grösse meist in direktem Kontakt mit der Umgebung. Diese Tatsache berücksichtigen wir beim Packaging und minimieren auf diese Weise Einflüsse durch Störgrössen. KUNSTSTOFFE UND KLEBSTOFFE (POLYMERICS) Polymerwerkstoffe sind auch in der Mikrotechnik bedeutsam. Durch die gezielte Modifikation mit geeigneten Additiven wie z. B. Nanopartikeln werden intelligente Werkstoffe entwickelt und so verschiedene Eigenschaften miteinander kombiniert so entstehen beispielsweise elektrisch leitfähige Poly mere. Wir wenden verfahrenstechnische Prozesse an, die deren Mikrostrukturierung ermöglichen. Durch Alterung veränderte Eigenschaften lassen sich qualitativ und quantitativ messen. CHARAKTERISIERUNG UND SCHADENSANALYTIK Um mikrotechnische und werkstofforientierte Aufgaben zu lösen, steht eine breitgefächerte Infrastruktur für Applikationstechnik (mischen, beschichten, strukturieren, altern, bewittern) und Materialprüfung (mechanisch, elektrisch, chemisch, spektroskopisch, oberflächentechnisch, bildgebend) zur Verfügung. Diese Technologien werden auch für die Industrie zu deren Schadensanalytik verwendet. REINRAUM TECHNOLOGIEN UND INFRASTRUKTUR Das Institut MNT betreibt eine professionelle Reinrauminfrastruktur von über 600 m2 (ISO 5-7) auf modernstem Niveau mit der gesamten Prozesskette der Mikrosystemtechnik in 2 8 Technologie: Lithografie, Beschichtung, Galvanik, Nass- und Trockenätzen, Waferbonding sowie Aufbau- und Verbindungstechnik. Darüber hinaus stehen verschiedene Projektlabore mit Vakuumtechnik, Rapid Prototyping, Printing Technologien, Mikrofluidik, Photonik, Analytik und Werkstoffen / Chemie mit modernen Instrumenten zur Verfügung. Und nicht zuletzt können in enger Zusammenarbeit mit den anderen NTB-Instituten komplexe Systeme ganzheitlich entworfen, bearbeitet und analysiert werden.

10 NTB SYSTEMTECHNIK ANWENDUNGSFELDER KOMPETENZEN Automation/ Robotik Elektronik Energie Digitalisierung Material Mess- und Prüftechnik Mikro-/ Nanotechnik Numerische Simulation Precision Engineering Photonik Produktentwicklung Softwareentwicklung EMS ESA ICE IES INF MNT PWO INSTITUTE Der Bereich angewandte Forschung und Entwicklung ist in sieben Instituten organisiert, die in verschiedenen Kompetenzbereichen und Anwendungsgebieten intensiv zusammenarbeiten. Auf diese Weise gelingt es, den Systemtechnikgedanken aktiv zu leben, gute und solide Projektergebnisse zu erzielen und bestens qualifizierte Studienabgänger für die Wirtschaft zu liefern.

11 INSTITUT FÜR MIKRO- UND NANOTECHNOLOGIE MNT DAS SYSTEM NTB TECHNIK GANZHEITLICH DENKEN Praxisorientierte und kompetente Ingenieurinnen und Ingenieure auszubilden gelingt nur in einem anwendungsorientierten Umfeld. Aus diesem Grund sind angewandte Forschung und Entwicklung sowie Dienstleistungen als wichtiger Leistungsauftrag in der NTB-Philosophie verankert. Wir leben den Systemtechnikgedanken in Lehre und angewandter Forschung. Die Absolventen der NTB bringen ein breites Basiswissen in Systemtechnik mit, das je nach Interesse in den Richtungen Maschinenbau, Elektronik und Regelungstechnik, Ingenieurinformatik, Informations- und Kommunikationstechnik, Mikrotechnik oder Photonik vertieft ist. Industriepartner können deren topaktuelles Know-how und «den Blick von aussen» im Rahmen von Bachelor- und Masterarbeiten nutzen. In der angewandten Forschung fokussiert sich unsere Arbeit auf zwei wesentliche Anwendungsschwerpunkte: Industrial and Precision Engineering Digitalisierung, Industrie 4.0, ICT Für diese Themen können unsere Industriekunden konkrete, fachlich hervorragende und ganzheitliche Antworten von der NTB erwarten. Gespeist werden diese Anwendungsschwerpunkte durch zehn Kernkompetenzen, die wir an der NTB vertreten. Diese werden durch unsere Dozierenden und wissenschaftlichen Mitarbeitenden in gemeinsamen Projekten mit unseren Industriepartnern umgesetzt und weiterentwickelt. Dafür gibt es vielfältige Möglichkeiten der Zusammenarbeit: Studentische Arbeiten auf Bachelor- und Masterstufe Beratungsmandate und direkte Projektaufträge Entwicklungspartnerschaften Forschungsprojekte mit öffentlicher Förderung firmenspezifische Schulungen und Weiterbildungen Die kommerzielle Verwertung der Projektergebnisse erfolgt in der Regel durch den Industriepartner, Geheimhaltung kann gewährleistet werden.

12 NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs NTB Campus Buchs Werdenbergstrasse Buchs Tel Institut für Mikro- und Nanotechnologie MNT Institutsleiter Prof. Dr. André Bernard andre.bernard@ntb.ch Tel FHO Fachhochschule Ostschweiz