Die international führende Konferenz Electronic Components and Technology Conference (ECTC) bringt jährlich Wissenschaftler*innen, Technolog*innen und Ausbilder*innen in den Bereichen Packaging, Komponenten und mikroelektronische Systeme zusammen. Das Institut für Mikroproduktionstechnik (IMPT) konnte dort in den vergangenen Jahren immer wieder Beiträge zu den Themen des fortschrittlichen Packagings, der Montage- und Fertigungstechnologie und der Untersuchung von Verbindungstechnologie mit der Fachwelt teilen.
In diesem Jahr wurde bei der 72ten ECTC in San Diego ein Team aus Wissenschaftler*innen des IMPTs und der Firma LPKF für ihren Beitrag aus dem Vorjahr mit der höchsten Auszeichnung der Konferenz geehrt: 71st ECTC Best Session Paper. Prämiert wurde der Beitrag mit dem Titel „Proof of Concept: Glass-Membrane Based Differential Pressure Sensor“.
Der Beitrag zeigte die ersten Entwicklungsschritte und Auswertungen eines Differenzialdruck-Sensors, dessen Grundlage ein von LPKF hergestelltes Raster aus Membranen in einem Glassubstrat darstellt. Die Anwendungsfelder für Drucksensoren sind vielfältig. In der Meteorologie interessiert man sich für atmosphärische Druckänderungen, in spezifischen Industrieanlagen überwachen Drucksensoren die Vakuumprozessdrücke, der Automobilsektor kontrolliert die Zündung und den Kraftstofffluss mit Drucksensoren, oder es wird der Kontakt- oder Tastsinn in der Soft-Robotik erfasst. Die biomedizinische Forschung versucht durch minimalinvasive Chirurgie (MIS) und minimalinvasive Invasive Roboterchirurgie (MIRS) chirurgische Eingriffe zu verbessern den Komfort von Krankenhausbetten zu erhöhen.
Glas als Material ist deshalb interessant, da es von Haus aus isolierende Eigenschaften besitzt, was ein Vorteil gegenüber den herkömmlichen Siliziumsubstraten ist. Bei Silizium müssen spezielle Isolationsschritte vorgenommen werden um die Sensorstrukturen elektrisch vom Substrat zu trennen. Bei Glas entfallen diese Schritte während der Herstellung. Zusätzlich eignet sich Glas besser für Anwendungen, bei denen Transparenz, höhere Durchschlagfestigkeit, geringere Wärmeleitfähigkeit und eine gewisse Biokompatibilität gefordert sind.
Das Konzept wurde in zwei Ausführungen untersucht, mit runder und quadratischer Membran, und eigens dafür Strukturen zur Messung der Membranauslenkung bei Druckschwankungen entwickelt. Einzelne Sensorchips wurden dann mithilfe eines selbstentworfenen Aufbaus vermessen und charakterisiert.
Die Autor*innen der Veröffentlichung waren (in dieser Reihenfolge): Anatoly Glukhovskoy, M.Sc. (IMPT), Maren Prediger, M.Sc.(IMPT), Jennifer Schäfer, B.Sc. (IMPT), Dipl.-Ing. Norbert Ambrosius (LPKF), Aaron Vogt (LPKF), Dr. Rafael Santos (LPKF), Dr. Roman Ostholt (LPKF) und Prof. Dr.-Ing. Marc Wurz (IMPT).
Zur Veröffentlichung: https://ieeexplore.ieee.org/document/9501885