Mikrofügen

Dipl.-Ing. Mario Wagner

In dem Konzept zu dem Förderprogramm „Mikrosystemtechnik 2000+” des BMBF wird die Mikrosystemtechnik (MST) als Schlüsseltechnologie bezeichnet. In allen wichtigen Industrieländern sind umfangreiche und in ihrer Dynamik zunehmende Aktivitäten zur Entwicklung und Nutzung dieser Technologie zu erkennen. In der Mikrosystemtechnik werden eine Vielzahl von Materialien, Komponenten und Technologien eingesetzt, mit denen elektronische und nicht-elektronische Funktionen realisiert werden können, um sie zu intelligenten, miniaturisierten Gesamtsystemen zu verknüpfen. Treibende Faktoren für den Einsatz der MST sind Trends wie die Internationalisierung der Märkte, das Erfordernis einer nachhaltigen Entwicklung und der gesellschaftliche Wandel. Zukünftig werden in diesem Zusammenhang mehr und mehr intelligente und flexible technische miniaturisierte Systeme erforderlich.

Das Mikrofügen ist hierbei die Voraussetzung zur rationellen Herstellung von Mikrostrukturen und für den Einsatz neuer Werkstoffe in der Mikrosystemtechnik. Beides wird benötigt um neue Mikrosysteme entwickeln, produzieren und vermarkten zu können.

Die Herstellung von Mikrosystemen erfolgt aus prozesstechnischen und wirtschaftlichen Gründen in der Regel in Batch-Verfahren, bei denen eine große Anzahl von Systemen auf einem Wafer prozessiert wird. Können diese Systeme nicht monolithisch hergestellt werden, werden Fügeverfahren angestrebt, die ebenfalls im Batch angewendet werden können.

Der hohe Miniaturisierungsgrad von Mikrosystemen erfordert darüber hinaus Fügeverfahren, die ein Fixieren kleinster Flächen ermöglichen. Eine immer größere Bedeutung erlangt dabei das Kleben. Gründe hierfür sind die Möglichkeit, unterschiedliche Werkstoffpaarungen ohne thermischen Verzug mit ausreichender Festigkeit und guten dynamischen Eigenschaften zu verbinden. Weiterhin können Klebstoffe eine elektrische und thermische Leitfähigkeit, optische Transparenz oder eine entsprechende Isolation übernehmen.

Gründe, die einen noch stärkeren Einsatz des Klebens in der Mikrosystemtechnik verhindern, liegen in den Eigenschaften derzeit eingesetzter viskoser Klebstoffe. Dies sind die zu dosierenden Minimalvolumina, die kleinste Fügegeometrien nicht zulassen, die Prozesszeit, die benötigt wird, bis die Fügeverbindung handhabungsfest ist und die klebstoffabhängige Topfzeit, in der der aufgetragene Klebstoff noch verwendet werden kann und in der sich die Eigenschaften des Klebstoffs ändern können.

Eine weitere Mikrofügetechnik, die intensiv am ifs erforscht und entwickelt wird, ist das Mikroelektronenstrahlschweißen. Hier wird in einem Industrieverbund innerhalb eines mehrjährigen öffentlich geförderten Projektes eine Elektronenstrahlquelle entwickelt, die aufgrund ihres extrem feinen Strahles bei mehreren hundert Watt Leistung neben der reinen Fügetechnik auch Materialbearbeitung und -abtrag realisieren kann.

aktuelle Forschungsvorhaben

MWK Niedersachsen - ZN2783
Graduiertenkolleg Energiespeicher und Elektromobilität Niedersachsen (GEENI)
BMBF – 16SNI017B
Hochschuloffensive eMobilität für die Fort- und Weiterbildung – Mobilität elektrisch erleben, erfahren, erlernen! (MOBIL4e)

Forschungsschwerpunkte und Kompetenzbereiche

Prozess- und Produktionsplanung

  • Mikrokleben
  • Einsatz nicht-viskoser und vorbeschichtbarer Klebstoffe in der Feinwerk- und Mikrosystemtechnik
  • Auftragstechniken, Mikrodosierverfahren, Kleben in Batchtechnologie
  • Mikroelektronen- und Mikrolaserstrahlschweißen
  • Charakterisierung von Mikrofügeverbindungen

Leistungsspektrum

  • Mikrofügeconsulting
  • Entwicklung von Fertigungstechnologien für kundenspezifische Anwendungen

Ausstattung

  • 8 Watt cw Scheibenlaser 1064nm zur Feinstbearbeitung und Beschriftung mit hervorragender Strahlgüte
  • 60 Watt gepulster Feinschweißlaser
    1064nm zum Feinstbearbeiten
  • Diverse Mikroskope und Handhabungseinrichtungen
  • Diverse Mikrodispenseinrichtungen
  • Halbautomatischer Sieb-/ Schablonendrucker für feinste Strukturen

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Mario Wagner Mario Wagner
Dipl.-Ing.

+49 531 391 955 91
mario.wagner@tu-braunschweig.de

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Institutsbroschüre

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