Cluster Mikrosystemtechnik
Energieeffizienz – Einsparpotenziale erkennen – CO2-Emissionen erfassen und reduzieren zu können. Das war bereits 2015 Anlass und Initiative der Beteiligten, für die Hochschule Landshut (HAW) ein gebäudebezogenes Energiedatenmanagementsystem (EnMS) zur Erfassung verbrauchsrelevanter Daten auf dem Campus zu planen und mit der Umsetzung zu beginnen. Einer der wichtigsten Anforderungen für ein EnMS war, die unterschiedlichen Energiearten und ihre jeweiligen Verbräuche in den einzelnen Gebäuden der Hochschule zu erfassen. Bis dahin konnte nur der gesamte Energieverbrauch der Hochschule auf Basis der Abrechnungen des Energieversorgers beziffert werden. Die Daten des Campus wurden bis dahin meist noch händisch erfasst, vereinzelt gab es eine eingeschränkte automatische Erfassung. Insgesamt führte das zu einer asynchronen zeit- und personalintensiven Datenerfassung an den bis dahin existierenden Messstellen. Um die Daten analysieren und bewerten zu können, müssten sie zusammengefasst und abgespeichert werden können. Mit dem Team ist es gelungen, eine automatisierte und synchrone Erfassung der an der Hochschule anfallenden Energie- und anderer für Energieverbräuche relevanten Daten wie Wasserverbräuche und Wetterdaten aufzubauen.
In dem mittlerweile existierenden Reallabor werden gebäudeweise sämtliche verbrauchsrelevanten Daten, mit rund 100 Messstellen auf dem Hauptcampus, erfasst. Die Messwerte werden im Viertelstundentakt ausgelesen. Ziel unseres Projektes ist der Aufbau eines herstellerunabhängigen EnMS, das sowohl für den technischen Dienst als auch für die Lehre, Forschung und Entwicklung genutzt werden kann. Als eine der ersten Hochschulen – wenn nicht sogar als erste Hochschule – in Bayern wird hier ein derartiges EnMS in dieser umfassenden Ausbaustufe und Projektkonstellation betrieben.
In this paper, we report the recent research and development at the Technische Hochschule Ingolstadt (THI) on Cu based sinter pastes and conductive inks for applications in the field of high power electronics packaging and printed electronics. Cu based sinter pastes have been developed for low temperature (250-275°C), rapid (3-5 min) and low pressure (≤20 MPa) die-attach bonding process in an open bond chamber under N2 flow. A simple two-step sintering process similar to industrialized Ag sintering processes is implemented, thereby offering an attractive, cost-effective alternative that can be used on the same equipment currently used for Ag sintering under pressure. The average shear strength of 60 MPa which is comparable to commercial micro-scale Ag sinter pastes under same processing conditions is reported. Based on the development of Cu die-attach materials, also Cu inks for printed electronics were developed by complexing Cu(II) formate salt with an alkanol amine generating in-situ nanoparticles (ranging from 100-500 nm) after decomposition at lower temperatures (<160°C). Fine Cu traces of ~100 µm width are realized through ink-jet printing. The sintered inkjet printed traces gave a bulk resistivity value of 102 µΩcm for a trace of thickness 2.5±0.5 µm.
Die Miniaturisierung von Mikrosensoren stellt immer größere Anforderungen an die Fertigungsprozesse. Parallel dazu wächst der Bedarf an hochgenauen Bauteilen, die individuell auf einzelne Systeme abgestimmt sind. Gerade die Herstellung dreidimensionaler Mikrosysteme & MEMS ist aufwendig und kompliziert. Der nano-3D-Druck (2-Photonenpolymerisationsprozess) ist eine junge Technologie mit großem Potential in diesem Bereich. Mit ihm lassen sich dreidimensionale Strukturen deutlich kleiner als 1 μm und Oberflächenrauigkeiten unter 100 nm realisieren.
Im Folgenden werden die Technologie und der Prozess des nano-3D-Drucks erläutert. Anschließend werden Anwendungsbeispiele aus dem Bereich der Optik, der Biotechnologie und der Sensorik vorgestellt.