Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Einzigartige Simulation von Pasten für kleinere Schaltungen und günstigere Fertigungsprozesse

13.05.2009
Eine neue Simulation aus dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM für die Verarbeitung von leitfähigen Pasten hilft, Elektronik kleiner und Produktionsprozesse zuverlässiger zu machen.

Wenn es darum geht, das Fließen und Aufdrucken von honigähnlichen Pasten mit eingelagerten Partikeln zu simulieren, ist das IWM weltweit Spitze.

"Wir haben jetzt ein partikelbasiertes Simulationsverfahren entwickelt, mit dem wir das Verhalten aller möglichen Pasten realistisch nachstellen können", sagt der wissenschaftliche Mitarbeiter am Fraunhofer IWM, Dr. Andreas Wonisch.

Das Verfahren sei deutlich flexibler und leistungsfähiger als die herkömmlichen Simulationsansätze. "Wir können damit die Herstellung von Solarzellen oder mehrschichtigen Elektronikplatinen aus Keramik billiger und schneller machen", so der Physiker. Für seine innovative Arbeit hat er im April den Werkstoffmechanikpreis 2009 erhalten, der von der Plansee Group Reute gestiftet wurde.

Das Freiburger Fraunhofer IWM kann die gesamte Fertigungskette keramischer Elektronikplatinen simulieren und optimieren: vom Gießen der Keramikfolie, über das Bedrucken und Aufschichten mehrerer Lagen bis hin zum Sintern der Schichtsysteme. "Wir sind die Einzigen weltweit, die diese Simulationskette so anbieten können", sagt Wonisch.

Diese so genannten keramischen Mehrlagenschaltungen sind in vielen Geräten zu finden, zum Beispiel in WLAN-Chips. Ideal geeignet sind die Platinen aus Keramik auch bei starker Hitzeentwicklung, wie sie in der Nähe von Motoren vorkommt. Leiterbahnen im Mikrometermaßstab, Widerstände und andere Komponenten stecken in den Keramikfolien, die dicht aufeinander gepackt sind. Da die Geräte immer kleiner werden, müssen auch die elektrischen Leitungen und Strukturen immer näher zusammen rücken. "Die Leiterbahnen können dünner als ein feines Haar sein: aktuell sind 25 Mikrometer möglich", erklärt der 30-Jährige, der in Freiburg promoviert hat.

Die feinen Leiterbahnen werden durch Siebdruck auf die Platine aufgebracht. Auch um Sonnenenergie mit Solarzellen in Strom zu verwandeln, sind feine "Stromleitungen" auf der Siliziumscheibe nötig. Das Verfahren ist das gleiche: Eine Paste, die wie Zahnpasta aussieht und feine Aluminium- oder Silberpartikel enthält, wird durch eine Schablone entsprechend der gewünschten Form auf eine Oberfläche gedruckt und danach bei einer bestimmten Temperatur fest gebrannt. "Wir können simulieren, wie die Paste durch die Sieblöcher fließt und sich auf dem Substrat absetzt", erklärt Wonisch. Dies hilft den Forscherinnen und Forschern vom Fraunhofer IWM, die günstigste Siebmaschengröße, Zähflüssigkeit der Paste oder Druckgeschwindigkeit zu finden - ganz gleich bei welcher Anwendung. Zudem können sie nachstellen, wie sich das gesamte Gebilde bei den hohen Brenntemperaturen verhält.

"Die Pasten haben ein sehr komplexes Fließverhalten - das simulieren wir mit einer Methode, die ursprünglich für die Astrophysik entwickelt wurde", sagt Wonisch. In der Partikelsimulation können unterschiedliche Material- und Prozessparameter verändert und angepasst werden. Seine Projektpartner aus der Industrie müssen ihm beispielsweise nur eine Paste liefern und ihre Druckmethode beschreiben.

Wonisch ermittelt einfacher und schneller als mit den üblichen "Versuch und Irrtum"-Methoden die kostengünstigste, ideale Produktion. "Wir können mittlerweile alle Prozesse, die mit komplexen Flüssigkeiten oder Pasten zu tun haben, optimieren", erklärt der Wissenschaftler.

Thomas Götz | idw
Weitere Informationen:
http://www.iwm.fraunhofer.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Mitarbeiter der Hochschule Ulm entwickeln neue Methode zur Desinfektion von Kontaktlinsen
17.07.2017 | Hochschule Ulm

nachricht Form aus dem Vakuum: Tiefziehen von Dünnglas eröffnet neue Anwendungsfelder
07.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Im Focus: 3-D scanning with water

3-D shape acquisition using water displacement as the shape sensor for the reconstruction of complex objects

A global team of computer scientists and engineers have developed an innovative technique that more completely reconstructs challenging 3D objects. An ancient...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungen

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

IT-Experten entdecken Chancen für den Channel-Markt

25.07.2017 | Unternehmensmeldung

Erst hot dann Schrott! – Elektronik-Überhitzung effektiv vorbeugen

25.07.2017 | Seminare Workshops

Dichtes Gefäßnetz reguliert Bildung von Thrombozyten im Knochenmark

25.07.2017 | Biowissenschaften Chemie