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 UV-Kugel macht Lackieren einfach und schnell
16.03.2018 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

nachricht Vorzüge von 3D-Druck und Spritzguss kombiniert
16.03.2018 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics