Am 17. Juni 2021 kamen 36 Teilnehmer digital zur Veranstaltung „100 Orte virtuell erleben für die Industrie 4.0“ zusammen. Bei dieser Veranstaltungsreihe, die von microTEC Südwest im Rahmen des Landesprojektes Allianz Industrie 4.0 Baden-Württemberg organisiert wird, präsentieren ausgewählte Gewinner ihre Industrie 4.0-Best Practices. Diesmal war das Institut für Mikroelektronik Stuttgart (IMS Chips) an der Reihe, das im November 2016 für seine Arbeiten zu „Produktfähige autarke und sichere Foliensysteme für Automatisierungslösungen (ParsiFAI4.0)“ ausgezeichnet wurde. Das erfolgreich durchgeführte Projekt liefert einen bedeutenden Beitrag zur Realisierung und Umsetzung hybrider Sensorik und Elektroniksystemen in dünnen Folien.

Vorstellung des IMS Chips

Die Vorstellung des Instituts übernahm Dr. Christian Burwick. 1983 erfolgte durch das Land Baden-Württemberg die Gründung des Instituts als Stiftung des bürgerlichen Rechts. Heute arbeiten mehr als 100 Mitarbeiter am IMS Chips. Dabei besitzt das Institut eine hervorragende Ausstattung, was z. B. durch den 1400 m² großen Reinraum mit Elektronenstrahlschreiber sowie Laserschreiber eindrucksvoll unterstrichen wird. Fünf Geschäftsfelder werden abgedeckt: bildgebende Sensorik, M(E)MS-Technologien, integrierte Schaltungen & Systeme, Halbleiterintegration und Nanostrukturierung. In aufregenden Projekten wie z. B. hybride Systeme in Folien oder auch die intelligente Überwachung des Blutzuckerspiegels wird tagtäglich das Können der Mitarbeiter auf die Probe gestellt.

Spannende Vorträge rund um das prämierte Projekt ParsiFAI4.0

Das Siegerprojekt ParsiFAI4.0 stellte Thomas Deuble vor. Insgesamt waren acht Projektpartner mit jeweils einem Untervorhaben beteiligt. Neben dem IMS Chips war z. B. Festo als Koordinator Teil des Konsortiums. Das Projekt lief über drei Jahre und endete im Dezember 2018. Die Vision hinter dem Projekt sind die sogenannten Smart-Sensor-Labels; dies sind folienbasierte, intelligente, sensorische Elektroniksysteme, die existierende Produkte, Verpackungen und Produktionsanlagen fit für Industrie 4.0 machen. Sie ermöglichen z. B. die vorausschauende Wartung durch Multisensorik, die Detektion von Fallereignissen und die Aufzeichnung von Umweltparametern. Mittels pneumatischer Aktoren wird eine energieeffiziente Ansteuerung gewährleistet und durch integrierte Magnete und Faltflexspulen wird Energie zurückgewonnen (Energy Harvesting). Das IMS Chips kümmerte sich im Projekt um die Aufbau- und Verbindungstechnik. Durch das Rückdünnen fertig prozessierter Wafer bzw. Einzelchips auf eine Restdicke < 30 µm wurde das Einbetten dünner Komponenten in Foliensubstrate (CFP – Chip-Film Patch, Direct Embedding) realisiert. Dabei wurde eine CFP-Prozessentwicklung für Antennen, Feuchtesensoren und Temperatursensoren durchgeführt. Anhand von aufgebauten Demonstratoren wurde die Funktionstüchtigkeit der Foliensysteme eindrucksvoll bewiesen.

Im letzten Vortrag des Tages von Dr. Björn Albrecht wurde noch einmal genauer auf das Einbetten von gedünnten Bauteilen in flexible Foliensysteme eingegangen. Insbesondere betrachtete er intensiv die CFP-Prozessierung. Als Basismaterial wird Polyimid verwendet, das sich durch einen geringen Stress und gute dielektrische Eigenschaften auszeichnet. Die verwendeten Leiterbahnen sind z. B. aus Aluminium oder Gold. Die Herstellung sehr dünner Chips (ca. 20 µm) erfolgt durch das Prinzip „Dicing before Grinding“. Gegen Ende seines Vortrags stellte er noch drei Beispiele von hybriden Systemen-in-Foil vor. Neben ParsiFAI4.0, das Projekt FFLexCom 2, bei dem es um die Aufnahme und drahtlose Übertragung von Bildern geht, sowie das Projekt Flexmax, bei dem eine flexible Sensormatrix für medizinische Anwendungen entwickelt wurde.

Abgerundet wurde die Veranstaltung durch zwei virtuelle Reinraumführungen. Mithilfe des ersten kurzen Videos konnte man sich einen Überblick über den imposanten Reinraum des IMS Chips verschaffen. Beim zweiten ausführlichen Video wurden viele verschiedene Bereiche im Reinraum wie z. B. die Lithografie oder die Sputteranlage näher betrachtet und es gab dazu jeweils ausführliche Erklärungen.

Die Veranstaltung war gut besucht und ein großer Erfolg. Das IMS Chips konnte die verdiente Prämierung ihres Projektes feiern und die Teilnehmer konnten Neues aus der Welt der Mikrosystemtechnik erfahren.
Wir danken den Referenten und hoffen auf ein baldiges Wiedersehen!

Weitere Informationen

Zum Wettbewerb