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20.12.2017

Computerchips mit Klettverschluss

Gießen - Eine Maschine, die elektronische Bauelemente ähnlich verbindet wie ein Klettverschluss, entwickelt die TH Mittelhessen gemeinsam mit ihrem Kooperationspartner, dem Darmstädter Unternehmen NanoWired. Projektleiter sind die Professoren Dr. Jochen Frey und Dr. Ubbo Ricklefs vom THM-Kompetenzzentrum für Nanotechnik und Photonik. Das Land Hessen fördert das Vorhaben mit 455.000 Euro.

Prof. Jochen Frey (rechts) und Doktorand Malte Nickel prüfen an Mikroskop und Bildschirm die Nanodrahtbeschichtung eines Chips (© THM/Armin Eikenberg)
Prof. Jochen Frey (rechts) und Doktorand Malte Nickel prüfen an Mikroskop und Bildschirm die Nanodrahtbeschichtung eines Chips (© THM/Armin Eikenberg)

NanoWired hat ein neuartiges Verfahren entwickelt, bei dem zwei zu verbindende Bauteile mit einem „Rasen“ aus Nanodrähten beschichtet und bei Raumtemperatur aufeinandergepresst werden. Die durch die Nanostrukur bedingte Absenkung der Schmelztemperatur des Metalls führt zum partiellen Verschweißen der Drähte und so zu einer stabilen Verbindung. Gegenüber herkömmlichen Verfahren wie Löten oder Kleben hat dieses „KlettWelding“eine Reihe von Vorteilen. Es ist für viele verschiedene Materialien geeignet. Es entsteht keine Hitze, die empfindliche Bauteile belastet. Die elektrische und thermische Leitfähigkeit der Verbindung ist sehr hoch.

Bisher funktioniert das Verfahren im Laborbetrieb. Für die Qualitätskontrolle ist eine aufwändige Rasterelektronenmikroskopie nötig. Im Projekt wollen die Wissenschaftler eine KlettWelding-Produktionsmaschine entwickeln, die in den industriellen Ablauf der Halbleiter- und Baugruppenherstellung integriert werden kann. Neben der Fertigung spielt dabei ein zuverlässiges Qualitätssicherungssystem eine zentrale Rolle. Der NanoWired-Rasen besteht aus winzigen metallischen Drähten, die unter einem optischen Mikroskop in ihrer Struktur nicht mehr sichtbar sind. „Dennoch sollen nach Möglichkeit optische Messverfahren zur Qualitätsanalyse verwendet werden, da sie berührungslos arbeiten und die Drähte nicht beschädigen“, so Jochen Frey. Für das Prüfsystem kommen verschiedene Techniken in Frage, mit denen die THM-Forscher bereits Erfahrung gesammelt haben, und die sie für das aktuelle Projekt anpassen wollen.

Die Kooperationspartner erwarten, dass ein Demonstrator der KlettWelding-Anlage unmittelbar nach Projektende für die industrielle Produktion zur Verfügung steht. NanoWired arbeitet bereits seit einiger Zeit mit verschiedenen Unternehmen der Chemischen und der Halbleiterindustrie zusammen.

Das Forschungsvorhaben läuft bis Ende 2019 und hat ein Gesamtvolumen von knapp 700.000 Euro. Es wird im Rahmen der hessischen „Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz“ (LOEWE) unterstützt.

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