Öffentlich geförderte Forschungsprojekte am IAVT/ZmP

Dynatherm
Thermografie-basierte Qualitätskontrolle für hochdynamische Montageprozesse in der Leistungselektronik
Projekttitel
Thermografie-basierte Qualitätskontrolle für hochdynamische Montageprozesse in der Leistungselektronik
Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. habil.
Thomas Zerna
Tel.:
(0351) 463 33274
Wissenschaftliche Koordinierung
PD Dr.-Ing. habil.
Martin Oppermann
Tel.:
(0351) 463 35051
Finanzierung
BMWi, ZIM
Projektlaufzeit
01/2018 - 12/2019
Projektpartner

budatec GmbH, Berlin
Fraunhofer IKTS, Dresden
LFG-Eckhard Oertel e.K., Gera
Via Electronic GmbH, Hermsdorf

Inhalt des Projekts

Das Projekt verfolgt die Zielstellung, durch prozessintegrierte Inspektion von flächigen Fügestellen der Leistungselektronik Gütesteigerungen bei der Montage derartiger Elektronikmodule zu erreichen und somit nachhaltig deren Langzeitzuverlässigkeit zu erhöhen. Dazu werden keramische Heizelemente mit hoher lokaler Heizleistung und integrierten aktiven Kühlstrukturen entwickelt. Die matrixartige Anordnung mit einzeln ansteuerbaren Heiz-Kühl-Elementen erlaubt eine ortsselektive Induktion von Wärmeenergie. Die hohe thermische Dynamik der Heizer ermöglicht außerdem die gezielte orts- und zeitaufgelöste Anregung der Probe bei der prozessintegrierten  Thermografieinspektion der Fügeflächen.

Productive4.0
Electronics and ICT as enabler for digital industry and optimized supply chain management covering the entire product lifecycle
Projekttitel
Electronics and ICT as enabler for digital industry and optimized supply chain management covering the entire product lifecycle
Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dipl.-Math.
Dirk Doleschal
Tel.:
(0351) 463 31696
Finanzierung
ECSEL JU, BMBF
Projektlaufzeit
05/2017 - 04/2020
Projektpartner

Infineon Technologies Dresden und viele weitere Partner aus insgesamt 19 EU-Ländern

Inhalt des Projekts

Das Hauptziel von Productive4.0 ist es, eine deutliche Verbesserung der Digitalisierung der europäischen Industrie durch Elektronik und IKT zu erreichen. Letztendlich zielt das Projekt auf die Alltagstauglichkeit in allen Industriebranchen ab - bis TRL8. Es adressiert verschiedene industrielle Bereiche mit einem einzigen Ansatz, dem der Digitalisierung.

Was das Projekt einzigartig macht, ist der ganzheitliche Systemansatz, der sich konsequent auf die drei Hauptpfeiler konzentriert: digitale Produktion, Supply Chain Networks und Product Lifecycle Management.

Dies ist Teil des neuen Konzepts, nahtlose Automatisierungs- und Netzwerklösungen einzuführen und die Transparenz von Daten, deren Konsistenz, Flexibilität und Gesamteffizienz zu erhöhen. Ein derart komplexes Projekt kann derzeit nur in ECSEL realisiert werden.

Das gut ausgewogene Konsortium besteht aus 45% AENEAS, 30% ARTEMIS-IA und 25% EPOSS-Partnern, die alle ECSEL-Gemeinschaften zusammenbringen. Es handelt sich um ein europäisches Projekt, das über 100 relevante Partner aus 19 EU-Mitgliedstaaten und assoziierten Ländern vertritt.

WARPAGE_ZUV
Auswirkungen von Verwindungen und Wölbungen während des Lötens auf die Qualität und Zuverlässigkeit von Lötstellen
Projekttitel
Auswirkungen von Verwindungen und Wölbungen während des Lötens auf die Qualität und Zuverlässigkeit von Lötstellen
Projektleitung am IAVT/ZmP
Dr.-Ing. habil.
Heinz Wohlrabe
Tel.:
(0351) 463 35479
Wissenschaftliche Koordinierung
MSc.
Oliver Albrecht
Tel.:
(0351) 463 36408
Finanzierung
AiF/DVS
Projektlaufzeit
04/2017 - 03/2019
Projektpartner

Projektbegleitender Ausschuss: Balver Zinn Josef Jost GmbH & Co.KG; Christian Koenen GmbH High Tech Stencils; Danfoss Silicon Power GmbH; DHD Deubner Hoffmann Digital GmbH Leipzig; G&W Leiterplatten Dresden GmbH & Co. KG; Hella KGaA Hueck & Co; Hensoldt; Heraeus Materials Technology GmbH & Co.KG; Microtronic Microelectronic Vertriebs GmbH; Miele & Cie. KG; Robert Bosch GmbH; Seho Systems GmbH; Sensitec GmbH; Texas Instruments Deutschland GmbH; Trainalytics;Zollner Elektronik AG

Inhalt des Projekts

Im SMT-Prozess erwartet man, dass die zu verarbeitenden Komponenten immer eben (bzw. unverbogen) sind. In der Realität treten aber Verwindungen und Wölbungen auf. Standards (z.B. IPC TM 650) geben Maximalwerte für diese Verbiegungen an, die aber nur für Raumtemperatur gelten. Für das Löten gibt es keine speziellen Grenzwerte. Am Institut steht mit dem TherMoiré® System eine Messausrüstung zur Verfügung, mit der man unter angenäherten Lötbedingungen die Verbiegungen von Bauelementen und Leiterplatten messen kann. Die zahlreich vorhandenen Messergebnisse zeigen, dass bei vielen Bauelementen und Leiterplatten erhebliche Verbiegungen nur während des Lötens auftreten, die mit real auftretenden Qualitäts- (z.B. Head in Pillow bei BGA) und Zuverlässigkeitsproblemen (z.B. Padabrissen) korrelieren.

Im Projekt werden Messungen an verschiedenen Bauelementen und Leiterplatten durchgeführt, deren Ergebnisse in eine Verbiegungsdatenbank einfließen. Es werden Testboards mit gezielt einstellbarem Verbiegungsverhalten konstruiert. In Experimenten werden die Einflüsse von solchen Verbiegungen auf die Qualität und die Zuverlässigkeit ermittelt. Die Zuverlässigkeitsanalysen werden durch FE-Simulationen ergänzt.

Als Endergebnis ergeben sich Empfehlungen für präzisere Grenzwerte von Verwindungen und Wölbungen, die in Standards einfließen können. Es wird dadurch möglich, qualitätskritische Komponenten zu identifizieren und Maßnahmen (notwendige Messungen, Änderungen der Konstruktion und der Materialauswahl) abzuleiten. Als Effekte können signifikante Fehlerquotensenkungen und Verbesserungen der Zuverlässigkeit von elektronischen Baugruppen erwartet werden.

KoHLa
Kompakte Hochspannungsnetzteile für die Integration in Laserquellen
Projekttitel
Kompakte Hochspannungsnetzteile für die Integration in Laserquellen
Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dr.-Ing.
Karsten Meier
Tel.:
(0351) 463 36594
Finanzierung
ZIM / BMWi
Projektlaufzeit
04/2017 - 09/2019
Projektpartner

TU Berlin - Forschungsschwerpunkt Technologien der Mikroperipherik
Tigris Elektronik GmbH
LFG - Eckhard Oertel e. K.

Inhalt des Projekts

Im Projekt KoHLa (Kompakte Hochspannungsnetzteile für die Integration in Laserquellen) wird die Miniaturisierung und Integration eines Hochspannungsnetzteils für eine CO2-Laserbearbeitungsanlage angestrebt. Aktuell wird das Hochspannungsnetzteil als 19“-Racklösung umgesetzt. Eine massive Bauraumreduzierung und direkte Integrierbarkeit, Innovationen der elektrischen Funktion, der Aufbau- und Verbindungstechnik und des Entwärmungskonzepts stehen im Vordergrund.

Unter Weiterentwicklung der PowerBoard-Technologie (organische Leiterplatten mit dicker, strukturierter Kupferinnenlage) und der Entwicklung von organisch-keramischen-Verbundaufbauten wird eine Leistungsbaugruppe entwickelt. Damit lässt sich die Ablösung bisheriger Kühlkonzepte, die Integration analoger Leistungs- und digitaler Regelstrukturen, die Nutzung von kostengünstigen Materialien und Bauelementen sowie die stärkere Miniaturisierung der Leistungsbaugruppe und direkte Integration in das Gesamtsystem realisieren. Ziel ist es, einen Hochspannungsnetzteildemonstrator herzustellen, der Funktion, technologische Weiterentwicklung und Machbarkeit von organisch-keramischen Verdrahtungsträgern aufzeigt.

FlexEO
Auf flexibler Elektronik und Optik basierendes tragbares Gerät zur in vivo Spektrometrie von Blutbestandteilen für die Telemedizin
Projekttitel
Auf flexibler Elektronik und Optik basierendes tragbares Gerät zur in vivo Spektrometrie von Blutbestandteilen für die Telemedizin
Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Finanzierung
SMWi - SAB
Projektlaufzeit
12/2016 - 12/2019
Projektpartner

Institut für Biomedizinische Technik der TU Dresden
Anvajo GmbH

Inhalt des Projekts

Die Technische Universität Dresden (TUD) und die Anvajo GmbH, eine studentische Ausgründung der TUD, führen gemeinsam das Telemedizin-Projekt »FlexEO - Auf flexibler Elektronik und Optik basierendes tragbares Gerät zur in vivo Spektrometrie von Blutbestandteilen für die Telemedizin« durch.

Ein tragbares Gerät wird entwickelt, das außerklinisch und nicht-invasiv Blutbestandteile und Parameter des Herz-Kreislauf-Systems analysieren kann. Das Kernstück der nicht-invasiven Messung wurde in den letzten drei Jahren am Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik (IAVT) der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik (EuI) entwickelt: ein optisches Mikrospektrometer, mit dessen Hilfe Licht in seine spektralen Bestandteile zerlegt und analysiert werden kann. Dieses Mikrospektrometer ist so klein, dass es leicht in einen Fingerclip oder ein tragbares Gerät integriert werden kann.

Das Mikrospektrometer soll in ein tragbares Gerät eingebettet werden, welches teilweise auf flexibler Elektronik basiert. Die Wissenschaftler/innen am IAVT der TUD werden dieses Gerät entwerfen. Aufgrund der flexiblen Elektronik werden sich die Sensoren des Gerätes an die Anatomie des Trägers anpassen können. Somit werden die verschiedenen  Sensoren im Gerät optimal zur Körperoberfläche hin ausgerichtet. Das wird zu einer deutlichen Verbesserung der Messqualität im Vergleich zu herkömmlichen Methoden führen. Neuartige Algorithmen sollen außerdem den pulsierenden Blutanteil im menschlichen Gewebe berücksichtigen. So sollen bisher nicht messbare Blutbestandteile nicht-invasiv bestimmt werden können. Die dafür benötigte Software wird im Rahmen des Projekts am Institut für Biomedizinische Technik der Fakultät EuI entwickelt.

Mit Hilfe des Gerätes und dessen neuer Messtechnik sollen konventionelle Messmethoden qualitativ entscheidend verbessert werden, um eine flächendeckende, telemedizinische Überwachung und Versorgung von chronisch erkrankten Menschen (wie z.B. Patienten mit obstruktiven-Schlafapnoe-Syndrom oder Diabetes Mellitus) im häuslichen Umfeld zu ermöglichen.

Die Projektlaufzeit von FlexEO umfasst insgesamt drei Jahre; im Dezember 2019 soll das Projekt abgeschlossen werden.

Responsive Fab
Responsive Fab
Projekttitel
Responsive Fab
Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Finanzierung
EFRE, SMWA. SAB
Projektlaufzeit
08/2016 - 07/2019
Projektpartner

GLOBALFOUNDRIES Dresden Module One Limited Liability Company & Co. KG (Gesamtprojektleitung)
HAP Handhabungs-, Automatisierungs- und Präzisionstechnik GmbH Dresden
Roth & Rau - Ortner GmbH
Institut für Technische Logistik und Arbeitssysteme der Technischen Universität Dresden

Inhalt des Projekts

Im Rahmen des Projekts Responsive Fab bearbeitet unsere Arbeitsgruppe das Teilprojekt  "Erweitertes Scheduling". In diesem Teilprojekt werden Verbesserungs- und Optimierungsmaßnahmen im Bereich der Produktionsplanung und -steuerung untersucht, mit dem Ziel, die Flexibilität und Planungsstabilität in der Halbleiterfertigung zu erhöhen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Ablösung bzw. Ergänzung des derzeitigen Dispatchings durch Scheduling-Algorithmen.

Leistungszentrum mikro nano
Funktionsintegration für die Mikro-/Nanoelektronik
Projekttitel
Funktionsintegration für die Mikro-/Nanoelektronik
Projektleitung am IAVT/ZmP
Jun.-Prof. Dr.-Ing.
Iuliana Panchenko
Tel.:
(0351) 463 36229
Wissenschaftliche Koordinierung
Dr.-Ing.
Jörg Meyer
Tel.:
(0351) 463 43773
Finanzierung
SMWK
Projektlaufzeit
07/2016 - 12/2017
Projektpartner

Fraunhofer Gesellschaft: Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS),Institut für Elektronische Nanosysteme (ENAS),Institut für Integrierte Schaltungen (IIS-EAS), Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM-ASSID; TU Dresden, Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik: Institut für Festkörperelektronik (IFE), Institut für Feinwerktechnik und Elektronik (IFTE), Institut für Halbleiter und Mikrosysteme (IHM); TU Chemnitz – Professur für Werkstoffe und Zuverlässigkeit; Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden – Fakultät Informatik / Mathematik

Inhalt des Projekts
Kernbereiche der Leistungszentrumplattform für Mikro- und Nanoelektronik

Das Leistungszentrum "Funktionsintegration für die Mikro-/Nanoelektronik“ ist ein Verbund aus Einrichtung der TU Dresden, TU Chemnitz und der Fraunhofer-Gesellschaft. Es soll vor Allem den Mirko-/Nano-Elektronik Standort Sachsen stärken und einen langfristigen Erhalt der auf nationaler und europäischer Ebene wichtigsten Forschungs-, Entwicklungs- und Produktionszentrums sicherstellen. Ein zentraler Aspekt hierbei ist die Schaffung von Kooperationsstrukturen zwischen der technisch-wissenschaftlichen Grundlagenforschung und den Bedürfnissen der Industrie. Gerade vor dem Hintergrund immer komplexer, kleiner und heterogener Systeme und der 3D-Integration von verschieden Komponenten ist die Abstimmung der Forschungsarbeit in unterschiedlichen Bereichen der Mikroelektronickherstellung von größter Bedeutung.
Am IAVT werden hierzu neue Materialien und Verfahren untersucht um bei niedrigeren Temperaturen und Drücken Verbindungen zu erzeugen als bisher möglich. Ein anderer Fokus der Forschungsarbeiten am IAVT liegt in der Herstellung neuer Kontakte mit nanoporösen intermetallischen Verbindungen.

SteiMag II
Aktive verlustarme Magnetlager hoher Steifigkeit und Präzision mit integrierter Induktionsmessung und schneller Leistungselektronik, Phase II
Projekttitel
Aktive verlustarme Magnetlager hoher Steifigkeit und Präzision mit integrierter Induktionsmessung und schneller Leistungselektronik, Phase II
Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. habil.
Thomas Zerna
Tel.:
(0351) 463 33274
Wissenschaftliche Koordinierung
Dipl.-Ing.
Daniel Ernst
Tel.:
(0351) 463 36941
Finanzierung
DFG
Projektlaufzeit
06/2016 - 05/2018
Projektpartner

Lehrstuhl Elektrische Maschinen und Antriebe des Elektrotechnischen Instituts der TU Dresden
Institut für Integrative Nanowissenschaften des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden

Inhalt des Projekts

Aufbauend auf den Ergebnissen der Phase I des DFG-Projekts und in Ergänzung zu den Arbeitspaketen der Projektpartner liegt der Schwerpunkt am IAVT in der Entwicklung der Aufbau- und Verbindungstechnik für flexible ultradünne Flussdichtesensoren für Magnetfelder senkrecht zur Sensorebene. Der vollständige Sensor soll eine maximale Bauhöhe (inkl. Substrat, Kontaktierung, Verkapselung und Haftschicht) von 150 µm nicht überschreiten. Die Langzeitstabilität (>10 Jahre) für die im Magnetlagerbetrieb typischen Umgebungsbedingungen soll dabei gegeben sein und durch entsprechende beschleunigte Alterunsgstests nachgewiesen werden.

IR-SimpleCam
Entwicklung der Grundlagen für eine schnelle Thermografiekamera mit wenigen Bildpunkten für die kostengünstige Inspektion von planaren Löt- und Sinterverbindungen der Leistungselektronik
Projekttitel
Entwicklung der Grundlagen für eine schnelle Thermografiekamera mit wenigen Bildpunkten für die kostengünstige Inspektion von planaren Löt- und Sinterverbindungen der Leistungselektronik
Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. habil.
Thomas Zerna
Tel.:
(0351) 463 33274
Wissenschaftliche Koordinierung
PD Dr.-Ing. habil.
Martin Oppermann
Tel.:
(0351) 463 35051
Finanzierung
SMWK/SAB
Projektlaufzeit
05/2016 - 04/2018
Projektpartner

TU Dresden, IFE

Inhalt des Projekts
Bild 1: Si-Thyristor als Bare Die (Originalkantenlänge 10 mm) und DCB-Leistungsmodul mit gelöteten Si-Dies und Dickdrahtbondverbindungen (Bildquelle: Oppermann (2014) / curamic electronics GmbH)
Bild 2: Vergleichende Untersuchungen Röntgen – Thermografie an Proben mit verschiedenen Voidanteilen

Wesentliche Baugruppen der Elektronik, die gerade für die Megatrends Elektromobilität und Erneuerbare Energien unabdingbar sind, sind Umrichter-, Motorantriebs- und andere Leistungsbaugruppen. Diese enthalten wiederum als zentrale Elemente ungehäuste Leistungshalbleiter aus Silizium (Si) oder Siliziumkarbid (SiC), welche über Flächenlötungen oder Sinterverbindungen mit ihrem Substrat verbunden sind. Bild 1 zeigt ein solches Bauelement und eine damit gefertigte Leistungsbaugruppe.

Problematisch beim Einsatz dieser Halbleiterbauelemente ist die Qualitätskontrolle der Verbindungsstelle mit dem Trägersubstrat. Für die Herstellung dieser Verbindung werden hauptsächlich Lötverfahren eingesetzt. Mehr und mehr kommt aber auch das Silbersintern zum Einsatz.

Ziel des Projektes ist es, eine preiswerte und perspektivisch inline-fähige Lösung für ein kostengünstiges Thermografiesystem mit nur wenigen Bildpunkten, welches integral über eine definierte Messfläche (z. B. definierte Teile der Die-Fläche des Leistungshalbleiters) den Temperaturverlauf nach thermischer Anregung zeitlich und temperaturmäßig hochaufgelöst erfasst, zu entwickeln. Die Prüfung ist als vergleichendes Messverfahren angelegt, so dass die innerhalb kurzer Messzeiten (und damit in-line-fähig) gemessenen thermischen Ausgleichsvorgänge des Prüflings mit denen eines Gutteils, dessen Verbindungsstellenqualität zuvor mittels Laborverfahren (Röntgen-CT/Ultraschall) oder zerstörend (Metallografie) detailliert ermittelt wurde, verglichen werden.

Strukturüberwachung von CFK
Überwachung von CFK-Strukturen durch Einsatz textilbasierter und textiltechnisch integrierter Sensorsysteme
Projekttitel
Überwachung von CFK-Strukturen durch Einsatz textilbasierter und textiltechnisch integrierter Sensorsysteme
Projektleitung am IAVT/ZmP
Jun.-Prof. Dr.-Ing.
Henning Heuer
Tel.:
(0351) 463 43789
Wissenschaftliche Koordinierung
MSc.
Ievgen Kharabet
Tel.:
(0351) 463 43776
Finanzierung
Forschungskuratorium Textil e.V.
Projektlaufzeit
03/2016 - 08/2018
Projektpartner

TU Dresden / Institut für Textilmaschinen und textile Hochleistungswerkstofftechnik, TU Dresden / Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik 

Inhalt des Projekts
  • Verfahrensentwicklung zur Umsetzung, Integration und Kontaktierung sowohl von textilbasierten und ‑verarbeitbaren Sensoren zur präzisen Ermittlung von lokalen und globalen Beanspruchungszuständen und Schäden in CFK mit duroplastischem Matrixsystem als auch von textiltechnisch verarbeitbaren elektronischen Bauelement- und Schaltungsträgern zur vorzugsweise drahtlosen Signal- und Energieübertragung
  • Verfahrensanweisung für die Umsetzung und Integration der Sensorsysteme in CFK unter möglichst geringen zusätzlichen Prozessaufwand für KMU als auch mit marginaler Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften der CFK-Strukturen
  • Realisierung von endanwendungsnahen Funktionsdemonstratoren (z. B. CFK-Lastenholm oder Rotorblatt WEA; CFK-Chassis Automobil)
  • elektrische Isolation/Schirmung der Sensorsysteme / integrierten Elektronikkomponenten gegen CFK-Strukturen zur Vermeidung von Kurzschlüssen
PolCarr-Sens
Entwicklung SNEF-basierter Touchscreens zu hoch-sensitiven, störungsfreien Echtzeit-Kontrolle adhärenter Zellkulturen mittels kapazitiv-elektrischer, induktiv-elektrischer ...
Projekttitel
Entwicklung SNEF-basierter Touchscreens zu hoch-sensitiven, störungsfreien Echtzeit-Kontrolle adhärenter Zellkulturen mittels kapazitiv-elektrischer, induktiv-elektrischer ...
Projektleitung am IAVT/ZmP
Jun.-Prof. Dr.-Ing.
Henning Heuer
Tel.:
(0351) 463 43789
Wissenschaftliche Koordinierung
Dipl.-Ing.
Susan Walter
Tel.:
(0351) 88815 629
Finanzierung
SMWK
Projektlaufzeit
02/2016 - 12/2018
Projektpartner

TU Chemnitz, FZDR Dresden Rossendorf 

Inhalt des Projekts

Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf e.V. (HZDR), die Technische Universität Chemnitz (TUC) und die Technische Universität Dresden (TUD) haben sich zum Ziel gesetzt, im Rahmen des Kooperationsprojektes „Entwicklung SNEF-basierter Touchscreens zur hochsensitiven, störungsfreien Echtzeit-Kontrolle adhärenter Zellkulturen mittels kapazitiv-elektrischer, induktiv-elektrischer und akustisch-mechanischer Breitband-Impedanzspektroskopie (PolCarr-Sens)“ die PolCarr®-Technologie für die Kontrolle des adhärenten Aufwachsens von Zellkulturen weiter zu entwickeln. Innerhalb des Vorhabens soll die Mikro-Sensorik für drei verschiedene, sich ergänzende Breitband-Impedanzspektroskopie-Verfahren in Mikrotiterplatten mit PolCarr®-Boden integriert und eine Auswertesoftware für die Routine-Beobachtung des Zellverhaltens unter experimentellen Bedingungen mittels Breitband-Impedanzspektroskopie entwickelt werden. Die Anwendung PolCarr-Sens basiert auf der patentgeschützten PolCarr®-Basistechnologie des HZDR. PolCarr-Sens hat das Potential für eine automatisierte High-through-put-Kontrolle der Eigenschaften adhärenter Zellen und stellt eine signifikante Verbesserung gegenüber herkömmlichen Kontrollmethoden, bspw. gegenüber der Lichtmikroskopie, dar.

Atto3D
ESF-Nachwuchsforschergruppe "Kommunikationsinfrastrukturen für Attonetze in 3D-Chipstapeln"
Projekttitel
ESF-Nachwuchsforschergruppe "Kommunikationsinfrastrukturen für Attonetze in 3D-Chipstapeln"
Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dipl.-Ing.
Sebastian Lüngen
Tel.:
(0351) 463 43790
Finanzierung
ESF/SAB
Projektlaufzeit
09/2015 - 08/2018
Projektpartner

TU-Dresden, Fakultät für Elektro- und Informationstechnik:

  • Institut für Halbleiter- und Mikrosystemtechnik

    • Professur für Halbleitertechnik

  • Institut für Nachrichtentechnik

    • Professur Hochfrequenztechnuik
    • Juniorprofessur für Integrierte Photonische Bauelemente
    • Vodafone Stiftungsprofessur Mobile Nachrichtensysteme
    • Deutsche Telekom Professur Kommunikationsnetze

  • Institut für Feinwerktechnik und Elektronik-Design
  • Institut für Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik

    • Professur für Hochparallele VLSI-Systeme und Neuromikroelektronik
    • Professur für Schaltungstechnik und Netzwerktheorie

    Inhalt des Projekts
    Themenkomplex der Kommunikationsinfrastrukturen für 3D-Attonetze

    Die fortwährende Miniaturisierung führt in den nächsten 20 Jahren an physikalische Grenzen. Bereits heute werden Chips in 14 nm CMOS produziert. Bei weiterer Skalierung sind die Abstände der Transistorgeometrien in der Größenordnung weniger Siliziumatome im Kristallgitter bzw. nur noch wenige Atomlagen dünn.

    Ein möglicher Ausweg ist die 3D-Integration, d.h. das Stapeln von Chips übereinander. Hierdurch entstehen im Miniaturformat „Hochhäuser“ der Elektronik. Um das gesamte Potential dieser Technologie nutzen zu können, ist es notwendig, dass Informationen innerhalb des gesamten Chipstapels ausgetauscht werden können. Dies bedeutet, dass eine völlig neue Kommunikationsinfrastruktur mit all ihren Komponenten in kleinsten Abmessungen erforscht und entworfen werden muss, die hochgradig energieeffizient und ressourcenschonend ist. Durch diese Kommunikationsinfrastruktur entsteht ein eigenes Internet innerhalb eines Chipstapels im Kleinstformat, weshalb dies für die neue Forschergruppe „3D-Attonetz“ genannt wird.

    Das Thema dieser Nachwuchsforschergruppe gehört zu einer der wichtigsten Branchen Sachsens und Deutschlands (vgl. auch Hightech-Strategie des Bundes und Innovationsstrategie des Freistaates Sachsen), der Informations- und Kommunikationstechnologie. Die Mikroelektronik-, Halbleiter- und Photovoltaikindustrie hat eine lange Tradition im Raum Dresden/Freiberg/Chemnitz. Das sächsische Forschungs- und Entwicklungscluster Silicon Saxony, das ca. 300 Mitgliedsfirmen zählt, in denen etwa 40.000 Menschen beschäftigt sind, hat diese Bedeutung erkannt und treibt das Zukunftsthema 3D-Integration ebenfalls stark voran.

    Die 3D-Integration und darauf aufbauend die 3D-Attonetze werden als Schlüsseltechnologie für viele zukünftige Produkte, innovative Technologien und Megatrends wie Smart Cities, Smart Grids oder Industrie 4.0 gesehen. Darunter z.B. auch das Taktile Internet, welches zusammen mit der fünften Mobilfunkgeneration ab ca. 2022 seinen Marktstart haben wird.

    HAEC II
    Sonderforschungsbereich (SFB) 912, “HAEC – Highly Adaptive Energy-Efficient Computing"
    Projekttitel
    Sonderforschungsbereich (SFB) 912, “HAEC – Highly Adaptive Energy-Efficient Computing"
    Projektleitung am IAVT/ZmP
    Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c.
    Karlheinz Bock
    Tel.:
    (0351) 463 36345
    Wissenschaftliche Koordinierung
    Dr.-Ing.
    Krzysztof Nieweglowski
    Tel.:
    (0351) 463 35291
    Finanzierung
    DFG
    Projektlaufzeit
    07/2015 - 06/2019
    Projektpartner

    Alle Projektpartner gehören zur Technischen Universität Dresden.

    Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik:

    • Institut für Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik
    • Institut für Nachrichtentechnik
    • Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik

    Fakultät Informatik:

    • Institut für Technische Informatik
    • Institut für Systemarchitektur
    • Institut für Software- und Multimediatechnik
    • Institut für Theoretische Informatik

    Naturwissenschaftliche Fakultät, Bereich Mathematik

    • Institut für Numerische Mathematik

    Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH)

    Inhalt des Projekts
    HAEC-Ansatz: optische und drahtlose Chip-zu-Chip-Kommunikation im Computersystem
    Glass interposer mit Umlenkoptik montiert auf flexiblem Foliensubstrat mit Polymerlichtwellenleitern
    Packagingkonzept für Rechenknoten mit integrierten optischen und drahtlosen Sende-/Empfangsmodulen

    Teilprojekt A10: Systemintegration für optische und drahtlose Pbit/s Übertragung in Hochleistungsrechnern

    Um dem steigenden Energiebedarf der globalen Internetnutzung und den daraus resultierenden ökologischen Auswirkungen zu begegnen, verfolgt der Sonderforschungsbereich HAEC („Highly Adaptive Energy-Efficient Computing“) als visionäres Ziel die Erforschung von Technologien, die Computersysteme mit hoher Energieeffizienz ermöglichen ohne deren hohe Leistungsfähigkeit zu beeinträchtigen. Um das Ziel eines integrierten Ansatzes für hochadaptive energieeffiziente Informationsverarbeitung zu erreichen, wird das Problem auf allen betroffenen Technologieebenen angegangen: der Hardware, der Computerarchitektur und dem Betriebssystem, der Softwaremodellierung als auch der Anwendungsmodellierung und der Ebene der Laufzeitkontrolle. Es soll ein neuartiges Konzept (die HAEC-Box) für den Aufbau von Computern untersucht werden, in dem innovative Ideen für optische und drahtlose Chip-zu-Chip-Kommunikation angewandt werden. Der HAEC-Sonderforschungsbereich ist ein erster Versuch, um hohe Adaptivität und Energieeffizienz in einem integierten Ansatz zu erreichen.

    Innerhalb des SFB 912 das IAVT bearbeitet das Teilprojekt A10: Systemintegration für optische und drahtlose Pbit/s Übertragung in Hochleistungsrechnern. Der Forschungsschwerpunkt des Teilprojektes ist die Integration der Komponenten der Transceiver in ein Hochleistungspackage. In der Phase II wird an folgenden Forschungsthemen geforscht: die elektro-optische Integration auf Leiterplatten- und Package-Level, die Aufbau- und Verbindungstechnike für mm-Wellenübertragung und das Einbetten bzw. die Integration von Komponenten auf dem Wafer-Level.

    Optaver
    Forschergruppe Optische Aufbau- und Verbindungstechnik für baugruppenintegrierte Bussysteme
    Projekttitel
    Forschergruppe Optische Aufbau- und Verbindungstechnik für baugruppenintegrierte Bussysteme
    Projektleitung am IAVT/ZmP
    Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. mult.
    Klaus-Jürgen Wolter
    Tel.:
    (0351) 463 38625
    Wissenschaftliche Koordinierung
    Dipl.-Ing.
    Lukas Lorenz
    Tel.:
    (0351) 463 43767
    Finanzierung
    DFG
    Projektlaufzeit
    01/2015 - 12/2017
    Projektpartner

    Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik und Institut für Optik, Information und Photonik)
    Leibniz Universität Hannover ( Institut für Transport- und Automatisierungstechnik)

    Inhalt des Projekts
    Koppelprinzip eines optischen Bus-Kopplers ohne Wellenleiterunterbrechung
    Optisches Bus-System mit verbundener E/O 3D-MID Baugruppe
    E/O Sensornetzwerk verbunden über eingebettete Wellenleiter

    Das Potenzial präziser, ortsaufgelöster Dehnungsmessungen oder die Kapazität zur Übertragung sehr großer Datenmengen sind zwei Beispiele für den vorteilhaften Einsatz optischer Systeme. Neben den allgemeinen Vorteilen der optischen Signalleitung, wie vorwiegende Störfestigkeit gegenüber elektromagnetischer Strahlung, Funkenfreiheit zum Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen oder dem geringen Gewicht im Vergleich zu Kupferkabeln, nutzen moderne Technologien die Möglichkeiten, optische Wellenleiter in Strukturbauteile zu integrieren. Fragen zur Integration optischer Leiter in GFK-Verbundbauteile oder in Leiterplatten sind u. a. Gegenstand aktueller Forschung.

    Ungelöst sind jedoch Fragen zur Signalübergabe an Knotenpunkten in photonischen Netzen. So existieren Möglichkeiten der optisch-elektrischen und elektrisch-optischen Signalwandlung. Eine ausschließlich passive Kopplung optischer Signale unterliegt gegenwärtig unterschiedlichen Limitierungen. Diese und weitere Herausforderungen der optischen Aufbau- und Verbindungstechnik greift die dislozierte Forschergruppe auf.

    Das Ziel dieser Forschergruppe ist die Erforschung von Verfahren und Technologien für die Auslegung, Konstruktion und Fertigung dreidimensionaler, optisch funktionalisierter, mechatronischen Bauteilen (3D-opto MID).

    EF-Bulbs
    Herstellung, Untersuchung und Optimierung einer elektrischen Funktionalisierung von Thermo-Bulbs
    Projekttitel
    Herstellung, Untersuchung und Optimierung einer elektrischen Funktionalisierung von Thermo-Bulbs
    Projektleitung am IAVT/ZmP
    Prof. Dr.-Ing. habil.
    Thomas Zerna
    Tel.:
    (0351) 463 33274
    Wissenschaftliche Koordinierung
    Dr.-Ing.
    Marco Luniak
    Tel.:
    (0351) 463 32478
    Finanzierung
    BMWi
    Projektlaufzeit
    08/2015 - 07/2017
    Projektpartner

    Job Thermo Bulbs GmbH Ahrensburg

    Inhalt des Projekts

    Thermo Bulbs sind thermische Auslöseelemente für automatische Sprinkler, Rauch- und Brandschutzklappen und andere Auslöseelemente.  Die neueste JOB-Entwicklung ist die "Extinguishing Bulb (E-Bulb)"  zum Löschen von Entstehungsbränden in elektrischen Schaltungen. Beim Zerplatzen der Ampulle bei einer definierten Umgebungstemperatur wird eine nicht leitfähige, ungiftige Löschflüssigkeit direkt freigesetzt und geht dabei sofort in den gasförmigen Zustand über. Durch den Kühleffekt und die Verdrängung des Sauerstoffes wird der Brand in Sekunden gelöscht.
    Dieses Konzept soll mit einer zusätzlichen elektrischen Funktionalisierung der Thermo Bulb weiterentwickelt werden. Zusätzlich zur passiven Auslösung bei einer definierten Umgebungstemperatur soll die neu zu entwickelnde EF-Bulb auch aktiv durch eine direkte Beheizung der Ampulle zum Zerplatzen gebracht werden können. Durch einen solchen Auslösemechanismus können weitere Anwendungsgebiete im Brandschutz erschlossen werden, wobei die Auslösesensitivität erhöht und die Reaktionszeit reduziert wird.