Das Oberseminar findet in diesem Semester im Raum N63 A.001 statt!

• Beginn der Vortragsreihe:Donnerstag, 22.10.26 (siehe Seminarthemen)
• Donnerstag, 22.10.26, 9.20 Uhr, N63 A.001 (bitte vorher unbedingt im OPAL eintragen!): Einführung in das Oberseminar durch Frau Prof. Panchenko
• bis 45. KW: Auswahl eines Themas sowie Abstimmung und Formulierung der Aufgabenstellung durch die jeweiligen Betreuer. Eine unterschriebene Aufgabenstellung erhält der Student, eine zweite verbleibt beim Betreuer.
  Hinweis: Sofern es sich um Diplomthemen handelt, dienen diese lediglich zur Themenfindung, ihre eigentliche Bearbeitung erfolgt nicht im Oberseminar.
• Während des WS: Aufgabenbearbeitung (Studie zum "Stand der Technik" und zur "Quellenlage") einschließlich Konsultationen mit den Betreuern.
• Januar 2027: Einschreiben in HISQIS (Beleg PN 91520 und Referat PN 91510) oder SELMA.
• Nach individueller Terminabsprache: Hinweise zur Einzelprüfung durch Prof. Panchenko, Abgabe des Belegs bis 5.02.27 (Download Vorlage) beim Betreuer, Terminfestlegung der Präsentation (8.02. bis 5.03.27).
• Prüfungsperiode: individuelle Präsentation (Download Vorlage) der Ergebnisse im Haus N63, A.309, unter Anwesenheit des Betreuers, der HSLin und einem weiteren Beisitzer (Prof. Oppermann, Dr. Meier, Dr. Müller oder Dr. Nieweglowski). Bitte Vortragshinweise beachten. Notenbekanntgabe von Beleg und Vortrag.

22.10.2026
Einführung in das Oberseminar
Prof. Juliana Panchenko
Kupfer-Sinterlamination für 3D-Packaging eingebetteter Leistungsbauelemente
Jörg Meyer, IAVT

29.10.2026
HfO2-based Ferroelectric Field Effect Transistors: Applications and Challenges
Shouzhuo Yang, GlobalFoundries

05.11.2026
Entwicklung einer Charakterisierungsmethode für keramische Isolatoren basierend auf der Teilentladungsmessung an Festkörperisolatoren
Johannes Drechsel, IKTS

13.11.2026  (RAUM NN)
Flexible und dehnbare Elektronik - Spezielle Aspekte der Technologien für Freiform-Elektronik-Systeme
Daniel Ernst, IAVT

19.11.2026
Charakterisierung von Sinterverbindungen: Potentiale neuartiger zerstörungsfreier Prüfverfahren
Oliver Albrecht, IAVT 

26.11.2026
Reliability of Fine-Pitch Copper RDL Structure to Electromigration
Adrjia Chaudhuri, Silicon Labs Austria

3.12.2026
Leaftronics: Natural lignocellulose scaffolds – A Sustainable Substrate for Reliable Printed and Conventional Electronics
Hans Kleemann, IAPP

10.12.2026
Thermo-Mechanical Reliability of Solder Joints Made from Secondary Solder Paste Materials
Matteo Canocchi, University Florence

17.12.2026
Nanosensors for cancer diagnostics and therapy support
Larysa Baraban, HZDR

7.01.2027
Characterization of Cu/SiO2 bonding interfaces and hybrid bond interconnects
Laura Wenzel, IZM-ASSID 

14.01.2027
tbd / Simulation von TGV zur Evaluation der Spanungssituation unter Reflow-Bedingungen
Chengzhe Lyu / Max Häusler, IAVT 

21.01.2027
Development of new models to predict contributions of Back-End-of-Line process and design induced factors on wafer warpage
Prashant Singh, GlobalFoundries

28.01.2027
Ein neues Leitfähigkeitssensor für nukleare Notkühlsysteme: Simulation, Herstellungsprozess und Kalibrierung
Alejandro Rotberg, IAVT

4.02.2027
From Electric Measurement to Indirect State of Health Estimation
Fabio Canzanella, University Florence

Am Zentrum für mikrotechnische Produktion (ZmP) werden Packaging-Konzepte für MEMS-basierte Ultraschallsensoren entwickelt, die perspektivisch in körpernah getragenen Systemen (Wearables) eingesetzt werden sollen. Abhängig von der vorgesehenen Anwendung können diese als Medizinprodukt oder als Consumer-Produkt eingeordnet werden. Daraus ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an die technische Qualifikation und Zuverlässigkeit der Sensormodule. Im Rahmen des Oberseminars sollen relevante Normen, Richtlinien und Prüfstandards für derartige Sensormodule recherchiert, systematisiert und hinsichtlich ihrer Anforderungen an Zuverlässigkeit und Prüfung verglichen werden. Der Schwerpunkt liegt auf dem europäischen bzw. deutschen regulatorischen Umfeld unter Einbeziehung einschlägiger IEC- und ISO-Normen. Aspekte der Medizinproduktezulassung sollen dabei lediglich am Rande betrachtet werden. Besonderes Augenmerk ist auf Anforderungen an das gesamte Sensormodul einschließlich Package, Aufbau- und Verbindungstechnik sowie Verkapselung zu legen. Dabei soll herausgearbeitet werden, für welche Belastungen und Prüfungen eindeutige Vorgaben bestehen, wo derzeit Lücken vorliegen und welche etablierten Prüfverfahren aus vergleichbaren körpernahen Sensorsystemen, beispielsweise PPG- oder EMG-Sensoren, sinnvoll auf MEMS-basierte Ultraschallsensoren übertragen werden können.
 

Betreuer: DI Daniel Enst, DI Tönnis Trittler

Getrieben durch die Entwicklungen in den Bereichen der Elektromobilität und Energietechnik erhalten Leistungshalbleiter immer mehr Aufmerksamkeit. Der Betrieb von solchen Leistungsbauelementen erzeugt erhebliche Wärme, und überlagerte Schwankungen der Umgebungstemperatur führen zu zusätzlichen Belastungen in elektronischen Bauteilen aufgrund des CTE-Mismatch.
Um eine dynamische Lebensdauermanagement- und Prognose-Tool für die Bauteile zu entwickeln, sollen numerische Simulationsmethoden zum Aufbau digitaler Zwillinge eingesetzt werden. In dieser Recherche soll aufgezeigt werden, ob mit heute verfügbaren und in Entwicklung befindlichen Simulationstechniken für diese Aufgabe taugliche digitale Zwillinge möglich sind bzw. wo heute deren Grenzen liegen. Besonderes Augenmerk ist dabei auf folgende Teilaspekte zu legen:

• Literaturrecherche zur Basis der FEM in Bezug auf Zuverlässigkeitsanalyse, insbesondere für Temperaturwechselbelastungen
• Literaturrecherche zu Digitalen Zwillingen und deren Einsatzmöglichkeiten basierend auf FEM zur Lebensdauerprognose
• Diskussion der Einsatzmöglichkeit von Digitalen Zwillingen speziell für Thermisch-Mechanische Belastungen
• Dokumentation der Teilaufgaben 1 bis 3 
   

Betreuer: DI Chengzhe Lyu

Elektronische Geräte sind im täglichen Leben weit verbreitet und werden immer kompakter. Die Zuverlässigkeit der Geräte steht schon immer im Mittelpunkt des Interesses. Eine häufig auftretende Ausfallursache in der Industrie und im Automobilbau ist die Entwicklung von Rissen und Brüchen an Lötstellen aufgrund thermischer und mechanischer Belastungen. Vor diesem Hintergrund spielt die Finite-Elemente-Methode (FEM) eine wichtige Rolle, um das Problem zu untersuchen. Da die FE-Modelle in der Regel sehr groß sind, vor allem, wenn sie nichtlineare Eigenschaften aufweisen, wird deren Berechnung sehr zeitaufwendig. Daher sind entsprechende, recheneffiziente Berechnungsmethoden ein heutiger Forschungsschwerpunkt. Schwerpunkt in der Arbeit ist die Superelement-Technik. Bei dieser wird eine Substruktur durch eine Superelement mit reduzierten Freiheitsgraden ersetzt und damit das Gesamtmodell vereinfacht. Besonderes Augenmerk liegt auf die Verwendung der Technik für nichtlineare Modelle. Teilaufgaben sind folgende:

• Literaturrecherche zur Basis der FEM in Bezug auf Zuverlässigkeitsanalyse, insbesondere für Temperaturwechsel- und Vibrationsbelastungen
• Literaturrecherche zu den Grundlagen von Superelementen
• Einsatzmöglichkeit der Superelementen in nichtlinearen Finite Elemente Modellen
• Diskussion und Dokumentation der Teilaufgaben 1 bis 3

Betreuer: DI Chengzhe Lyu

Aufgrund der eindeutigen Vorteile der optischen Datenübertragung ist die Integration der Optik in photonischen Systemen wie z.B. Datenserver oder Hochleistungsrechnern ein ak-tueller Trend in der optischen Aufbau- und Verbindungstechnik. Im Bereich der photonischen Quantum Computing (QC) Systeme werden derzeit entweder faserbasierte Lichtleitertechnologien oder auf Freistrahloptik basierende Systeme, typi-scherweise als Labormesssetups, eingesetzt. Diese Aufgabenstellung soll aktuelle Ent-wicklungen in Richtung der stärkeren Integration von optischen Komponenten für QC-Anwendungen erörtern, um die mögliche Entwicklung von kompakten QC-Systemen darzu-stellen. Aus der Literatur soll der Stand der Technik für die Ansätze der Integration der Optik in photonischen Quantum Computing Systemen ausgearbeitet werden. Vor allem mit Fokus auf Anwendungen in der Quantum-Kommunikation. Insbesondere folgende Aspekte sollen dabei recherchiert und ihre Details verglichen werden:

• Aufbau und Integrationstechnologien von photonischen integrierten Schaltungen (auf der Chip-Ebene) im QC-Bereich
• Ansätze für Integration von Optik auf höheren Verbindungsebenen für QC-Anwendungen (oberhalb von Chip-Ebene)
• Stand-der-Technik zur Laser-/Lichtquellen sowie Photodetektoren für QC-Anwendungen mit besonderem Augenmerk auf die Gestaltung der opto-elektrischen Schnittstelle dieser Komponenten/Bauelemente
   

Betreuer: DI Felix Kröber

Am Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik (IAVT) wird an Technologien für eine optische Umverdrahtungslage (ORDL) gearbeitet. Diese ist bislang für die Strukturierung oberhalb von bestehenden elektrischen Strukturen (wie z. Bsp. einer klassischen RDL) konzipiert.
In der Literatur sowie im Stand der Technik sind verschiedene andere Konzepte bekannt, bei denen die optischen Strukturen zwischen die Lagen der RDL hinein integriert werden, was zu einer kombinierten elektro-optischen RDL führt.
Das kann beispielsweise vorteilhaft für die anschließende Bestückung mit elektro-optischen Komponenten oder die Qualität der LWL, und somit geringe Verlustleistung dieser, sein.
In einer Recherche im Rahmen des Oberseminars Aufbau- und Verbindungstechnik sollen diese zusammengetragen, systematisiert und anhand der benötigten Fertigungsverfahren verglichen werden. Besonderes Augenmerk ist dabei auf folgende Aspekte zu legen:

• Vor- und Nachteile der verschiedenen Konzepte in Hinblick auf Komplexität, Umsetzbarkeit, weitere Verarbeitung, usw.
• Möglichkeiten die Strukturen/Materialien der Lichtwellenleiter direkt als Dielektrikum der elektrischen RDL nutzen zu können
• optische Koppelstrategien und elektrische Kontaktierung zur Erzeugung elektro-optischer Packages/Baugruppen (aufgrund der Funktionsweise einer RDL als Umverdrahtungslage jeweils hin zur Chip-Ebene (ICs, PICs, …) und zur Interposer-/Leiterplatten-/Baugruppenebene)

Betreuer: DI Felix Kröber

Bei der Entwicklung von Quantencomputern werden in Forschung und Literatur verschiedenste Ansätze und daraus resultierende Typen von Quantencomputern verfolgt. Die Verwendung supraleitender Materialien stellt dabei sowohl für die Realisierung der Qubit-Funktionalität als auch für die Signalübertragung einen der meistgenutzten Ansätze dar. Für das IAVT ist dabei insbesondere von Interesse, wie supraleitende Redistribution Layer umgesetzt werden, um die verschiedenen Komponenten zu einem kompakten, leistungsstarken Quantum Computing Package zu verbinden. In der Literatur bzw. dem Stand der Technik sind dazu bereits erste Konzepte bekannt. Im Rahmen der Recherche des Oberseminars Aufbau- und Verbindungstechnik sollen deshalb zunächst die physikalischen Grundlagen recherchiert und technische Anforderungen ermittelt werden. Anschließend sollen die bestehenden Konzepte zusammengetragen und anhand ausgewählter Eigenschaften verglichen werden. Besonderes Augenmerk ist bei der Recherche auf folgende Aspekte zu legen:

• physikalische Grundlagen der unter kryogenen Bedingungen supraleitenden Materialien
• technische Kriterien bzw. Anforderungen an die RDL, die sich durch Quantum-Computing-Anwendung und/oder die kryogenen Temperaturen/supraleitenden Eigenschaften ergeben
• bestehende Konzepte zur Umsetzung von supraleitenden RDLs für Quantum Computing Anwendungen Kategorisieren und systematisch vergleichen, zum Beispiel anhand von:
  o verwendeten Materialien
  o genereller Aufbau und verwendete Fertigungsverfahren
  o erzielte Ergebnisse/Performance/… 

Betreuer: DI Felix Kröber

Die Reduzierung von Elektronikmüll ist eine große Herausforderung in der Elektronikindustrie. Insbesondere die Entsorgung und das Recycling von Leiterplatten stellt aufgrund des komplexen Materialverbunds aus Glasfasermatten und Epoxidharz ein Problem dar. Im Rahmen des Oberseminars sollen innovative Ansätze zur Herstellung von nachhaltigen und abbaubaren Leiterplatten aus nachwachsenden Rohstoffen recherchiert werden. Schwerpunkt der Recherche liegt auf abbaubaren Basismaterialien und Bindemitteln, die als Alternative zu herkömmlichen Materialien wie Glasfaser und Epoxidharz eingesetzt werden können. Ziel der Arbeit ist es, diese Materialien zusammenzutragen, systematisch zu klassifizieren und hinsichtlich ihrer technischen Eigenschaften, Umweltverträglichkeit und Eignung für die Elektronikindustrie zu bewerten. Als Ausgangspunkt können bereits bestehende Literatur und Hersteller von biologischen Materialien genutzt werden.

Betreuer: Dr.-Ing. Tobias Tiedje

Das Hybridbonden ist eine Kerntechnologie für das „Advanced Packaging“. Dabei werden typischerweise Wafer an Wafer, Chips an Wafer oder Chips an Chips gebondet. Beim klassischen Hybridbonden werden typischerweise Siliziumdioxid- und Kupferoberflächen miteinander verbunden, die mit Plasma aktiviert werden. Unter Druck- und Temperatureinwirkung wird das „Annealing“ durchgeführt, wodurch sich die Oberflächen permanent verbinden. Kritisch für den Erfolg dieses Prozesses sind vor allem zwei Aspekte. Zum einen das „Dishing“ des Kupfers, also die Tiefe der Kupferoberfläche gegenüber der Bondoberfläche. Dies ist vonnöten, um eine stabile Verbindung herzustellen, da sich Siliziumdioxid und Kupfer beim „Annealing“ unterschiedlich stark ausdehnen. Zum anderen die Oberflächenqualität, die extrem eben und glatt sein muss. Polymerbasiertes Hybridbonden zeichnet sich vor allem durch teils stark vereinfachte Anforderungen an die Oberflächenqualität aus, wobei bereits auch die Toleranz ganzer Partikel auf der Bondfläche bereits beobachtet wurde. Dieser Umstand macht die Erforschung dieser Verbindungstechnologie besonders interessant.
Bei der Recherche sollen die gängigen Ansätze zum polymerbasierten Hybridbonden im Vordergrund stehen. Besonders interessant sind dabei Prozessabläufe, Prozessparameter und kritische Kennwerte, beispielsweise bezüglich der Oberflächenrauheit. Des Weiteren sind die erreichten Strukturdimensionen von Interesse. Als Ausgangspunkt für die Recherche kann die bereits vorhandene Literatur genutzt werden.

Betreuer: DI Max Häusler

Die Detektion von Rissen in Glas und Glassubstraten ist ein entscheidender Aspekt in der Materialwissenschaft und Ingenieurtechnik, insbesondere im Bereich elektronischer Baugruppen. Glas wird aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften, wie der hohen Dielektrizitätskonstante und dem niedrigen und in Grenzen kontrollierbaren Koeffizienten der thermischen Ausdehnung (CTE), zunehmend interessant für Elektronikindustrie. Diese Eigenschaften sind für die Leistung und Zuverlässigkeit elektronischer Komponenten von großer Bedeutung. Mikrorisse im Material sind jedoch weiterhin Risikofaktoren, da sie als Ausgangspunkte für Brüche dienen. Allgemein gilt: je länger/tiefer ein Riss desto anfälliger ist das Glas gegenüber mechanischen Einwirkungen. Auf dem Markt sind bereits ultra-dünne Gläser mit geringen Biegeradien erhältlich, doch weisen diese ebenfalls mikroskopisch kleine Risse auf. Weiterhin werden durch Konfektionierung und Bearbeitung des Glassubstrats zusätzliche Risse in das Material gebracht.

Die frühzeitige Erkennung von Rissen in Glas und Glassubstraten bietet wesentliche Vorteile für die Herstellung und Funktionalität elektronischer Baugruppen. So kann diese als Vergleichskriterium und Ausgangspunkt für die Entwicklung oder Weiterentwicklung verschiedener Methoden zur „Härtung“ von Glas, wie dem Tempern, sein.

Bei der Recherche sollen Möglichkeiten der Detektion und die Auswirkung solcher Mikrorisse, sowie geeignete Methoden zum Schließen dieser, im Fokus stehen. Als Ausgangspunkt für die Recherche kann die vorhandene wissenschaftliche Literatur genutzt werden.

Betreuer: DI Max Häusler

Gegenwärtig werden am Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik (IAVT) im Rahmen des Verbundprojekts ROBINIE keramische Sensoren für harschen Umgebungsbedingungen entwickelt. Die Sensoren bestehen aus einem keramischen Sensorkopf (Al₂O₃) mit konzentrischen Ringelektroden. Diese werden über metallisierte Vias kontaktiert, und der Sensorkopf wird durch Löten hermetisch in eine metallische Wand gefügt. Die Sensoren messen die elektrische Leitfähigkeit der Umgebung mittels des ohmschen Satz. Beim Auftreten von Kondensationsflüssigkeit wirkt einen Zusatzwiderstand im Medium, womit Flüssigkeitsfilmdicken detektierbar sind.

Über diese Zielanwendung hinaus eignet sich der Sensoraufbau grundsätzlich für weitere Anwendungen, in denen Flüssigkeiten, Mehrphasengemische oder Beläge unter hoher Temperatur, hohem Druck oder in korrosiven Medien elektrisch erfasst werden sollen. In der Literatur sowie im Stand der Technik sind dafür verschiedene artverwandte Sensorkonzepte bekannt (z. B. Füllstandssensoren, kapazitive Sonden, etc.). In einer Recherche im Rahmen des Oberseminars Aufbau- und Verbindungstechnik sollen mögliche Einsatzgebiete zusammengetragen werden, z. B. Energie- und Kraftwerkstechnik, Verfahrens- und Prozesstechnik, usw. Diese sind nach Messaufgabe und Einsatzbedingungen zu protokollieren und anhand ausgewählter technischer Eigenschaften zu vergleichen, u. a. Temperatur- und Druckbereich, Medium und geforderte Lebensdauer zu bewerten. Schwerpunkt bildet die Frage, welche Anforderungen bezüglich der Anwendungen an der mikrotechnische Fügeverbindung stellen.

Besonderes Augenmerk ist bei der Recherche auf die Langzeitstabilität der Elektroden unter der Einsatzbedingungen zu legen. Folgende Kriterien sind bei der Bewertung der recherchierten Lösungen zu berücksichtigen:

• die Anlagenintegration (Wie soll die Sensoren wandbündig in der Anlage integriert werden?)
• die Hermetizität und Druckfestigkeit der kritischen Fügestelle in Anlage und Elektronik
• das Korrosions- und Alterungsverhalten der Elektrodenmetallisierung in Umgebungsmedium
• die Auswirkung dieser Effekte auf das Messsignal und Sicherheit der Messstelle

Als Ausgangspunkt können bereits recherchierte Literatur zu konduktiven Filmdickensensoren und keramischen Sensorgehäuse sowie Hersteller derartiger Sensoren genutzt werden. 

Betreuer: DI Alejandro Lejtman Rotberg

Elektronische Systeme werden zumeist mit Hilfe des Einsatzes von etablierten eCAD- und mCAD-Werkzeugen (z. B. Altium und Inventor) entwickelt und anschließend entsprechend ausgewählter Technologien hergestellt. Die künstliche Intelligenz ist dabei in Ansätzen im Einsatz.

In einer Recherche im Rahmen des Oberseminars Gerätetechnik soll der gegenwärtige Stand des Einsatzes von KI zusammengetragen, systematisiert und die technischen Potentiale eingeordnet werden. Der Fokus soll dabei auf dem Design und auf der Technologieauswahl liegen. Besonderes Augenmerk ist dabei auf die additive und dreidimensionale Elektronik zu legen.

Als Ausgangspunkt kann bereits recherchierte Literatur genutzt werden.

Betreuer: DI Daniel Ernst