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

• Beginn der Vortragsreihe: Freitag, 24.10.25 (siehe Seminarthemen)
• Donnerstag, 30.10.25, 9.20 Uhr, N63 A.001 (bitte vorher unbedingt im OPAL eintragen!): Einführung in das Oberseminar durch Frau Prof. Panchenko
• bis 46. 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 2026: 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 6.02.26 (Download Vorlage) beim Betreuer, Terminfestlegung der Präsentation (9.02. bis 6.03.26).
• Prüfungsperiode: individuelle Präsentation (Download Vorlage) der Ergebnisse im Haus N63, A.309, unter Anwesenheit des Betreuers und eines weiteren Beisitzers (Prof. Panchenko oder Prof. Zerna). Bitte Vortragshinweise beachten. Notenbekanntgabe von Beleg und Vortrag.

24.10.2025, 13:00 Uhr (ACHTUNG! Sondertermin an einem Freitag!)
Sustainable Additive Electronics with Biodegradable and Water-Based Materials
IEEE EPS Distingueshed Lecture, Prof. Pradeep Lall, Auburn University, USA

30.10.2025
Einführung in das Oberseminar
Dr. Karsten Meier
Zuverlässigkeit elektronischer Baugruppen für harsche Umgebungen
Max Häusler, IAVT

06.11.2025
Prozess- und Materialentwicklung für polymeren Interposer
David Weyers, IAVT

13.11.2025
Implementierung recheneffizienter FEM- und ROM-Methoden zur Durchführung einer Zuverlässigkeitsanalyse
Chengzhe Liu, IAVT

20.11.2025
Nanoimprint Lithography for the Fabrication of Multimode Waveguide-Based Out-of-Plane Optical Interconnect
Akash Mistry, IAVT 

27.11.2025
Herstellung flexibler elektrischer Baugruppen mit integrierten LEDs – Aufbau- und Testverfahren
Victoria Köst, IAVT

4.12.2025
Manufacturing of Photonic Integrated Circuits (PICs)
S. Böhnhardt, M. Blasl, FhG IPMS

11.12.2025
Gasanalyse mikrobieller Stoffwechselprodukte mit Metalloxid-Sensoren
Felix Stadermann, IAVT

18.12.2025
Digital Twin for Non-Deterministic Simulations of Power Electronics Packages
Darshan Barkur, Bosch

8.01.2026
Development of broadband ultrasonic transmitters for multistatic imaging
Tönnies Trittler 

15.01.2026
Integration Technology Development of Chip-Antenna Interface for Short Range mmWave Wireless Communication
Ran Yin, IAVT 

22.01.2026
tbd
 

29.01.2026
tbd
 

5.02.2026
Development of new models to predict contributions of Back-End-of-Line process and design induced factors on wafer warpage
Prashant Singh, GlobalFoundries 

MEMS-Ultraschallwandler (CMUTs und PMUTs) eignen sich aufgrund ihrer skalierbaren Fertigung hervorragend für Massenanwendungen, wie beispielsweise in Wearables. Diese Anwendungsfälle stellen spezielle Anforderungen an die Aufbau- und Verbindungstechnik: Unter anderem mechanische Robustheit bei gleichzeitig gutem Anliegen am Körper sowie akustische Transparenz.
Im Rahmen der Literaturrecherche sollen aktuelle Integrationskonzepte und -technologien für MEMS-Ultraschallwandler mit Fokus auf tragbare Anwendungen zusammengetragen und systematisiert werden. Ein besonderes Augenmerk ist dabei auf die Einbettung der Wandler in flexible bzw. semi-flexible Leiterplatten zu legen.
Ein Unteraspekt der Recherche soll sich mit der Frage beschäftigen, wie die akustische Ankopplung der Wandler sowie deren Fixierung am Körper realisiert werden können. Hierbei sind sowohl technische Lösungen als auch Herausforderungen zu beleuchten.
Als Ausgangspunkt kann bereits vorhandene Literatur zu MEMS-Ultraschallwandlern sowie zu Anwendungen im Bereich Wearables genutzt werden. In Absprache mit dem Betreuer kann die Recherche auch auf Patente ausgeweitet werden.

Betreuer: DI Tönnies 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. Überlagerte Schwankungen der Umgebungstemperatur führen zu zusätzlichen Belastungen in elektronischen Bauteilen aufgrund des CTE-Mismatch.
Um ein dynamisches 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:

1. Literaturrecherche zur Basis der FEM in Bezug auf die Zuverlässigkeitsanalyse, insbesondere für Temperaturwechselbelastungen
2. Literaturrecherche zu Digitalen Zwillingen und deren Einsatzmöglichkeiten basierend auf FEM zur Lebensdauerprognose
3. Diskussion der Einsatzmöglichkeit von Digitalen Zwillingen speziell für Thermisch-Mechanische Belastungen
4. 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:

1. Literaturrecherche zur Basis der FEM in Bezug auf Zuverlässigkeitsanalyse, insbesondere für Temperaturwechsel- und Vibrationsbelastungen
2. Literaturrecherche zu den Grundlagen von Superelementen
3. Einsatzmöglichkeit der Superelementen in nichtlinearen Finite Elemente Modellen
4. 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 System wie z.B. Datenserver oder Hochleistungsrechnern ein aktueller Trend in der optischen Aufbau- und Verbindungstechnik.  Im Bereich der photonische Quantum Computing (QC) Systeme sind derzeit entweder Faser-basierte Lichtleitertechnologien oder auf der Freistrahloptik basierte Systeme typischerweise als Labormesssetups eingesetzt. Diese Aufgabenstellung soll die aktuelle Entwicklungen in Richtung einer stärkeren Integration der optischen Komponenten für die QC-Anwendung erörtern, um die mögliche Entwicklung von kompakten QC-Systeme darzustellen. Aus der Literatur soll der Stand der Technik für die Ansätze der Integration der Optik in photonischen Quantum-Computing-Systemen, insbesondere für die Anwendung der photonischen Quantum-Kommunikation ausgearbeitet werden. Folgende Aspekte sollen dabei recherchiert werden:

• Aufbau und Integrationstechnologien von photonischen integrierten Schaltungen (auf der Chip-Ebene) im QC-Bereich
• Stand-der-Technik zur Laser-/Lichtquellen sowie Photodetektoren für QC-Anwendungen mit besonderem Merkmal auf die Gestaltung der optische und elektrische Schnittstelle
• Optische Koppelstrategien und elektrische Kontaktierung für Aufbau von Packages und Systeme
• Ansätze für Integration von Optik auf höheren Verbindungsebenen für QC-Anwendungen (oberhalb von Chip-Ebene)

Betreuer: Dr.-Ing. Krzysztof Nieweglowski

Im Bereich der flexiblen und dehnbaren Elektronik treten bei uniaxialen Dehnungsversuchen häufig sogenannte „Schulterspitzen“ auf. Diese äußern sich als zweiter Peak im Entlastungsverlauf des Dehnungsvorgangs und stellen eine besondere Herausforderung für die Interpretation von Material- und Versuchsdaten dar. Die Ursachen sind bislang nicht eindeutig geklärt und hängen vermutlich sowohl von Materialeigenschaften als auch vom Versuchsaufbau ab.

Ziel der Arbeit ist eine umfassende Literatur- und Forschungsrecherche, die sich mit den Ursachen und Ausprägungen von Schulterpeaks sowie mit Ansätzen zu deren Reduzierung befasst. 

Im Rahmen der Arbeit sind folgende Teilaufgaben zu bearbeiten:

1. Recherche zur Entstehung und den Ursachen von Schulterpeaks
2. Untersuchung von Kompensationsmöglichkeiten und Materialadaptionen
3. Darstellung des Standes der Technik zu Untersuchungsaufbauten
4. Diskussion und Dokumentation der Ergebnisse aus Teilaufgaben 1 bis 3

Betreuer: Dipl.-Ing. Victoria Constance Köst

Die rasante Entwicklung des Internets der Dinge (IoT) eröffnet vielfältige Möglichkeiten, insbesondere in schwer zugänglichen und harschen Umgebungen wie Industrieanlagen, entlegenen Naturgebieten oder urbanen Infrastrukturen. Sensorische IoT-Module liefern dort essenzielle Daten für Überwachung, Analyse und Optimierung von Arbeitsprozessen. Traditionelle Energieversorgung, etwa durch Batterien, stößt jedoch schnell an ihre Grenzen – Wartung und Austausch sind teuer, aufwendig und teilweise unmöglich. Hier bieten Harvesting-Technologien eine zukunftsweisende Lösung: Sie nutzen Umgebungsenergiequellen wie Vibrationen, Temperaturdifferenzen oder Licht, um den autonomen Betrieb der Sensorik sicherzustellen. Dadurch werden Wartungskosten minimiert und die Lebensdauer der Module erheblich verlängert. Die Entwicklung robuster, effizienter Harvesting-Verfahren ist daher ein entscheidender Schritt, um IoT-Systeme nachhaltig und wirtschaftlich betreiben zu können. Jedoch sind die auftretenden Umgebungsenergien nicht nur als Potential zu verstehen, sondern auch als Belastung für die Baugruppe. Dementsprechend ist die Zuverlässigkeit sowohl der Harvester als auch der Modulelektronik ein kritischer Faktor.

Bei der Recherche sollen Möglichkeiten und mögliche Zuverlässigkeitsrisiken des Energy-Harvesting für die Anwendung in anspruchsvollen Einsatzumgebungen im Fokus stehen. Als Ausgangspunkt für die Recherche kann die vorhandene wissenschaftliche Literatur genutzt werden.

Betreuer: Dipl.-Ing. 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: Dipl.-Ing. Max Häusler

Eine der größten Herausforderungen im Bereich des Advanced Packaging ist die zunehmende Komplexität. Bei der Suche nach optimalen Designs werden zu potentielle thermo-mechanische Beanspruchungen in elektronischen Packages hauptsächlich mit Hilfe von numerischen Modellen simuliert. Diese numerischen Modelle, z.B. Finite Element Modelle, benötigen oft sehr lange Berechnungszeiten.

Es wird daher versucht Machine Learning Modelle, vorrangig neuronale Netze (NN) unterschiedlicher Art und Struktur, unterstützend aufzubauen, um den in der Simulation aufgespannten Parameterraum effizient mit Vorhersagen zu füllen. Dies würde eine größere Vielfalt an Betrachtungsvariationen in kurzer Zeit ermöglichen. Allerdings benötigt die Entwicklung der NN große Mengen an simulationsbasierten Trainingsdaten. Von der Anzahl und Qualität der Trainingsdaten hängen letztlich die Genauigkeit und die Robustheit der NN ab. In dieser Aufgabe sollen aktuelle Studien zu diesen Aspekten recherchiert und nach Möglichkeit verglichen und bewertet werden. Dabei sollen vor allem Lösungen berücksichtigt werden, welche thermo-mechanische Beanspruchungen in Package-Strukturen wie z.B. Vias, Leiterzügen, Chip- oder Board-Level-Verbindungen, Interposern oder Einhausungen behandeln.

Im Rahmen der Arbeit sind folgende Teilaufgaben zu bearbeiten:

1. Recherche aktueller Studien die Machine Learning (ML) zur Vorhersage von thermo-mechanischen Beanspruchungen nutzen

2. Recherche zu verwendeten Strategien zur Generierung von Trainingsdaten und Trainingsmethoden

3. Recherche zu Methoden zur Bewertung der Leistungsfähigkeit der Neuronalen Netze

4. Diskussion und Dokumentation der Rechercheergebnisse aus Teilaufgaben 1 bis 3

Betreuer: Dr.-Ing. Karsten Meier, MSc. Oliver Albrecht

Verunreinigungen durch Partikel in Hochspannungsmodulen für Automobilanwendungen stellen ein bislang noch schwer abschätzbares Funktions- und Sicherheitsrisiko dar. Im Rahmen der Isolationskoordination findet häufig die DIN EN IEC 60664-1:2022 Anwendung, welche sich aber auf Verunreinigungen der „Mikro-Umgebung“ beschränkt. Es ist heute nicht geklärt, wie makroskopische Verunreinigungen der Moduloberfläche/ Verunreinigungen der Makro-Umgebung der Moduloberfläche bei der Auslegung der Luft- und Kriechstrecken zu berücksichtigen sind. Darüber hinaus ist nicht bekannt, welches Ausfallrisiko sich bei z.B. textilen Fasern oder Kunststoffpartikeln unter Einfluss von Feuchte und Wärme ergibt.

Die Beantwortung verschiedener Fragestellungen bezüglich des partikelbedingten Funktions- und Sicherheitsrisikos in Hochspannungsmodulen ist Gegenstand des BMBF Forschungsprojektes FAULTI‑MHV. Um Messfehler als Folge variierender Umgebungseinflüsse (Luftdruck, ‑temperatur und -feuchte) zu vermeiden bedarf es eine Recherche zum Einfluss dieser Einflüsse auf die Messgröße „Durchschlagsspannung“.

Die Aufgabe besteht in der Recherche des Einflusses von Luftdruck, -temperatur und -feuchte auf den Wert der Durchschlagsspannung, mit dem Ziel der Erstellung einer Übertragungsfunktion. Als Grundlage dient eine bereits in Grundzügen vorliegende Literaturrecherche.

Betreuer: Dr.-Ing. Philip Knoch

Der additive 3D-Druck mit seinen verschiedenen Technologien gewinnt auch in der Elektronik und somit in der Baugruppenherstellung stark an Bedeutung. Bisherige eCAD-Designtools (Altium, KiCad, usw.) adressieren jedoch hauptsächlich die zweidimensionale Aufbauweise und teilt diese in verschiedene Ebenen, so dass damit nur eingeschränkt optimale Ergebnisse zu erzielen sind. Bestehende mCAD-3D-Tools (Inventor, Catia,…) adressieren hauptsächlich die mechanische Konstruktion und vernachlässigen dabei das elektronische Design. Eine optimale Kombination dieser zwei Ansätze ist bisher nicht bekannt.

Es ist jedoch bekannt, dass zahlreiche Entwicklungen vor allem im Rahmen kleinerer Projekte umgesetzt wurden, um diesen Konflikt zu lösen. Kommerziell sind diese Lösungen jedoch nur eingeschränkt nutzbar

Die Arbeit soll einen Überblick über umgesetzte und verfügbare 3D-Designlösungen geben, mit denen die bereits heute verfügbaren 3D-Baugruppen umgesetzt wurden. Ferner soll eine Übersicht erstellt werden, welche Designtoolhersteller schon erste Lösungen anbieten.

Betreuer: Dipl.-Ing. Daniel Ernst