Verpackungskünstler gibt es an der TU Dresden nicht nur an der Fakultät Maschinenwesen. Auch Chips müssen gut verhüllt sein, damit sie vor Umwelteinflüssen geschützt sind. Gleichzeitig muss die passende Hausung für funktionierende Kontakte zur Außenwelt sorgen. An der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der TU Dresden haben Forschende jetzt eine neue Technologie entwickelt, mit der die Hausung und Kontaktierung der Bauelemente individuell für den jeweiligen Anwendungszweck gefertigt werden können.
Vergleich der klassischen Spritzgusstechnik zu KONEKT (v.l.n.r.): Spritzgusstechnik mit Wirebonds; KONEKT: gleiches Bauelement mit weniger Bauraum; KONEKT: Baugruppe mit zusätzlichen Bauelementen Quelle: Sebastian Lüngen
Zu Beginn ihrer Entwicklungsarbeit stellte sich das Team um Tobias Tiedje, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik (IAVT) der TU Dresden, die Frage, warum elektronische Bauelemente immer auf eine Leiterplatte gelötet werden müssen. Könnte man nicht stattdessen die Bauelemente direkt ins Chipgehäuse integrieren? Genau dafür entwickelten die Wissenschaftler einen Fertigungsansatz, der nicht nur rund die Hälfte der üblichen Prozess- und Entwurfsschritte einspart, sondern gleichzeitig die aktuell hohen Herausforderungen in Sachen Datenübertragung, Kühlung und Miniaturisierung besser bewältigen kann. Verschiedenste Sorten von Bauelementen und Formteilen und Strukturen (Kavitäten und Mikrokanälen) können verwendet werden. „Kontaktierung eingebetteter Komponenten als Technologielösung“, kurz KONEKT, nennen die Entwickler ihre neue Technologie.
KONEKT revolutioniet die Produktion elektronischer und mikrotechnischer Baugruppen durch den Einsatz einer 3D-Fertigungstechnologie. Das Ziel ist dabei, die Vorteile der Massenproduktion mit der Herstellung individueller Einzelstücke zu kombinieren. Vereinfachte Abläufe ermöglichen eine schnelle und automatisierte Fertigung optimierter Baugruppen durch die hochfrequenztaugliche Verbindung der jeweiligen Bauelemente. Gleichzeitig sind die anfallenden Prozess-, Energie- und Materialkosten deutlich geringer. Hierdurch entsteht insbesondere für mittelständische Unternehmen die Möglichkeit, neue Geschäftsfelder durch das „Rapid Electronic Manufactoring“ bzw. die Fertigung individueller Baugruppen ohne hohe Einrichtungskosten aufzubauen. „Mit KONEKT lassen sich unterschiedlichste Produkte in der Fertigung realisieren“, erklärt KONEKT-Teamleiter Tobias Tiedje und ergänzt: „Angefangen von 3D-Sensorbaugruppen als Prototyp bis hin zu RFID- und Hochfequenz-Baugruppen in Serie für das Internet der Dinge (IoT). Die neuartige Technologie bietet den Anwendern viele Gestaltungsmöglichkeiten, ohne sie in ihrer Kreativität und Innovationsfähigkeit einzuschränken.“
Das KONEKT-Team hat mit Unterstützung von dresdenIexists eine Förderung von 807 000 Euro durch das Bundesminitserium für Wirtschaft und Energie und den Europäischen Sozialfonds eingeworben. Jetzt steht die Gründung einer GmbH an, um künftig die Produktion von adaptiv gefertigten 3D-Baugruppen in marktreifen Größenordnungen zu ermöglichen sowie klein- und mittelständischen Unternehmen einen „Packaging as a service“ zu bieten.
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