Europäisches Verbundprojekt Q2M entwickelt neuartige Methoden der Mikrofertigung
Das Forschungszentrum Karlsruhe, das Fraunhofer Institut für Photonische Mikrosysteme, die Firma 20/10 PERFECT VISION sowie das Steinbeis Transferzentrum ASICON sind die deutschen Partner von Q2M, einem EU-finanzierten Konsortium aus insgesamt zwölf Forschungsinstitutionen und High-Tech-Unternehmen. Das europäische Verbundprojekt soll neuartige Technologien für die Parallelfertigung von Mikrosystemen aus verschiedenartigen hochwertigen Materialien und Baugruppen entwickeln. Im Vordergrund stehen Anwendungen in den Bereichen Mikroventile, Mikrospiegel-Aktorsysteme und Komponenten für die drahtlose Kommunikation. Die EU fördert das dreijährige Vorhaben im Rahmen des 6. Rahmenprogramms mit 3,2 Millionen Euro. Hiervon erhalten die deutschen Partner einen Anteil von 763.000 Euro für die Entwicklung verbesserter Mikroaktoren auf der Basis von einkristallinem Silizium, von Formgedächtnislegierungen und piezoelektrischen Komponenten.
Mikrofertigungstechniken werden zur Produktion einer Vielzahl von Komponenten und Systemen eingesetzt, deren Strukturgrößen im Bereich einiger Millimeter bis hinunter zu 100 Nanometern liegen. Typische Einsatzgebiete sind die Fahrzeug-, Telekommunikations-, Druck-, Medizin- und Biotechnik.
Hochwertige Materialien, wie Formgedächtnislegierungen, piezokeramische Werkstoffe und bestimmte ultraflache einkristalline Silizium-Dünnschichten, eignen sich hervorragend für Sensor- und Aktor-Anwendungen in Mikrodimensionen. Die meisten Mikrostrukturierungstechniken stammen jedoch aus der IC-Fertigungstechnologie der Mikroelektronik. In der Regel lassen sich diese konventionellen Mikrotechnologien mit den so genannten "smart materials" nur sehr schwer kombinieren.
"Um diesen hochwertigen Materialien zum industrierelevanten Durchbruch zu verhelfen, sind neuartige Parallelfertigungsverfahren zu deren Integration in Mikrosysteme erforderlich", erklärt Manfred Kohl, Leiter der Mikroaktorik am Institut für Mikrostrukturtechnik des Forschungszentrums Karlsruhe.
Q2M (für "batch integration of high-quality materials to microsystems") wurde eingerichtet, um die bestehenden technologischen Einschränkungen zu umgehen. Im Wesentlichen werden dabei zwei Strategien verfolgt: Zum einen werden die hochwertigen Materialien als Komponenten in neuartigen Verbundwerkstoffen verwendet. Zum anderen werden neuartige Transfer-Verbindungstechniken entwickelt. Verbundwerkstoffe können mit unterschiedlichsten Herstellungsverfahren der Mikrotechnik kombiniert werden. Transfer-Verbindungstechniken erlauben die Übertragung ganzer Schichten der hochwertigen Materialien auf mikrostrukturierte Halbleiter- oder Polymersubstrate im Rahmen einer Parallelfertigung. Dabei sollen Klebeverfahren oder fremdstofffreie Verbindungstechniken wie das Ultraschallschweißen eingesetzt werden.
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