Aktuelle Projekte In Kooperation mit mehreren Partnern werden aktuell folgende Projekte bearbeitet:

Motivation und Ziel:
Der Innovationscampus Elektronik und Mikrosensorik Cottbus ist eine Forschungskooperation von fünf Partnern.

• Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS)
• Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM)
• Ferdinand-Braun-Institut | Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH)
• IHP | Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik
• Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg (BTU)

Der Transfer von F&E-Ergebnissen und insbesondere technologieorientierte Ausgründungen soll forciert und ein Beitrag geleistet werden, die Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit regionaler Unternehmen, der Forschungseinrichtungen und der Region Lausitz insgesamt zu steigern und Arbeitsplätze im Hochtechnologiesektor zu schaffen.

Ansatz:
Mit dem Innovationscampus sollen erstmals die Kompetenzen der Partner synergetisch in Cottbus zusammengeführt werden. und die Kooperation gezielt für den Transfer von FuE-Ergebnissen mit breitem gesellschaftlichen Nutzen forciert werden.

In enger Orientierung an den Empfehlungen der Kommission „Wachstum, Strukturwandel und Beschäftigung“ soll ein Beitrag zur Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit regionaler Unternehmen geleistet werden und somit direkt und indirekt Arbeitsplätze im Hochtechnologiesenktor geschaffen werden. Insbesondere Ausgründungen sollen initiiert und realisiert werden. Dabei fokussiert sich der Innovationscampus auf das enorm an Bedeutung gewinnende Feld der Mikrosensoren und darauf aufbauender elektronischer Systeme, die als Sinnesorgane der Digitalisierung bezeichnet werden. Sie bilden, neben intelligenten Auswerte- und Steuerungsalgorithmen sowie breitbandigen Datenkommunikationslösungen, die Basis aller heute bereits adressierten und aller zukünftigen Anwendungsfelder der Digitalisierung.
So breit das Anwendungsfeld von Mikrosensoren ist, so unterschiedlich sind in den meisten Fällen die Anforderungen an deren Funktionalität und Leistungsprofil. „Off-the-shelf“-Lösungen erfüllen gerade für  besondere Anwendungen, wie beispielsweise „Smart Farming“, nicht die gestellten Anforderungen. Vielmehr müssen in enger Abstimmung mit dem Anwender applikationsspezifische Lösungen entwickelt werden. Der Innovationscampus zielt darauf, diesen Bedarf konkret zu erfassen und durch Zusammenführung der Kompetenzen von Universität und außeruniversitären Forschungseinrichtungen zu adressieren.

Details:

Die vier Institute sind seit Jahren führend in der Mikrosystemtechnik und arbeiten an ihren Außenstellen in Cottbus an sensorischen Systemen für Anwendungen aus den Bereichen:
Industrie 4.0 | Landwirtschaft 4.0 | Smart Health

Seitens der BTU sind zehn Professorinnen und Professoren aus den Fakultäten 1 und 3 beteiligt und insgesamt arbeiten mehr als 30 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an diesem Vorhaben. (www.icampus-cottbus.de)

Motivation und Ziel:
Das Projekt »Optoelektronische Sensoren für anwendungsnahe Systeme für Lebenswissenschaften und intelligente Fertigung – OASYS« ist eine Forschungskooperation von fünf Partnern.

• Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg (BTU)
• Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS
• Ferdinand-Braun-Institut | Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH)
• IHP | Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik

Die anwendungsorientierten Entwicklungsvorhaben innerhalb des Projektes fördern die Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit regionaler Unternehmen, der Forschungseinrichtungen und der Region Lausitz und leisten damit einen Beitrag zum Strukturwandel. Der Transfer der Entwicklungsergebnisse erfolgt durch die strategische Einbindung kleiner und mittlerer Unternehmen und die lokale Ausbildung von Fachkräften im Hochtechnologiesektor, die der lokalen Wirtschaft abschließend zur Verfügung stehen.

Ansatz:
Das Vorhaben gründet sich auf technischen Alleinstellungsmerkmalen der beteiligten außeruniversitären Forschungseinrichtungen in der photonischen Sensorik und Mikrosystemtechnik. Die Kompetenzen der beteiligten Partner werden in Cottbus im Umfeld der Brandenburgischen Technischen Universität zusammengeführt. In anwendungsorientierten Teilvorhaben wird die technische Weiterentwicklung abgestimmt und auf die zukünftige Nutzung in gesellschaftlich relevanten Themengebieten adressiert.

Photonische und insbesondere optoelektronische Sensorik bildet das Rückgrat der zukünftigen sensorischen Hochtechnologie. Mit einer Vielzahl von berührungslosen Charakterisierungsmethoden ebnet sie den Weg für die technische Wettbewerbsfähigkeit in den Bereichen Industrie, Medizin und Robotik. Dabei adressiert das Vorhaben die Empfehlungen der Kommission „Wachstum, Strukturwandel und Beschäftigung“ für die Neuausrichtung der Lausitzer Region. Durch die strategische Einbindung regionaler Unternehmen und die Ausbildung regional verbundener Fachkräfte bildet das Vorhaben die Grundlage für direkte und indirekte Arbeitsplätze im Hochtechnologiesenktor. Langfristig soll der Transfer der generierten Ergebnisse durch die Initiierung von Ausgründungen realisiert werden.

Details:
Die drei beteiligten außeruniversitären Forschungsinstitute bringen ihre jahrelange Erfahrung im Bereich der Sensorik und Mikrosystemtechnik ein und arbeiten an ihren Außenstellen in Cottbus mit der Brandenburgischen Technischen Universität zusammen. Seitens der BTU sind zwei Professorinnen und Professoren aus der Fakultät 1 beteiligt und insgesamt arbeiten mehr als 20 Wissenschaftlerinnen sowie Wissenschaftler an diesem Vorhaben.

Die adressierten Themenbereiche umfassen:
Industrie 4.0 | Landwirtschaft 4.0 | Smart Health

Weiterführende Informationen erhalten Sie unter www.oasys-cottbus.de

Präambel:
Das Fachgebiet Mikro- und Nanosysteme an der BTU Cottbus - Senftenberg untersucht und entwickelt verschiedenste MEMS-Strukturen, wie z.B. Mikrolautsprecher, Mikropositionierplattformen, Ultraschallsensoren (US-Sensoren), etc.  Dabei handelt es sich um siliziumbasierte mikroelektromechanische Systeme (MEMS) die schnell in und aus der Ebene oszillieren. Die entwickelten Bauelemente müssen vor dem Einsatz wie auch Sensoren in der Charakterisierung auf verschiedene Gesichtspunkte hin untersucht werden. Ein Gesichtspunkt ist z.B. die mechanische Charakterisierung, bei der Resonanzfrequenz, Auslenkung und Verhalten in der Bewegung bestimmt werden müssen. Dies geschieht sehr oft noch auf dem Wafer, welcher noch nicht vereinzelte Chips enthält.

Für die nanometergenaue topografische Messungen sowie für die Aufnahme der dynamischen Prozesse wie Auslenkungsmessung, Beistimmung der Resonanzfrequenz usw. wird typischerweise ein digitales holografisches Mikroskop (DHM) der Firma Lyncee Tec verwendet. Das DHM wird z. B. für folgende Zwecke benutzt:

• Messung der lateralen statischen Verschiebung der Aktoren und Sensoren
• Simultane Messung der parasitären vertikalen Auslenkung der Aktoren
• Dynamische Messungen, u. A. Bestimmung der Resonanzfrequenzen, Güte, Impulstreue, etc.
• Diskrete Messungen der Auslenkungsevolution in den Langzeituntersuchungen (Zuverlässigkeitstests) von MEMS-Strukturen
• Messung der Dicke von gewachsenen Oxidschichten an degradierten Strukturen

Motivation:
Für die Untersuchung der gefertigten Chips auch am Waferlevel, müssen sie zunächst elektrisch kontaktiert werden. Das geschieht mit so genannten Mikro-Robotern von IMINA (miBots), welche über eine Steuerung, die externen elektrische Signale auf den Chip leiten und so die Charakterisierung der Chips ermöglichen. Durch die hier erlangten Daten können Rückschlüsse gezogen werden, die in die weitere Entwicklung und in die Fertigung der MEMS einfließen.

Fast alle dynamischen Messungen an den unter DHM kontaktierten Chips werden mithilfe der Stroboskopie durchgeführt, weil die Vorgänge typischerweise in kHz-Bereich stattfinden. Im Fall der Ultraschallsensoren liegen sie sogar in oberen kHz-Bereich bis hin in MHz-Bereich. Das DHM ist zwar mit einem älteren Stroboskopmodul ausgerüstet, aber die Aufnahmegeschwindigkeit der Hologramme ist klein. Wenn eine Live-Aufnahme des DHM’s bis hin zu 60 Fps (Bilder pro Sekunde) möglich ist, beträgt die Aufnahmegeschwindigkeit im Stroboskop-Modus je nach Einstellungen bis hin zu 1 fps. Um eine Schwingungsperiode stroboskopisch abbilden zu können, benötigt man ca. 40-50 Punkte (bis hin zu einer Minute Messzeit). Würde nun eine Frequenz-Sweep-Analyse durchgeführt, um die Resonanzfrequenz des Schwingers zu ermitteln, müssen mehrere Perioden (typ. 50-100) mit unterschiedlichen Frequenzen nacheinander aufgenommen werden. Das heißt, dass eine Messung an einem Sample z. B., um die Resonanz zu bestimmen, dauert locker 30-60 Minuten.

Ziele des Projektes:
Um den Charakterisierungsprozess weiter zu optimieren, Parallelmessungen zu ermöglichen und schneller Ergebnisse zu erhalten, soll in Rahmen des Reivest-Projektes ein weiterer Messplatz für die Chip-Charakterisierung aufgebaut werden. Hierfür soll eine ergänzende miBot-Steuerung inkl. Steuerkabel für 4 miBots und Steuersoftware beschafft werden. Für die Optimierung und Beschleunigung der dynamischen Messungen soll die Stroboskopie-Einheit am DHM ein qualitatives Upgrade bekommen. Das neue Stroboskopie-Einheit fürs DHM wird mit einem Zwischenspeicher ausgerüstet und mit der DHM-Aufnahme so synchronisiert, dass die Aufnahme der Hologramme im Stoboskopie-Modus mit nahezu gleicher Geschwindigkeit wie im Live-Modus, heißt mit Kamerageschwindigkeit möglich wird. Das würde zeitintensive dynamische Messungen deutlich verkürzen. Das wird wiederum Analyze von mehreren Strukturen ermöglichen, was die gewonnenen Messergebnisse statistisch gesehen aussagekräftiger machen würde. Eine Nachrüstung der Stroboskopie-Einheit fürs DHM würde als Resultat viel Zeit und entsprechend Geld in der Charakterisierung sparen.