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Teilvorhaben: Anforderungsdefinition, Werkzeugaufbau, Systemintegration und Testdemonstrator

Das Projekt "Teilvorhaben: Anforderungsdefinition, Werkzeugaufbau, Systemintegration und Testdemonstrator" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Phoenix Feinbau GmbH & Co. KG vorm. Noelle und Berg durchgeführt. Die zunehmende Funktionsintegration in der durch höchste Stückzahlen (größer als 10 Mio p.a.) geprägten Elektronikindustrie erfordert kostengünstige Verfahren, die es ermöglichen, Funktionsschichten ortsselektiv und flexibel zu erzeugen. Leitfähige dünne Kontaktschichten (kleiner als 10 Mikro m) werden heute üblicherweise mittels galvanischer oder chemischer Verfahren aufgebracht. Diese Verfahren sind kosten- und zeitintensiv und teilweise umweltschädlich durch den massiven Einsatz von Chemikalien. Die genannten Verfahren wurden auf die Massenproduktion hin optimiert und haben dadurch im Bereich geringer werdender Stückzahlen i .d. R. den Nachteil der fehlenden Ortsselektivität, was zum massiven Mehrverbrauch an ressourcenintensiven Edelmetallen, wie bspw. Gold, führt. Vor diesem Hintergrund sind innovative und inline-fähige Verfahren zur Kontaktierung gefragt, die sowohl eine ressourcen- als auch energieeffiziente Herstellung, angepasst an Geometrie und Stückzahl sowie die spezifischen Herausforderungen der elektrischen Kontaktierung, durch selektives Auftragen ermöglichen. Photonische Fertigungsverfahren bieten potentiell die Möglichkeit, kosten-, energie- und materialeffizient Funktionsschichten herzustellen. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Erprobung eines inline-fähigen additiven Laserfertigungsverfahrens zur ortsselektiven Herstellung von elektronischen Funktionsschichten aus Gold auf metallischen Bauteilen. Es sollen leitfähige Edelmetallschichten lokal auf elektrischen Kontakten aufgebracht werden, und dies bei Produktionsraten von bis zu 100 Bauteilen pro Minute. Dies soll durch das Drucken/Dispensen von Pasten, einer anschließenden Trocknung sowie der Funktionalisierung durch Laserstrahlung, vollintegriert in der hochautomatisierten Fertigung, realisiert werden.

Teilvorhaben: Beschichtungswerkstoff

Das Projekt "Teilvorhaben: Beschichtungswerkstoff" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Verbundprojekts ist ein neuartiges, inline-fähiges additives Laserfertigungsverfahren zur ortsselektiven Herstellung von elektronischen Funktionsschichten aus Gold auf metallischen Bauteilen. Ziel des Teilvorhabens Beschichtungswerkstoff ist eine gold-basierende Paste, die durch Laserhärtung auf polymeren - und metallischen Bauteilen eine elektronische Funktionsschicht bildet. Der Arbeitsplan umfasst den Hauptpunkt 'Pastenentwicklung', hierfür werden geeignete Rohstoffe ausgewählt und daraus Pasten hergestellt, die sich für die Beschichtungsverfahren, eignen. Die neuen Pasten werden den Projektpartner zur Verfügung gestellt und nach Bedarf, optimiert. Nach Laserhärtung sollen Funktionsschichten mit guten elektrischen und mechanischen Eigenschaften auf den Bauteilen erzeugt werden.

Teilvorhaben: Laserverfahren

Das Projekt "Teilvorhaben: Laserverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Lasertechnik durchgeführt. Ziel des Verbundprojekts ist ein neuartiges, inline-fähiges additives Laserfertigungsverfahren zur ortsselektiven Herstellung von elektronischen Funktionsschichten aus Gold auf metallischen Bauteilen. Ziel des Teilvorhabens Laserverfahren ist die Laserbasierte Funktionalisierung von Goldkontakten. Dabei soll ein Verfahren entwickelt werden zum laserbasierten Trocknen, Sintern und Aufschmelzen der gedruckten Goldschichten.

Teilvorhaben: Systemintegration und Demonstrator

Das Projekt "Teilvorhaben: Systemintegration und Demonstrator" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Otto Bihler Maschinenfabrik GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Verbundprojekts ist ein neuartiges, inline-fähiges additives Laserfertigungsverfahren zur ortsselektiven Herstellung von elektronischen Funktionsschichten aus Gold auf metallischen Bauteilen. Ziel des Teilvorhabens Systemintegration und Demonstratorentwicklung ist die Integration der im Verbundprojekt erarbeiteten Einzeltechnologien in eine Demonstratoranlage, um die Prozessfähigkeit der Einzeltechnologien im Zusammenspiel zu demonstrieren. Aufgrund der Neuheit des verfolgten Ansatzes sind dazu neue Lösungen zur Integration der Laserverfahren bzw. Druck- und Dispenstechnik in Stanz- und Prägeanlagen zu ermitteln, konstruktiv umzusetzen sowie unter Versuchs- und Praxisbedingungen zu erproben. Es werden grundlegende Untersuchungen zur Systemintegration durchgeführt und neuartige Konzepte entworfen und realisiert. Besondere Herausforderungen sind dabei die kurzen Prozesszeiten von wenigen zehntel Sekunden sowie die Synchronisation von Drucktechnik, Lasertechnik und Stanzverfahren. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Steuerung der Module, die unter diesen extremen Randbedingungen synchronisiert werden müssen. Zudem wird ein Konzept erarbeitet, wie und in welcher Reihenfolge die Prozessschritte in eine Demonstratoranlage integriert werden können und der Aufbau der Demonstrationsanlage. Dafür müssen auch die Schnittstellen der einzelnen Module angepasst werden.

Teilvorhaben: Druckvorlagengebundene Beschichtungsverfahren

Das Projekt "Teilvorhaben: Druckvorlagengebundene Beschichtungsverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Phoenix Contact GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Verbundprojekts ist ein neuartiges, inline-fähiges additives Laserfertigungsverfahren zur ortsselektiven Herstellung von elektronischen Funktionsschichten aus Gold auf metallischen Bauteilen. Ziel des Teilvorhabens Druckvorlagengebundene Beschichtungsverfahren ist die Entwicklung und Erprobung eines inline-fähigen Beschichtungsverfahrens zur ortsselektiven Aufbringung von Goldsuspensionen auf metallischen Bauteilen. Bei Phoenix Contact erfolgt ein Screening verschiedener vorlagengebundener Drucktechnologien, aus denen geeignete Verfahren für die Anpassung an die Aufgabenstellung ausgewählt werden. Nach diesen voranstehenden Arbeiten liegt der Fokus in diesem Teilvorhaben auf der Konstruktion, dem Aufbau und dem Test eines Druckfertigungssystems. Hierbei fließen sowohl Erkenntnisse aus den vorigen Arbeitspaketen als auch Erfahrung von außerhalb des Verbundprojektes ein. Zur Erreichung der Ziele werden grundlegende experimentelle Untersuchungen mit dem beschriebenen Versuchsaufbau durchgeführt. Besondere Herausforderungen sind dabei die präzise einzustellenden Mengen sowie die Reproduktionsgenauigkeiten des Materialauftrages in Kombination mit den hohen angestrebten Stückzahlen. Die gewonnenen Erkenntnisse werden in einen Demonstrator der gesamten Prozesskette eingebracht.

Teilvorhaben: Druckvorlagenfreie Beschichtungsverfahren

Das Projekt "Teilvorhaben: Druckvorlagenfreie Beschichtungsverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SPI scientific precision instruments Wiss. Präzisionsgeräte GmbH durchgeführt. Ziel des Verbundprojekts ist ein neuartiges, inline-fähiges additives Laserfertigungsverfahren zur ortsselektiven Herstellung von elektronischen Funktionsschichten aus Gold auf metallischen Bauteilen. Ziel des Teilvorhabens Druckvorlagenfreie Beschichtungsverfahren sind grundlegende Untersuchungen zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit der dabei eingesetzten Dispensersysteme bzw. der entsprechenden Dispensertechnik. Wesentliche Teilziele dabei sind eine hohe Präzision und Reproduzierbarkeit beim Materialauftrag, eine deutliche Verringerung der Tropfengrößen und eine leistungsfähige Prozesskontrolle. Der Arbeitsplan sieht hierzu den Aufbau eines Teststands, die Realisierung von Teilkomponenten, Untersuchungen zum Einsatz dieser Komponenten und die Integration in ein Demonstratorsystem vor.

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