Institutsteil »Integrated Silicon Systems« (ISS)

Fraunhofer IPMS - Institutsteil »Integrated Silicon Systems« (ISS)

Forschung für die Industrie von morgen

Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS gestaltet den Strukturwandel der Lausitz aktiv mit. Mit seinem Institutsteil Integrated Silicon Systems (ISS) in Cottbus entwickelt das Institut Schlüsseltechnologien für die Industrie von morgen und verbindet exzellente Forschung mit einer konsequenten Ausrichtung auf den Transfer in die wirtschaftliche Anwendung.

Im Mittelpunkt der Forschung stehen intelligente Sensorik, Mikroelektronik und KI-basierte Systeme. Entwickelt werden zum Beispiel Technologien, die Maschinen und technische Systeme befähigen, ihre Umgebung präzise zu erfassen, Daten direkt vor Ort energieeffizient auszuwerten und daraus autonome Entscheidungen abzuleiten. Die Anwendungen reichen von der industriellen Produktion über Energie- und Umwelttechnik bis hin zur Medizintechnik.

Das Fraunhofer IPMS erforscht in Cottbus  intelligente Sensorsysteme, Mikroelektronik und KI-basierte Systeme.
© Sascha Thor, BTU
Das Fraunhofer IPMS erforscht in Cottbus intelligente Sensorsysteme, Mikroelektronik und KI-basierte Systeme.
In Cottbus erforscht das Fraunhofer IPMS eine ultrakompakte Hyperspektralkamera, die dank KI komplexe Material- und Qualitätsanalysen in Echtzeit ermöglicht.
© Sascha Thor, BTU
In Cottbus erforscht das Fraunhofer IPMS eine ultrakompakte Hyperspektralkamera, die dank KI komplexe Material- und Qualitätsanalysen in Echtzeit ermöglicht.
Ein weiterer Schwerpunkt des Fraunhofer IPMS sind miniaturisierte Sensorsysteme.
© Sebastian Rau, BTU
Ein weiterer Schwerpunkt des Fraunhofer IPMS sind miniaturisierte Sensorsysteme.

Mehrwert für Unternehmen und Region

Für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) eröffnet das Fraunhofer IPMS den Zugang zu modernsten Technologien und wissenschaftlicher Expertise. Gemeinsam mit regionalen und überregionalen Partnern entwickelt das Institut innovative Lösungen bis hin zu marktnahen Demonstratoren und unterstützt Unternehmen dabei, neue Produkte und Geschäftsmodelle schneller in die Anwendung zu bringen. Dadurch entstehen neue Wertschöpfungspotenziale, hochqualifizierte Arbeitsplätze und langfristige Perspektiven für die wirtschaftliche Entwicklung der Lausitz.

 

Starke Partnerschaft mit der BTU Cottbus-Senftenberg

Eine zentrale Grundlage hierfür ist die enge Zusammenarbeit mit der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg (BTU Cottbus-Senftenberg). Institutsleiter Prof. Dr. Harald Schenk verantwortet dort die Professur für Mikro- und Nanosysteme. Aus dieser langjährigen Kooperation entstand 2012 die Fraunhofer-Projektgruppe MESYS, aus der 2018 der Institutsteil ISS des Fraunhofer IPMS in Cottbus hervorging. Ein erfolgreiches Beispiel für den Technologietransfer ist die Ausgründung Arioso Systems GmbH (übernommen von Bosch Sensortec), die die in Cottbus entwickelte MEMS-Technologie für miniaturisierte Lautsprechersysteme kommerzialisiert (mehr Info).

 

Innovationen gemeinsam in die Anwendung bringen

Mit den Strukturwandelprojekten iCampµs und OASYS baut das Fraunhofer IPMS langfristige Forschungs- und Innovationsstrukturen in der Lausitz auf. Ziel ist es, Forschungsergebnisse schneller in marktfähige Produkte zu überführen und Unternehmen der Lausitz Zugang zu technologieschen Innovationen zu bieten.

 

Cottbus als Hightech-Standort stärken

In Cottbus finden sich Forschungsinfrastrukturen, die Wissenschaft, Wirtschaft und Ausgründungen an einem Standort zusammenführen. Gemeinsam mit den Partnern aus Wissenschaft und Industrie möchte das Fraunhofer IPMS die Lausitz zu einem international sichtbaren Innovationsstandort für Sensorik, Mikroelektronik und Künstliche Intelligenz entwickeln und damit einen nachhaltigen Beitrag zur Wettbewerbsfähigkeit der Region leisten.

Aktuelle Projekte

 

Forschungsprojekt

AI-DISCO

Edge-Cloud AI for Distributed Sensing and Data Processing

 

Forschungsprojekt

AIS Edge Node

Adaptive integrierte Inline-Sensorik für die Infrastruktur in der Umwelt- und Wasserstoffwirtschaft

 

Forschungsprojekt

INSEKT

InSeKT - Entwicklung von intelligenten Sensor-Kanten-Technologien

 

Forschungsprojekt

OASYS

Optoelektronische Sensoren für anwendungsnahe Systeme für Lebenswissenschaften und intelligente Fertigung

 

Forschungsprojekt

ULTRABOT

Ultraschallsensorik für die sichere Mensch-Roboter-Kollaboration

 

Forschungsprojekt

iCampµs

Innovationscampus Elektronik und Mikrosensorik in Cottbus

Messtechnische Ausstattung

Am Institutsteil Integrated Silicon Systems ISS in Cottbus bieten wir neueste Forschung auf dem aktuellsten Stand der Technik im Bereich mechanische und elektrische Charakterisierung einschließlich dynamischer Tests von Mikrobauteilen, der elektrostatischen Aktoren, insbesondere für Mikrofluidanwendungen, und Terahertz-Mikromodule an.

Der Institutsteil verfügt über mehre Labore an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg (BTU C-S), die zur Charakterisierung von Bauelementen und Subsystemen mit modernstem Messequipment ausgerüstet sind. Dazu werden Teile der Laborinfrastruktur in Reinraumumgebung versetzt. Das Messequipment dient der Charakterisierung optischer, elektrischer und mikrofluidischer Eigenschaften von Bauelementen. Dazu stehen u.a. ein digital-holografisches Mikroskop, ein Infrarotmikroskop, ein Terahertzsystem sowie vielfältige elektrische Messtechnik und in Kürze ein Rasterelektronenmikroskop bereit. Mit einem „Zwei-Photonen-Lithographiesystem“ mit bis zu 300nm Voxelgröße können Anpassungen in Form eines Rapid Prototyping an Mikrosensoren und Mikroaktoren vorgenommen werden.

Wir sind in der Lage, folgende Messungen und Dienstleistungen sowohl auf Wafer-Level sowie am einzelnen Bauteil durchzuführen: 

Digitales Holografisches Mikroskop (DHM)

Digitales holographisches Mikroskop des Fraunhofer IPMS in Cottbus.
© Fraunhofer IPMS
Digitales holographisches Mikroskop des Fraunhofer IPMS in Cottbus.

Das Digitale Holografische Mikroskop (DHM) erfasst die gesamte Topografieinformation einer mikroskopischen Probe innerhalb einer Einzelbildaufnahme mit einer Höhenauflösung bis zu 0.2 nm (ca. zwei Atomlagen). So können schnelle Schwingungen nanometergenau erfasst und in 3D abgebildet werden. Typische Materialien sind: Metalle, Silizium, Gläser (z.B. optische Linsen), Silizium, abgeschiedene Schichten auf Substraten etc. Vermessen werden einzelne Chips sowie ganze Wafer.

Infrarot-Mikroskop mit Lock-In Thermografie

Infrarot-Mikroskop des Fraunhofer IPMS in Cottbus
© Sebastian Rau, BTU
Infrarot-Mikroskop des Fraunhofer IPMS in Cottbus

Mit dem Infrarot-Mikroskop mit Lock-InThermografie können lokale Hotspots bis zu 0,001°C registriert werden, was für die Thermoanalyse der verkapselten MEMS-Chips genutzt wird. Typische Proben sind: Halbleiterbauelemente, Leiterplatten (PCB), elektronische Schaltungen, MEMS-Elemente, einzelne Chips sowie ganze Wafer.

3D-Druck mittels Zwei-Photonen-Lithographie

© Fraunhofer IPMS-ISS
Mittels Zwei-Photonon-Lithographie gedrucktes Informations-, Kommunikations- und Medienzentrum (IKMZ) der BTU Cottbus-Senftenberg im Maßstab 1:6400 im Vergleich zum Original (links).
Zwei-Photonen-Lithographiesystem am Fraunhofer IPMS in Cottbus.
© Fraunhofer IPMS
Zwei-Photonen-Lithographiesystem am Fraunhofer IPMS in Cottbus.

Unser „Photonic Professional GT2“ Zwei-Photonen-Lithographie-System der Firma Nanoscribe GmbH erlaubt die dreidimensionale additive Fertigung von Mikro- und Nanostrukturen in einem photosensitiven Polymer. 

Dieser Prozess basiert auf dem nichtlinearen optischen Effekt der Zwei-Photonen-Absorption, wobei Laserpulse aus dem nahinfraroten Spektralbereich derart fokussiert werden, dass zwei Photonen innerhalb eines Photolackes simultan absorbiert werden. Der Prozess ist damit äquivalent mit der Absorption eines UV-Photons, welches in der Lage ist, einen Polymerisationsprozess einzuleiten. Dieser erfolgt im transparenten Photolack nur bei höchsten Strahlungsintensitäten und daher ausschließlich in einem Volumen (Voxel) im Fokus des Laserstrahls. Somit ermöglicht die Bewegung des Laserfokus entlang einer Trajektorie in allen drei Dimensionen die Erzeugung nahezu beliebiger Strukturen und dies bei Auflösungen im Submikrometerbereich.

Zur Ermöglichung diverser Entwicklungsaufgaben verfügen wir am Institutsteil „Integrated Silicon Systems“ (ISS) am Standort Cottbus über eine Infrastruktur, welche die gesamte Prozesskette von der Gestaltung des Bauteilkonzeptes, der Fertigung im Reinraum und der finalen Untersuchung mittels optischem und Rasterelektronenmikroskop abbildet. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, gedruckte Strukturen in unseren Laboren mittels Sputtern zu Metallisieren.

Das Fraunhofer IPMS als Forschungs- und Entwicklungsdienstleister für elektronische und photonische Mikrosysteme nutzt die Zwei-Photonen-Lithographie in zahlreichen Projekten für die Herstellung von Prototypen. Zu diesen gehören unter anderem die Fertigung von:

  • HF- und THz-MEMS
  • Master für die Nanoprägelithografie
  • Elektromagnetische und akustische Metamaterialien
  • Optische Oberflächen

sowie die direkte Fertigung auf unseren bestehenden MEMS Komponenten.

 

Unser Leistungsangebot

  • Prototypenfertigung
  • Metallisierung
  • Optische Charakterisierung
  • SEM-Charakterisierung

News & Pressemeldungen aus Cottbus

 

Pressemitteilung

Modulare Forschungs- und Innovationsfabrik für KI & Mikroelektronik startet

 

Pressemitteilung

Kompakte KI-basierte Hyperspektralkamera für Echtzeit-Analysen

 

Pressemitteilung

High-Tech-Bildgebung in streuenden Medien für die Medizintechnik

 

Pressemitteilung

Smarte und kompakte Sensorik durch Edge-KI

 

Pressemitteilung

Innovative Sensorik für eine nachhaltige Transformation in der Lausitz

 

Pressemitteilung

Smarter Demonstrator für eine vorausschauende Anlagenwartung

 

Pressemitteilung

12,5 Mio. Euro für Strukturstärkungsprojekt OASYS

 

Pressemitteilung

Zukunftschancen durch Mikrosensorik und Digitalisierung

Sensoren und Aktoren

Für weitere Informationen zu den Technologien am Institutsteil ISS klicken Sie bitte die jeweiligen Kacheln an.

Komponenten & Systeme

Ultraschallsensoren

Komponenten & Systeme

Chemische Sensoren

Komponenten & Systeme

Optische Sensoren

Komponenten & Systeme

Elektrische Sensoren

Komponenten & Systeme

Laterale Mikromechanische Ultraschallwandler (L-CMUT)

Komponenten & Systeme

Mikromechanische Ultraschallwandler (CMUT)

2016-2019

Projekt: Mesys Infrastruktur

2020-2021

Projekt: Infrastruktur 2020/2021

2021-2022

Projekt: Infrastruktur 2021/2022

Projekt

Adaptive, integrierte Systeme (AIS)

Schwerpunkt: Terahertz-Mikrosysteme

Projekt

Adaptive, integrierte Systeme (AIS)

Schwerpunkt: Mikropositionierung

Kontakt

 

Fraunhofer IPMS

Integrated Silicon Systems

Konrad-Zuse-Straße 1
03046 Cottbus