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Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie


Fraunhofer-Institut für
Siliziumtechnologie ISIT
[[||Fraunhofer-Institut für
Siliziumtechnologie ISIT]]
Kategorie: Forschungseinrichtung
Träger: Fraunhofer-Gesellschaft
Rechtsform des Trägers: Eingetragener Verein
Sitz des Trägers: München
Standort der Einrichtung: Itzehoe
Art der Forschung: Angewandte Forschung
Fächer: Ingenieurwissenschaften
Fachgebiete: Mikrosystemtechnik, Mikroelektronik, Mikromechanik
Grundfinanzierung: Bund (90 %), Länder (10 %)
Leitung: Wolfgang Benecke
Mitarbeiter: ca. 150
Homepage: www.isit.fraunhofer.de

Das Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT, auch in der Kurzbezeichnung „Fraunhofer ISIT“ genannt, ist eine Einrichtung der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. (FhG) und hat seinen Sitz in Itzehoe. Seine Aktivitäten sind der angewandten Forschung und Entwicklung im Fach Ingenieurwissenschaft auf dem Gebiet der Mikrosystemtechnik, der Mikroelektronik und der Mikromechanik zuzuordnen.

Forschung und Entwicklung

Das Fraunhofer ISIT entwickelt und fertigt Bauelemente der Mikroelektronik und der Mikrosystemtechnik, vom Entwurf einschließlich der Systemsimulation angefangen, über Prototyping, Bemusterung bis hin zur Serienherstellung. Diese miniaturisierten Bauelemente sind oft nur Bruchteile von Millimetern groß und finden Anwendungen in der Medizin, in der Umwelt- und Verkehrstechnik, in der Kommunikationstechnik, im Automobil- und im Maschinenbau.

Die wissenschaftlichen Abteilungen des Instituts spiegeln die hier im Überblick beschriebenen Arbeitsschwerpunkte:

  • Mikrosystemtechnik
    Das Hauptarbeitsgebiet des Fraunhofer ISIT ist die Mikrosystemtechnik. Das Institut ist zumindest in Deutschland der Pionier auf diesem Gebiet. Seit mehr als 20 Jahren arbeiten die ISIT-Wissenschaftler an der Entwicklung von mikromechanischen Sensoren und Aktuatoren, an mikrooptischen und fluidischen Komponenten sowie an Bauelementen für Hochfrequenzanwendungen (RF-MEMS). Die Arbeiten schließen die Integration mit Mikroelektronik zu neuartigen Systemen ein.
  • Leistungselektronik und integrierte Schaltkreise
    Dieser Bereich entwickelt und fertigt sowohl aktive, integrierte Schaltkreise als auch passive Einzelbauelemente. Bei den aktiven Komponenten geht es vor allem um Leistungsbauelemente wie Smart-Power-Bausteine, IGBTs, bi-direktionale Bauelemente, PowerMOS-Schaltungen und Dioden. Die Arbeiten werden durch zahlreiche modifizierte Simulations-, Entwurfs- und Testwerkzeuge unterstützt. Dabei profitiert das ISIT von langjährigen Erfahrungen im Aufbau und Entwurf von CMOS-Schaltkreisen.
  • Biotechnische Mikrosysteme
    Das Fraunhofer ISIT ist weltweit führend in der Technik der elektrischen Biochips und hat eine entsprechende Patentfamilie von etwa 20 Patenten aufgebaut. Im Gegensatz zum optischen Biochip werden beim elektrischen Biochip durch die biochemische Reaktion auf der Oberfläche des Chips Redoxmoleküle erzeugt, die dieser direkt messen kann. Diese hochselektiven elektrischen Biochips bilden in Verbindung mit Mikrofluidik-Komponenten und integrierter Elektronik die schnellste und kostengünstigste Basis für mobile Analysesysteme beispielsweise für den Nachweis von DNA, Proteinen (z. B. Biokampfstoffe) und Haptenen (z. B. Antibiotika).
  • Aufbau- und Verbindungstechnik
    In diesem Bereich werden Verfahren entwickelt, um Chips, Sensoren, Aktuatoren bereits im Waferverbund aufzubauen und zu gehäusen. Das so genannte Wafer Level Packaging (WLP) ist zu einem zentralen Aufgabenbereich der Gruppe geworden, denn immer mehr Chiphersteller setzen weltweit auf dieses Packaging-Verfahren. Außerdem werden ultra-dünne Elektronikaufbauten entwickelt, bei denen bis zu 50 μm dünne biegsame Siliziumchips auf flexible Substrate montiert werden. Diese Verfahren werden zu einer weiteren Miniaturisierung bestehender Systeme, wie Laptops oder Handys führen, aber auch neue Produkte ermöglichen.
  • Energieversorgung elektronischer Systeme
    Der zunehmende Einsatz vielfältiger mobiler elektronischer Geräte erzeugt eine steigende Nachfrage nach Akkumulatoren hoher Leistungsdichte bei geringem Gewicht. Neben guten Leistungsdaten sind auch lange Lebensdauer, hohe Sicherheit und Umweltverträglichkeit gefordert. Diese Anforderungen erfüllt ein neues Konzept von Lithium-Akkumulatoren, das in den letzten Jahren vom Institut entwickelt und zum Patent angemeldet worden ist. Eine Besonderheit dieser neuen Lithium-Akkumulatoren liegt in der Verwendung von Festkörper-Elektrolyten.

Deutscher Zukunftspreis 2004

Dem Fraunhofer ISIT wurde für das in Kooperation mit Siemens und Infineon durchgeführte Projekt „Labor auf dem Chip“ der Deutsche Zukunftspreis des Jahres 2004 verliehen. Der Preis ist Personen zugeordnet und ging an die Mitarbeiter Rainer Hintsche (ISIT), Walter Gumbrecht (Siemens) und Roland Thewes (Infineon). Dieser Preis wird jährlich für eine Spitzenleistung in Technik und Innovation vom Bundespräsidenten verliehen und ist der in Deutschland wohl renommierteste Technikpreis.

Das Projekt „Labor auf dem Chip“ befasst sich mit elektrischen Biochips. Die elektrischen Biochips mit einem Mikrolabor auf dem Chip erlauben vielfältige Analysen in den Bereichen Pharmazie, Medizin, Biochemie, Genetik und Mikrobiologie.

Kooperationen

Das Fraunhofer ISIT ist Mitglied im Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik (VµE). Der Verbund koordiniert die Aktivitäten der auf den Gebieten Mikroelektronik und Mikrointegration tätigen zehn Fraunhofer-Institute. Die Aufgaben des Fraunhofer VμE bestehen im frühzeitigen Erkennen neuer Trends bei mikroelektronischen Technologien und Anwendungen.

Das Institut betreibt zusammen mit der Firma Vishay Siliconix Itzehoe GmbH (VSIG) eine professionelle Halbleiterproduktionslinie mit allen erforderlichen Qualitäts-Zertifizierungen. Diese Linie wird sowohl für die Produktion von mikroelektronischen Bauelementen und Mikrosystemen als auch für FuE-Projekte für neue Bauelemente und technologische Prozesse genutzt.

Im universitären Bereich besteht eine enge Kooperation mit dem Lehrstuhl für Halbleitertechnologie der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel die den Grundlagenforschungsbedarf des Fraunhofer ISIT abdeckt und durch die Doppelfunktionen des Institutsleiters (zugleich Lehrstuhlinhaber) begünstigt wird.

Ausgründungen

Ausgründungen aus Forschungseinrichtungen sind Teil einer von Bund und den Ländern gewollten Strategie zur Verwertung von marktfähigen Forschungsergebnissen, welche aus öffentlichen Mitteln gefördert wurden (Stichwort: Ergebnisse nicht in die Schublade, sondern dem Wirtschaftsstandort Deutschland zuführen). An solchen Ausgründungen beteiligen sich in der Regel Mitarbeiter der Einrichtungen und ggf. die Institute selbst.

Bisher hat es beim Fraunhofer ISIT mehrere solche Ausgründungen, auch „Spin-Off“ genannt, gegeben. Zum Beispiel:

AJ E Biochip GmbH

Die Vermarktung der mit dem Deutschen Zukunftspreis ausgezeichneten Entwicklung des elektrischen Biochips wurde vom Fraunhofer ISIT in eine GmbH ausgegründet. Die Firma hat mittlerweile mehrere Typen vollautomatischer portabler Analysegeräte zum Nachweis etwa von Proteinen, Nukleinsäuren oder Antibiotika auf den Markt gebracht. In einem europaweiten Kooperationsnetz mit 15 Partnern aus Industrie und Wissenschaft wird diese elektrische Biochipplattform für zahlreiche partnerspezifische Anwendungen eingesetzt. Die Firma wurde 2007 von den Gründungsgesellschaftern unter Leitung des Geschäftsführers Rainer Hintsche an die Analytik Jena AG verkauft und dort integriert.

X-FAB MEMS Foundry

Als Ausgründung aus dem Bereich der Aufbau- und Verbindungstechnik wurde in Zusammenarbeit mit einem Erfurter Unternehmen eine Produktionslinie mit einer Kapazität von 100.000 Wafern pro Jahr für das Chip-Size-Packaging in den ISIT-Reinräumen aufgebaut, die gemeinsam betrieben wird. Mit der Ansiedlung des Unternehmens in Itzehoe hat das Institut einen weiteren bedeutenden Partner gewinnen können, der als Foundry-Dienstleister Mikrosysteme und verwandte Bauelemente im Kundenauftrag produziert.

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Custom Cells Itzehoe GmbH

Als Ausgründung der Forschungsabteilung Integrierte Energiesysteme entstand 2012 die Custom Cells Itzehoe GmbH. Das Unternehmen schließt eine bestehende Marktnische zwischen Forschung und Entwicklung und Endanwendermärkten mit hohem Spezialisierungsgrad, indem es Forschungsergebnisse inkubiert und den entsprechenden Märkten zuführt. Der Fokus der Energiespeichersysteme liegt auf Spezialanwendungen wie z. B. Lithium-Batterien für Hochtemperaturanwendungen, Akkumulator-Kleinserien mit besonderen Geometrien, Elektrodenfolien für Serienfertiger und Batterie-Halbzeuge als reproduzierbare Testumgebung für die Batterieforschung. Die Fa. Custom Cells ist eng vernetzt im Batteriemarkt und unterhält neben der Kooperation mit dem Fraunhofer ISIT eine Kooperation mit der Altana AG.[1][2]

Infrastruktur

Am Fraunhofer ISIT sind insgesamt rund 150 Personen beschäftigt.

Der Betriebshaushalt des Fraunhofer ISIT lag im Geschäftsjahr 2006 bei 18,3 Millionen Euro. Etwa 15 % hiervon kamen aus der Grundfinanzierung, welche zu 90 % aus Bundesmitteln und zu zehn Prozent aus Landesmitteln finanziert wird. Rund 70 % des Betriebshaushaltes waren Erträge aus der Auftragsforschung der Wirtschaft, die restlichen Mittel stammen aus öffentlichen und sonstigen Erträgen.

Das Fraunhofer ISIT verfügt über eine 200-mm-Silizium-Technologielinie[3] auf 2500 m² Reinraumfläche. Für spezifische Prozesse der Mikrosystemtechnik stehen weitere 450 m² Reinraumfläche (Klasse 100) zur Verfügung. Weitere 200 m² Reinraumlabore der Klasse 10–100 mit entsprechendem Equipment sind für das chemisch-mechanische-Polieren (CMP) (einschließlich Post-CMP-Reinigung) ausgestattet. Zusätzlich sind am ISIT auf einer Fläche von 1500 m² verschiedene Labore eingerichtet.

Weblinks

Einzelnachweise

  1. http://www.chemanager-online.com/news-opinions/unternehmen/altana-und-cci-kooperieren-bei-der-entwicklung-von-energiespeichersystemen
  2. http://www.fraunhofer.de/content/dam/zv/de/publikationen/Magazin/2013/3-2013/weitervorn_3-2013.pdf
  3. Ausstattung des Instituts, abgerufen am 2. Januar 2014

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Quelle: Wikipedia - http://de.wikipedia.org/wiki/Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie (Vollständige Liste der Autoren des Textes [Versionsgeschichte])    Lizenz: CC-by-sa-3.0

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