Projekt: Mesys Infrastruktur

Finanzierung und Projektdauer:

Der Aufbau der Infrastruktur wurde vom 14.10.2016 – 30.04.2019 durch den Fond für regionale Entwicklung der Europäischen Union (EFRE) und Förderung der Infrastruktur für Forschung, Entwicklung und Innovation (InfraFEI) unterstützt.

Motivation:

Dieses Projekt dient der Finanzierung der Infrastruktur in der Konrad-Zuse-Straße 1, 03046 Cottbus 

Ziel der Förderung:

Das InfraFEI-Projekt dient der Projektgruppe Mesoskopische Aktoren und Systeme (MESYS) des Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS in Zusammenarbeit mit der Professur für Mikro- und Nanosysteme der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg (BTU C-S) zur gerätetechnischen Unterstützung bei der Erforschung elektrostatischer Mikroaktoren, den sogenannten „Nano Electrostatic Drives“ (NED). Zu Beginn des Berichtszeitraums wurde durch die erfolgreiche Evaluierung der Projektgruppe MESYS das Geschäftsfeld „Monolithisch integrierte Aktor- und Sensorsysteme“ (MAS) am Institutsteil IPMS-ISS in Cottbus gegründet. Das Geschäftsfeld MAS führt die Arbeiten der Projektgruppe MESYS inhaltlich fort.

Die NED-Aktoren sollen in Mikrofluidiksystemen für Mikropumpen, Mikroventile und Mikrodosiersysteme sowie in Mikropositioniersystemen eingesetzt und weiterentwickelt werden.Die damit verbundenen messtechnischen Herausforderungen bedürfen neben der bereits vorhandenen Ausstattung weitere messtechnische Ausrüstungen. Diese werden durch das Investitionsprojekt "MESYS Infrastruktur" finanziert.

Mit Unterstützung des Projektes wurden folgende Geräte angeschafft:

Position 1: „IR-Mikroskop (inkl. Software)“

Das Infrarotmikroskop dient dem Projekt einerseits zur Identifizierung von Defekten, wie z. B. Kurzschlüssen, und andererseits der Beurteilung von Aktorbewegungen und Materialstömungen, also Strukturen und Vorgänge, welche sich an vergrabenen oder gekapselten Orten des Silizium-Chips abspielen. Dazu werden die Pumpen und Ventile elektrisch angesteuert und ihr Wärmebild analysiert.

Position 2: „Mikromanipulatoren“

Die Mikromanipulatoren werden insbesondere zur elektrischen Kontaktierung der Ventile und Pumpen in der Testphase unter dem IR-Mikroskop oder dem Micro-PIV (Micro Particle Imaging Velocimitry) verwendet.

Position 3: „Graphic-Processor-Unit (GPU)“

Die Graphic-Processor-Unit dient der Beschleunigung der Fluidik-Simulationen mit der Simulationssoftware ANSYS auf einem Computer.

Position 4: „Micro-PIV“

Das Micro-PIV (Micro Particle Imaging Velocimitry) wird genutzt, um die Geschwindigkeitsverteilung eines strömenden Materials in einem Mikrokanal zu ermitteln. Anhand dieser Daten kann nicht nur die Flussrate bestimmt, sondern insbesondere auch die Kanalgeometrie optimiert werden.

Position 5: „Source Measure Unit (SMU)“

Eine Source-Measure-Unit (SMU) misst hoch präzise die elektrische Spannungs-Strom-Kennlinie der Pumpen und Ventile. Dies ermöglicht uns u.a. die Einschätzung von Herstellungsprozessschwankungen und das Auffinden etwaiger elektrischer Schwachstellen und Kurzschlüsse.

Position 6: „Kapazitätsmessgerät (LCR)“

Das Kapazitätsmessgerät erlaubt die Bestimmung der elektrischen Impedanz der Ventile und Pumpen. Dieser Wert gestattet u.a., Aussagen über die elektronische Ansteuerung der mikrofluidischen Bauelemente zu treffen.

Position 7: „Mikrofluidik Ausstattung“

Bei der mikrofluidischen Ausstattung handelt es sich um Geräte und Sensoren für die kontrollierte Bereitstellung der zu pumpenden oder zu steuernden Medien (Flüssigkeiten und Gase). Die Sensoren dienen zur Bestimmung von Flussraten und Drücke.

Position 8: „Hochvoltansteuerungen“

Die elektrostatischen NED-Antriebe der Pumpen und Ventile arbeiten mit höheren Steuerspannungen, so dass zu ihrem experimentellen Betrieb eine steuerbare Hochvoltansteuerung genutzt wird.

Position 9: „FPGA- / DSP–Station“

Die FPGA- / DSP-Station dient im Projekt dem Austesten einer Ansteuerelektronik, bevor sie als Siliziumstruktur in die Mikropumpe bzw. ins Mikroventil integriert wird.

Position 10: „DAQ-Einheiten“

Data-Aquisitions-Einheiten (DAQ-Einheiten) werden zur computergestützten Signalerzeugung und zur Datenerfassung bei einer Vielzahl von Experimenten benutzt.

Position 11: „Waferlevel-Prober-Station“

Die Waferlevel-Prober-Station wird eine Spezialanfertigung sein, welche uns ermöglicht, die Mikromanipulatoren (Position 2 in der Tabelle) flexibel am Mikroskop einzusetzen. Sie steht für die Bauelementecharakterisierung auf Waferlevelniveau zur Verfügung.

Position 12: „Schwingungsgedämpfter Tisch“

Der schwingungsgedämpfte Tisch minimiert Erschütterungen und damit den Störeinfluss auf Bewegungsmessungen der Aktoren in der Mikropumpe und dem Mikroventil mit dem Micro-PIV und dem IR-Mikroskop.