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Prof. Dr.-Ing. Jens Müller

Fachgebietsleiter

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INHALTE

µNOX - Tragbares Messgerät für die mobile Messung von Stickoxiden

Das Projekt basiert auf den Erkenntnissen des Projekts NSENS und führt dessen Arbeiten weiter. Dafür sollen in der LTCC-Technologie zwei Komponenten realisiert werden, eine Konverterkammer zur Generierung von Stickstoffmonoxid (NO) sowie eine Reaktionskammer zur Detektion der NO-Konzentration. Für die Kammern werden Kavitäten im LTCC-Substrat realisiert, welche hermetisch versiegelt sind. Im Konverter wird durch eine externe UV-Lichtquelle NO im Messgas erzeugt. Dieses NO reagiert in der Reaktionskammer mit Ozon (O3) und emittiert hierbei infrarotes Licht. Das Licht wird mit einem Detektor gemessen und darüber die Menge des Stickoxides im Messgas bestimmt.

Beide Komponenten sollen dabei in einem Substrat hergestellt werden, ohne dass sie sich gegenseitig in ihrer Wirkungsweise beeinflussen. Weiterhin wird eine Miniaturisierung des LTCC-Substrats im Vergleich zum Projekt NSENS angestrebt, da in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern ein mobiles tragbares Messsystem hergestellt werden soll.

Teilprojektleiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jens Müller
Wissenschaftliche Mitarbeiter:  M. Sc. Björn Müller,
Projektlaufzeit: 05/2017 - 09/2019
Förderung: Thüringer Aufbaubank
Partner: FG Technische Optik, Analytic Jena AG, 5microns GmbH

MUSIK - Multiphysikalische Synthese und Integration komplexer Hochfrequenz-Schaltungen

SiCer-Substrat mit auf der Keramikseite integrierten Silizium-Chips

Die Forschergruppe FOR 1522 „MUSIK“ (Multiphysikalische Synthese und Integration komplexer Hochfrequenz-Schaltungen), gefördert von der DFG (ersten Projektphase: 2012 – 2015) erforscht die steuernden, oszillierenden und schaltenden Eigenschaften mikroelektromechanischer Systeme mit dem Ziel, diese über einen durchgängigen Entwurf energieeffizienter und rekonfigurierbarer Schaltungen für Anwendungen in der Funkkommunikation und –sensorik zu nutzen.

Als Materialbasis dient dabei ein neuartiges Silizium-Keramik-Verbundsubstrat (SiCer), dessen vorteilhafte Eigenschaften untersucht und durch Kombination beider Material- bzw. Technologieklassen gezielt weiterentwickelt werden.

MUSIK Phase 2

Hauptziel der für die zweite Phase (2016 – 2018) vorgesehenen Arbeiten im Fachgebiet Elektroniktechnologie ist die Umsetzung des MUSIK-Demonstrators auf einer SiCer-Plattform mit einem durchgehenden Technologie-Durchlauf. Ähnlich der Halbleiterprozessierung von elektronischen Bauelementen werden die Technologieschritte für die einzelnen Funktionselemente (Schalter, Resonator etc.) aufeinander abgestimmt, so dass diese parallel gefertigt werden können.

Alle Verdrahtungsebenen zur Verschaltung der einzelnen Funktionselemente sowie der hybrid zu integrierenden CMOS-Baugruppen werden durch Vor- und Nachprozessieren des SiCer-Substrats im Keramik-Layer realisiert. Als letzter Prozessschritt erfolgt die Hybrid-Integration der CMOS-Funktionselemente mittels adaptierter Chipbond-Verfahren auf dem SiCer-Substrat.

 Die Umsetzung des Hauptziels erfolgl in drei Schritten:

  1. Realisierung aller HF-MEMS-Komponenten auf einem SiCer-Substrat als eigenständige HF-Funktionselemente
  2. Realisierung verschalteter HF-Funktionsgruppen auf einem SiCer-Substrat
  3. Umsetzung der Demonstrator-Plattform mit verschalteten Funktionsgruppen und hybrid integrierten CMOS-Baugruppen

Teilprojektleiter: Prof. Dr.-Ing. Jens Müller
Wissenschaftlicher Mitarbeiter: Dipl.-Ing. Michael Fischer
Projektlaufzeit: 01/2016 - 06/2019
Förderung: DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft
Fördernummer: Forschergruppe 1522
Projektpartner: FG Mikromechanische Systeme, FG Elektronische Schaltungen und Systeme, FG Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik, Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gGmbH, Lehrstuhl für Technische Elektronik (FAU Erlangen)

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BiSWind - Bauteilintegrierte Sensorik für Kraftübertragungselemente in Windenergieanlagen

Projektziel ist die Erforschung einer energieautarken Sensorplattform, welche integriert auf einer rotierenden Welle sensorische Aufgaben, hier die Messung von Drehmoment, Temperatur und Vibrationen, erfüllen kann und Messwerte an ein Empfängermodul zur weiteren Datenverarbeitung drahtlos übermittelt. Die Plattform zeichnet sich durch eine Integration von Mikro-Sensorik und mikroelektronischen Komponenten sowie eines Sende- und Empfangsmoduls aus, so dass eine miniaturisierte und autarke Lösung erreicht wird, wie dies durch die Applikation (Windenergie). Hierfür werden speziell optimierte komplexe LTCC-basierte, der Wellenform angepasste Elektronikmodule umgesetzt. Erstmals soll durch eine Krümmung von sonst ebenen Schaltungsträgern eine miniaturisierte Lösung erreicht werden, so dass die Integration in Orten mit minimalsten Platzverhältnissen möglich wird und durch die so erreichbare funktionelle Erweiterung neue Märkte durch die Konsortialpartner erschlossen werden können. Um dies zu erreichen, werden sensorische Komponenten sowohl direkt integriert auf der Welle als auch auf dem zu erforschenden gekrümmten LTCC-Schaltungsträger umgesetzt und mit der Auswerteschaltung verbunden. 

Teilprojektleiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jens Müller
Wissenschaftliche Mitarbeiter:  Dr.-Ing. Heike Bartsch, Dipl.-Ing. Manja Kloska
Projektlaufzeit: 12/2015 - 07/2019

Förderung: BMWi - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Projektpartner: FG Mikromechanische Systeme, Schaeffler Technologie AG & Co. KG, SCHAEFFLER Engineering GmbH, Universität Bremen BIMAQ, Fraunhofer-Institut IKTS, Fraunhofer-Institut FEP, TU Dresden IFE, Micro Systems Engineering GmbH, Siegert Thinfilm Technology GmbH

Prinzipbild des integrierten Sensorsystems

KERBESEN - Keramische Mehrlagenbauelemente für die Hochtemperatursensorik und -elektronik

Schliff durch ein in ein LTCC-Modul integriertes Thermistor-Bauelement

Im Vorhaben sollen keramische Multilagensubstrate mit integrierten Funktionalitäten für Anwendungsfelder der Hochtemperatur-Sensorik und -elektronik (100-250°C) unter Nutzung der Low Temperature Ceramic Cofiring Technologie (LTCC) entwickelt werden. Dazu werden werkstoffwissenschaftliche Grundlagen funktionskeramischer Materialien für induktive, kapazitive und halbleitende Sensor-  und Elektronikfunktionalitäten und deren Integration mittels Cofiring in keramische Mehrlagensysteme erforscht.  Unsere Arbeitsgruppe erarbeitet die technologischen Grundlagen für Design, Simulation und Fertigung diskreter Multilayer-Bauelemente für den Hochtemperatureinsatz sowie deren Integration in komplexe LTCC-Mehrlagenmodule.

Teilprojektleiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jens Müller
Wissenschaftliche Mitarbeiter:  Dr.-Ing. Heike Bartsch
Projektlaufzeit: 01/2016 - 12/2018
Förderung: Thüringer Aufbaubank
Partner: Ernst-Abbe-Hochschule Jena, Fraunhofer IKTS Hermsdorf
Industriebeirat: LUST Hybrid-Technik, UST Sensortechnik Geschwenda, Micro-Hybrid, VIA Electronic, Tridelta Weichferrite GmbH

SACCA - System zur automatischen Zellkultivierung und -analyse

Das multidisziplinäre Projekt hat zum Ziel, im Labormaßstab vorhandene Lösungen zur Zellkultivierung in eine automatisierungsfähige Plattform zu überführen. Im Fachgebiet Elektroniktechnologie steht hierbei die Integration der BioMEMS /BioMOEMS in mesoskaligen Fluidiksystemen auf Basis niedrigsinternder Keramiken (LTCC) in Vordergrund. Weiterhin werden Konzepte für Verbundtechnologien für verschiedene Materialsysteme entwickelt. Als Beispiel sei die Adaption des Materialverbundes aus LTCC und Silicium (SiCer) für Fluidikkomponenten genannt. Das Forschungspotential im Vorhaben definiert sich aus den Anforderungen für die Systemintegration aller Komponenten (Interfaces, Fluidikschnittstellen, Biokompatibilität, AVT).

Teilprojektleiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jens Müller
Wissenschaftliche Mitarbeiter:  Dr.-Ing. Heike Bartsch
Projektlaufzeit: 01/2014 - 12/2017
Förderung: Carl-Zeiss-Stiftung
Koordinator der wissenschaftlichen Gruppe:
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. med. (habil.) Hartmut Witte, FG Biomechatronik
Projektpartner:
FG Biomechatronik, FG Technische Optik, FG Mikromechanische Systeme,
Institut für Bioprozess- und Analysemesstechnik e.V. (Heilbad Heiligenstadt)

Im Rahmen des Projektes hat Herr Taras Pedko seine Bachelorarbeit verfasst. Nähere Informationen finden Sie im hier.

Link zum Projektkoordinator

Link YouTube "Durchflusssensor"

Link YouTube "How to assemble 3D electrodes on LTCC circuit boards"

MetaZIK - BioLithoMorphie

BioLithoMorphie bedeutet die Assemblierung biologischen Materials mit Hilfe lithografischer Methoden zur Konstruktion dreidimensionaler biologischer Strukturen bzw. Morphologien. Sie strebt dabei die Übertragung von Fertigungsprinzipien der Mikro- und Nanotechnologie für die Konstruktion von biologischen, dreidimensionalen (3D) Geweben an.

Das Verbundprojekt baut auf der Expertise der Zentren für Innovationskompetenz MacroNano® und B CUBE auf. Ziel der Zusammenarbeit ist die deutliche Verbesserung der in vitro Zellkultur mit der Verwertung dieser Resultate in den „Life Sciences“. Dazu zählen die Disziplinen im Spannungsfeld zwischen den Gebieten der Biotechnologie und Medizin insbesondere der pharmazeutischen Wirkstoffforschung oder dem Tissue Engineering.

Teilprojektleiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jens Müller
BioLithoMorphie I Projektlaufzeit: 04/2014 - 03/2015
BioLithoMorphie II
Projektlaufzeit: 10/2015 - 03/2018
Förderung: BMBF - Bundesministerium für Bildung und Forschung
Projektpartner:
Fachgebiet Nanobiosystemtechnik, Fachgebiet 3D-Nanostrukturierung,
B CUBE – Center for Molecular Bioengineering

Weitere abgeschlossene Projekte

iKERSATEC (04/2013 - 04/2017)

3D-LTCC (07/2015 -06/2017)

FlexINET Phase 2 - flip 2 (02/2015 - 01/2017

SoICer - Dünnschichtige Oberflächen auf LTCC-Mehrlagensubstraten (09/2013 - 02/2014

NaMiFlu - Nanotechnologie basiertes Mikrosystem zum insitu-Fluidmonitoring (03/2011 - 02/2014)

OptiMi 2 - Kompetenzdreieck optische Mikrosysteme (01/2011 - 12/2013)

KERAMIS-GEO (04/2011 - 03/2013)

KERFUNMAT (10/2009 - 09/2012)

Sencera (01/2009 - 06/2012)

SiCeram (09/2009 - 05/2012)

CorDew (09/2008 - 02/2011)

Keramis II (10/2006 - 03/2011)

N-SENS (05/2010 - 10/2011)

Optimi (10/2008 - 03/2011)

Class-S (Mobile GaN)

EASY-A

Pronano

MultiSysTeM

NanoSilKe