„eHarsh“ – Workshop zu Sensorsystemen für extrem raue Umgebungen

„eHarsh“ – Workshop zu Sensorsystemen für extrem raue Umgebungen

Acht Fraunhofer-Institute haben sich zusammengeschlossen, um Sensortechnik für extrem raue Umgebungen zu entwickeln. Den aktuellen Stand präsentieren sie in einem Online-Seminar vom 29. November bis zum 3. Dezember 2021. Dabei werden Details entlang der gesamten Prozesskette gezeigt. Bei fünf live übertragenen Laborbesichtigungen sitzen die Zuschauer „in der ersten Reihe“. Spannend dürfte das für ganz unterschiedliche Industrien werden: Von der Luftfahrt über die chemische und die Stahlindustrie bis hin zu Geothermie rei-chen die Anwendungen der neuen Technologie.

Sensoren liefern den Puls der modernen Industrie, gerade im Zeitalter Industrie 4.0 sind sie nirgends wegzudenken. Auch wachsende Umweltauflagen und hohe Qualitätskriterien erfordern spezielle Sensorik. Noch gibt es allerdings industrielle Prozesse, die in derart rauen Umgebungen ablaufen, dass eine Datenerfassung schwierig oder unmöglich ist. Hohe Temperaturen, mechanische Belastungen wie Druck oder Vibration oder ein chemisch aggressives Umfeld verhindern dort den zuverlässigen Betrieb empfindlicher Elektronikkomponenten.

Im Online Seminar „eHarsh“ präsentieren Vertreter der am Fraunhofer-Leitprojekt beteiligten Institute ihre Ergebnisse. Die Partner sind dabei entlang der kompletten Prozesskette tätig. Ihre Kompetenzen reichen von den Bereichen Sensorik, Mikroelektronik und Leiterplattendesign über Montage und Laseranwendungen bis zur Zuverlässig-keitsanalyse. Damit entwickeln die Partner eine Technologieplattform, auf deren Basis Sensorsysteme und Elektronik für den Einsatz in extrem rauer Umgebung hergestellt werden können.

Im Seminar werden von der Sensorentwicklung über die Fertigungstechnik bis hin zur Simulation und Zuverlässigkeitstests alle relevanten Aspekte zum Aufbau von Hochtemperaturelektronik und -sensorik vorgestellt. Dazu kommen virtuelle Laborbesichtigungen in fünf verschiedenen Instituten.  Anwendungen der Technologie finden sich in verschiedenen Bereichen wie der Stahlverarbeitung, in Düsentriebwerken, stationären Turbinen sowie bei Tiefbohrungen für Öl, Gas oder die geothermische Energiegewinnung.

Hermetisch verschweißte Sensorplattform

Ein Beispiel für die auf dem „eHarsh“ Seminar präsentierten Technologie ist die integrierte Sensor-Ausleseplattform auf Basis von drei Chips in einem hermetisch versiegelten Gehäuse. Der Chipsatz wurde in einer 0,35-Mikron-SOI-CMOS-Hochtemperaturtechnologie realisiert, die Betriebstemperaturen von bis zu 300 °C ermöglicht. Die Chips sind auf einer mehrlagigen keramischen LTCC-Platine in Flip- Chip-Technik aufgebaut. Zur Verbindung wurde Silberpaste bzw. das Sintern von Silber eingesetzt, was eine erhebliche Erhöhung der Lebensdauer bewirkt. Durch die Anpassung der Prozessparameter an das Chipsatzdesign und das Design der Keramikplatte können qualitativ hochwertige Flip-Chip-Verbindungen hergestellt werden.