Best Paper für David Schütze bei der EBL

Auszeichnung / 20. Februar 2020

David Schütze Wins Best Paper Award at the EBL
© Fraunhofer IZM

Auf der „EBL 2020 - Elektronische Baugruppen und Leiterplatten“ wurde David Schütze mit dem Best Paper Award geehrt. In ihrem Beitrag "Realisierung hochminiaturisierter robuster Funksensorknoten mittels Komponenteneinbettung in die Leiterplatte" beschreiben Schütze und seine Co-Autoren Karl-Friedrich Becker, Christian Tschoban, Christian Voigt, Thomas Löher, Stefan Kosmider, Andreas Ostmann, Lars Böttcher, Martin Schneider-Ramelow und Klaus-Dieter Lang die Entwicklung eines energieautarken, extrem kleinen und robusten Sensormoduls mithilfe der Leiterplatten-Embedding-Technologie.

Das Modul hat Abmessungen von 11 x 10 x 1,6 mm3, ist energieautark (d.h. ausgestattet mit einer Batterie) und nimmt Umweltdaten auf, die es per Funk in eine Daten-Cloud übermittelt. Sämtliche SMD-Komponenten wurden in die Leiterplatte integriert (d.h. keine zusätzliche Oberflächenmontage) um das Modul so robust und klein wie möglich zu gestalten. Eine der Herausforderungen dabei war die Entwicklung einer möglichst kleinen integrierten Helix-Antenne. Zur Energieversorgung dient eine austauschbare Knopfzelle, für die eine Kavität im Sensormodul vorzuhalten ist. Der Sensor zur Erfassung der Umgebungsdaten benötigt eine Medienöffnung, die erst zum Ende der Leiterplattenfertigung eingebracht werden kann. Die Packungsdichte der SMD-Komponenten im aufgebauten Modul ist sehr hoch, daher ist eine ausreichende Verkapselung der Komponenten mit Epoxidharz beim Embedding kritisch. Zur Bestimmung des optimalen Prepreg-Stapels (glasfasergefüllte Harzmatten) wurden daher Untersuchungen zur Harzverfüllung, sowie zur Haftfestigkeit der Grenzflächen zwischen Harz und den Oberflächen verschiedener SMD-Komponenten durchgeführt. Eine Verbesserung der Haftfestigkeit konnte mit Oberflächenbehandlungen (nasschemische Reinigung, Plasma, Laseraufrauhung) erzielt und damit die Robustheit des Moduls erhöht werden.