Enorm klein, robust und elegant: Das Fraunhofer IZM entwickelt seit 25 Jahren erstaunliche Elektronik

25.7.2018

Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM wird 25 Jahre alt. Gratulation zu einem Vierteljahrhundert angewandter Forschung auf Weltniveau: Am 27. November veranstaltet das Institut ein internationales Symposium, auf dem Experten der Mikroelektronik zurück blicken – und über die Produkte von Morgen sprechen.

25 Jahre Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM

1993 ist Not am Mann – in der Mikroelektronik. Die Technologie entwickelt sich rasant, aber noch hinkt die Aufbau- und Verbindungstechnik hinterher: Einerseits können Schaltkreise gebaut werden, die bis zu 500 Anschlüsse haben. Andererseits ist das Packaging der Schaltkreise so ineffizient, dass pro Chip über 40 Watt einfach verloren gehen. Deshalb tun sich Arbeitsgruppen der TU und HU in Berlin, sowie der Akademie der Wissenschaften in Chemnitz zusammen. Sie gründen 1993 das erste Fraunhofer-Institut, das Forschung aus Ost- und Westdeutschland wiedervereint: Das Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration. Kurz darauf feiert die kleine Gruppe erste Erfolge: Zum Beispiel mit ihrem Beitrag zur industriellen Einführung der Flip Chip-Technologie.

25 Jahre später forschen und entwickeln über 300 Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen elektronische Systeme, die so klein sind, dass sie schon fast unsichtbar sind. Für seine Leistungen wurde das Institut mehrfach ausgezeichnet, zuletzt 2018 beim 3DInCites Award als bestes Research Institute of the Year.

25 beeindruckende Jahre
In den 2000er Jahren optimieren die Wissenschaftler jede einzelne Komponente und Schaltung. Ab der Jahrtausendwende fassen sie das miniaturisierte elektronische System als Ganzes ins Auge. Von der Heterointegration bis zur Zuverlässigkeitsbewertung – jeder Prozessschritt ist nun miteinander verzahnt.

Man kann den Chip mit einem Körper vergleichen: Anstatt Hand, Fuß und Kopf als einzelne Komponenten zu entwerfen und zusammenzufügen, wird der Körper als Einheit betrachtet. Das ist extrem komplex, denn das Material ist hauchdünn und muss trotzdem perfekt aufeinander abgestimmt sein. Gleichzeitig muss schon beim Entwurf bedacht werden, wohin die Reise einmal gehen soll: Muss der Körper besonders stark und robust sein? Oder soll er feinsensorisch arbeiten? Und auch bei der Zuverlässigkeits- und Umweltbewertung steht nicht nur das Endprodukt, sondern jeder Prozessschritt auf dem Prüfstand.

So verleihen die Wissenschaftler der Mikroelektronik außergewöhnliche Eigenschaften: Flexible Batterien werden in die Kleidung integriert und messen beispielsweise den Herzschlag beim Joggen. Wasserdichte Sensorsysteme überwachen Umweltparameter in Abwasserkanälen. Die kleinste Kamera der Welt wird wie ein Salzkorn verschluckt und macht Bilder vom Mageninneren. Sensoren messen Temperaturen in Flüssigkeiten von bis zu 700°C. Elektronik wird enorm klein, robust und sogar elegantes Accessoire.

Während all dieser Entwicklungen expandiert das Institut an immer mehr Standorte: Neben dem Berliner Wedding befindet es sich später auch in München, Chemnitz, Oberpfaffenhofen, Paderborn, Teltow, Adlershof und Dresden – Standorte, die größtenteils selbst zu erfolgreichen eigenständigen Einrichtungen geworden sind.

In Zukunft viel Neues
Das Institut arbeitet seit seiner Gründung eng mit der TU Berlin zusammen: Während die Universität technologieorientierte Grundlagenforschung betreibt, forscht und entwickelt das Fraunhofer IZM angewandt und umsetzungsorientiert. In enger Zusammenarbeit mit Partnern aus der Industrie arbeitet es an den Bausteinen der Zukunft: Für das Internet der Dinge werden beispielsweise Sensoren entwickelt, die energieautark funktionieren. Sie sammeln nicht nur stetig, sondern auch ressourcenschonend Daten.

Gleichzeitig fördert das Fraunhofer IZM die junge Gründerszene: 2016 ging die Forschungsplattform Start-a-Factory an den Start. Junge Unternehmer verwirklichen gemeinsam mit Wissenschaftlern des Instituts neue Ideen.

In einem Vierteljahrhundert hat die Mikroelektronik unsere Welt verändert. Das Fraunhofer IZM hat maßgeblich zu dieser Entwicklung beitragen. Mit neuen Technologien wie der integrierten Optoelektronik oder der organischen Elektronik setzt es auch in Zukunft neue Maßstäbe.

Den Startschuss für die nächsten 25 Jahre gibt das internationale Symposium „Status & Future of Electronic Packaging“ am 27. November 2018 in der Kulturbrauerei in Berlin. Auf dem wissenschaftlichen Symposium und anschließendem Festakt kommen namhafte Experten der Mikroelektronik zusammen und diskutieren die neuesten technologischen Trends.

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