Verbundprojekt: Elektroniksysteme für extrem robuste IoT- und KI-Anwendungen - CHARM -; Teilvorhaben: Eingebettete Sensoren für raue Umgebung und robuste Elektronik

Ziel des Projekts sind die Entwicklung von Designstrategien, Komponenten und Aufbautechnologien für die Realisierung von IoT Infrastrukturen in rauhen industriellen Einsatzumgebungen, die gekennzeichnet sind durch hohe Drücke, Temperaturen, Flüssigkeiten und/oder Partikelbelastungen. Gleichzeitig wird eine weitgehende Miniaturisierung von Elektronik-Modulen bei hoher Funktionalität angestrebt. Im Teilvorhaben CHARMED werden neue Aufbau – und Verbindungtechnologien für robuste Baugruppen auf Leiterplattenebene entwickelt. Die avisierten Module enthalten einen direkten Medienzugang zu eingebetteten Sensoren. Mit Hilfe der sog. Embedding Technology werden aktive oder passive Komponenten im Stapel so positioniert, dass sie vollständig in die Konstruktion integriert sind. Für die Umsetzung dieser Techniken müssen die einzelnen Fertigungsschritte sowie der gesamte Prozessflow entwickelt werden. Hier wird die Embedding Technologie mit additiven Fertigungstechniken (z.B. 3D-Druck) kombiniert und die Möglichkeiten sowie Grenzen beider Technologien untersucht. Die Aufbau- und Verbindungstechnik für diese Sensorsysteme wird an die neuen Komponenten sowie neuartigen Materialien angepasst und optimiert. Ein weiteres Ziel des Teilvorhabens ist die Erforschung und Beurteilung der industriellen Umsetzbarkeit flexibler Sensorsysteme in dünnen Folien, um auf diese Weise sogenannte Flachsensoren zu ermöglichen, die über vielfältige sensorische Eigenschaften verfügen, zuverlässig funktionieren und gesammelte Daten verarbeiten und speichern können. Erforschung der Folienmaterialien, dünner Komponenten, Prozessierbarkeit, Charakterisierung sowie die Untersuchung der Additiven Fertigungstechnologien sind die Schwerpunkte des Teilvorhabens. Neben der Technologieentwicklung für die Herstellung von Verkapselungen auf Leiterplattenebene und flexibler Foliensensoren sollen systemtechnische Aspekte wie Layout, Aufbau, thermische und thermomechanische Aspekte untersucht werden.