Forschungsprojekt POxIR

Fertigung polykristalliner oxidischer IR-Fenster und deren Integration in einen IR-Sensor

Im Fokus des von der Thüringer Aufbaubank (TAB) geförderten Projektes POxIR steht die Entwicklung und Fertigung innovativer Transparentkeramiken, die in Infrarotsensoren (IR-Sensoren) als optische Fenster eingesetzt werden.

Damit diese keramischen Fenster in die IR-Sensoren integriert werden können, müssen sie mit einer strukturierten lötbaren Metallisierung versehen werden, welche auch die hermetische Dichtheit realisiert.

Das Teilvorhaben der 5microns GmbH erforscht geeignete Materialkombinationen und Herstellungsverfahren für die metallischen Dünnschichten auf den Transparentkeramiken.

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Transparentkeramikfenster aus Magnesium-Aluminium-Spinell

Bildnachweis: © Fraunhofer IKTS

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POxIR - Übergeordnetes Projektziel

Kombination von Keramiken mit Dünnschichtmetallisierungen

Das Hauptziel der Partner im Projekt POxIR ist es, durch die Zusammenarbeit führender Experten und Institutionen auf dem Gebiet der keramischen Technologien und der Mikrosystemtechnik neuartige Transparentkeramiken zu entwickeln. Diese Keramiken sollen anschließend mit strukturierten Dünnschichtmetallisierungen der Mikrosystemtechnik versehen werden, um sie für den Einsatz in technischen Anwendungen, speziell als optische Fenster in IR-Sensoren, vorzubereiten.

Ein zentraler Schritt in diesem Prozess ist die Metallisierung: Diese macht das keramische Fenster lötbar und ermöglicht damit die Integration der Fenster in die IR-Sensoren. Gleichzeitig muss die Metallisierung die hermetische Dichtheit des Sensors gewährleisten.

Zu untersuchen ist dabei nicht nur das Zusammenspiel der Transparentkeramiken mit den Schichtmaterialien selbst, sondern auch die Kompatibilität aller Materialien mit den Hilfsstoffen und Prozessbedingungen der zum Einsatz kommenden Technologien.

Auf einen Blick

Projektpartner: 5microns GmbH, Micro-Hybrid Electronic GmbH, Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Laufzeit: 01.10.2023 bis 30.09.2026
Förderprogramm: Förderprogramm des Freistaats Thüringen zur Förderung von Forschung, Technologie und Innovation (FTI)
Vorhabensnummer: 2023 VFE 0001
Projektziel: Entwicklung und Fertigung innovativer Transparentkeramiken für den Einsatz als optische Fenster in IR-Sensoren
Teilprojekt der 5microns GmbH: Strukturierte Metallisierung der Keramiken, um lötfähige Dünnschichten zu erzeugen; zusätzlich Erzeugung optischer Funktionsschichten
Interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Industrie und Forschungseinrichtungen zur Schaffung von Grundlagen für zukünftige Sensorik-Technologien.

Zielstellungen des Teilprojekts der 5microns GmbH

Als Verbundpartner in diesem ambitionierten Projekt übernimmt die 5microns GmbH die mikrotechnische Beschichtung der Transparentkeramiken. Dies betrifft einerseits die Vorbereitung der Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) durch die Erzeugung lötbarer Metallisierungen, welche auch die Dichtheit der späteren IR-Sensoren gewährleisten. Andererseits betrifft dies zusätzliche optische Funktionsschichten auf den Transparentkeramiken, beispielsweise zur gezielten Entspiegelung.

Unser Fokus liegt darauf, die Kompatibilität der Transparentkeramiken mit den unterschiedlichen Beschichtungsverfahren zu untersuchen und geeignete Schichtmaterialen zu eruieren, welche sowohl die technischen als auch die ökonomischen Anforderungen erfüllen.

Mit unserer Expertise im Bereich der Mikrotechnologien möchten wir maßgeblich dazu beitragen, den Einsatz der Transparentkeramiken in IR-Sensoren überhaupt zu ermöglichen und die Leistungsfähigkeit und Anwendungsbreite der finalen Produkte zu steigern.

Innovation und Technologie

Das Projekt POxIR steht exemplarisch für die Innovation im Bereich der Sensorik und Materialwissenschaft. Durch die enge Zusammenarbeit zwischen der Industrie und Forschungseinrichtungen wie dem Fraunhofer IKTS und der Micro-Hybrid Electronic GmbH setzen wir neue Standards in der Entwicklung und Anwendung von Transparentkeramiken. Unser Ziel ist es, durch diesen interdisziplinären Ansatz nicht nur die technischen Herausforderungen zu meistern, sondern auch die Grundlagen für zukünftige Technologien in der Sensorik zu legen.

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Dipl.-Ing. Lars Dittrich

5microns GmbH
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