Forschung & Entwicklung

In Kooperation mit Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Universitäten widmen wir uns, in teilweise öffentlich geförderten Forschungs- und Entwicklungsprojekten, innovativen und zukunftsträchtigen Themen aus den Bereichen Automotive, Industrie 4.0, Semiconductors und Photovoltaik.

Hilfe bei Forschungsantrag und Drittmittelantrag

Erfolgreich Drittmittel beantragen. Gerne unterstützen wir Sie dabei – Nutzen Sie die Erfahrung unserer Experten!

Die Entwicklung neuer Produkte und Prozesse ist nicht nur anspruchsvoll und aufwendig, sondern oft auch teuer und nicht immer garantiert erfolgreich. Viele Unternehmen scheuen daher den finanziellen Aufwand. Jedoch ist es von besonderer Bedeutung in einem sich immer schneller wandelnden Umfeld, technologisch den Anschluss nicht zu verlieren.

Unternehmen können hier sowohl von nationalen als auch von europäischen Programmen zur Förderung von Forschungs- und Entwicklungsvorhaben profitieren. Um an die entsprechenden Mittel für die Durchführung eines Forschungsprojekts zu gelangen, ist das Verfassen eines Forschungsantrags der erste Schritt. In diesem legen Sie den potenziellen Fördermittelgeber gegenüber dar, welches Thema bearbeitet werden soll und welche Mittel dazu benötigt werden. Jedoch reicht eine allgemeine Form nicht aus, denn jede fördernde Institution stellt eigene Anforderungen an die Bewilligung. Somit muss auch der Antrag individuell auf den potenziellen Geldgeber ausgerichtet werden.

Hierbei unterstützen wir Sie gerne und begleiten Sie bei Bedarf auch über die gesamte Projektlaufzeit!

Beispiele für bewilligte Forschungsvorhaben:

Prozess- und Anlagentechnik für die selektive lasergestützte in-situ Verarbeitung von Mikro-Lotdepots

Für immer mehr Anwendungen sind Mikrosysteme der Schlüssel für eine weitergehende tiefgreifende Miniaturisierung. Mikromechanische Komponenten werden auf Basis von Siliziumwafern gefertigt. Um der Nachfrage entsprechend kurzfristig Produkte in den Markt bringen zu können, haben sich die Partner im durch das vom BMBF geförderte Projekt PRISMA zusammengeschlossen, um die Integration der neuen Technologien über die Produktions- und Wertschöpfungsketten hinweg gemeinsam voranzutreiben.  

Basierend auf einem „Baukastensystem“ werden vom Wafer bis hin zur SMD-Komponente technologische Lücken identifiziert, vorhandene Ansätze evaluiert und Verfahren entwickelt, um mikrooptische Systeme für Massenanwendungen zu qualifizieren. Für den Aufbau eines leistungsfähigen Baukastens sind nicht nur die Konstruktionselemente wichtig, sondern auch die Verbindungs- und Kontaktierungstechniken. Viele moderne Packages benötigen auf der Unterseite des Schaltungsträgers eine Möglichkeit zur Ankontaktierung mit einer Konfiguration aus Lot. Zum Aufbringen dieser Lotdepots wird in der herkömmlichen Fertigung entweder ein Lotpastendruckprozess oder die Bestückung mit vorgeformten Lotkugeln, sogenannten Preforms, eingesetzt. Diese ermöglichen eine höhere Präzision und Fertigungsgenauigkeit.

Die Wagenbrett GmbH & Co. KG entwickelt, fertigt und vertreibt eigene Ball-Placement Anlagen zum  Aufbringen von Lot-Preforms auf Wafern, Ball-Grid-Arrays (BGA) und Leiterplatten. Im Rahmen des Projektes wurde auf Basis der fundierten Erfahrungen in diesem Segment eine neuartige Prozess- und Anlagentechnik für die selektive lasergestützte in-situ Verarbeitung von Mikrolotdepots mit hohem Durchsatz innerhalb einer Prozesskette entwickelt. Als Ergebnis ist nun ein Fertigungsverfahren verfügbar, mit dem Wafer, BGA, Leiterplatten, etc. bis zu einer maximalen Größe von 300 mm im Durchmesser mit Lot-Preforms bestückt und anschließend mittels Laser umgeschmolzen werden können. Der Laserstrahl ermöglicht ein selektives und schnelles Umschmelzen der Lot-Preforms bei deutlich reduzierten Fertigungszeiten. Somit kann über eine genaue Steuerung der Energieeinbringung eine unnötige Temperaturbelastung der empfindlichen Bauteile vermieden werden. Die Vermeidung einer Beschädigung kostenintensiver Bauteile, die Erhöhung der Bauteillebensdauer und das Voranbringen der Bauteilminiaturisierung sind das erzielte Resultat und ermöglichen eine ressourcenschonende und nachhaltige Fertigung innerhalb einer Anlage.

Intelligente und vernetzte Fertigungsanlage für das großflächige parallele Bestücken von Leiterplatten

Die Digitalisierung ist eine der disruptiven Entwicklungen unserer Zeit. Daher wird auch in der Industrie viel Aufwand betrieben, um die Vorteile dieser Entwicklung zu nutzen. Das gemeinsame Ziel der Projektpartner in dem vom BMBF geförderten Projekt SiEvEI 4.0 ist es, durch den Einsatz von Secure Smart Items (SSIs) die Fertigung einer sicherheitsrelevanten elektronischen Baugruppe, abweichend vom heutigen starren, linearen Fertigungsumfeld, dezentral an verteilten Fertigungsstandorten entlang der Wertschöpfungskette abgesichert gegen Angriffe von außen zu realisieren (Chain of Trust – CoT). Parallel dazu werden durch Edge Computing Modules (ECM) und verschiedene Smart Items Umwelt- und Fertigungsdaten sensorisch erfasst, die durch KI-basierte Auswertungen die Fertigungsqualität sicherstellen sollen.

Das Ziel des Teilvorhabens ist die Realisierung einer teilautomatisierten neuen Prozess- und Anlagentechnik zum parallelen, präzisen und reproduzierbaren Bestücken von Leiterplatten mit Lot-Preforms. Es sollen mit Hilfe von Secure Smart Items abgesicherte Mensch-Maschinen-Schnittstellen geschaffen werden, die den Operator effizient in einen CoT-Prozess einbinden. Die Entwicklung einer geeigneten Prozessüberwachung mit Hilfe von SSIs und die Identifizierung von Optimierungsansätzen stellt eine der Herausforderungen dieses Vorhabens dar. Eine intelligente Prozessüberwachung und Fehlerdetektion trägt zur Vermeidung von Fehlstellen innerhalb der Module bei und sorgt für eine In-Prozess-Qualitätssicherung und KI-unterstützte Einbindung des Operators. Die Prozess- und Anlagentechnik wird für eine ressourcenschonende und nachhaltige Fertigung mit hohem Durchsatz innerhalb der ganzheitlichen dezentralen Prozesskette des SiEvEI 4.0-Projektvorhabens eingesetzt.

Modulare Prozess- und Anlagentechnik für die großflächige parallele Platzierung von Mikro-Lotdepots und Kugeloptiken auf Solarzellen

Innerhalb des Projektkonsortiums wird ein Mikro-CPV Modul mit einem kostengünstigen Vollglas-Linsenarray entwickelt, welches das Licht auf eine Kugellinsen-Sekundäroptik und dann auf die III-V Konzentratorsolarzelle bündelt. Hierzu werden viele kleine Zellen über modernste Leiterplatten- und Packaging-Technologien direkt auf das Panel montiert und verschaltet. Die parallele großflächige Bestückung der Panels mit Kugellinsen und Lotdepots zur Verschaltung ist ein entscheidendes Schlüsselelement, um die Modulkosten zu senken. Genau hier setzt das vom BMWi geförderte Teilvorhaben an.

Das Ziel des Teilvorhabens ist die Realisierung einer neuen Prozess- und Anlagentechnik zum parallelen, präzisen und reproduzierbaren Bestücken von Konzentratorsolarzellen mit Kugellinsenoptiken auf Panel-Level-Größe (24“ x 18“) mit einem hohen Durchsatz. Neben einer Integrierbarkeit in einen ganzheitlichen Produktionsprozesses, soll eine modulare Bauweise auch das Drucken eines Flussmittels bzw. Silikons und das parallele Platzieren von sphärischen Komponenten auf großformatigen Substraten innerhalb einer Anlage ermöglichen. Darüber hinaus stellt die Prozessüberwachung der transparenten Glas-Kugellinsen eine weitere Herausforderung dar. Bedingt durch die hohe Transmission der Glas-Kugellinsen für einfallendes Licht, sind diese nur sehr schwer mittels eines Kamerasystems zu detektieren. Fehlende Rückreflexionen und ein mangelnder Kontrast der Kugeln zur Peripherie (Schablone und Substrat) erschweren eine Detektion. Die Entwicklung und Erprobung einer geeigneten Prozessüberwachung zur automatisierten Fehlerdetektion für eine möglichst fehlerfreie Produktion ist eine weitere Kernaufgabe dieses Vorhabens.         

Als Ergebnis soll ein Fertigungsverfahren zur Verfügung gestellt werden, mit dem Solarmodule bis zu einer maximalen Größe von 610 mm x 457 mm mit Flussmittel bzw. Silikon bedruckt und mit Lot-Preforms bzw. Glas-Kugellinsen mit hohem Durchsatz parallel bestückt werden können. Eine geeignete Prozessüberwachung und Fehlerdetektion trägt zur Vermeidung von Fehlstellen innerhalb der Module bei und sorgt für eine In-Prozess-Qualitätssicherung und Realisierung der angestrebten Wirkungsgrade.