HSG-IMIT Jahresbericht 2008 - Institut für Mikro- und ...

HSG-IMIT 

Jahresbericht 2008

2 

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HSG-IMIT 

Institut für Mikro- und Informationstechnik 

der Hahn-Schickard-Gesellschaft e.V. 

Wilhelm-Schickard-Str. 10 

78052 Villingen-Schwenningen 

+49 7721 943-0 

+49 7721 943-210 

info@hsg-imit.de 

www.hsg-imit.de

Sehr geehrte Damen und Herren, 

das Jahr 2008 war für das HSG-IMIT 

wie auch für viele unserer Kunden und 

Partner ein außergewöhnliches Jahr. 

In einem dynamischen konjunkturellen 

Umfeld blieben wir auch 2008 auf 

einem starken Wachstumskurs. Unser 

Haushalt stieg auf 8,4 Mio. € und unse- 

re Industrieeinnahmen auf 2,6 Mio. €. 

In den zurückliegenden drei Jahren ist 

unser Haushalt somit um 67% gewach- 

sen und die Industrieeinnahmen haben 

sich mehr als verdoppelt. Durch diesen 

Erfolg ist die Zahl unserer Mitarbeiter 

inzwischen auf 89 Vollzeitkräfte ange- 

stiegen. 

Entsprechend erfolgreich verlief auch 

die Evaluation durch eine Gutachter- 

kommission des Wirtschaftsministeri- 

ums Baden-Württemberg, die 2008 alle 

11 anwendungsnahen Forschungsinsti- 

tute des Landes Baden-Württemberg 

untersuchte. Die Kommission kam zum 

Ergebnis, dass das HSG-IMIT „tech- 

nisch, wirtschaftlich und strategisch“ 

hervorragend aufgestellt ist. Unter 

anderem hatten die Prüfer festgestellt, 

dass die breite technische Kompetenz 

des HSG-IMIT sehr gut zum Bedarf 

der regionalen Unternehmen passt und 

dass das Institut seiner Rolle als Inno- 

vationsmotor für die regionale Industrie 

vorbildlich gerecht wird. 

Besonders wichtig sind uns aber die 

technischen Highlights aus dem zu- 

rückliegenden Jahr: 

• 

• 

Prof. Dr. 

Holger Reinecke 

Vorwort 

Es ist uns gelungen, den weltweit 

ersten 3-Achsen Drehratensensor 

in SOI-Technologie zu entwickeln. 

Diese ultra-kleine, inertiale Messeinheit 

wird bei uns in der Erfassung, 

Beobachtung und Überwachung von 

Körperbewegungen im Bereich der 

Rehabilitation eingesetzt. 

Aufgrund der starken Nachfrage 

nach Lab-on-a-Chip Lösungen 

haben wir dieses Gebiet auf insgesamt 

4 Gruppen ausgebaut. Diese 

bearbeiten die sich ergänzenden 

Themenfelder der biochemischen 

Nachweisverfahren („Assays“), der 

Lab-on-a-Chip Implementierungen 

auf Basis der „zentrifugalen Mikrofluidik“ 

oder der „druckgetriebenen 

Mikrofluidik“ sowie die Fertigung 

kompletter Lab-on-a-Chip Produkte 

in der Gruppe „Polymer Prototyping“. 

Sehr gerne haben wir auch den Ideen 

Park 2008 in Stuttgart unterstützt. Die 

Initiative wurde von ThyssenKrupp ins 

Leben gerufen, um junge Menschen für 

Technik zu begeistern und sie zu einem 

ingenieurwissenschaftlichen Studium 

oder einer technischen Berufsausbil- 

dung zu motivieren. Großes Interesse 

weckte hier unsere „EyeCam“, eine 

Brille mit integrierter Digitalkamera die 

durch Sprachkommandos ausgelöst 

wird und ihre Bilder drahtlos auf einen 

PDA übertragen kann. 

Prof. Dr. 

Yiannos Manoli 

In 2008 gab es aber auch Momente der 

Enttäuschung zu verkraften. So ist der 

von Mikrosystemtechnik-Baden-Württ- 

emberg koordinierte Antrag „Microtec 

Südwest“ im Rahmen des vom BMBF 

ausgeschriebenen Spitzencluster- 

Wettbewerbs zwar bis in die Finalrunde 

der letzten 12 Anträge vorgedrungen, 

gehörte letztlich aber nicht zu den 5 

Gewinnern. Die gesammelte Erfahrung 

wollen wir nun nutzen, um gemeinsam 

mit unseren Mitstreitern einen erfolg- 

reich neuen Anlauf zu versuchen. 

Wir sind uns bewusst, dass viele 

unserer Kunden und Partner aufgrund 

der weltweiten Krise inzwischen vor 

großen Herausforderungen stehen. 

Auch wir werden im laufenden Jahr 

deutlich vorsichtiger agieren. Trotzdem 

blicken wir auch mit großer Zuversicht 

in das Jahr 2009! Im globalen Wettbe- 

werb gibt es für deutsche Unterneh- 

men keine Alternative als den Ausbau 

und die Sicherung des technologischen 

Vorsprungs. Die Mikrosystemtechnik ist 

hierbei als Schlüsseltechnologie für die 

Realisierung von immer kompakteren 

und leistungsfähigeren Produkten 

schließlich unverzichtbar. 

Ihre Institutsleitung 

des HSG-IMIT 

Prof. Dr. 

Roland Zengerle 

3

Inhaltsverzeichnis 

4 

Kontakt ..................................................................................................................... 2 

Vorwort ..................................................................................................................... 3 

Inhaltsverzeichnis ..................................................................................................... 4 

Die Hahn-Schickard-Gesellschaft ........................................................................... 5 

Organe & Organisation der HSG .................................................................. 6 

Aufsichtsrat & Vorstand ................................................................................ 7 

Mitglieder ...................................................................................................... 8 

Das HSG-IMIT ......................................................................................................... 9 

Unser Selbstverständnis: Kompetenz in Mikrosystemtechnik .................... 10 

Stärken bündeln – Synergien nutzen ......................................................... 11 

Struktur und Ansprechpartner .................................................................... 12 

Das Institut in Zahlen .................................................................................. 13 

Die Geschäftsbereiche des HSG-IMIT .................................................................. 15 

Sensoren & Systeme .................................................................................. 16 

Mikrofluidik .................................................................................................. 17 

Mikrotechnologie ......................................................................................... 18 

Gruppen & Projekte ................................................................................................ 19 

Inertiale Sensorsysteme ............................................................................. 20 

Ingenieurtechnische Dienstleistungen ........................................................ 22 

Energieautonome Systeme ........................................................................ 24 

Strömungssensoren .................................................................................... 26 

Taupunktsensoren ...................................................................................... 28 

Mikrodosiersysteme .................................................................................... 30 

Lab-on-a-Chip ............................................................................................ 32 

MikroMedizin ............................................................................................... 36 

Wafertechnologie ........................................................................................ 34 

Aufbau- und Verbindungstechnik ................................................................ 40 

Flexible Mikrosysteme ................................................................................ 42 

Publikationen & Marketing ..................................................................................... 45 

Mitwirkung in Gremien ................................................................................ 46 

Publikationen in Journalen & Büchern ........................................................ 48 

Diplomarbeiten & Doktorarbeiten ............................................................... 49 

Publikationen auf Kongressen, Tagungen & Workshops ........................... 50 

Patente & Gebrauchsmuster....................................................................... 56 

Messen & Veranstaltungen ......................................................................... 57 

Impressum .............................................................................................................. 59

Die Hahn-Schickard-Gesellschaft 

Die Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. (HSG) wurde im 

Jahr 1955 auf Initiative der Uhrenindustrie gegründet. Ihr Name lehnt an zwei histo- 

rische Vorbilder an: Wilhelm Schickard (1592 bis 1635) und Philipp Matthäus Hahn 

(1739 bis 1790), beide Vorreiter in der Forschung sowie legendäre Mathematiker 

und Konstrukteure unserer Region. 

Als gemeinnützige Vereinigung zur Förderung angewandter Forschung mit der Auf- 

gabe, die hiesige Industrie von der Konzeption bis zur Fertigung zu unterstützen, 

trägt sie heute zwei renommierte Institute: das Institut für Mikro- und Informations- 

technik (HSG-IMIT) in Villingen-Schwenningen und das Institut für Mikroaufbau- 

technik (HSG-IMAT) in Stuttgart. 

5

6 

DIe HaHn-ScHIckarD-GeSellScHaft 

organe & organisation der HSG 

MITGLIEDErVErsAMMLunG 

Kontrolle 

Leiter: Prof. Dr. h. reinecke 

Prof. Dr. Y. Manoli 

Prof. Dr. r. Zengerle 

sitz: Villingen-schwenningen 

VorsTAnD 

Vorsitzender: Dr. harald stallforth 

Geschäftsführer: c. Pecha 

Führung des Vereins 

Zentrale 

Dienste hsG 

c. Pecha 

AuFsIchTsrAT 

Vorsitzender: 

MinDirig Günther Leßnerkraus 

(jeweils 4 Mitglieder aus Wirtschaft, 

Wissenschaft und Behörden) 

strategische Kontrolle 

Leiter: Prof. Dr. h. Kück 

sitz: stuttgart 

Stand: 01/2009

aufsichtsrat & Vorstand 

AuFsIchTsrAT 

Vorsitzender: 

Ministerialdirigent 

Günther Leßnerkraus 

Wirtschaftsministerium 

Baden-Württemberg 

Dr. norbert Fabricius 

Karlsruher Institut für Technologie 

Dr. stefan Finkbeiner 

Robert Bosch GmbH 

Eckehardt Keip 

LITEF GmbH 

Dr. rupert Kubon 

Oberbürgermeister Große Kreisstadt 

Villingen-Schwenningen 

Dr. rer. nat. Mirko Lehmann 

IST AG 

Professor Dr. Johann Löhn 

Steinbeis-Stiftung 

Präsident der Steinbeis-Hochschule 

Berlin 

Professor Dr. ulrich Mescheder 

Hochschule Furtwangen 

Professor Dr. Wolfgang osten 

ITO - Institut für Technische Optik 

Universität Stuttgart 

Dr.-Ing. Peter Post 

Festo AG & Co. KG 


Professor Dr. Jürgen rühe 

Institut für Mikrosystemtechnik 

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg 

Ministerialrätin susanne Ahmed 

Ministerium für Wissenschaft, For- 

schung und Kunst Baden-Württemberg 

Ständiger Gast: 

Ministerialrat Dr. Gerhard Finking 

Bundesministerium für Bildung und 

Forschung (bis 31.10.2008) 

regierungsdirektorin 

carmen Gehring 

Bundesministerium für Bildung und 

Forschung (seit 01.11.2008) 

VorsTAnD 

Vorsitzender: 

Dr. harald stallforth 

AESCULAP AG 

Stellvertr. Vorsitzende: 

Ernst Kellermann 

Marquardt GmbH 

uwe remer 

2E mechatronic GmbH & Co. KG 

Dr. Wolfgang spreitzer 

GRUNER AG 

Schatzmeister: 

Thomas Albiez 

IHK Schwarzwald-Baar-Heuberg 

Stand: 01/2009 

7

Mitglieder 

8 


AEscuLAP AG Tuttlingen • cohex - Technische Beratung Donaueschingen 

• Deutsche Bank AG Stuttgart • Deutsche Thomson ohG Villingen-Schwen- 

ningen • EcMTEc Gmbh Holzgerlingen • Elbau Elektronik Gmbh Berlin • ELMos 

semiconductor AG Dortmund • Etp. Electronics trading and production Frei- 

burg • Festo AG & co. KG Esslingen • ForEsTADEnT Bernhard Förster Gmbh 

Pforzheim • GMs Gesellschaft für Mikrotechnik und sensorik mbh Villingen- 

Schwenningen • Gos Gesellschaft für organisation und software mbh 

Villingen-Schwenningen • GrunEr AG Wehingen • harman/Becker Automotive 

systems (XsYs Division) Gmbh Villingen-Schwenningen • harting Mitronics 

AG CH-Biel • 2E mechatronic Gmbh & co. KG Wernau • hL-Planartechnik 

Dortmund • hoerbiger-holding AG CH-Zug • hoPF ELEKTronIK Lüdenscheid 

• hopt + schuler Gmbh & co. KG Rottweil • IhK schwarzwald-Baar-heuberg 

Villingen-Schwenningen • IsGus Gmbh Villingen-Schwenningen • KEnDrIon 

BInDEr MAGnETE Gmbh Villingen-Schwenningen • QunDIs Gmbh St. Georgen 

• Erich Lacher uhrenfabrik Pforzheim • LITEF Gmbh Freiburg • Lotus systems 

Gmbh Gutmadingen • MADA Marx Datentechnik Gmbh Villingen-Schwenningen 

• MArQuArDT Gmbh Rietheim-Weilheim • Metec Ingenieur AG Stuttgart 

• Perpetuum Ebner Gmbh & co. KG St. Georgen • Physik Instrumente Gmbh & 

co. KG Karlsruhe-Palmbach • robert Bosch Gmbh Stuttgart • schMIDT Tech- 

nology Gmbh St. Georgen • schölly Fiberoptic Gmbh Denzlingen • schwarz- 

wälder-service Industrie- u. Gebäudereinigung Gmbh + co. Villingen- 

Schwenningen • sparkasse Villingen-schwenningen Villingen-Schwenningen 

• steinbeis-Transferzentrum Infothek Villingen-Schwenningen • Karl storz 

Gmbh & co. Tuttlingen • Tobias szokalo Werkzeugbau mit hsc-Bearbeitung 

Pforzheim • Team nanotec Gmbh Villingen-Schwenningen • ThEBEn AG Haiger- 

loch • Dr. Tillwich Gmbh Horb • Vipem hackert Gmbh Grünbach • VDo Automo- 

tive AG - Ein unternehmen des continental Konzerns Villingen-Schwenningen 

Stand: 01/2009

Das HSG-IMIt 

Die Gründung des HSG-IMIT 1988 geht auf eine Initiative der Industrie- und 

Handelskammer Schwarzwald-Baar-Heuberg sowie zahlreicher Firmen der Region 

zurück. Ziel war es damals, der lokalen Industrie das Potenzial der neuen Mikro- 

und Informationstechnologien verfügbar zu machen. 

Heute - 20 Jahre später - gilt das Institut als ein innovativer Partner und Wegbereiter 

der Mikrosystemtechnik - weit über regionale Grenzen hinaus. Trotzdem sieht sich 

das HSG-IMIT tief verwurzelt im Süden von Baden-Württemberg. 

9

Unser Selbstverständnis: 

kompetenz in Mikrosystemtechnik 

Erfolgreiche innovative Produkte 

entstehen aus gezielter Forschung 

und Entwicklung, praktischer Anwendung 

neuer Technologien und 

hervorragender Marktkenntnis. Wir 

konzentrieren diese Fähigkeiten und 

zählen zu den führenden Forschungsund 

Entwicklungspartnern im Bereich 

mikrotechnischer Komponenten und 

Systeme. 

Wir sehen uns dabei nicht nur als professioneller 

Dienstleister sondern in 

erster Linie als Lösungspartner der 

Industrie. Im Fokus unserer Bemühungen 

stehen Kunden in den Zielmärkten 

Automotive, Life Sciences sowie der 

Produktions- und Automatisierungstechnik. 

Unser Ziel ist es, unseren Partnern 

zum Unternehmenserfolg zu verhelfen, 

indem wir ihnen Wettbewerbsvorteile 

sichern helfen und Wachstumschancen 

in ihrer Produktpalette generieren. Um 

das zu erreichen, konzentrieren wir uns 

auf unsere Kernkompetenzen in den 

Bereichen 

• 

• 

• 

10 

sensoren & systeme 

Mikrofluidik 

Mikrotechnologie. 

Hier verfügen wir über eine hervorragende 

Ausstattung und ein umfassendes 

Know-how. 

Routiniert in der Umsetzung von Innovationen 

und Lösungen für unsere 

Kunden legen wir auch besonderen 

DaS HSG-IMIt 

Wert auf die Analyse von bestehenden 

Märkten sowie die Prognose von 

Markttrends. Dabei ist uns sowohl der 

enge Kontakt mit der Industrie vor Ort 

und weltweit wichtig als auch die enge 

Vernetzung und Partnerschaft mit 

weiteren Instituten und anderen Wissensträgern 

und Technologieförderern. 

So ermöglichen wir unseren Industriekunden 

einen leichteren Zugang zur 

Mikrosystemtechnik. 

unsErE unTErnEhMEns- 

LEITLInIEn 

• ErFoLG unsErEr KunDEn 

Im Mittelpunkt unserer Bemühungen 

stehen der wirtschaftliche Erfolg und 

die Zufriedenheit unserer Kunden. Da- 

bei setzen wir auf Kundenbindung und 

Vertrauen. 

• 

InnoVATIVE LösunGEn 

Wir verstehen unter Innovation die 

bestmögliche Kombination aus Be- 

währtem und Neuem. Hier nutzen wir 

unsere Erfahrung, um technologisches 

Wissen für den Markt in innovative Lö- 

sungen umzusetzen. 

• 

MITArBEITErFörDErunG 

Unser Arbeitsklima soll die Leistungen 

jedes Einzelnen fördern und gleichzei- 

tig bereichsübergreifende Synergien 

nutzen. Wir schulen unsere Mitabeiter, 

damit sie unsere Unternehmensziele 

bestmöglich umsetzen und sehr gute 

Leistung für unsere Kunden bringen. 

• 

sTETIGE VErBEssErunG 

Wir konzentrieren uns auf unsere Kern- 

kompetenzen und bauen diese konti- 

nuierlich aus. Des Weiteren verbessern 

wir ständig die Qualität der von uns 

angebotenen Dienstleistungen. Dies 

sichert langfristig unseren Unterneh- 

menserfolg. 

Als Quintessenz realisieren unsere 

Geschäftsbereiche innovative und 

marktfähige Lösungen für unsere 

Kunden unter der Philosophie: 

„Von der Idee zur Produktion“ 

unsEr QuALITäTsMAnAGEMEnT 

Um unsere Unternehmensphilosophie 

bis in die kleinste Zelle des Institutes 

zu leben, ist ein kundenorientiertes 

Führungssystem unabdingbar ebenso 

wie ein integriertes Qualitätsmanagement 

nach DIN EN ISO 9001:2000. 

Das HSG-IMIT hat sich verpflichtet, 

alle Aktivitäten des Institutes und 

seiner Mitarbeiter/-innen sowie die Zusammenarbeit 

mit Kunden, Lieferanten 

und Außenwelt den verbindlichen 

Regeln diese Systems zu unterwerfen. 

Wir betrachten dieses Regelwerk als 

Anleitung zur ständigen Verbesserung. 

Unsere Dienstleistungen sollen 

die Anforderungen, die unser Umfeld 

an sie stellt, optimal erfüllen, sowohl 

die objektiv messbaren, als auch die 

subjektiven Erwartungen. Oberste 

Zielsetzungen sind Zufriedenheit und 

Sicherheit für Kunden, Beschäftigte 

und Umwelt. 

Das Institut 

ist nach 

Norm ISO 

9001:2000 

zertifiziert

Stärken bündeln – Synergien nutzen 

“Networking” ist unser Erfolgsrezept für 

den schnellen Aufbau von Know-how. 

Für die Mikrosystemtechnik und die 

Miniaturisierung haben wir ein starkes 

Netzwerk geknüpft. Es verbindet Aus- 

bildung und Lehre, Forschung und 

Entwicklung sowie Produktion und Ver- 

marktung. 


Des Weiteren ist das Institut in ein 

weltweites Netzwerk von Forschungs- 

einrichtungen eingebunden. Hier wird 

ständig neues Wissen gesammelt, pro- 

duziert und weitergereicht. Viele Nach- 

wuchskräfte bringen zusätzlich Dyna- 

mik, Ideen und Innovationskraft in den 

Verbund mit ein. Dadurch wird garan- 

tiert, jederzeit auf dem aktuellen Stand 

der Technik zu sein. Diesen Technolo- 

gievorsprung geben wir unmittelbar an 

unsere Kunden und Partner weiter. 

11

12 


Struktur und ansprechpartner 

Zentrale 

Dienste hsG 

C. Pecha 

Stand: 01/2009 


D. Mintenbeck 

hsG-IMIT 

InsTITuTsLEITunG 


S. Messner 

Institutsleitung 

Qualitätsmanagement 

Zentrale Dienste hsG 



Mikrotechnologie 

Qualitätsmanagement 

H. Glosch 


P. Nommensen 

Prof. Dr. H. Reinecke (Sprecher) 

E-Mail: holger.reinecke@hsg-imit.de 

Prof. Dr. Y. Manoli 

E-Mail: yiannos.manoli@hsg-imit.de 

Prof. Dr. R. Zengerle 

E-Mail: roland.zengerle@hsg-imit.de 

H. Glosch 

Telefon +49 7721 943-240 

C. Pecha 

Telefon +49 7721 943-190 

Marketing: M. Faller 

Telefon +49 7721 943-221 

D. Mintenbeck 

Telefon +49 7721 943-168 

Dr. S. Messner 

Telefon +49 7721 943-243 

P. Nommensen 

Telefon +49 7721 943-225

Das Institut in Zahlen 

Entwicklung des haushalts 

in T Euro 

Entwicklung der Investitionen 

in T Euro 


13

Entwicklung der Personalstärke 

in FTE 

Zusammensetzung der Industrieaufträge 

nach Anzahl pro Region 

14 


Zusammensetzung der Industrieaufträge 

nach Umsatz pro Region

Die Geschäftsbereiche 

des HSG-IMIt 

• 

• 

• 




15

Sensoren & Systeme 

Dipl.-Ing. (Fh) Dieter Mintenbeck 

Telefon +49 7721 943-168 

dieter.mintenbeck@hsg-imit.de 

Der Geschäftsbereich Sensoren & 

Systeme des HSG-IMIT konzentriert 

sich auf die Bereitstellung von an- 

wendungsspezifischen Hard- und 

Software-Lösungen in den Gebieten 

der autonomen Sensorsysteme und 

Systemapplikationen. Ein besonderer 

Schwerpunkt unserer Arbeit liegt auf 

folgenden Gebieten: 

• 

• 

• 

• 

16 

Low-Power / Mixed-Signal Schaltungen 

induktive, kapazitive und piezo- 

resistive Sensor- Signalverarbeitung 

drahtlose Kommunikation (Wireless 

Sensor Networks) 

elektrische Energiegewinnung aus 

dem Anwendungsumfeld. 

Die Anforderungen an Systeme und 

Komponenten werden in Zukunft durch 

hohe Funktionalität, hohen Integrations- 

grad verbunden mit großer Autonomie 

und niedrigen Herstellungskosten de- 

DIe GeScHäftSbereIcHe DeS HSG-IMIt 

finiert sein. Mit der Implementierung 

der Schaltungen in höchster monoli- 

thischer Integration (ASIC) bieten wir 

einen ganzheitlichen Ansatz in der 

Miniaturisierung der Komponenten 

und Systeme. 

Seit mehreren Jahren kooperiert der 

Bereich Sensoren & Systeme mit dem 

Lehrstuhl für Mikroelektronik von Herrn 

Prof. Dr. Y. Manoli am Institut für Mikro- 

systemtechnik (IMTEK) der Universität 

Freiburg. Das gemeinsame Vorgehen 

eröffnet unseren Partnern eine größere 

Fachkompetenz und höhere Flexibilität, 

um die Projektziele noch effizienter zu 

erreichen. Die Arbeitsgebiete des Be- 

reiches werden über drei Forschungs- 

Entwicklungsgruppen abgebildet. 

InErTIALE-sEnsorsYsTEME 

Die Gruppe Inertiale-Sensorsysteme 

deckt mit ihren Entwicklungen die ge- 

samte Bandbreite von den Sensor- 

elementen, über Komponenten bis zu 

kompletten Systemen ab. So können 

inertiale Größen wie Beschleunigung, 

Drehrate, Neigung, Druck oder Kraft 

erfasst und verarbeitet werden. Diese 

Funktionalität wird genutzt, um Posi- 

tionsbestimmungen, Bewegungen und 

Orientierung im mehrdimensionalen 

Raum zu detektieren. 

EnErGIEAuTonoME sYsTEME 

Energieeffiziente, autonome Sensor- 

und Mikrosysteme können sich aus 

ihrem Umfeld selbst mit Energie ver- 

sorgen, mit geringstem Energieauf- 

wand Daten erfassen, ermittelte Mess- 

werte bewerten und davon abgeleitete 

Informationen drahtlos weiterleiten. 

Solche Systeme werden zukünftig 

Schlüsselkomponenten für mobile 

Funktionen. 

InGEnIEurTEchnIschE 

DIEnsTLEIsTunGEn 

Die Dienstleistungen repräsentieren 

die Kompetenzen des HSG-IMIT, die 

von Unternehmen jederzeit genutzt 

werden können, um ihre Ideen, Innova- 

tionen, verbunden mit neuen Techno- 

logieansätzen zu neuen Produkten 

umzusetzen. So erfolgt die Gestaltung 

einer Vision in ein marktfähiges Pro- 

dukt binnen kürzester Zeit. 

Gerne möchten wir mit Ihnen diese 

neuen Impulse in die Anwendungen 

und Applikationen Ihres Unternehmens 

einführen. Wir freuen uns auf Sie!


Dr. stephan Messner 

Telefon +49 7721 943-243 

stephan.messner@hsg-imit.de 

Im Geschäftsbereich Mikrofluidik ent- 

wickeln wir für unsere Kunden intelli- 

gente Systeme, die in der Lage sind, 

kleinste Mengen von Flüssigkeiten 

oder Gasen zu hantieren, aufzube- 

reiten, zu dosieren, zu messen oder 

zu analysieren. Dazu sind besondere 

Erfahrungen im Umgang mit kleinsten 

Flüssigkeits- und Gasmengen inner- 

halb mikrotechnischer Strukturen sowie 

das entsprechende physikalische und 

biochemische Verständnis erforderlich. 

Ferner sind Fachkenntnisse geeigneter 

Herstellungsverfahren von größter 

Bedeutung. Neben den technischen 

Kompetenzen spielt auch das grund- 

sätzliche Verständnis der jeweiligen 

Anwendungs- und Einsatzgebiete 

eine wesentliche Rolle, die u.a. in der 

Diagnostik, der Biotechnologie und 

der Medizintechnik liegen. Diese breit 

gefächerte Kombination an Fachkom- 

petenzen zeichnet den Bereich Mikro- 

fluidik am HSG-IMIT aus. 


Dr. Felix von stetten 

Telefon +49 761 203-7393 

felix.von.stetten@hsg-imit.de 

Unser Dienstleistungsangebot reicht 

von Beratung und Machbarkeitsstudien 

über Forschung & Entwicklung bis hin 

zur Produktimplementierung. 

Aufgrund der anhaltend starken Nach- 

frage insbesondere nach Lab-on-a- 

Chip Lösungen sowie Strömungs- und 

Taupunktsensoren, wurde die Mikro- 

fluidik im Jahr 2008 weiter stark ausge- 

baut, so dass der Bereich inzwischen 

über 30 Mitarbeiter umfasst. Um der 

steigenden Nachfrage gerecht zu 

werden und unseren Kunden weiterhin 

flexible und kompetent innovative Lö- 

sungen erarbeiten zu können, wurde 

im Jahr 2008 die Organisation des Be- 

reiches der dynamischen Entwicklung 

angepasst. Die Aktivitäten der Gruppe 

„Lab-on-a-Chip“ wurden auf 3 neue 

Gruppen erweitert. Die Schwerpunkte 

liegen dabei beim Design und der Her- 

stellung von Lab-on-a-Chip Systemen 

sowie der Entwicklung der erforder- 

Dipl.-Ing. Matthias Ashauer 

Telefon +49 7721 943-229 

matthias.ashauer@hsg-imit.de 

lichen biochemischen Prozesse. Herr 

Dr. von Stetten leitet übergreifend die 

gesamten Lab-on-Chip Aktivitäten. 

Ferner wurde die Gruppe „Thermische 

Sensoren“ in die Gruppen „Strömungs- 

sensoren“ und „Taupunktsensoren“ ge- 

teilt. Herr Ashauer ist übergreifend für 

diese Themengebiete verantwortlich. 

In der Mikrofluidik kooperieren wir seit 

Jahren sehr eng mit dem Lehrstuhl für 

Anwendungsentwicklung von Herrn 

Prof. Dr. Roland Zengerle am Institut 

für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der 

Universität Freiburg. In der Koope- 

ration arbeiten derzeit mehr als 60 

Ingenieure und Wissenschaftler sowie 

etwa 20 Studenten auf dem Gebiet 

der Mikrofluidik. Die unterschiedlichen 

Themenschwerpunkte werden dabei in 

insgesamt 11 interdisziplinären Arbeits- 

gruppen bearbeitet. 

17


Dipl.-Phys. Peter nommensen 

Telefon +49 7721 943-225 

peter.nommensen@hsg-imit.de 

Der Geschäftsbereich Mikrotechnolo- 

gie entwickelt Verfahren zur Herstel- 

lung mikromechanischer Komponenten 

und deren Integration im Gesamt- 

system. Dies geschieht sowohl in 

direktem Kundenauftrag, als auch im 

Rahmen von Projekten der Bereiche 

Mikrofluidik und Sensoren & Systeme. 

Der Bereich übernimmt so den letzten 

Schritt auf dem Weg von der Idee zum 

Produkt und ist daher auch am Großteil 

der Projekte des HSG-IMIT beteiligt. 

Um die Produktionsfähigkeit der ent- 

wickelten Verfahren zu gewährleisten, 

steht schon zu Beginn der Bauteilent- 

wicklung die enge Zusammenarbeit mit 

unseren Kunden bzw. den Bereichen 

Mikrofluidik und Sensorik & Systeme 

an erster Stelle. Der enge Kontakt zu 

Produzenten großer Stückzahlen wird 

kontinuierlich gepflegt, damit auch die 

Möglichkeit der Massenproduktion am 

Ende der Entwicklungsphase sicher- 

18 


gestellt ist. Dies gilt sowohl für die Fer- 

tigung der Siliziumchips, als auch für 

die Aufbau- und Verbindungstechnik, 

die für die Mehrzahl der mikromecha- 

nischen Komponenten erst die Adap- 

tion zur Umgebung schafft. 

Die Mitarbeiter des Bereichs (darunter 

auch Auszubildende zum Mikrotech- 

nologen) verteilen sich derzeit auf drei 

Gruppen: 

Die „Wafertechnologie“ entwickelt 

mikromechanische Herstellungsver- 

fahren auf der Basis gängiger Halblei- 

terprozesse. Auch bieten wir gesamte 

Technologiedurchläufe zur Fertigung 

von Siliziumkomponenten sowie ein- 

zelne Beschichtungs-, Ätz-, Bond- oder 

Sägeprozesse als Foundry-Service an. 

„Aufbau und Verbindungstechnik“ 

betreibt neben der Entwicklung von 

Technologien zum Aufbau gesamter 

Mikrosysteme hauptsächlich die Ent- 

wicklung von Verbindungsprozessen 

für unterschiedlichste Materialien. 

Außerdem gewinnt der Aufbau von 

Musterserien in Stückzahlen bis zu 

einigen hundert Bauteilen immer mehr 

an Bedeutung. 

Thema der jüngsten Gruppe „Flexible 

Mikrosysteme“ ist die Entwicklung 

von Technologien zur Mikrostrukturie- 

rung von Polymeren bzw. zur Nutzung 

von Folien als Substrat zur Herstellung 

mechanisch flexibler Mikrosysteme. 

Hierbei spielen neben den photolitho- 

graphischen Prozessen Drucktechno- 

logien eine bedeutende Rolle. 

Darüber hinaus wurde im Jahr 2008 

mit dem technischen und organisato- 

rischen Aufbau einer standardisierten 

Polymer-Prototyping-Linie zur Herstel- 

lung von Lab-on-a-Chip Systemen 

begonnen. 

Grundlage dafür bilden am Lehrstuhl 

für Prozesstechnologie des IMTEK 

vorhandene Verfahren wie Ultrapräzi- 

sionsbearbeitung, elektrochemische 

Bearbeitungsverfahren sowie insbe- 

sondere Verfahren zur Kunststoffbe- 

arbeitung wie Heißprägen und Spritz- 

gießen. 

Innerhalb der neuen Gruppe „Polymer 

Prototyping“ werden diese Aktivitäten 

im Jahr 2009 verstärkt in Richtung 

industrieller Fertigungsstandards 

vorangetrieben.

Gruppen & Projekte 

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Inertiale sensorsysteme 

Ingenieurtechnische Dienstleistungen 

Energieautonome systeme 

strömungssensoren 

Taupunktsensoren 

Mikrodosiersysteme 

Lab-on-a-chip 

MikroMedizin 

Wafertechnologie 

Aufbau- und Verbindungstechnik 

Flexible Mikrosysteme 

19

Inertiale Sensorsysteme 

Dipl.-Ing. (Fh) Martin Trächtler 

Telefon +49 7721 943-226 

martin.traechtler@hsg-imit.de 

Die Gruppe Inertiale Sensorsysteme 

entwickelt produktnahe und innovative 

Systemlösungen zur präzisen Erfas- 

sung von Drehbewegungen, Beschleu- 

nigungen oder Neigungen im Raum. 

Mit mikrotechnischen Fertigungstech- 

nologien können diese sogenannten 

Inertialsensoren besonders klein und 

leicht realisiert werden. Die Einsatz- 

bereiche darauf basierender Mess- 

systeme liegen in der Erfassung, 

Analyse und Regelung komplexer 

Bewegungsabläufe. Sie dienen zudem 

als Sensoreinheit für Navigations- und 

Trackingsysteme. Die Anwendungsfel- 

der erstrecken sich unter anderem 

auf folgende Bereiche: 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

20 

Automobiltechnik 

Medizintechnik 

Luft- und Raumfahrt 

Logistik und Robotik 

Automatisierungstechnik 

Kommunikations-/Virtual Reality 

Systeme. 

GrUPPen & Projekte 

Wir sind Ihr Ansprechpartner rund um 

die Thematik der mikromechanischen 

Inertialsensorik, insbesondere zu: 

• 

• 

• 

• 

• 

Siliziumfertigungstechnologien 

Modellierung und Design 

Sensorsysteme, Sensorfusion und 

Regelungsalgorithmen 

Messtechnik und Charakterisierung 

Kompetente Beratung zum aktuellen 

Stand der Technik sowie zu zukünftigen 

Trends und Entwicklungsaktivitäten 

im Bereich der Inertialsensorik. 

Als industrienahes Forschungs- und 

Entwicklungsinstitut bieten wir Ihnen 

von der Beratung bis hin zur Serienent- 

wicklung kostengünstige Sensor- und 

Systemlösungen an. Die Evaluierung 

und Einbindung nationaler oder inter- 

nationaler Forschungsförderungen 

werden dabei stets berücksichtigt. Wei- 

terführende Informationen sowie eine 

Übersicht der aktuellen Arbeiten finden 

Sie auf unserer Internetseite. 

InTELLIGEnTE sEnsorsYsTEME 

– LEIsTunGsVErBEssErunG 

Durch sEnsorFusIon 

Neben der Entwicklung und Optimie- 

rung einzelner Sensorkomponenten 

liegt ein Fokus unserer Arbeiten auch 

in der Entwicklung von Sensorsyste- 

men durch Verbindung unterschied- 

lichster Sensoren miteinander (Sensor- 

fusion), um so die Leistungsfähigkeit 

des Systems gegenüber Einzelkom- 

ponenten zu erhöhen. Das Ziel von 

Sensorfusion ist es, die Informationen 

unterschiedlicher Sensoren auf mög- 

lichst optimale Weise miteinander zu 

verbinden und dabei das Wissen über 

auftretende Messfehler zu berücksich- 

tigen. 

Bei der Untersuchung dynamischer 

Vorgänge und einer geforderten Daten- 

verarbeitung in Echtzeit werden häufig 

rekursive Bayes’sche Schätzverfahren 

verwendet, bei denen die zu schät- 

zende Größe durch eine Wahrschein- 

lichkeitsverteilung repräsentiert wird, 

die mit jedem Zeitschritt aktualisiert 

wird. Dabei wird eventuelles Vorwissen 

über die Dynamik eines Prozesses, 

sowie Umgebungsparameter mit in die 

Schätzung einbezogen. Außerdem ist 

es möglich Größen zu schätzen, die 

nicht direkt über einen Sensor erfass- 

bar sind. 

ProJEKTBEIsPIEL – PosITIons- 

BEsTIMMunG InnErhALB Von 

GEBäuDEn 

Während im Außenbereich das Global 

Positioning System (GPS) eine gut ver- 

fügbare und preiswerte Möglichkeit zur 

Positionsbestimmung von Personen 

und Objekten bietet, gibt es kaum eine 

vergleichbare Technologie für die Lo- 

kalisierung von beweglichen Objekten 

innerhalb von Gebäuden. 

Funkbasierte Distanzmessungen 

scheitern meist aufgrund der Störun- 

gen des Funksignals durch Reflek- 

tionen an Wänden oder anderer Ob- 

jekte. Inertialsensoren sind aufgrund 

ihrer hohen Drift nicht geeignet. Erst

die Verbindung beider Konzepte unter 

zusätzlicher Verwendung von Karten- 

informationen ermöglicht die robuste 

Lokalisierung in Gebäuden in ge- 

wünschter Qualität. 

Im konkreten Projekt wurde ein Funk- 

chip, mit dem neben einer störungs- 

freien Kommunikation auch gleichzeitig 

die Distanz zwischen Sender und Em- 

pfänger mittels Laufzeitmessung er- 

mittelt wird, mit Beschleunigungssen- 

soren, Drehratensensoren und einem 

elektronischen Kompass fusioniert. 

Eine Messreihe in einem Bürogebäude 

zeigt bereits ohne Einbeziehung des 

Abb. 1: Konzept der Sensorfusion 

Raumplanes in die Berechnung, eine 

Genauigkeit der Positionsangabe von 

1-2 Metern. 


Werden zusätzlich Informationen über 

die Umgebung und über die Bewe- 

gung der zu verfolgenden Objekte in 

die Berechnung der Positionen mit 

einbezogen, wie beispielsweise ein 

Gebäudeplan der die möglichen Wege 

einer Person einschränkt oder die 

unterschiedlichen Geschwindigkeiten 

einer Person wenn sie läuft, geht oder 

steht, können die Ergebnisse weiter 

verbessert werden. 

Zusätzlich zur Positionsbestimmung 

lässt sich durch die Verwendung von 

Inertialsensoren auch auf die Aktivität 

einer Person schließen, die diese gera- 

de ausführt. Es können somit Systeme 

bereit gestellt werden, die mit geringem 

Installationsaufwand und modularem 

flexiblem Aufbau für einen Einsatz zum 

Personentracking in Pflegeheimen 

oder Krankenhäusern geeignet sind. 

Weitere Anwendungsgebiete können 

unter anderem in einer flexiblen Pro- 

zesssteuerung, der Intralogistik, oder 

mobilen Robotersystemen liegen. 

Abb. 2: Beispielmessung zur Positionsbestimmung einer Person innerhalb 

eines Gebäudes. 

21

22 


Ingenieurtechnische Dienstleistungen 

Dipl-Ing. (Fh) Dieter Mintenbeck 

Telefon +49 7721 943-168 

dieter.mintenbeck@hsg-imit.de 

In folgenden Bereichen bieten wir 

hochwertige Dienstleistungen speziell 

für mittelständische Unternehmen an: 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Materialwissenschaftliche Analysen 

(REM mit EDX) 

Mikroskopie 

Allgemeine Messtechnik 

Automation von Prüf- und Testständen 

FEM Simulationen, Auslegung und 

Analyse von technischen Bauteilen 

sowie Baugruppen aller Art 

Elektronikentwicklungen, Tech- 

nische Software 

Virtual Reality, Equipment, 

Schulungen. 

Ihr Unternehmen hat Zugriff auf un- 

sere modernste Ausstattung. Gleich- 

zeitig erhalten Sie die Möglichkeit der 

Nutzung komplexer Methoden und 

Werkzeuge. 

Hochqualifizierte wissenschaftliche 

Mitarbeiter erstellen für Sie exakt 

zugeschnittene Lösungsansätze. In der 

Zusammenarbeit mit dem HSG-IMIT 

gewinnen Sie eine hohe Flexibilität, 

um Ihre Ideen, verbunden mit neuen 

Technologieansätzen, zu innovativen 

Produkten zu entwickeln. Durch unser 

spezielles Know-how sind Sie in der 

Lage, diese mit hoher Qualität in kür- 

zester Zeit am Markt zu platzieren. 

Das HSG-IMIT verfügt über langjährige 

Erfahrungen. Dadurch gelingt es uns, 

auch bei Anwendungen mit den unter- 

schiedlichsten Aufgabestellungen stets 

eine bedarfsgerechte und gleichzeitig 

wirtschaftlich attraktive Lösung zu 

entwickeln. 

Setzen Sie sich mit uns in Verbindung, 

um Anwendungen und Applikationen in 

Ihrem Unternehmen aus diesen The- 

menbereichen zu diskutieren. 

cPLD-FPGA EnTWIcKLunGEn 

Im Folgenden präsentieren wir eine Ap- 

plikation, die in enger Zusammenarbeit 

mit der Gruppe MikroMedizin bear- 

beitet wurde, eine „Sprachgesteuerte 

Brillenkamera“. 

Die besonderen Anforderungen be- 

standen hinsichtlich der Miniaturisie- 

rung und Funktionsdichte: 

• 

• 

• 

• 

Sehr kompakte Bauform 

Kleiner Energiespeicher 

Spracherkennung / Steuerung 

Wireless Kommunikation über 

Bluetooth mit hohem Datenvolumen 

• 

Hochintegrierte Interface-Elektronik 

zwischen Kamera, Bluetooth-Hardware 

und Spracherkennungsmodul 

Als Kamera wurde ein Chip verwendet, 

der bereits komprimierte JPEG-Daten 

liefert. Die Bilddatenrate ist hierbei so 

hoch, dass die Leistungsfähigkeit von 

Mikrocontrollern nicht ausreicht um 

dieses Datenvolumen zu verarbeiten. 

Nur wenige Mikrocontroller besitzen 

ein externes Speicherinterface um die 

Datenmenge eines Bildes zwischen- 

zuspeichern. 

Vor diesem Hintergrund wurde ein Lö- 

sungsansatz gewählt, der diese Funk- 

tionalitäten mit einem cPLD (Complex 

Programmable Logic Device) realisiert. 

Die gesamte Funktionalität wurde in 

Strukturelemente aufgelöst und nach- 

folgend in Teilfunktionen verfeinert. 

Die Umsetzung der Funktionsblöcke 

erfolgte über eine graphische Ober- 

fläche, mit der die Elemente in Form 

eines Schaltplanes erstellt werden oder 

direkt in VHDL programmierbar sind. 

Über eine Programmierung von Test- 

Benches besteht frühzeitig die Mög- 

lichkeit die Funktionsfähigkeit virtuell 

zu verifizieren. 

Im nächsten Entwicklungsprozess wird 

die reale Funktionsfähigkeit der Logik 

auf eine Evaluationsplatine übertragen 

und erprobt, bevor eine Integration auf 

der Zielhardware erfolgt. 

Wichtig im Design-Flow ist die Planung 

einer iterativen Optimierung vom PIN-

Abb. 1 Beispiel einer grafischen Funktionsblockstruktur 

Layout des CPLD’s. Ein effizientes 

Layout der Zielhardware in der Leiter- 

bahnführung kann nur über eine direkte 

Einbindung eines Layoutspezialisten 

erreicht werden. 

Eine sehr hohe funktionale Integra- 

tion und Miniaturisierung ist durch den 

Einsatz von CPLD´s erreichbar. 

FrAMEWorK FÜr AuTArKE 

DrAhTLosE sEnsornETZWErKE 

Ein autarkes drahtloses Netzwerk be- 

steht aus räumlich verteilten Sensor- 

knoten, die ihre Betriebsenergie aus 

dem Umfeld gewinnen, physikalische 

Größen erfassen und diese drahtlos 

übertragen. Zukünftig werden im „In- 

ternet der Dinge“ solche Systeme von 

immer größerer Bedeutung sein, die: 

• 

• 

• 

intelligent und autonom arbeiten 

selbständig messen und analysieren 

reagieren 

• 

• 

miteinander kommunizieren 

Daten über IP-gestützte IKT-Technologien 

an übergeordnete Systeme 

weiterleiten 

Neben Anforderungen wie Miniaturi- 

sierung, niedrige Herstellungskosten, 

minimaler Energieverbrauch, hohe Zu- 

verlässigkeit und Effizienz ist auch die 

Visualisierung der Informationen auf 

einem PC entscheidend. 

Der Einsatz verschiedener Funktech- 

nologien und Protokolle (z.B. Simplici- 

TI, EnOcean, ZigBee) sowie Sensoren 

mit unterschiedlichen Konfigurationen, 

erschweren eine einheitliche Daten- 

visualisierung. 


In einem Framework hat das HSG-IMIT 

ein gut durchdachtes Programmierkon- 

zept umgesetzt, um ein Wireless-Sen- 

sor-Netzwerk (Wsn) zu konfigurieren 

und die Informationen zu visualisieren. 

In diesem Framework wird die kom- 

plette Konfiguration der Sensorknoten, 

wie zum Beispiel Informationen über 

den Sensortypen, Datenformate und 

Beschreibungen über XML-Definiti- 

onen auf einem Rechner abgebildet. 

Eine in C# (C-Sharp) programmierte 

PC-Oberfläche ermöglicht die Vi- 

sualisierung der Sensordaten. Die 

gespeicherten Daten werden gele- 

sen und anhand des Gerätetyps und 

der Version wird der Sensor-Knoten 

identifiziert. Darauf basierend wird die 

entsprechende Konfigurationsdatei im 

XML-Format geladen. 

Die Daten werden interpretiert und die 

zur Visualisierung benötigten Steuer- 

elemente dynamisch (zur Laufzeit) 

angezeigt. 

Eine Erweiterung des Sensornetz- 

werkes durch Integration eines neuen 

Sensor-Knotentyps ist leicht über die 

Erstellung einer Konfigurationsdatei in 

XML zu realisieren. 

Abb. 2: Framework zur Visualisierung 

von WSN 

23

24 


energieautonome Systeme 

Dipl.-Ing. Bernd Folkmer 

Telefon +49 7721 943-145 

bernd.folkmer@hsg-imit.de 

Die Gruppe „Energieautonome 

Systeme (EASy)“ entwickelt Kompo- 

nenten und Systemlösungen für auto- 

nome, mobile Anwendungen. 

Erklärtes Ziel ist es, die Produkte un- 

serer Partner langfristig immer unab- 

hängiger von einer externen Stromver- 

sorgung durch Batterien, Akkus oder 

Netzspeisung zu machen und damit 

neue Einsatzbereiche und Anwen- 

dungen zu erschließen. Heutige Ener- 

giespeicher erlauben lediglich eine 

begrenzte Betriebsdauer, sind nur 

befristet einsetzbar, führen zu War- 

tungskosten und sind aufwendig in der 

Entsorgung. Ein Lösungsansatz dafür 

liegt im Energy-Harvesting, dem Ernten 

von Umwelt-Energie wie z.B. Vibra- 

tionen, Stöße, Wärme, Strahlung mit 

geeigneten Mikrogeneratoren. 

Schwerpunkte unserer Arbeiten liegen 

derzeit auf kinetischen Wandlern auf 

Basis kapazitiver, induktiver und piezo- 

elektrischer Prinzipien und reichen von 

mikrotechnischen Kleinstgeneratoren 

mit wenigen Millimeter Abmessungen 

bis hin zu robusten Lösungen mit eini- 

gen hundert mWatt Ausgangsleistung 

für extreme Umgebungsbedingungen. 

Abb. 1: Vibrationswandler 

Mit weiteren Entwicklungsschwerpunk- 

ten in den Bereichen neuartige Lade- 

konzepte, Low-Power/ Low-Voltage 

Schaltungstechnik und Wireless- 

Anbindungen arbeiten wir derzeit an 

Lösungen für folgende Branchen: 

• 

• 

• 

• 

• 

Automatisierungstechnik 

Automotive Anwendungen 

Medizintechnik 

Mobile & Consumer Produkte 

Logistik 

Unser Bestreben zielt darauf ab, 

Energy-Harvester, Energiesysteme und 

Komplettlösungen zu entwickeln, die 

voll autonom sind, über eine unbe- 

grenzte Betriebszeit verfügen, keine 

Wartung erfordern und dabei einfach 

zu installieren sind. 

Hierfür bieten wir alle Schritte von der 

Erstberatung, über Studien, Aufbau 

von Demonstratoren bis hin zur Vor- 

serienentwicklung an: 

• 

• 

• 

• 

Modellierung und Design 

Schaltungsentwicklung 

Siliziumfertigungstechnologien 

Messtechnik und Charakterisierung 

Die Bearbeitung Ihrer Aufgaben- 

stellung erfolgt je nach Wunsch im 

direkten Auftrag oder in Forschungs- 

verbünden unter Nutzung aktueller 

Fördermöglichkeiten. 

KInETIschEr EnErGIE-GEnErA- 

Tor FÜr AuTonoME MIKro- 

sEnsorEn Zur ProZEssÜBEr- 

WAchunG In DEr BETonsTEInE- 

FErTIGunG (KInETIschEr 

WAnDLEr) 

Die Beobachtung von Betriebszustän- 

den und Prozessen – das sog. „Condi- 

tion Monitoring“ – gewinnt zusehens 

an Bedeutung, insbesondere bei der 

Überwachung moderner Maschinen 

und „intelligenter“ Werkzeuge in der 

Fertigungstechnik. 

Zielsetzung dieses F&E Vorhabens, 

gemeinsam mit den Firmen RAMPF 

Formen und CADwalk, ist die anwen- 

dungsnahe, fertigungsgerechte Ent- 

wicklung eines innovativen kinetischen 

Energiegenerators für die Realisierung 

wartungsarmer energieautarker mikro- 

systemtechnischer Sensorsysteme, 

die „lebenslang“ in Werkzeuge und 

Fertigungshilfsmittel zur Betonsteinfer- 

tigung integriert werden können und

diese zu „intelligenten“ Werkzeugen 

oder Maschinenbaugruppen veredeln. 

Zur Fertigung von Betonsteinen sind 

Formen notwendig, durch die die 

gewünschte Geometrie der Produkte 

definiert wird. In diesen Formen wird 

der Betonwerkstoff im Rahmen des 

Fertigungsprozesses unter hohem 

Druck und sehr starken Vibrationen 

(einigen 100 g) verdichtet. 

Abb. 2: Prototyp „Kinetischer Wandler“ im 

Testbetrieb auf Betonsteinefertiger 

Ein wichtiges Innovationsziel ist die 

Verfügbarkeit eines miniaturisierten 

Sensorsystems zur Erfassung von 

Prozessdaten bei der Betonverdich- 

tung: d.h. zunächst Erfassung von 

Beschleunigungen zur Überwachung 

des Schwingungsverhaltens von Form 

und Produktionsanlage, später auch 

zusätzlich Temperatur, Feuchte usw.. 

Diese Aufgabenstellung unter den 

Randbedingungen der rauen Produk- 

tionsumgebung im Betonwerk erfordert 

ein integriertes, kontinuierlich arbeiten- 

des, autonomes vernetztes Sensor- 

system. 


PIEZoELEKTrIschEr EnErGIE 

GEnErATor FÜr MoBILE An- 

WEnDunGEn (PoWEr-PIEZo) 

Der stetig wachsende Einsatz von Mi- 

krosystemen für Sensoranwendungen 

und ihr gleichzeitig sinkender Energie- 

verbrauch führen zur Nachfrage nach 

einer energieautonomen Ausführung 

solcher Systeme. Die auf dem Markt 

befindlichen Lösungen decken hierbei 

nur einen sehr kleinen Teil der mög- 

lichen Anwendungsgebiete ab. 

Im Rahmen des Projektes Power-Piezo 

wurden piezoelektrische Energiegene- 

ratoren entwickelt, die vorhandene 

Vibrationen in elektrische Energie um- 

wandeln. Sie versorgen einen Sen- 

sor mit Funkschnittstelle, so dass ein 

batterie- und drahtloses Sensorsystem 

verwirklicht wird. 

Gemeinsam mit industriellen Partnern 

wurden die Anforderungen an ein 

solches System definiert und um- 

gesetzt. Die nutzbaren Vibrationen 

wurden hinsichtlich vorherrschender 

Frequenzen analysiert, um auf Basis 

dieser Ergebnisse Demonstratoren zu 

entwickeln und zu erproben. 

Mittels FEM-Simulationen wurden die 

geometrischen Abmessungen für be- 

stimmte Eigenfrequenzen ermittelt und 

die generierbare Leistung berechnet. 

Die Simulationsmodelle liefern für ein 

definiertes Volumen und eine vorge- 

gebene Anregung die erreichbaren 

Kenndaten der piezoelektrischen En- 

ergiegeneratoren. Dadurch konnten für 

die Projektpartner optimale Lösungen 

entwickelt werden. 

Abb. 3: Power-Piezo Demonstratoren 

Von dieser Entwicklung profitieren 

KMUs, die ihre Kompetenz im Bereich 

der Elektronik- und Automobilindustrie, 

in der Messtechnik oder in der Medizin- 

technik sehen. 

Das Forschungsvorhaben AiF-FV 211 

ZN wurde aus Haushaltsmitteln des 

Bundesministeriums für Wirtschaft und 

Arbeit (BMWA) über die Arbeitsge- 

meinschaft industrieller Forschungs- 

vereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. 

(AiF) gefördert. 

Weitere Informationen, sowie den 

Schlussbericht können Sie bei uns 

anfordern. 

25

Strömungssensoren 

Dipl.-Ing. Matthias Ashauer 

Telefon +49 7721 943-229 

matthias.ashauer@hsg-imit.de 

Thermische Strömungssensoren bieten 

gegenüber anderen Prinzipien eine 

Reihe von Vorteilen: 

• 

• 

• 

• 

26 

Die Messung ist extrem empfindlich, 

so dass auch kleinste Strömungen 

erfasst werden können 

Das Meßsystem enthält keine bewegten 

Teile. Abnutzung, Alterung 

und Verschmutzungen spielen eine 

geringere Rolle oder können von 

einer Auswerteelektronik erkannt 

und kompensiert werden 

Die Messung erfolgt extrem schnell, 

wodurch schnelle Dosiervorgänge 

oder oszillierende Strömungen gemessen 

werden können 

Thermische Strömungssensoren 

messen den Massenstrom, können 

aber auch auf den Volumenstrom 

oder die Strömungsgeschwindigkeit 

kalibriert werden 

Die Gruppe „Strömungssensoren“ am 

HSG-IMIT entwickelt anwendungsspe- 

zifische Sensoren und Mikrosysteme 


zur Messung von Massenströmen, 

Volumenströmen und Differenzdrücken 

in Gasen und Flüssigkeiten. In enger 

Kooperation mit unseren Kunden und 

Partnern bieten wir F&E Dienstleistun- 

gen von der Idee einer neuen Sensor- 

anwendung bis zur Überführung in die 

Fertigung. Wir verfügen dabei über 

langjährige Erfahrung und eine Reihe 

unserer Entwicklungen werden heute 

in hohen Stückzahlen gefertigt. 

Unser Angebot umfasst die im Fol- 

genden aufgeführten Dienstleistungen, 

die flexibel in die Entwicklungspro- 

zesse unserer Kunden eingebunden 

werden können. 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Studien und Voruntersuchungen 

zur Machbarkeit und Effizienz neuer 

Prinzipien und Anwendungen 

Layout, Technologieentwicklung und 

Herstellung von Sensorchips aus 

Silizium 

Konstruktion, Aufbau- und Verbindungstechnik 

der Gehäuse 

Hard- und Softwareentwicklung zur 

Sensoransteuerung und -auswertung 

Messtechnik vom Entwicklungsmessplatz 

bis zur automatischen 

Kalibrierung 

Herstellung von Siliziumchips im 

eigenen Reinraum auch für größere 

Stückzahlen 

Überleitung der Aufbautechnologie 

zu Herstellerfirmen 

Am HSG-IMIT sind alle für die Entwick- 

lung von Störmungssensoren erforder- 

lichen Kompetenzen und Technologien 

vorhanden und nachfolgend kurz be- 

schrieben. 

Grundlage für die erfolgreiche Entwick- 

lung eines neuen Sensors ist das Ver- 

ständnis der physikalischen Vorgänge 

und Zusammenhänge, die in Form von 

mathematischen Modellen beschrieben 

werden. 

Durch die Anwendung numerischer Si- 

mulationsverfahren und den Abgleich 

mit Vergleichsmessungen, kann das 

Sensorverhalten vorausberechnet 

werden. 

Abb. 1: Simulation der Strömungsgeschwindigkeit 

an einem Sensor 

Basierend auf den Berechnungsergeb- 

nissen erfolgen das Layout und die 

technologische Herstellung der Sen- 

sorchips, die aus Silizium hergestellt 

werden und für die jeweilige Anwen- 

dung optimiert sind.

Abb. 2: Sensorchip mit einer dünnen 

Membran aus Siliziumnitrid (blau), Heizer, 

Thermoelementen und Absoluttemperatursensor 

Um einen funktionsfähigen Sensor zu 

erhalten muss der Sensorchip in ein 

anwendungsspezifisches Gehäuse 

integriert werden, das insbesondere 

einen Kanal enthält, der das zu mes- 

sende Medium am Sensor vorbei 

führt. Der Messbereich des Sensors 

wird maßgeblich über die Dimensio- 

nierung dieses Kanals bestimmt. Die 

elektrische Kontaktierung des Sensors 

erfolgt in der Regel durch eine direkte 

Drahtbond-Verbindung mit der An- 

steuer- und Auswerteelektronik. Die 

bei der Gehäusung verwendeten Ver- 

fahren müssen serientauglich und für 

große Stückzahlen kostengünstig sein. 

Eine intelligente Elektronik liefert die 

für den Betrieb des Sensors notwen- 

digen Ansteuersignale und rechnet 

die Sensorsignale durch Vergleich 

mit gespeicherten Kalibrierdaten in 

Strömungswerte um, die über Kommu- 

nikationsschnittstellen an die jeweilige 

Anwendungsumgebung ausgegeben 

werden. 


Abb. 3: Siliziumchip mit integriertem Strömungskanal 

und flexiblem elektrischem 

Anschluss 

Zur messtechnischen Charakterisie- 

rung steht ein komplett ausgerüstetes 

Strömungslabor mit unterschiedlichs- 

ten Prüfständen zur Verfügung. 

Abb. 4: System zur automatisierten Kali- 

brierung von Strömungssenoren für Gase 

Im Wesentlichen erfüllt die Messtech- 

nik zwei unterschiedliche Aufgaben: 

• 

• 

Aufnahme großer Datenmengen 

während der Sensorentwicklung 

Die schnelle und kostengünstige 

Kalibrierung großer Stückzahlen 

während der späteren Fertigung. 

Abb. 5: Strömungssensorsystem mit Mikroprozessorelektronik 

27

taupunktsensoren 

Michael Kunze 

Telefon +49 7721 943-224 

michael.kunze@hsg-imit.de 

Schwerpunkt der Gruppe „Taupunkt- 

sensoren“ ist die Entwicklung von 

Sensorsystemen zur Bestimmung 

des Feuchtegehalts von Gasen. Dazu 

wurde das klassische Messprinzip des 

Taupunktspiegels aufgegriffen, mikro- 

technisch umgesetzt und mit einem 

neuartigen, thermischen Auswertever- 

fahren kombiniert. 

Die Grundlage dafür bildet der am 

HSG-IMIT entwickelte und in Serie pro- 

duzierte thermische Strömungssensor, 

so dass auf eine langjährige Erfahrung 

in Entwicklung und Fertigung zurück- 

gegriffen werden kann. 

Ein zweiter Schwerpunkt der Gruppe 

sind Sensorsysteme zur Messung 

weiterer, charakteristischer Größen 

von Gasen wie Wärmekapazität und 

Wärmeleitfähigkeit sowie die Bestim- 

mung der Zusammensetzung von 

Gasgemischen. 

28 


Unser Angebot reicht von der individu- 

ellen Beratung und Konzeption über 

die Prototypenentwicklung bis hin zu 

Feldversuchen und der Produktion 

in Kleinserien. Unsere F&E Dienst- 

leistungen sind dabei speziell auf die 

Anforderungen unserer Kunden ausge- 

richtet und lassen sich flexibel in deren 

Entwicklungsprozesse integrieren. 

DETEKTIErEnDEr TAuPunKT- 

sEnsor 

In vielen technischen Bereichen ist der 

absolute Feuchtegehalt eines Gases 

von großer Bedeutung. Messtechnisch 

erfassen lässt sich die absolute Feuch- 

te über den Taupunkt. Der Taupunkt 

wird entweder hilfsweise aus der re- 

lativen Feuchte und der Temperatur 

ermittelt oder er wird direkt gemessen, 

was vergleichsweise teure Messge- 

räte erfordert. Auf der Basis eines am 

HSG-IMIT entwickelten, thermischen 

Messverfahrens und dessen mikro- 

technischer Umsetzung liegt nunmehr 

ein Sensorsystem vor, das Taupunkt- 

temperaturen direkt und robust, in 

einem sehr weiten Bereich (40°CTd 

bis +80°CTd) messen kann. Das Sen- 

sorsystem zeichnet sich dabei durch 

Austauschbarkeit, Inline-Betrieb sowie 

einem geringen Wartungsaufwand aus 

und ist vergleichsweise kostengünstig. 

Grundlage des neuartigen Sensorprin- 

zips ist eine thermisch isolierte Sen- 

sormembran mit integrierten Heiz- und 

Thermoelementstrukturen. Betrachtet 

man das dynamische Aufheizverhalten 

dieser Membran, lassen sich Informa- 

tionen über die thermischen Eigen- 

schaften der Membran selbst und des 

mit ihr in Wechselwirkung stehenden 

Gases gewinnen. So verändert bei- 

spielsweise ein Kondensat, das sich 

Abb. 1: Mikrotechnischer, thermischer Taupunktsensor mit Detailansicht der 

Sensormembran.

auf der Membran niederschlägt, deren 

Aufheizverhalten drastisch. Versuche 

haben gezeigt, dass aufgrund des 

dynamischen Messprinzips eine hohe 

Langzeitstabilität erreichbar ist. Da- 

rüber hinaus ermöglicht es Aussagen 

über Alterungsvorgänge am Sensor. 

Bisher wurden zwei unterschiedliche 

Bauformen realisiert: Eine Sonde zur 

mobilen Messung in freier Atmosphä- 

re und eine druckfeste Ausführung 

zur Messung in leitungsgebundenen 

Systemen. 

Durch den großen Messbereich und 

der Möglichkeit unter Druck zu messen 

erschließt sich ein breites Anwen- 

dungsspektrum von der Drucktau- 

punktmessung in pneumatischen An- 

lagen, der Überwachung von Trock- 

nungsprozessen, bis hin zur Bestim- 

mung des Feuchtegehalts von Atemluft 

in medizintechnischen Beatmungsge- 

räten. 

Abb. 2: Taupunktsensor als Stabfühler 

GUrPPen & Projekte 

Abb. 3: Drucktaupunktsensor als Durchflussmodul 

ThErMIsch DETEKTIErEnDE 

GAssEnsorEn 

Neben Systemen zur Taupunkt- und 

Feuchtebestimmung werden in der 

Gruppe weitere Sensorsysteme zur 

Bestimmung wesentlicher Medien- 

eigenschaften von Gasen entwickelt. 

Vorrangiges Ziel ist die Bestimmung 

der Wärmeleitfähigkeit und der Wärme- 

kapazität des zu messenden Gases. 

Darüber hinaus lassen sich mit derar- 

tigen Sensoren auch Aussagen über 

die Zusammensetzung eines Gasge- 

misches treffen. 

Derzeit wird an einem Sensorsystem 

gearbeitet, das den CO 2 -Gehalt von 

Atemluft bestimmen kann. Ein solches 

System kann zur Regelung der Frisch- 

luftzufuhr in klimatisierten Räumen 

eingesetzt werden. In der Beatmungs- 

technik lässt es sich dazu verwenden, 

die bei der Atmung in der Lunge zu 

CO 2 umgesetzte Sauerstoffmenge zu 

ermitteln, was wichtige Rückschlüsse 

auf den Gesundheitszustand des Pati- 

enten zulässt. 

29

Mikrodosiersysteme 

Dr. stefan häberle 

Telefon +49 7721 943-263 

stefan.haeberle@hsg-imit.de 

Miniaturisierte Systeme für die Hand- 

habung von Flüssigkeiten und Gasen 

bieten viele Vorteile: ein geringer Platz- 

und Energiebedarf, weniger Schnitt- 

stellen, Portabilität und auch geringe 

Kosten. Die Gruppe Mikrodosiersys- 

teme verfügt über langjährige Erfah- 

rung in der Konzeption, Realisierung 

und Charakterisierung anwendungs- 

spezifischer Mikrofluidik-Systeme. 

Unser Angebot reicht von individu- 

ellen Markt- und Konzeptstudien, über 

Machbarkeitsanalysen, bis hin zur 

kompletten Produktentwicklung. Unse- 

re F&E Dienstleistungen können dabei 

flexibel in die Entwicklungsprozesse 

unserer Kunden integriert werden. 

Um schnell und flexibel reagieren zu 

können, bieten wir neben kundenspe- 

zifischen Lösungen auch folgende 

Basiskomponenten an: 

30 


• 

• 

• 

• 

Mikropumpe mit modularem Aktor 

Einweg-Dosierkartusche 

Modularer Flussregler 

Mikroventile für 

Gase & Flüssigkeiten. 

DruG DELIVErY DEVIcEs 

Die komplexen Protein- & Genbasier- 

ten Medikamente der Zukunft können 

nicht auf herkömmliche Weise, z.B. 

durch das Schlucken von Tabletten, 

verabreicht werden. Daher entwickeln 

wir Systeme für alternative Wirkstoff- 

pfade. Ein Beispiel ist das integrierte 

Dosiersystem IntelliDrug für die kon- 

trollierte Abgabe von Medikamenten 

an die Wangenschleimhaut. Bei dieser 

Darreichungsform werden Wirkstoffe 

effizient aufgenommen und sind 

schnell im Organismus verfügbar. 

Ein weiteres Beispiel ist die aktuelle 

Entwicklung von Systemen für die 

direkte Abgabe von Medikamenten 

an das Gehirn (EU-Projekt Neuro- 

Probes). Anhand dieser Systeme 

könnten Krankheiten wie z.B. Epilepsie 

zukünftig effizient „vor Ort“ therapiert 

werden. Dafür werden in 8 mm langen 

Silizium-Nadeln sowohl Elektroden für 

die Aufnahme der Gehirnaktivität, als 

auch Mikrokanäle für die Abgabe von 

Wirkstofflösungen integriert. Die Elek- 

troden ermöglichen z.B. die frühzeitige 

Erkennung eines sich abzeichnenden 

epileptischen Anfalls, welcher dann 

durch eine gezielte Abgabe eines Me- 

dikaments verhindert werden könnte. 

Bis zur Umsetzung dieser Vision sind 

noch viele medizinische und pharma- 

kologische Untersuchungen nötig. 

Daher entwickeln wir derzeit das 

miniaturisierte Dosiersystem NeuroMe- 

dicator als Werkzeug für die neurolo- 

gische Forschung (siehe Abb. 1). Der 

NeuroMedicator besteht aus einer 

Dosierkartusche, welche direkt mit den 

NeuroProbes-Nadeln verbunden ist. 

Die Dosierkartusche ist als Einweg- 

artikel ausgelegt und erlaubt die 

kontrollierte Abgabe vordefinierter 

Flüssigkeitsmengen über die Nadeln 

(bei derzeitigen Prototypen: 16 x 500 

Nanoliter). 

Abb. 1: Prototyp des NeuroMedicator 

MIKroFLuIDIschE ZELL-chIPs 

Die Entwicklung mikrofluidischer Chips 

für analytische oder biotechnologische 

Anwendungen ist ein weiterer Schwer- 

punkt der Gruppe. 

Ein Beispiel sind Durchfluss-Chips für 

die Zellforschung. Diese iSLIDE Chips 

ermöglichen die Untersuchung und 

Sortierung von Zellen im Durchfluss 

und sind als kostengünstige Einweg-

artikel ausgelegt (siehe Abb. 2). Die in 

dem Kunststoff-Chip integrierten Mikro- 

kanäle mit typischen Dimensionen von 

30 - 100 µm ermöglichen die exakte 

Handhabung und Untersuchung von 

Suspensionszellen. 

Aufgrund der guten optischen Eigen- 

schaften des verwendeten COC-Kunst- 

stoffs sowie dem gewählten Objekt- 

trägerformat können die Chips auf 

gängigen Labormikroskopen adaptiert 

werden. Dies ermöglicht den Einsatz 

optischer Analysemethoden. 

Abb. 2: iSLIDE Zell-Handling Chip 

MEMBrAn MIKroAKTuATor 

Ein Entwicklungsbeispiel aus dem 

Bereich Basiskomponenten ist der auf 

elektroaktiven Polymeren (EAP’s) be- 

ruhende Membran-Mikroaktuator. Das 

verwendete EAP Polypyrrol zeichnet 

sich durch ein enormes Quellverhalten 

von bis zu 25% in Kombination mit ge- 

ringen Schaltspannungen aus (1 V). 

Bringt man dieses Material nun auf 

ein wie in Abb. 3 gezeigtes, miniaturi- 

siertes Gitter auf, so kann die offene 

Durchtrittsfläche durch das Quellen 


des Polymers variiert werden (siehe 

Zustände „auf“ und „zu“). 

Der Aktor kann zum Beispiel als Mikro- 

ventil zur Steuerung von Flussraten 

aus einem unter Druck stehenden 

Medikamentenreservoir verwendet 

werden. Aufgrund des geringen Ener- 

gieverbrauchs eignet sich dieses Aktor- 

prinzip insbesondere für portable bzw. 

implantierbare Systeme. 

Abb. 3: EAP Membran Mikroaktor vor 

Bleistiftspitze 

MoDuLArE MIKroPuMPE 

Die modulare Mikropumpe PMP-NC 2 

besteht aus einem Einweg-Pumpchip 

(siehe Abb. 4), sowie einer wieder- 

verwendbaren Aktoreinheit. Die drei 

Pumpkammern des Kunststoffchips 

werden durch Piezoaktoren angesteu- 

ert, und erlauben eine Flüssigkeitsför- 

derung in beide Richtungen. 

Die Pumpe ist im nicht-aktivierten 

Zustand selbst-blockierend, d.h. kein 

Durchfluss ist möglich. Hierdurch ist 

eine unkontrollierte Dosierung im 

Fehlerfall (z.B. bei Stromausfall) aus- 

geschlossen. Typische Förderraten für 

Wasser liegen im Bereich 1–100 µl/min. 

Abb. 4: PMP-NC 2 Pumpchip (ohne Aktoreinheit) 

31

lab-on-a-chip 

Dr. Felix von stetten 

Bereichsleitung Lab-on-a-chip 

Telefon +49 761 203-7393 

felix.von.stetten@hsg-imit.de 

LAB-on-A-chIP 

EInsATZBErEIchE 

Lab-on-a-Chip Systeme bieten durch 

mikrofluidische Integration eine minia- 

turisierte Automatisierungslösung von 

biochemischen Analyseverfahren. Im 

Gegensatz zu konventionellen Lösun- 

gen eignen sich diese neuen Systeme 

besonders gut für mobile, zeitkritische, 

und Vor-Ort Anwendungen. 

Wichtige zukünftige Einsatzbereiche 

sind u.a. die Analyse von Gewebepro- 

ben bei einer Organtransplantation, 

die schnelle Detektion von Krankheits- 

erregern beim Hausarzt aber auch 

nach Katastrophen, die online-Pro- 

zesskontrolle in der pharmazeutischen 

Industrie, sowie die Automatisierung 

biochemischer Standardverfahren 

im Forschungslabor. Abb. 1 zeigt ein 

zentrifugalfluidisches Lab-on-a-Chip 

System. 

32 


unsEr AnGEBoT 

Das HSG-IMIT begleitet die Entwick- 

lung mikrofluidischer Lab-on-a-Chip 

Systemlösungen, von der ersten Mach- 

barkeitsstudie bis hin zur Marktein- 

führung. Die konsequente Weiterent- 

wicklung der dazu erforderlichen Ba- 

sistechnologien erfolgt in strategischer 

Allianz mit den Lehrstühlen für Anwen- 

dungsentwicklung und Prozesstechno- 

logie des Instituts für Mikrosystemtech- 

nik der Universität Freiburg. 

Die in den vier Arbeitsgruppen „Zentri- 

fugale Mikrofluidik“, „Druckgetriebene 

Mikrofluidik“, „Assays“ und „Polymer 

Prototyping“ entwickelten Technologien 

werden in einer Bibliothek, dem „De- 

sign-Handbuch“ hinterlegt. Auf dieser 

Grundlage bietet unser „Lab-on-a-Chip 

Foundry Service“ Unternehmen und 

Forschungseinrichtungen die schnelle 

und kostengünstige Implementierung 

von Lab-on-a-Chip Lösungen als 

Dienstleistung an. 

Abb. 1: Mikrofluidische Integration zur Automatisierung 

biochemischer Assays 

LAB-on-A-chIP FounDrY 

sErVIcE 

Unser Angebot umfasst die schnelle 

Entwicklung von Lab-on-a-Chip Proto- 

typen auf Basis von standardisierten 

mikrofluidischen Einheitsoperationen 

und Fertigungsprozessen. Wir adres- 

sieren dabei primär den Bedarf der 

Branchen Pharma, Diagnostik und 

Life-Science. 

Abb. 2: Lab-on-a-Chip Foundry Service: 

„Wir bringen Ihren Assay schnell und 

kostengünstig auf den Chip“ 

Der in Abb. 2 illustrierte Foundry Pro- 

zess startet mit der schematischen 

Darstellung des kundenspezifischen 

biochemischen Testablaufes. Daraus 

wird ein Mikrofluidik-Design abgeleitet 

das in der Polymer Prototyping Linie 

in ein Testmuster übertragen wird. 

Das Testmuster wird dann hinsichtlich 

seiner physikalischen, fluidischen und 

biochemischen Eigenschaften charak- 

terisiert. Assays aus den Bereichen 

klinische Chemie, Immun- und Nu- 

kleinsäurediagnostik wurden bereits 

erfolgreich implementiert.

Dipl.-Phy. Daniel Mark 

Gruppenleiter Lab-on-a-chip 

Zentrifugale Mikrofluidik 

Telefon +49 761 203-7538 

daniel.mark@hsg-imit.de 

ZEnTrIFuGALE MIKroFLuIDIK 

In der zentrifugalen Mikrofluidik können 

Flüssigkeiten transportiert, geschal- 

tet und gemischt werden, indem der 

Fluidik-Chip unterschiedlich schnell 

um eine Achse rotiert wird. Auf diese 

Weise sind die Flüssigkeiten einem 

Wechselspiel von Zentrifugal-, Kapillar- 

und weiteren Trägheitskräften ausge- 

setzt. 

Um Assays auf den Chip zu prozes- 

sieren sind keinerlei Pumpen erforder- 

lich. Die einzige Schnittstelle zwischen 

Basisgerät und Fluidik-Chip ist die An- 

triebswelle – selbst die Detektion 

erfolgt berührungslos durch Fluores- 

zenz, Chemilumineszenz oder Absorp- 

tionsmessung. Folglich ermöglicht die 

zentrifugale Mikrofluidik eine kontami- 

nationsfreie Prozessierung und an- 

schließende gefahrlose Entsorgung 


von infektiösem oder radioaktivem 

Material. Ein weiteres Plus: Assays, 

die Zentrifugationsschritte erfordern, 

können ohne Abänderungen auf die 

zentrifugale Fluidikplattform übertragen 

werden. 

Im vergangenen Jahr haben wir im 

Rahmen des EU-Projekts „MagRSA“ 

und des BMBF-Projekts „ZentriLab“ 

weitere generische Strukturen für die 

zentrifugalfluidische Plattform entwi- 

ckelt. Unser Portfolio umfasst nun 

Fluidiken für die klinische Chemie 

(Hämoglobin, Hämatokrit, Blutalkohol, 

Blutzucker), die Immunologie (kompe- 

titive- und Sandwich- Immunoassays), 

die DNA-Extraktion und die Real-Time 

PCR basierte Genotypisierung (Abb. 3). 

Im Rahmen des AiF-Projektes „Zentri- 

Platt“ wurden die Einheitsoperationen 

und Funktionsblöcke, die den imple- 

mentierten Assays zugrunde liegen, 

parametrisiert und in einer Bibliothek, 

dem „Design-Handbuch“, abgelegt. 

Abb. 3: Zentrifugale Mikrofluidik-Disk zum 

Nachweis von antibiotikaresistenten Staphylokokken 

(MRSA). 

Durch Rückgriff auf diese Funktions- 

blöcke können entsprechende Assays 

künftig schnell und kostengünstig auf 

der zentrifugalen Plattform implemen- 

tiert werden. 

Dr. stefan häberle 

Gruppenleiter Lab-on-a-chip - 

Druckgetriebene Mikrofluidik 

Telefon +49 7721 943-263 

stefan.haeberle@hsg-imit.de 

DrucKGETrIEBEnE 

MIKroFLuIDIK 

In unseren druckgetriebenen Mikroflui- 

dik Plattformen transportieren, mischen 

und schalten wir Flüssigkeit durch 

verschiedene Pumpmechanismen: 

Chip-integrierte peristaltische Pumpen 

oder externe Spritzenpumpen. 

Druckgetriebene Plattformen bieten 

die Möglichkeit einer kontinuierlichen 

Probenzufuhr über einen längeren Zeit- 

raum. Sehr einfach ist die Implemen- 

tierung verschiedener Schnittstellen zu 

einem Basisgerät, beispielsweise einer 

Magnet- Aktorik zur Manipulation ma- 

gnetischer Partikel, einer Temperierung 

33

lab-on-a-chip 

oder eines Schwingquarzsensors. 

Im Rahmen des BMBF-Projektes 

„MinaMed“ wurde eine neue druckge- 

triebene Fluidikplattform entwickelt, die 

auf dem Prinzip der „Laminar-Fluß- 

Magnetophorese“ basiert. Die Platt- 

form ermöglicht die kontinuierliche 

Prozessierung eines Probenstroms. 

Die zu untersuchenden Inhaltstoffe, 

beispielsweise Nukleinsäuren, werden 

in einem kontinuierlichem Fluss an 

magnetische Partikel gebunden. Die 

Partikel werden mit Hilfe eines be- 

wegten Magneten sequenziell durch 

unterschiedliche, laminar strömende 

Pufferlösungen geführt. Auf diese 

Weise werden die Inhaltstoffe mit 

unterschiedlichen Reaktionspartnern 

in Kontakt gebracht. Am Ausgang des 

Systems erhält man ein kontinuier- 

liches Edukt bzw. Messsignal. 

Die kontinuierliche Plattform soll dazu 

eingesetzt werden die Konzentration 

Antibiotika-produzierender Zellen in 

einem Fermenter zu überwachen. Da- 

zu wird stetig Fermentationsbrühe 

einem kontinuierlich arbeitenden DNA- 

Extraktionsmodul zugeführt (Abb. 4). 

Die gewonnene DNA wird kontinuier- 

lich von einem sich anschließenden 

Durchfluss-Thermocycler analysiert. 

Weitere Einsatzbereiche der Plattform 

sind die Überwachung von potentiell 

infektiösem Material, beispielsweise in 

Klimaanlagen, oder die Blutanalyse bei 

extrakorporalen Anwendungen. 

34 


Abb. 4: Kontinuierliche Fluidikplattform zur 

Prozesskontrolle bei der Impfstoffproduktion. 

Im Rahmen des EU-Projektes „micro- 

BUILDER“ wurden Einheitsoperationen 

und Fertigungsprozesse die der druck- 

getriebenen Fluidikplattform zugrunde 

liegen systematisch untersucht und die 

Ergebnisse in unserem „Design-Hand- 

buch“ hinterlegt. 

Dr. Günter roth 

Gruppenleiter Lab-on-a-chip - 

Assays 

Telefon +49 761 203-7459 

guenter.roth@hsg-imit.de 

EnTWIcKLunG unD IMPLEMEn- 

TIErunG BIochEMIschEr TEsTs 

Die Arbeitsgruppe Lab-on-a-Chip – 

Assays arbeitet an der Schnittstelle 

zwischen Lab-on-a-Chip, Life- 

Sciences, Pharma und Diagnostik. 

Die Expertise umfasst die erstmalige 

Implementierung von Assays auf unter- 

schiedlichen mikrofluidischen Platt- 

formen, die Entwicklung neuer Assays, 

sowie die Validierung von Lab-on-a- 

Chip basierten Assays. 

Unsere Entwicklungsumgebung um- 

fasst ein Mikro- und Molekularbiolo- 

gielabor der Sicherheitsklasse S3** 

sowie ein Zelllabor. Wir verfügen über 

Referenzgeräte zur Durchführung von 

Real-time PCR und Immunoassays 

und nutzen über die Universität Frei- 

burg weitere Spezialgeräte wie DNA

Sequenzierer oder Durchflußcytometer. 

Im vergangenen Jahr implementierten 

wir einen Nachweis zur Genotypisie- 

rung von Bakterien. Auf der Basis 

dieses auf Real-time PCR basierenden 

Schnelltests können diese Bakterien 

auf Resistenzen gegenüber Antibio- 

tika getestet werden. Dies ermöglicht 

Patienten in kürzester Zeit mit dem 

richtigen Medikament zu versorgen. 

Ein besonderer Vorteil des Lab-on-a- 

Chip Systems besteht darin, dass es 

auf einem kommerziell erhältlichen In- 

strument (Real-time Thermocycler) be- 

trieben und ausgelesen werden kann. 

Die Kalibrierkurven der Disk-basierten 

PCR zeigen hervorragende Überein- 

stimmung mit einem Referenzansatz in 

Standard-Reaktionsgefäßen (Abb. 5). 

Abb. 5: Nachweis antibiotikaresistenter 

Staphylokokken (MRSA) in einer Foliendisk 

(Abb. 1) und in Standardreaktionsgefäßen. 

Im Rahmen des BMBF-Projekts 

„Zentri-Lab“ wurden Arbeiten zur DNA- 

Extraktion und der Implementierung 

eines Immunoassays durchgeführt. 


Ferner wurde erstmals die Implemen- 

tierung eines isothermen DNA-Nach- 

weises, der Rekombinase-Polymerase- 

Amplifikation (RPA), auf der zentrifu- 

galen Plattform demonstriert, wobei 

sowohl die erforderlichen Puffer als 

auch gefriergetrocknete Reagenzien 

auf der Disk vorgelagert wurden. 

Aktuelle Kooperationsprojekte um- 

fassen die Entwicklung eines neuen, 

DNA-Array basierten Detektionsver- 

fahrens für Biomoleküle. 

Dr. claas Müller 

Gruppenleitung 

Polymer Prototyping (komm.) 

Telefon +49 761 203-7354 

claas.mueller@imtek.uni-freiburg.de 

PoLYMEr ProToTYPInG Von 

MIKroFLuIDIK-chIPs 

In der Arbeitsgruppe Polymer Proto- 

typing werden Prozesse zur Fertigung 

von Mikrofluidik-Chips entwickelt, 

implementiert und standardisiert. 

Aktuelle Arbeiten hierzu werden durch 

das AiF-Projekt „BlisterLab“ und das 

BMBF-Projekt „SONDE“ gefördert. 

Das eingesetzte Technologieportfolio 

umfasst photolithographische Pro- 

zesse, das Mikrofräsen, das Gießen 

von PDMS-Mastern (Abb. 6), deren 

Abformung durch Heißprägen und 

Blasformen, die Oberflächenmodifika- 

tion durch Sauerstoffplasma und Plas- 

mapolymerisation, die Biofunktionali- 

sierung von Oberflächen, das Vorlegen 

von Flüssig- und Trockenreagenzien, 

das Siegeln durch Kleben und Thermo- 

diffusion, sowie die Vereinzelung durch 

Laserschneiden. Die Qualifizierung der 

Fertigung erfolgt über eine umfang- 

reiche optische, mechanische, und 

fluidische Messtechnik. 

Abb. 6: PDMS-Master zum Thermoformen 

35

MikroMedizin 

Dr. David hradetzky 

Telefon +49 7721 943 -192 

david.hradetzky@hsg-imit.de 

Auf der Basis mikrotechnischer Kom- 

ponenten und Systeme entwickeln wir 

neue Lösungen zur Überwachung des 

Gesundheitszustands von Menschen 

und zur Therapie von Krankheiten. Ein 

besonderes Augenmerk gilt dabei der 

Entwicklung altersgerechter Assistenz- 

systeme, die insbesondere älteren 

und chronisch kranken Menschen 

ein weitgehend unabhängiges Leben 

ermöglichen sollen. 

Unser Angebot umfasst sowohl die 

komplette Entwicklung neuer, inno- 

vativer Produkte als auch die gezielte 

Unterstützung bei der Weiterentwick- 

lung und Optimierung bestehender 

Systeme. Als kompetenter Partner 

für Medizintechnik und Pharmazeutik 

unterstützen wir den gesamten Ent- 

wicklungsprozess von der Idee bis zum 

fertigen Produkt. Unser Dienstleistungs- 

angebot erstreckt sich dabei von indi- 

viduellen Beratungen, Machbarkeits- 

analysen und Konzeptstudien bis hin 

36 


zu Forschungs- und Entwicklungslei- 

stungen. Darüber hinaus unterstützen 

wir bei der Identifikation unterschied- 

licher Finanzierungsmöglichkeiten. 

Um im weltweit wachsenden Medizin- 

technikmarkt erfolgreich bestehen zu 

können, müssen zukünftige Produkte 

neue Perspektiven in der Diagnostik, 

Therapie und Theranostik eröffnen 

oder kostengünstiger, kleiner, leichter, 

intelligenter und energieeffizienter sein 

als bestehende. Die Bewältigung die- 

ser Herausforderungen ist die Mission 

der Gruppe MikroMedizin. Medizintech- 

nisches Know-how gepaart mit mikro- 

systemtechnischer Kompetenz ist die 

Grundlage unserer Dienstleistungen. 

TrAnsDErMALE sYsTEME 

Ein thematischer Schwerpunkt ist die 

Entwicklung und Realisierung aktiver 

und passiver Mikrosysteme, welche 

zur Diagnostik oder Therapie auf der 

Haut getragen werden. Diese können 

sowohl sensorische als auch aktuato- 

rische Funktionen beinhalten. 

Ein Beispiel ist die Entwicklung des 

Wirkstoffpflasters ChronopaDD. Bei 

ChronopaDD handelt es sich um ein 

intradermales Mikroinfusionsystem, 

das eine Abgabe von flüssigen Wirk- 

stoffen in die obersten Hautschichten 

ermöglicht. Eine integrierte Zeitverzö- 

gerung sorgt dafür, dass die Abgabe 

des Wirkstoffes erst nach einer vordefi- 

nierten Zeit (typ. wenige Stunden nach 

der Aktivierung) erfolgt. Auf diese Art 

können beispielsweise Medikamente, 

ohne weiteres Zutun des Patienten, 

mitten in der Nacht verabreicht werden. 

Abb. 1: Wirkstoffpflaster ChronopaDD 

– CAD-Modell 

Somit können aktuelle chronothera- 

peutische Erkenntnisse berücksichtigt 

und bei der Therapie unterschiedlicher 

Indikationen eingesetzt werden. Der 

Einsatz von Mikronadeln zur verläss- 

lichen und reproduzierbaren Über- 

windung der oberen Hautschichten 

eröffnet zudem einer großen Reihe von 

neuen Wirkstoffen, beispielsweise bio- 

pharmazeutischen Arzneimitteln und 

großen Molekülen, den transdermalen 

Zugang zum vaskulären System des 

Menschen. 

Das ChronopaDD basiert auf einer 

universellen Plattform, bei der durch 

zeitlich verzögertes Quellen superab- 

sorbierender Polymere ein flexibles 

Wirkstoffreservoir ausgepresst wird. 

Der verdrängte flüssige Wirkstoff ge-

langt dabei über hohle Mikronadeln 

aus dem ChronopaDD in die obersten 

Hautschichten (Dermis) des Trägers. 

Über das Kapillarbett gelangt der 

Wirkstoff in die Blutbahn und steht zur 

systemischen Therapie zur Verfügung. 

Das ChronopaDD ist zur einmaligen 

Anwendung konzipiert und basiert auf 

Materialien und Komponenten, die 

mit heutigen Spritzguss- und Verpa- 

ckungsmaschinen verarbeitet und 

produziert werden können. Das Ge- 

samtkonzept erlaubt eine schnelle und 

flexible Adaption an die spezifischen 

Anforderungen unterschiedlichster 

Wirkstoffe. 

Abb. 2: ChronopaDD Komponenten: Wirkstoffreservoir, 

Aktor und Gehäuse 

Abb. 3: Wirkstoffreservoir mit intergriertem 

Mikronadel-Interface 

IMPEDAnZsPEKTrosKoPIE 

Die Auswertung der frequenzabhän- 

gigen elektrischen Eigenschaften 

von Flüssigkeiten oder Festkörpern 

(Impedanzspektroskopie) kann zur 

Charakterisierung von Medien und zur 

Identifikation darin enthaltener Be- 

standteile eingesetzt werden. In der 

Gruppe MikroMedizin werden impe- 

danzspektroskopische Messmethoden, 

-verfahren und -systeme entwickelt, die 

eine Bestimmung dieser Parameter er- 

möglichen, ohne dass ein elektrischer 

Kontakt zur Probe erforderlich ist. So 

werden berührungslose Messsysteme 

realisiert, die beispielsweise durch eine 

Schlauchwand hindurch den Häma- 

tokritwert einer Blutprobe bestimmen 

können. 


DoKuMEnTATIonssYsTEME 

Die digitale Fotografie hat die konven- 

tionelle in den vergangenen Jahren 

in nahezu allen Segmenten abgelöst. 

Miniaturisierte Aufnahmemodule und 

digitale Speichermedien erlauben den 

Einsatz von Kamerasystemen in neuen 

Plattformen, wie dem Mobiltelefon oder 

dem Personal Digital Assistant (PDA). 

Unverändert ist jedoch die relativ 

komplexe Handhabung der Kameras 

Abb. 4: Die EyeCam 

mit den folgenden Arbeitsschritten: 

Auspacken, Einschalten, Ausrichten, 

Auslösen und Wegpacken. Die Verein- 

fachung, Optimierung und Reduzierung 

dieser Schritte führte zur Entwicklung 

der EyeCam. 

Die EyeCam ist eine digitale Fotoka- 

mera, welche in einer Brille integriert 

und somit an die Blickrichtung des 

Trägers ausgerichtet ist. Über eine 

programmierbare Sprachsteuerung 

wird die Kamera ausgelöst und ersetzt 

jegliche manuelle Bedienung. So ist 

es möglich jederzeit, spontan und im 

Bruchteil einer Sekunde Fotos von der 

beobachteten Szenerie zu erzeugen. 

Die digitalen Bilder werden über eine 

Bluetooth® Schnittstelle an portable 

Endgeräte weitergeleitet und stehen 

dort zur Weiterverarbeitung zur Verfü- 

gung. Die EyeCam ist ein Werkzeug, 

mit dessen Hilfe Aktionen und Situati- 

onen ohne manuelles Eingreifen des 

Nutzers schnell und einfach dokumen- 

tiert werden können. Anwendungs- 

möglichkeiten erstrecken sich von der 

Dokumentation im Operationssaal oder 

bei technischen Servicearbeiten bis in 

den privaten Bereich, zur Erzeugung 

von Schnappschüssen. 

37

wafertechnologie 

Dipl.-Phys. Peter nommensen 

Telefon +49 7721 943-225 

peter.nommensen@hsg-imit.de 

Sämtliche technologischen Prozesse 

der Silizium-Mikromechanik stehen im 

Reinraum des HSG-IMIT als stabile 

und qualifizierte Standardprozesse zur 

Verfügung. Diese Standardprozesse 

bilden die Grundlage zur Herstellung 

mikromechanischer Komponenten für 

unsere Kunden. 

Das Dienstleistungsangebot der 

Wafertechnologie umfasst dabei die 

komplette Entwicklung des Herstel- 

lungsprozesses vom Design Support 

über die Erstellung des Maskenlayouts 

bis hin zur Herstellung erster Proto- 

typen und deren Charakterisierung am 

Waferprober. Durch die kontinuierliche 

Abstimmung der technologischen Pro- 

zesse mit großen Chipproduzenten im 

MEMS-Bereich ist die Möglichkeit zur 

anschließenden Überführung des am 

HSG-IMIT entwickelten Herstellungs- 

verfahrens in die Serienfertigung groß- 

er Stückzahlen in jedem Fall gegeben. 

38 


Kleinere Stückzahlen können nach 

Abschluss der Entwicklung auch am 

HSG-IMIT hergestellt werden. So wer- 

den derzeit thermische Volumenstrom- 

sensoren, Beschleunigungssensoren 

und Biochip-Druckköpfe im Kunden- 

auftrag gefertigt. Solche „Kleinserien“ 

sichern die Verfügbarkeit der entwi- 

ckelten Siliziumkomponenten auch für 

Nischenanwendungen meist kleiner 

und mittelständischer Unternehmen. 

Neben Neuentwicklungen von Herstel- 

lungsverfahren können Designrules zu 

den am HSG-IMIT laufenden Prozes- 

sen zur Verfügung gestellt werden. 

Damit besteht für den Anwender die 

Möglichkeit, einen bereits implemen- 

tierten Prozess zur Herstellung seiner 

Designs zu nutzen. Unter Einsparung 

von Initialisierungskosten kann somit 

zeitnah auf zuverlässige Herstellungs- 

verfahren zugegriffen werden. 

Folgende technologische Prozesse 

stehen am HSG-IMIT zur Verfügung: 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Photolithographie 

(Auflösung ≥ 2 µm) 

CVD: Poly-Si, Si 3 N 4 , SiO 2 

PVD: Metalle, SiO 2 , Pyrex 

Trockenätzen: RIE, Si-DRIE 

KOH-Ätzen 

Waferbonden: anodisches Bonden, 

Glaslot- und Fusionbonden 

Wafersägen 

Waferprobermessung 

Die Arbeitsschwerpunkte der Wafer- 

technologie sind: 

• 

• 

• 

Kleinserienfertigung und Herstellung 

von Prototypen 

Entwicklung standardisierter Fertigungsprozesse 

(Fluidische Anwendungen 

sowie mechanische und 

thermische Sensoren) 

Entwicklung im Bereich der Silizium- 

Ätzprozesse und Full-Wafer-Bondverfahren 

KLEInsErIEnFErTIGunG 

Im Zuge steigender Stückzahlen in 

der Fertigung von Volumenstrom- und 

Beschleunigungssensoren wurde das 

Qualitätsmanagementsystem im Rein- 

raum des HSG-IMIT vor allem in Bezug 

auf die produktspezifische Prozess- 

dokumentation und die Statistische 

Prozesskontrolle (SPC) erweitert. 

Nicht zuletzt aufgrund der dadurch 

gewonnenen Erkenntnisse konnten 

- ohne die laufende Serienfertigung 

und damit die Belieferung des Kunden 

zu gefährden - erhebliche Verbesse- 

rungen bezüglich der Eigenschaften 

beider Sensortypen erzielt werden. 

Dazu wurden geringfügige Änderungen 

im Herstellungsprozess bzw. im Design 

der Sensorchips umgesetzt, wodurch 

auch eine höhere Reproduzierbarkeit 

und Ausbeute der Fertigungsprozesse 

erzielt wurde. 

Der Beschleunigungssensor wird 

nun so gefertigt, dass dessen Signal 

weitaus weniger auf mechanische 

Verspannungen reagiert als es in der

Vergangenheit der Fall war. Solche 

Verspannungen können u.a. durch 

den Aufbau und die Gehäusung des 

Sensorchips eingebracht werden und 

standen dem Einsatz der Chips für 

hoch präzise Messungen zuletzt noch 

entgegen. 

Im Fall des Volumenstromsensors 

weist die Nitridmembran, auf der die 

sensitiven Elemente aufgebracht sind, 

heute eine größere mechanische Sta- 

bilität auf. Dies ist für den Einsatz des 

Bauteils zur Messung in Flüssigkeiten 

von großem Vorteil und eliminiert au- 

ßerdem den Einfluss des Umgebungs- 

drucks auf das Messsignal. Im Rahmen 

der dafür notwendigen Prozessanpas- 

sung wurde auch der Waferprober des 

HSG-IMIT um ein Druckmodul (Abb. 1) 

erweitert, das neben der elektrischen 

Kontrolle der sensitiven Elemente 

gleichzeitig auch eine mechanische 

Kontrolle der Sensormembran ermög- 


licht. Durch diese erweiterte Aus- 

gangskontrolle konnten die Ausfälle 

während der Weiterverarbeitung und in 

der Anwendung der Sensoren deutlich 

reduziert werden. 

Beide hier beschriebenen Anpas- 

sungen sind Beispiele dafür, dass am 

HSG-IMIT Voraussetzungen geschaf- 

fen wurden, um auch im Rahmen der 

Serienfertigung auf neue Erkenntnisse 

sinnvoll und zeitnah zu reagieren. Zu- 

sätzlich ist dafür allerdings eine enge 

und vertrauensvolle Zusammenarbeit 

des HSG-IMIT mit dem jeweiligen Auf- 

traggeber (wie in den beschriebenen 

Fällen praktiziert) unverzichtbar. 

ProZEssEnTWIcKLunG 

Ein mikrooptisches Modul der EZconn 

Europe GmbH für den Einsatz in der 

Telekommunikation besteht aus meh- 

reren mikrooptischen Komponenten, 

die auf einem sogenannten Submount 

Abb. 1: Waferprobermessung mit Druckmodul (links) zur mechanischen und Nadelkarte 

(rechts) zur elektrischen Ausgangskontrolle 

mit einer Grundfläche von ca. 1mm 2 

montiert sind. Dieser Trägerchip be- 

steht u.a. aus einem Spiegelelement, 

Leiterterbahnen sowie löt- und bond- 

fähigen Flächen (Abb. 2). 

Abb. 2: Mikrooptisches Modul der EZconn 

Europe GmbH 

Im Rahmen eines abgeschlossenen 

gemeinsamen Projektes mit der Micro- 

mountains Application AG und der 

EZconn Europe GmbH wurden am 

HSG-IMIT spezielle technologische 

Prozesse, die zur Realisierung eines 

solchen Submounts benötigt werden, 

entwickelt und evaluiert. Dabei lagen 

die Herausforderungen u.a. in der Re- 

alisierung von optischen Oberflächen 

hoher Qualität für den Mikrospiegel 

und strukturierten Lotschichten. In 

den weiterführenden Arbeiten werden 

diese Prozesse nun in einen Herstel- 

lungsprozess zur Fertigung kompletter 

Submountwafer eingebunden, um so 

eine kostengünstige Serienfertigung zu 

ermöglichen. 

39

40 


aufbau- und Verbindungstechnik 

Dipl.-Ing. roland Gronmaier 

Telefon +49 7721 943-239 

roland.gronmaier@hsg-imit.de 

Die Aufbau- und Verbindungstechnik 

(AVT) hat wesentlichen Einfluss auf 

die Herstellbarkeit, die Zuverlässigkeit 

und den Preis eines Mikrosystems. 

Für die erfolgreiche Umsetzung von 

MEMS-Produkten kommt ihr damit eine 

Schlüsselposition zu. 

In der AVT kommen dabei eine Viel- 

zahl unterschiedlicher Technologien 

zum Einsatz, die notwendig sind, um 

aus einem oder mehreren Bauteilen 

ein funktionsfähiges Gesamtsystem 

aufzubauen. Hierzu gehören: 

• 

• 

• 

• 

• 

Chip-Montage durch Kleben, Bonden 

oder Löten 

elektrische Kontaktierung durch 

Draht- oder Flip-Chip-Bonden, 

Leitkleben oder Löten 

thermische Kontaktierung durch 

Leitkleben 

Laminieren und Folienbeschichtung 

zur Deckelung von Mikrostrukturen 

Gehäusung und Passivierung 

Je nach Einsatzgebiet werden unter- 

schiedliche Materialien verwendet 

und kombiniert. Neben den Bauteilen 

selbst, die aus Glas oder Silizium, 

Metall, Keramik, Kunststoff oder Silikon 

(PDMS) bestehen können, kommen 

eine Vielzahl weiterer Verbindungs- 

materialien wie z.B. Klebstoffe zum 

Einsatz. An diese werden, wie für die 

Bauteile selbst, spezifische Anforde- 

rungen wie geringer Temperaturstress 

oder ausreichende Biokompatibilität für 

medizinische Anwendungen gestellt. 

Die Breite der eingesetzten Materialien 

und Techniken zeigt die Komplexität 

der Aufbau- und Verbindungstechnik. 

Die klassischen Verfahren und Metho- 

den werden am HSG-IMIT durch eine 

Reihe von laserunterstützten Prozes- 

sen zur Mikrostrukturierung und 

Mikrokontaktierung diverser Kompo- 

nenten und Bauelemente ergänzt: 

• 

• 

• 

Mikroschweißen von Metallen und 

Kunststoffsubstraten 

Form- und Feinschneiden von Silizium, 

Keramik und Polymerfolien 

Flip-Chip-Bonden auf Niedertemperatur-Kunststofffolien 

Die Kombination von etablierten Stan- 

dardverfahren der AVT mit Sonder- 

technologien, die im Rahmen diverser 

F&E-Projekte mit Industriepartnern 

entwickelt und optimiert wurden, liefert 

die Voraussetzung für die Integration 

komplexer Mikrosysteme. 

Neben den Verbindungstechniken 

kommt der Analytik eine besondere 

Bedeutung zu. Dabei haben neben 

entwicklungsbegleitenden Untersu- 

chungen vor allem Qualitätskontrollen 

für die Serienproduktion des HSG-IMIT 

und die Industrie sowie schadens- 

analysen eine große Relevanz. Für 

die Analyse stehen am HSG-IMIT eine 

Vielzahl moderner Geräte und Metho- 

den zur Verfügung: 

• 

• 

• 

• 

• 

Rasterelektronenmikroskopie (REM) 

mit Materialanalyse (EDX) 

3D- Mikroskop mit Rotationsoptik 

Schliffanfertigungen und Ion-Beam 

Cross Section Polisher (Querschnitte 

weicher Werkstoffe) 

Schichtdickenmessung 

Zugprüfung u.v.m. 

AVT ALs DIEnsTLEIsTunG 

Die Gruppe bietet sowohl die eta- 

blierten Standardprozesse der Auf- 

bau- und Verbindungstechnik als auch 

die Entwicklung neuer Prozesse als 

Dienstleistung an. Hierfür steht eine 

gute Ausstattung unter Reinraum- 

Bedingungen sowie eine äquivalente 

Ausstattung in einem separaten Sili- 

konlabor zur Verfügung. 

Neben hausinterner Dienstleistung 

für die Entwicklungsbereiche sowie 

innovativer und produktbezogener 

Prozess- und Geräteentwicklung 

zum Aufbau gesamter Mikrosysteme 

bieten wir sämtliche Angebote auch

als Dienstleistung für Industriekunden 

an. Außerdem gewinnt der Aufbau von 

Musterserien in Stückzahlen bis zu ei- 

nigen hundert Bauteilen immer mehr 

an Bedeutung. 

Abb. 1: Elektrische Kontaktierung eines 

ASIC mit Sensor durch Drahtbonden 

PnEuMATIKVEnTIL MEGAMIc 

Als Beispiel einer kompletten Prozess- 

kette von der Idee bis zum Serienpro- 

dukt soll das Pneumatikventil MegaMic 

dargestellt werden. Als Ergebnis einer 

gemeinsamen Entwicklungsarbeit des 

HSG-IMIT mit dem Unternehmen 

Hoerbiger-Origa-Systems GmbH wur- 

de ein völlig neuartiges pneumatisches 

Mirkoventil hergestellt. Nachdem die- 

ses Ventil bereits die Weltraumanforde- 


rungen für die 2004 gestartete Rosetta 

Mission bestanden hat, produziert das 

HSG-IMIT erste Kleinserien für indus- 

trielle Anwendungen. Dabei läuft nach 

der Chipfertigung in der Wafertech- 

nologie der Aufbau des Ventils in der 

Aufbau- und Verbindungstechnik. Dies 

beinhaltet das Aufkleben des Chips 

auf ein spezielles Keramiksubstrat, 

die elektrische Kontaktierung durch 

Leitkleben sowie die Fertigstellung und 

Abdichtung des Gehäuses. 

ThErMIschEs VErBInDEn Von 

KunsTsToFFEn 

Im Rahmen eines PRO INNO II Pro- 

jekts arbeitet das HSG-IMIT zusam- 

men mit der Firma FINETECH GmbH 

& Co. KG an Verfahren zur thermi- 

schen Verbindung von Mikrostrukturen 

aus Kunststoff. Im Gegensatz zu 

klassischen Verbindungsverfahren wie 

Kleben fallen die hierbei notwendigen 

Arbeitsschritte Aktivierung der Ober- 

fläche, Dosierung der Klebstoffe und 

deren Vernetzung weg. Ein weiterer 

Vorteil ist, dass beim thermischen 

Verbindungsverfahren kein Zusatz- 

Abb. 2: Megamic-Ventil aus Silizium-Chip auf Keramikträger und Gehäuse 

werkstoff erforderlich ist, was die 

Kompatibilität zu vielen Anwendungen 

erleichtert. Im Projekt wurden sowohl 

Folien als auch strukturierte Bauteile 

nach dem sogenannten Heizelement- 

schweißverfahren verbunden. Die 

Verbindung erfolgt dabei entweder 

ganzflächig oder partiell. Für dieses 

Verfahren ist die exakte Kenntnis des 

Temperaturverlaufes in der Grenz- 

schicht notwendig. Bei Folien konnten 

dabei Verbindungen erzielt werden, 

deren Festigkeit über die des ursprüng- 

lichen Materials hinaus geht. Im wei- 

teren Projektverlauf werden direkte 

thermische Verbindungen zweier struk- 

turierter Bauteile durch berührungslose 

Erwärmung untersucht. 

Abb. 3: Festigkeitsüberprüfung einer stirnseitigen 

thermischen Verbindung eines 

Kunststoffrohres mit einer Folie durch einen 

Durchstoßversuch 

41

flexible Mikrosysteme 

Dipl.-Ing. roland Gronmaier 

Telefon +49 7721 943-239 

roland.gronmaier@hsg-imit.de 

FLEMS ist die Abkürzung der Gruppe 

Flexible Mikrosysteme. Diese arbeitet 

an der Erweiterung der etablierten 

Siliziumtechnologie um Prozesse zur 

Bearbeitung und Verbindung flexibler, 

insbesondere polymerer Materialien. 

Das Leistungsspektrum der Gruppe 

umfasst somit: 

• 

• 

• 

• 

• 

42 

Erprobung und Charakterisierung 

neuer Werkstoffe (insb. Polymere) 

und Verfahren zum Einsatz für/in 

Mikrosysteme 

Überführung etablierter Prozesse 

aus der Si-Mikromechanik auf die 

neuen Funktions- und Substratwerkstoffe 

Entwicklung neuer Verfahren zum 

Einsatz von Polymeren als Funktionsschicht 

in mikrotechnischen 

Applikationen 

Herstellung von flexiblen Mikrosystemen 

unter Einsatz von Polymeren 

ggf. in Verbindung mit Si- Mikrotechnologie 

Aufbau- und Verbindungstechnik: 


Bondprozesse von Polymeren auf 

Polymeren als auch auf andere 

Werkstoffe wie Silizium oder Metalle 

Für die Integration der ausgewählten 

Materialien und Prozesse in die Stan- 

dard-MEMS-Technologien sind vor 

allem die Material- und Prozessver- 

träglichkeiten sowie die Aufbau- und 

Verbindungstechnik für polymere 

Mikrosysteme von entscheidender Be- 

deutung. Ebenso spielt die Standardi- 

sierung der neuen Technologien eine 

wesentliche Rolle. 

PArYLEnE-BEschIchTunG 

Parylene ist ein Polymer, das in vielen 

Bereichen zur Beschichtung und Passi- 

vierung zur Anwendung kommt. Pary- 

lene zeichnet sich z.B. durch folgende 

Eigenschaften aus: 

• 

• 

• 

• 

hochdichte Schichten, 

chemisch inert, 

biokompatibel, 

optisch transparent. 

Parylene wird in einem Vakuumprozess 

bei Raumtemperatur abgeschieden. 

Dabei erfolgt die Abscheidung ohne 

eine flüssige Phase zu durchlaufen; es 

findet eine Kondensation direkt aus der 

Gasphase statt. Dadurch entsteht eine 

dünne, porenfreie und sehr konforme 

Beschichtung, die auf den meisten 

Oberflächen haftet. 

Am HSG-IMIT steht eine Parylene- 

Beschichtungsanlage zur Verfügung 

(Abb. 1). Die Abscheidung von Pary- 

lene-C und Parylene-N sind im Pro- 

zess-Portfolio des HSG-IMIT standar- 

disiert und kommen bereits für industri- 

elle Projekte zum Einsatz. 

Typische Schichtdicken reichen von 

100 nm bis zu 25 µm und wurden auf 

unterschiedlichen Substratmaterialien 

abgeschieden. 

Abb. 1: Schematischer Aufbau 

und Bild der Parylene-Anlage 

am HSG-IMIT

Anfragen bzgl. der Beschichtung von 

Pilot- oder Kleinserien sind ebenso will- 

kommen wie Anfragen zur Beschich- 

tung von Testmustern. 

PhoTosTruKTurIEBArE 

PoLYMErMAGnETE 

Die Integration magnetischer Schich- 

ten in der Mikrotechnologie ist seit 

2007 ein Forschungsschwerpunkt, 

die in der Gruppe FLEMS bearbeitet 

wird. Dabei steht unter anderem die 

Nutzbarmachung bereits etablierter 

Polymere zur Herstellung von lithogra- 

phisch strukturierbaren Mikromagneten 

im Vordergrund. Der Nachweis der 

Strukturierbarkeit von Schichten aus 

mit magnetischen Partikeln gefülltem 

Polymeren konnte im vergangenen 

Jahr erbracht werden. In Abb. 2 sind 

verschiedene magnetische Linear- 

maßstäbe aus funktionalisiertem und 

lithographisch strukturiertem Material 

dargestellt. 

Derartige Maßstäbe können im Bereich 

der Schwachfeldsensorik eingesetzt 

werden. Um weitere Anwendungsfelder 

zu erschließen, liegt eine Hauptauf- 

gabe in der Erhöhung des Füllgrads 


der magnetischen Partikel im Lack. 

Zur Charakterisierung der Materialien 

und deren Verarbeitungsprozesse ist 

im vergangenen Jahr unter anderem 

eine Diplomarbeit erfolgreich abge- 

schlossen sowie eine zweite Arbeit 

begonnen worden. Nun steht die Um- 

setzung der gewonnenen Ergebnisse 

für industrielle Anwendungen an. 

h 2 o 2 -sEnsor 

Wasserstoffperoxid (H 2 O 2 ) hat ein 

weites industrielles Anwendungs- 

spektrum, so dass auch der Nachweis 

bzw. die Konzentration von H 2 O 2 eine 

wichtige Rolle spielt. 

So wurde ein auf dem amperome- 

trischen Messprinzip basierender 

Sensor zur Konzentrationsmessung 

von H 2 O 2 im flexiblen Mehrlagenaufbau 

realisiert. Auf einem Polyimid-Substrat 

wurden Temperaturmessstrukturen 

(Thermoelemente) aufgebracht, die 

wiederum mit einer weiteren Polyi- 

mid-Schicht passiviert wurden. Die 

darauf aufgebrachten Messelektroden 

aus Silber und Platin werden ebenso 

durch eine weitere Polyimid-Schicht 

Abb. 2: Magnetische Linearmaßstäbe Abb. 3: H 2 O 2 -Sensor 

passiviert (Abb. 3). Der Schichtaufbau 

und eine mögliche Anwendung dieses 

Sensors in der Biotechnologie wurden 

2008 intensiv bearbeitet. Dieser Sen- 

sor ergänzt die bisherigen Arbeiten von 

FLEMS, Funktionssysteme dreidimen- 

sional herzustellen, indem bereits 

strukturierte Polymerfolien mit inte- 

grierten sensorischen und aktorischen 

Elementen eingerollt werden. Teile 

des Substrats bilden hierbei bereits 

das Gehäuse, womit Bauteile deutlich 

einfacher und somit preisgünstiger 

realisiert werden können (Abb. 4). 

Die Aufgabe von FLEMS ist es, die für 

die Herstellung derartiger Sensoren 

polymerkompatiblen Prozesse und 

Materialien zu definieren und zu stan- 

dardisieren. 

Abb. 4: Eingerollter Sensor, bereits elektrisch 

und fluidisch kontaktiert 

43

44 

Blutanalytik durch Mikrofluidik

Publikationen & Marketing 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Mitwirkung in Gremien 

Publikationen in Journalen und Büchern 

Diplomarbeiten & Doktorarbeiten 

Publikationen auf Kongressen, Tagungen & Workshops 

Patente & Gebrauchsmuster 

Messen & Veranstaltungen 

45

Mitwirkung in Gremien 

M. Alavi 

DVS - Deutscher Verband für Schwei- 

ßen und verwandte Verfahren e.V. 

B. Folkmer 

Mitglied bei NAFEMS 

“The International Association for the 

Engineering Analysis Community” 

Mitglied im AUC: ANYSYS User Club” 

Mitglied des Vorstandes im VDC 

“Virtual Dimension Center”, 

St. Georgen 

r. Günzler 

Programmkomitee „Ambient Assisted 

Living, 1. Deutscher AAL-Kongress“ 

D. hradetzky 

Mitglied im Ausschuss der „Initiative 

MikroMedizin“ des VDE 

Y. Manoli 

Member of the Editorial Board of the 

„Journal of Low Power Electronics“ 

Member of the Technical Program 

Committee (TPC) of the „IEEE Interna- 

tional Solid-State Circuits Conference“ 

Member of the Technical Program 

Committee (TPC) of the „European 

Solid-State Circuits Conference“ 

Mitglied des Programmkomitees der 

Tagung „Analog - GMM/ITG-Diskus- 

sionssitzung“ (zweijährige, relevanteste 

deutschsprachige Mikroelektroniktagung) 

46 

PUblIkatIonen & MarketInG 

Mitorganisator des jährlich stattfin- 

denden Workshops „Analogschal- 

tungen“ 

Member of the Circuits and Systems 

Society of the IEEE 

Member of the Solid-State Circuits 

Society of the IEEE 

Member of the Electron Device Society 

of the IEEE 

Mitglied des VDE, VDI 

Mitglied des Fachausschusses GI/ 

GMM/ITG FG2 „Entwurf von analogen 

Schaltungen“ 

Gutachter der Gruppe 6 „Mess- und 

Informationssysteme“ der AiF (Arbeits- 

gemeinschaft industrieller Forschungs- 

vereinigungen „Otto von Guericke“ e.V.) 

Mitglied des Vorstandes der Fakultät 

für Angewandte Wissenschaften der 

Universität Freiburg 

Mitglied des wissenschaftlichen Beirats 

der Neuen Universitätsstiftung Freiburg 

c. Pecha 

Mitglied im Geschäftsführerkreis der 

AiF-Forschungsvereinigungen Süd 

h. reinecke 

Beirat des Strittmeyer-Gymnasiums 

(„Club of Rome“ – Schule) St. Georgen 

Beirat der Perpetuum-Ebner-Stiftung, 

St. Georgen 

Kuratoriumsmitglied der Hochschule 

Furtwangen 

Aufsichtsrat MikroMountains Applica- 

tions AG Villingen-Schwenningen 

Technical Council des European Net- 

work of Excellence 4M 

Programmkomitee Conference on 

Waferbonding 

Organisator ECM-FORUM 

M. Trächtler 

Mitglied im NEXUS User Supplier Club 

„Medical Devices“ 

r. Zengerle 

Direktor des Instituts für Mikrosystem- 

technik (IMTEK) der Universität Frei- 

burg 

Stellvertretender Sprecher der Exzel- 

lenzclusters „Biological Signalling Stu- 

dies (bioss)“ an der Universität Freiburg 

Mitglied des Beirats am Microsystems 

Center Bremen (MCB) 

Mitglied im Beirat von IVAM (Micro- 

technology and Advanced Materials 

Network) 

Mitglied im Aufsichtsrat der „Micro- 

Mountains Applications AG“, 

Villingen-Schwenningen

Mitglied im BMBF-Strategiekreis 

„Mikrosystemtechnik und Systeminte- 

gration“ 

Mitglied im GMM VDE/VDI Fachaus- 

schuss FB 4.1. „Grundsatzfragen der 

Mikrosystemtechnik und Nanotech- 

nologie“ (VDE/VDI-Gesellschaft für 

Mikroelektronik, Mikro- und Feinwerk- 

technik) 

Mitglied im Organisationskomitee der 

„1st International Conference of the 

Chines Society of Micro/Nano Techno- 

logy“; November 20-22,2008, 

Beijing China 

Mitglied im International Advisory 

Board der International Conference 

on “Smart Materials, Structures and 

Systems”; Acrireale, Sicily, Italy, 

June 8 to 13, 2008 

Mitglied im Programmkomitee der 

“Smart Systems Integration” con- 

ference Serie in Paris (2007), 

Barcelona (2008) und Brüssel (2009) 

Mitglied im Programmkomitee der 

Eurosensors Conferences in Göteborg 

(2006) und Dresden (2008) 

Mitglied im europäischen Programmko- 

mitee der Transducers in Seoul (2005), 

Lyon (2007) und Denver (2009) 

Advisory Board Member des “Inter- 

national Micromachine/Nanotech 

Symposium” in Japan 


Mitglied im Steuerungs-Komitee des 

“Mikrosystemtechnik-Kongress” in 

Freiburg (2005), Dresden (2007) und 

Berlin (2009) 

Chief Delegate der deutschen Delega- 

tion des “World Micromachine Summit” 

European Editor des Journals “Micro- 

fluidics and Nanofluidics”; 

Springer-Verlag Heidelberg: 

ISSN: 1613-4982 

Mitglied im International Steering Com- 

mittee der IEEE MEMS conference 

Mitglied im Programmkomitee 

ACTUATOR 

Wir sind Mitglied der Arbeitsgemeinschaft 

industrieller Forschungsvereinigungen 

„Otto von Guericke“ e.V. (AiF) 

Wir sind Mitglied der Innovationsallianz 

Baden-Württemberg. 

Die Innovationsallianz Baden-Württemberg 

ist ein Zusammenschluss von wirtschaftsnahen 

außeruniversitären Forschungseinrichtungen 

im Land, die als Brücken 

zwischen der Grundlagenforschung etwa 

der Hochschulen und der technischen Entwicklung 

in den Betrieben fungieren. 

47

48 


Publikationen in journalen und büchern 

Thomas Glatzel, Christian Litterst, 

Claudio Cupelli, Timo Lindemann, 

Christian Moosmann, Remigius Nie- 

krawietz, Wolfgang Streule, Roland 

Zengerle, Peter Koltay 

Computational fluid dynamics (CFD) 

software tools for microfluidic applications 

– A case study 

Computer & Fluids, 2008, 37, 218 - 235 

C. Litterst, T. Metz, R. Zengerle, 

P. Koltay 

static and dynamic behoviour of gas 

bubbles in T-shaped non-clogging 

micro-channels 

Microfluid Nanofluid, 2008, DOI 

10.1007/s10404-008-0279-3 

Claudio Cupelli, Björn Henrich, 

Thomas Glatzel, Roland Zengerle, 

Mark Santer 

Dynamic capillary wetting studied 

with dissipative particle dynamics 

New Journal of Physics 10, 2008, 

043009, DOI:10.1088/1367- 

2630/10/4/043009 

Tobias Metz, Nils Paust, Claas Müller, 

Roland Zengerle and Peter Koltay 

Passive water removal in fuel cells 

by capillary droplet actuation 

Sensors and Actuators: A Physical; 

Volume 143, Issue 1,2 May 2008, 

pp. 49-57 

Stefan Haeberle, Lars Naegele, 

Robert Burger, Felix von Stetten, 

Roland Zengerle, Jens Ducrée 

Alginate bead fabrication and encapsulation 

of living cells under centrifugally 

induced artificial gravity conditions 

Journal of Microencapsulation, June 

2008; 25(4): 267-274, DOI: 10.1080/026 

52040801954333 

Sven Kerzenmacher, Jens Ducrée, 

Roland Zengerle, Felix von Stetten 

An Abiotically catalyzed ‚Glucose 

Fuel cel for Powering Medical 

Implants: reconstructed Manufacturing 

Protocol and Analysis of 

Performance 

Journal of Power Sources, Volume 

182, N. 1, 2008, pp. 66-75 

Sven Kerzenmacher, Jens Ducrée, 

Roland Zengerle, Felix von Stetten 

Energy harvesting by Implantable 

Abiotically catalyzed Glucose Fuel 

cells 

Journal of Power Sources, Vol. 182, 

No. 1, 2008, pp.1-17 

S. Billat, K. Kliche, R. Gronmaier, 

P. Nommensen, J. Augber, F. Hedrich, 

R. Zengerle 

Monolithic integration of microchannel 

on disposable flow sensors 

for medical applications 

Sensors & Actuators, pp. 145-146, 

2008, pp. 66-74 

Tobias Metz, Wolfgang Streule, 

Roland Zengerle and Peter Koltay 

starTube: A tube with reduced 

contact line for minimized gas bubble 

resistance 

Langmuir 24, 2008, pp.9204-9206 

Jürgen Steigert, Oliva Brett, Claas 

Müller, Monika Strasser, Nicolai 

Wangler, Holger Reinecke, Martina 

Daub, Roland Zengerle 

A Versatile and flexible low-temperature 

full-wafer bonding process of 

monolithic 3D microfluidic structures 

in su-8 

J. Micromech. Microeng. 18 (2008), 

095013, 8 pp, DOI: 10.1088/0960- 

1317/18/9/095013 

O. Scholz, A. Wolff, A. Schumacher, 

L.l. Giannola, G. Cpisi, T. Ciach, T. Velten 

Developments and applications of 

dental prosthetic delivery systems 

Drug Discovery today (2008) 

pp. 247-253 

Sudir Husale, Wilfried Grange, Marc 

Karle, Stephan Bürgi, Martin Hegner 

Interaction of cationic surfactants 

with DnA: a single-molecule study 

Nucleic Acids Research, 2008, 

pp. 1-7 

Axel Schumacher 

AiF-Abschlussbericht (Kurzfassung). 

Erarbeitung von Grundlagen zur 

Auslegung von Dispensersystemen 

zur Mikrodosierung höherviskoser 

Medien 

Internet (HSG-IMIT-Webseite) 

U. Stöhr, P. Vulto, P. Hoppe, G. Urban, 

H.Reinecke 

high-resolution permanent photo 

resist laminate for micro system 

applications 

Journal of Micro/Nanolithography, 

MEMS and MOEMS, SPIE, 2008, 

033009 (1-6) 

D. Spreemann, D. Hoffmann, 

B. Folkmer, Y. Manoli 

numerical optimization approach

for resonant electromagnetic - 

vibration transducer designed for 

random vibration 

Journal Micromechanical Micro engineering, 

Vol. 18, 1 October 2008 

D. Spreemann, P. Becker 

Energieautarke sensorik im Kraftfahrzeug 

gespeist aus einem elektromagnetischen 

Vibrationswandler 

4. Internationales Forum Mechatronik 

2008, 22.-23. September 2008 

C. Peters, D. Spreemann, 

M. Ortmanns, Y. Manoli 

A cMos integrated voltage and 

power efficient AC/DC converter for 

energy harvesting applications 

Journal of Micromechanics Micro engineering, 

JMM, 18 104005, 1 October 2008 

M. Keller, A. Buhmann, J. Sauerbrey, 


A comparative study on Excess 

Loop Delay compensation Techniques 

for continuous-Time sigma- 

Delta Modulators 

IEEE Trans. Circuits Syst. I, Reg. Papers, Vol. 

55, no. 11, pp. 3480-3487, 1. November 2008 

J. Becker, F. Henrici, S. Trendelenburg, 

M. Ortmanns, M. Manoli 

A Field-Programmable Analog Array 

of 55 Digitally Tenable oTAs in a 

hexa-gonal Lattice 

IEEE Trans. Solid-State Circuits, vol. 

43, no. 12, 1 December 2008, pp. 2759-2768 

C. Peters, M. Manoli 

Inductance calculation of planar 

multi-layer and multi-wire coils: Analytical 

approach 

Sensors and Actuators : A Physical. Vol. 145- 

146, 1. July – 31. August 2008, pp. 394-404 


Diplomarbeiten & Doktorarbeiten 

DIPLoMArBEITEn 

Dascha rosliakov 

Herstellung und Charakterisierung von 

photostrukturierten magnetischen SU- 

8-Schichten 

rita Guadalupe Esquer Penunuri 

Characterization of Fluidic Microprobe 

for Neural Drug Delivery 

Alberto rodrigues da cruz neto 

Development of a Self-supplied Sensor 

Platform with Wireless Transmission 

Unit 

Tiago Augusto soares 

Simulation, Design and Optimization of 

Thin Film for Heat-expandable Materials 

hendrik Bernstein 

Fertigung eines fluidischen Chips für 

eine peristaltische normal geschlossene 

Pumpe 

szymon Arkadiusz Paca 

Entwicklung piezolelektrischer Energiegeneratoren 

auf Lithiumniobat-Basis 

Jianli ning 

FEM-Modellierung der Elektromechanik 

induktiver und kinetischer Energyharvester 

serkan sezer 

Entwicklung und Charakterisierung 

eines temperaturgeregelten Kunststofflaserschweißprozesses 

für mikromedizintechnische 

Anwendungen 

Bashir Al-Absi 

Herstellung und Charakterisierung von 

Wirkstoffreservoir aus Kunststoff für 

Medikamentendosiersysteme 

Amro Doud 

Development of an automatic measurement 

system for thermal flow sensors 

Michael Kleiser 

Softwareentwicklung für einen thermischen 

Flowsensor zur Messbereichserweiterung, 

Linearisierung, 

Normierung und Flowregelung 

ulrike Wahdan 

Auslegung eines zur Stressbestimmung 

von Pflanzen geeigneten mikrotechnologischen 

Sensors 

stefan van de Moosdijk 

Untersuchung des Rückflusses bei der 

Medikamentabgabe mittels Hirnsonden 

Jochen hoffmann 

Liquid Reagent Storage for the Centrifugal 

Microfluidic Platform 

Mohd Alwi Ashari 

Numerical Calculation of Electromagnetic 

Coupling With Different Magnet- 

Coil Architectures for Vibration Energy 

Harvesting 

DoKTorArBEITEn 

Kai hiltmann 

Tastschalter in Bulk-Mikromechanik 

49

MEMs 2008, 21Th IEEE InTErnA- 

TIonAL conFErEncE on MIcro 

ELEcTro MEchAnIcAL sYsTEMs, 

13.-17. JAnuArY 2008, Tucson, 

usA 

D. Mark, S. Haeberle, T. Metz, S.Lutz, 

J. Ducrée, R. Zengerle, F. von Stetten, 

Aliquoting structure for centrifugal 

microfluidics based on a new pneumatic 

valve 

pp. 611-614 

N. Paust, C. Litterst, T. Metz, 

R. Zengerle, P. Koltay 

Fully passive degassing and fuel 

supply in direct methanol fuel cells 

pp. 34-37 

W. L. W. Hau, Z. Liu, J. Korvink, 

R. Zengerle, J. Ducrée 

near-wall velocity of suspended 

particles in microchannel flow 

pp. 633-636 

AMBIEnT AssIsTED LIVInG, 

30. JAn - 01. FEB 2008, BErLIn, 

GErMAnY 

S. Haeberle, A. Schumacher, R. Gronmaier, 

T. Göttsche, M. Vosseler, 

A. Kain, M. Reiterer, D. Hradetzky, 

S. Messner, C. Müller, R. Zengerle 

Mobile Drug-Delivery for Ambient 

Assisted Living: Implantable and 

Extracorporeal Devices 

Tagungsband ISBN 978-3-8007-3076- 

6, pp. 33-36 

50 


Publikationen auf kongressen, tagungen 

& workshops 

IEEE - InTErnATIonAL soLID 

sTATE cIrcuITs conFErEncE 

(Isscc), 03.-07. FEBruArY 2008, 

sAn FrAncIsco, usA 



A continuous-time hexagonal field 

programmable analog array in 

0.13 µm cMos with 186 Mhz GBW 

F. Henrici, Y. Manoli 

Talk at the Isscc student Forum 

10-WorKshoP AnALoGschAL- 

TunGEn 2008, 10.-11. MArch 2008, 

BErLIn, GErMAnY 

Sherif A. Mohamed, M. Ortmanns, 

Y. Manoli 

Low Power Analog Front-End rF 

circuits for Medical Implantable 

Devices 

sEnsorEn unD MEsssYsTEME 

2008, 14. FAchTAGunG, 11.-12. 

MArch 2008, LuDWIGsBurG, 

GErMAnY 

A. Ernst, W. Streule, R. Zengerle, 

P. Koltay 

Kontaktfreie Detektion von frei 

fliegenden Nanoliter-Tropfen 

Tagungsband, VDI-Berichte 2011, 

ISBN 978-3-18-092011-5, pp. 881-889 

11Th InTErnATIonAL con- 

FErEncE PErsPEcTIVEs In PErcuTArEous 

PEnETrATIon, 26.-29. 

MArch 2008, LA GrAnDE MoTTE, 

FrAncE 

M. Vosseler, A. Kain, M. Béchu, 

M. Bauer, B. Alabsi, D. Hradetzky, 

C. Müller, R. Zengerle 

Medical Grade Plastic Microneedles 

and an Evaluation-Kit for the characterisation 

of Intradermal Micro 

sMArT sYsTEMs InTEGrATIon 

27.-28. MArch 2008, PArIs, 

FrAncE 

G. Aslanidis, C. Blank, M. Dobmeier, 

P. Nommensen, H. Reinecke, C. Ruddy 

comparison of screen printing and 

ink jet technologies for the printing 

of circuit board tracks for smart 

system in medium batch production 

rEconFIGurABLE ArchITEc- 

TurEs WorKshoP (rAW), 

14. APrIL 2008, MIAMI, usA 

J. Becker, S. Trendelenburg, F. Henrici, 

Y. Manoli 

A rapid Prototyping Environment 

for High-speed Reconfigurable 

Analog signal Processing 

EMEA sTuDEnT DEsIGn conTEsT, 

PrEsEnTATIon AT cDnLIVE! 

28.-30. APrIL 2008, MÜnchEn, 

GErMAnY 

S. Rubenwolf, O. Strohmeier, 

R. Zengerle, F. von Stetten 

Influence of Carbon Fiber Morphology 

on Direct Electron Transfer 

2nD LAB-on-A-chIP WorLD con- 

GrEss, 7.-8. MAY 2008, 136 (LoAc), 

BArcELonA, sPAIn 

L. Müller, A. Sterck, R. Gronmaier, 

S. Sinn, D. Klar, S. Haeberle,

R. Zengerle, H.-P. Wendel, H. Northoff, 

F.K. Gehring 

Microfluidic sensor device for online 

haemostasis monitoring 

TEnTh WorLD conGrEss on 

BIosEnsors, 14.-16. MAY 2008, 

shAnGhAI, chInA 

S. Rubenwolf, A. Kloke, 

S. Kerzenmacher, R. Zengerle, 

F. von Stetten 

Direct Electron Transfer from 

Adsorption-Bound Laccase to Different 

carbon Based Electrodes 

A. Kloke, S. Kerzenmacher, U. Kräling, 

R. Zengerle, F. v. Stetten 

Permeable foilbased thin layer 

oxygen cathode for biofuel cell and 

sensor applications 

213Th Ecs MEETInG, 18.-22. MAY 

2008, PhoEnIX, usA 

S. Rubenwolf, O. Strohmeier, 


Influence of Carbon Fiber Morphology 

on Direct Electron Transfer 

IEEE InTErnATIonAL sYMPosIuM 

on cIrcuITs AnD sYsTEMs 

(IscAs), 18.-21. MAY 2008, 

WAshInGTon, sEATLLE, usA 


M. Ortmanns,Y. Manoli 

A hexagonal Field Programmable 

Analog Array consisting of 55 digitally 

tenable oTAs 


M. Keller, A. Buhmann, M. Ortmanns, 

Y. Manoli 

Analysis of Digital Gain Error 

compensation in continuous-Time 

cascaded sigma-Delta Modulators 

pp. 1874-1877 

C. Peters, F. Henrici, M. Ortmanns, 

Y. Manoli 

high-Bandwidth Floating Gate 

CMOS Rectifiers with Reduced 

Voltage Drop 

pp. 2598-2601 

7Th EuroPEAn WorKshoP on 

MIcroELEcTronIcs EDucATIon 

(EWME), 28.-30. MAY 2008, 

BuDAPEsT, hunGArY 

M. Becker, C. Hermann, M. Welte, 

Y. Manoli 

“Intelligent Embedded Microsystems” 

Distance Learning in Microsystem 

Engineering an Applied 

computer science 

pp. 140-141 

AcTuATor 08, 09.-11. JunE 2008, 

BrEMEn, GErMAnY 

J. Böning, D. Mark, S. Lutz, B. Faltin, 

M. Focke, M. Karle, J. Ducrée, 

S. Messner, R. Zengerle, F. von Stetten 

Lab-on-a-chip Foundry service: 

A systematic Approach to the Development 

of Centrifugal Microfluidic 

Technologies 

pp. 814-817 

S. Lutz, P. Lang, L. Riegger, 

W. Streule, M. Daub, P. Koltay, 

F. von Stetten, R. Zengerle, J. Ducrée 

contact-Free Dispensing of Living 

cells in nanoliter Droblets 

pp. 800-802 

C. Blank, D. Rosliakov, F. Beyer, 

B. Pawlowski, G. Aslanidis, 

M. Dobmeier, P. Nommensen, 

H. Reinecke 

Magnetic functional polymer films 

IEEE InTErnATIonAL con- 

FErEncE MIXED DEsIGn oF InTE- 

GrATED cIrcuITs AnD sYsTEMs 

2008, 19.-21. JunE 2008, PoZnAn, 

PoLEn 

Sharif. A. Mohamed, M. Ortmanns, 

Y. Manoli 

Design of Quadrature Mixer using 

current Bleeding Technique 

M. Afifi, M. Ortmanns, Y. Manoli 

Design study of a Tunable Bandpass 

continuous Time sigma-Delta 

Modulator for FM Digital receiver 

4M cELL hAnDLInG AnD 

AcTuATIon WorKshoP, 19.-20. 

JunE 2008, VIEnnA, AusTrIA 

H. Höfemann, T. Borchardt, C. Cupelli, 

R. Gronmaier, C. Müller, S. Haeberle, 

R. Zengerle 

Towards a Microfluidic Platform for 

cell handling 

51


& workshops 

GEcco GEnETIc AnD EVoLu- 

TIonArY coMPuTATIon con- 

FErEncE, 12.-16. JuLY 2008, 

ATLAnTA, usA 

S. Trendelenburg, J. Becker, 

F. Henrici, Y. Manoli 

A GP Algorithm for Efficient Synthesis 

of Gm-c Filters on a hexagonal 

FPAA structure 

IEEE InTErnATIonAL con- 

FErEncE on ELEcTronIcs cIrcuITs 

AnD sYsTEMs 2008, 

31. AuGusT – 03. sEPTEMBEr 

2008, MALTA 

Serif A. Mohamed, M. Ortmanns, 

Y. Manoli 

Design of current reuse cMos 

Lc-Vco 

IEEE MIDWEsT sYMPosIuM on 

cIrcuITs AnD sYsTEMs 2008 

(MWscAs), 10.-13. AuGusT 2008, 

KnoXVILLE, usA 

D. Maurath, F. Michel, M. Ortmanns, 

Y. Manoli 

A 0.5V rail-to-rail 1.5 µw cMos 

Amplifier for Micro-Energy Harvesting 

Applications 

Sherif A. Mohamed, M. Ortmanns, 

Y. Manoli 

A Low-Power Differential common- 

Gate LnA 

D. Maurath, M. Ortmanns, Y. Manoli 

High Efficiency, Low-Voltage and 

self-Adjusting charge Pump with 

Enhanced Impedance Matching 

52 


A. Shahein, M. Becker, N. Lotze, 


optimized scheme for Power-ot-Two 

Coefficient Approximation for Low 

Power Decimation Filters in sigma- 

Delta ADcs 

pp. 787-790 

S. Trendelenburg, D. De Dorigo, 

J. Becker, Y. Manoli 

Instantiation of higher order continuous-Time 

Filters on a Field 

Programmable Analog Array 

F. Henrici, C. Peters, J. Becker, 


reliability study of single-Poly 

Floating Gates in 0.13 µm cMos for 

use in Field Programmable Analog 

Arrays 

C. Peters, M. Ortmanns, Y. Manoli 

Fully cMos Integrated Active 

Rectifier without Voltage Drop 

IEEE InTErnATIonAL sYMPosIuM 

on LoW-PoWEr ELEcTronIc 

DEVIcEs 2008 (IsLPED), 11.-13. 

AuGusT 2008, BAnGALorE, InDIA 

N. Lotze, M. Ortmanns, Y. Manoli 

Variability of flip-flop timing at subthreshold 

voltages 

EurosEnsors XXII, 07.-10. sEP- 

TEMBEr 2008, DrEsDEn, GErMAnY 

A. Kloke, B. Biller, S. Kerzenmacher, 

U. Kräling, R. Zengerle, F. von Stetten 

A single layer biofuel cell as potential 

coating for implantable low 

power devices 

pp. 1416-1419 

G. Erdler, I. Freund, L. Uhl. M. Kuhl, 

Y. Manoli, M. Frank, C. Müller, 

H. Reinecke 

chip integrated PEM fuel cell cascades 

as on chip power supply 

P. Gieschke, Y. Nurcahyo, M. Herrmann, 

M. Kuhl, . Ruther, O. Paul 

Integrated stress mapping chip 

with 32 piezoresistive field effect 

transistors 

rEPM, 09. sEPTEMBEr 2008, 

KrETA, GrEEcE 

C. Blank, D. Rosliakov, F. Beyer, 

B. Pawlowski, G. Aslanidis, 

M. Dobmeier, P. Nommensen 

Photosensitive magnetic polymer 

films 

4M nETWorK oF EXcELLEncE, 

09.-11. sEPTEMBEr 2008, cArDIFF, 

WALEs 

C. Blattert, C. Müller, H. Reinecke 

Editors: S. Dimov and W. Menz 

Micromachined silicon electrodes 

for electrochemical micromachining 

pp. 153-156 

IsPc KonFErEnZ 2008, 

15.-19. sEPTEMBEr 2008, GAr- 

MIsch- PArTEnKIrchEn, 

GErMAnY 

U. Stöhr, A. Dohse, P. Hoppe, 

M. Thomas, K. Kadel, H. Reinecke 

Multi-layer photo resist stamps for

selective plasma treatment in micro- 

meter scales 

U. Stöhr, A. Dohse, M. Thomas, 

H. Reinecke, C.-P. Klages 

Porous gas inlets for patterned 

suface coating with microplasmas 

at atmospheric pressure 

3rD WorKshoP on MuLTI- 

AnALYTE BIosEnsors, 18.-19. 

sEPTEMBEr 2008, AThEns, 

GrEEcE 

L. Naegele, A. Schoth, C. Mueller, 

H. Reinecke 

Multifunctional hybride Packaging 

of Biosensors 

ADVAncEs In rADIo scIEncE, 

coPErnIcus PuBLIcATIons, 

21.-23. sEPTEMBEr 2008, MILTEn- 

BErG, BAYErn, GErMAnY 

A. Buhmann, M. Keller, M. Maurer, 

M. Ortmann, Y. Manoli 

Ein unsecented Kalman Filter zur 

schätzung von schaltungsnichtidealitäten 

eines zeitkontinuierlichen 

sigma-Delta Wandlers mit 

impliziter Dezimation 

13Th AnnuAL conFErEncE oF 

ThE IFEss, 21.-25. sEPTEMBEr 

2008, FrEIBurG, GErMAnY 

P. Ruther, A. Aats, O. Frey, S. Herwik, 

S. Kisban, K. Seidl, S. Spieth, 

A. Schumacher, M. Koudelka-Hep, 

O. Paul, T. Stieglitz, R. Zengerle, 

H. Neves 

The neuroProbes Project – Multi- 


functional Probe Arrays for neural 

recording and stimulation 

KLEInhEuBAchEr TAGunG, 

21.-23. sEPTEMBEr 2008, MILTEn- 

BErG, BAYErn, GErMAnY 

M. Afifi, Y. Manoli, M. Ortmanns 

non-Idealities Analysis & compensation 

in a Tunable Bandpass continuous 

Tim sigma- Delta Modular for 

FM Digital receiver 

4. InTErnATIonALEs ForuM 

MEchATronIK 2008, 22.-23. 

sEPTEMBEr 2008, sTuTTGArT, 

GErMAnY 

D. Spreemann, P. Becker 

Energieautarke sensorik im Kraftfahrzeug 

gespeist aus einem elektromagnetischen 


14. hEILIGEnsTäDTEr KoLLo- 

QuIuM – TEchnIschE sYsTEME 

FÜr DIE LEBEnsWIssEnschAFTEn, 

22.-24. sEPTEMBEr 

2008, hEILIGEnsTADT, GErMAnY 

A. Kloke, S. Rubenwolf, C. Bücking, 

J. Gescher, S. Kerzenmacher, 


Bausatz für einen modularen Miniatur-Bioreaktor 

und seine Anwendung 

als elektrochemische Testzelle 

für Bio-Brennstoffzellen 

pp. 303-310 

S. Kerzenmacher, S. Zehnle, T. Volk, 

D. Jansen, F. von Stetten, R. Zengerle 

Autarke Energieversorgung eines 

herzschrittmachers mittels Gluko- 

sebrennstoffzelle und effizientem 

Dc-cD-Wandler 

Tagungsband, pp. 397-404 

D. Mark, M. Focke, B. Faltin, 

J. Ducrée, R. Zengerle, F. von Stetten 

nukleinsäurediagnostik auf der Bio- 

Disk Plattform 

Tagungsband, pp. 321-328 

MInAT hoTsPoTs 2008, 07.-09. 

oKToBEr 2008, sTuTTGArT, 

GErMAnY 

G. Erdler, L. Uhl, M. Kuhl, Y. Manoli, 

M. Frank, C. Müller, H. Reinecke 

Intelligent monolithic integrated fuel 

cell cascades including hydrogen 

storages-I2Brenn 

ThE 12Th InTErnATIonAL con- 

FErEncE on MInIATurIZED 

sYsTEMs For chEMIsTrY AnD 

LIFE scIEncE (µTAs 2008), 12.-16. 

ocToBEr 2008, sAn DIEGo, 

cALIFornIA, usA 

J. Steigert, M. Strasser, O. Brett, 

N. Wangler, W. Streule, P. Koltay, 

M. Daub, R. Zengerle 

A modular dispensing system for 

leakage-free picoliter droplet 

release in liquid environments 

pp. 360-362 

M. Focke, B. Faltin, T. Hösel, 

C. Müller, J. Ducrée, R. Zengerle, 

F. von Stetten 

Blow molding of polymer foils for 

rapid prototyping of microfluidic 

cartridges, pp. 988-990 

53

54 



& workshops 

N. Wangler, O. Brett, M. Laufer, 

M. Straßer, A.Dovzhenko, K. Voigt, 

K. Palme, M. Daub, R. Zengerle, 

J. Steigert 

Discrete stimulation of single 

protoplast cells by highly resolved 

drug release 

pp. 1172-1174 

S. Lutz, P. Lang, I. Malki, D. Mark, 


Lab-on-a-chip cartridge for processing 

of immunoassays with 

integrated sample preparation 

pp. 1759-1761 

T. Metz, L. Riegger, C. Ziegler, 

R. Zengerle, P. Koltay 

Pressure characteristics modelling 

for rapid design of capillary microfluidic 

systems 

pp. 1354-1356 

S. Lutz, V. Reitenbach, D. Mark, 


unidirectional shake-mode for 

mixing highly wetting fluids on 

centrifugal platforms 

pp. 748-750 

sYMPosIuM Zur EröFFnunG 

DEr KnMF, 13.-14. oKToBEr 

2008, KArLsruhE, GErMAnY 

H. Reinecke 

Fundamental aspects of micro and 

nano manufacturing 

h2 EXPo, 22. oKToBEr 2008, 

hAMBurG, GErMAnY 

M. Götz, M. Ashauer, M. Storz, 

R. Zengerle 

closed Loop controlled Liquid 

Dosing system 

8Th InTErnATIonAL WorKshoP 

on MIcro AnD nAnoTEchno- 

LoGY For PoWEr GEnErATIon 

AnD EnErGY conVErsIon APPLIcATIons 

(PoWEr MEMs), 09.-12. 

noVEMBEr 2008, sEnDAI, JAPAn 

S. Kerzenmacher, S. Zehnle, T. Volk, 

D. Jansen, F. von Stetten R. Zengerle 

An efficient low-power dc-cd 

converter enables operation of a 

cardiac pacemaker by an integrated 

glucose fuel cell 

pp. 189-192 

C. Peters, D. Maurath, W. Schock, 

Y. Manoli 

novel electrically tunable mechanical 

resonator for energy harvesting 

T. Hehn, C. Peters, F. Hagedorn, 


A cMos Integrated Interface for 

Piezoelectric Generators 

pp. 457-460 

D. Maurath, M. Ortmanns, Y. Manoli 

Generic scheme for Designing an 

Adaptive Load Input Matching 

charge Pump 

D. Spreemann, A. Willmann, 

B. Folkmer, Y. Manoli 

characterization and in-situ test of 

vibration transducers for energyharvesting 

in automobile 

D. Spreemann, B. Folkmer, Y. Manoli 

comparative study of electromagnetic 

coupling architectures for 

vibration energy harvesting devices 

5. VDI GMM WorKshoP 

EnGErGIEAuTArKE sYsTEME, 

12.-13. noVEMBEr 2008, DÜssEL- 

DorF, GErMAnY 

H. Koub, D. Hoffmann, B. Folkmer, 

Y. Manoli 

capacitive Energy harvesters 

D. Maurath, C. Peters, T. Hehn, 

N. Lotze, M. Sherif, D. Mintenbeck, 

P. Becker, Y. Manoli 

Low-Power Electronics in 

Autonomous systems 

D. Spreemann, B. Folkmer, Y. Manoli 

A Market research overview of 

Inductive Vibration Transducers 

IEEE norchIP, 17.-18. noVEMBEr 

2008, TALLInn, EsTLAnD 

F. Henrici, J. Becker, M. Ortmanns, 

Y. Manoli 

A switchable Folded-cascode oTA 

without Transmission Gates in the 

signal Path 

C. Peters, M. Ortmanns, Y. Manoli 

CMOS Integrated Active Rectifier 

with Temperature Independent 

Efficiency

4Th EuroPEAn conFErEncE oF 

ThE InTErnATIonAL FEDErATIon 

For MEDIcAL AnD BIoLoGIcAL 

EnGInEErInG (EMBEc), 23.-27. 

noVEMBEr 2008, AnWErPEn 

J. Steigert, N. Wangler, O. Brett, 

M. Straßer, M. Laufer, M. Daub, 

R. Zengerle 

Pico-Injector for the Discrete 

chemical stimulation of Individual 

cells with a high Temporal and 

spatial resolution 

pp. 1434-1437 

S. Spieth, A. Schumacher, K. Seidel 

K. Hiltmann, S. Haeberle, 

R. McNamara, J. W. Dalley, 

S. A. Edgley, P. Ruther, R. Zengerle 

robust microprobe systems for 

simultaneous neural recording and 

drug delivery 

pp. 2426-2430 

E. Fiedler, M. Schuettler, C. Henle, 

R. Zengerle, T. Stieglitz 

Integration of Microfluidic Channels 

into Laser-Fabricated neural Electrode 

Arrays 

pp. 2431-2434 

S. Kerzenmacher, U. Kräling, 


A Binderless Glucose Fuel cell with 

Improved chemical stability Intended 

as Power supply for Medical 

Implants 

pp. 2379-2384 


S. Herrlich, S. Ziolek, H. Höfemann, 

R. Zengerle, S. Haeberle 

Adjustable Diffusion Barrier for 

controlled Drug release in spastic 

and Pain Therapy 

pp. 2368-2371 

A. Schumacher, T. Goettsche, 

S. Haeberle, T. Velten, O. Scholz, 

A. Wolff, B. Beiski, S. Messner, 

R. Zengerle 

Intraoral Drug Delivery Microsystem 

pp. 2352-2355 

M. Vosseler, M. Jugl, D. Hradetzky, 

S. Messner, R. Zengerle 

Integration of microneedle-arrays 

and micro pumps in disposable and 

cheap drug delivery devices 

nEuroscIEncE2008, 

19. noVEMBEr 2008, WAshInGTon 

D.c., usA 

S. Spieth, A. Schumacher, K. Seidl, 

K. Hiltmann, S. Haeberle, 

R. McNamara, J.w: Dalley, 

T. Holtzman, S.A. Edgley, P. Ruther, 

R. Zengerle 

Microprobe systems for neural 

recording and drug delivery 

1sT EuroPEAn conFErEncE on 

MIcroFLuIDIcs , 

10.-12. DEcEMBEr 2008, BoLoGnA 

P. Koltay, R. Zengerle, Ch. Ziegler 

coarse grid modelling of capillary 

driven two-phase flow in direct 

methanol fuel cells 

55

56 


erteilte Patente & Gebrauchsmuster 

PATEnTE 

Blasenfrei befüllbarer Fluidkanal 

(DE 10325110) 

Patent in Deutschland 

Drehratensensor mit entkoppelten 

orthogonalen Primär- und sekundärschwingungen 

(DE19641284) 

Patent in Deutschland, Europa, USA, 

Japan 

Drehratensensor und Drehratensensorsystem 

(EP 1309834) 

Patent in Europa 

Feuchtesensor nach dem Taupunktprinzip 

auf Basis einer dünnen 

Menbran (DE10113190) 


Fluidhandhabungsvorrichtung mit 

Formatwandlung (EP1171232) 

Patent in Europa, USA, Australien, 

Japan, Kanada 

Mechanischer oszillator und Verfahren 

zum Erzeugen einer mechanischen 

schwingung (DE 19811025) 


schattenmaske (DE 10035244) 


Variabler Flusswiderstand 

(DE 10254312) 


Ventil (DE102006005517) 


Verfahren und Vorrichtung zum 

herstellen von Lötverbindungen 

(DE 10255088) (Gemeinsames Patent 

mit einem Industrieunternehmen) 


Verfahren und Vorrichtung zum 

simulieren einer Drehrate und Verwendung 

von simulierten Drehraten 

zur initialen Kalibrierung von Drehratensensoren 

oder zur In-Betriebnachkalibirerung 

von Drehratensensoren 

(DE 10321962) 


Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung 

von analogen Ausgangssignalen 

von kapazitiven sensoren 

(DE 10059775) 

Patent in Deutschland, USA 

Verfahren zum Laserlöten von 

halbleiterchips (DE19850595) 


Verfahren zum selektiven Verbinden 

von substraten (DE10239306) 

(Gemeinsames Patent mit einem 

Industrieunternehmen) 


Verfahren zur berührungslosen 

Temperaturmessung sowie 

Detektorkopf zur berührungslosen 

Temperaturmessung 

(DE10035343) 


Verfahren zur herstellung eines 

Fluidelements, Fluidbauelement 

und Analysevorrichtung 

(DE10060433) (Gemeinsames Patent 



Vibrationswandler (DE 

102005056941) 


Vorrichtung und Verfahren zum 

Aufbringen einer Mehrzahl von 

Mikrotröpfchen auf ein substrat (EP 

1212133) 

Patent in Europa, China, Hong Kong, 

Kanada 

Vorrichtung und Verfahren zum 

Thermokompressionsbonden und 

Thermokompressionsbonden 

(EP0947281) 

Patent in Europa (gemeinsames Patent 


Vorrichtung und Verfahren zur 

Erzeugung eines Gemenges von 

zwei ineinander unlösbaren Phasen 

(DE 102005048259) 


Vorrichtung zur regelung eines 

Massestromes (DE102007022782) 


DEuTschE GEBrAuchsMusTEr 

Mechanisch-Elektrischer Generator 

(DE202006004580) 

Mikromechanischer Beschleunigungssensor 

(DE29622968) 

Verfahren zur herstellung eines 

Fluidelements, Fluidbauelement 

und Analysevorrichtung 

(DE20020606) (Gemeinsames 

Gebrauchsmuster mit einem Industrieunternehmen) 


(DE102005018668) 

Stand: 01/2009

Messen & Veranstaltungen 


Innovative F&E-Aktivitäten der 

Mikrosystemtechnik 

12.-13.03.2008 

Villingen-schwenningen 

sensor + Test 

06.-08.05.2008 

nürnberg 

MinaT 

07.-09.10.2008 

stuttgart 

Electronica 

11.-14.11.2008 

München 

hannover Messe Industrie 

21.-25.04.2008 

hannover 

Thyssen Krupp Ideenpark 

16.-25.05.2008 

stuttgart 

BioTechnica 

07.-09.10.2008 

hannover 

comPaMed 

19.-21.11.2008 

Düsseldorf 

57

Coriolis-Mikroreaktor 

Strukturierter Wafer 

Dosiersystem für Flüssigkeiten 

58 

Applikations-Labor 

Reinraum 

Elektronenrastermikroskop (REM)

IMPreSSUM 

redaktion 

Gestaltung 

Druck 

Mitarbeiter der Bereiche 

Moritz Faller 

Monika Teichner 

Moritz Faller 

Müller Offset Druck 

Villingen-Schwenningen 

© Copyright HSG-IMIT 2009 

59

hsG-IMIT • Institut für Mikro- und Informationstechnik der hahn-schickard-Gesellschaft e.V. 

Wilhelm-Schickard-Str. 10 • D-78052 Villingen-Schwenningen

HSG-IMIT Jahresbericht 2008 - Institut für Mikro- und ...

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