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Vortrag

WEB Additive Keramikfertigung für Anwendungen mm und sub-mm Wellenlängenbereich

Mittwoch (13.05.2020)
12:15 - 12:30 Uhr Raum 1
Bestandteil von:


mm Wellentechnologien ermöglichen heute für signalverarbeitende Systeme nicht nur Mobilfunk und W-Lan Netze mit Gigabit Datenraten, sondern auch radarbasierte ACC Abstandsregeltempomate, Nachsichtgeräte oder Körperscanner. Zukünftig werden sich durch den Einsatz von sub-mm oder auch THz-Wellen signalverarbeitende Systeme dahingehend weiterentwickeln, dass beispielsweise durch mobile Materialtransceiver nicht nur sub-mm genau Ortung, sondern auch das Erstellen von hochpräzisen Topologie- und Materialkarten möglich sein wird, was eine Vielzahl von neuen Anwendungen erschließt.

 

Im Rahmen dieser Entwicklung stoßen klassische subtraktive Fertigungstechnologien für Anwendungsbereiche wie Wellenleiter, Resonatoren oder Linsenstrukturen durch die Notwendigkeit für Dreidimensionalität mit Größenordnungen im sub-500µm Bereich an Ihre Grenzen. Dies gilt vor allem mit Hinblick auf die Multikomponentenintegration für komplexe Anwendungen, wie beispielsweise Phasenschieber-Arrays mit integrierten Wellenleitern. Hierbei sind klassische subtraktive Fertigungstechnologien, für die die notwendigen Komponenten oft einzeln hergestellt werden müssen, durch Justagegenauigkeiten und Intermodulationsverluste an den Komponentengrenzflächen limitiert.

 

Die additive Keramikfertigung bietet für diese Problematik mittels „Lithography-based Ceramic Manufacturing” (LCM) eine potentielle Lösung. Die LCM-Technologie ermöglicht eine hohe Pixelauflösung im sub 50µm Bereich und einstellbare Keramikdichten von bis zu über 99%. Diese Randbedingungen sind gute Vorrausetzungen um die notwendige monolithische Multikomponentenintegration im sub-mm Bereich möglich zu machen. Mit diesem Beitrag demonstrieren wir die Implementierung einer ersten Anwendung für den mm-Wellenlängenbereich, und zeigen die Funktionsweise von Resonatorstrukturen aus Al2O3 für 90 und 230GHz. Die aus S-Parameter Messungen ermittelten hohen belasteten Resonatorgüten von je 486 und 376, sprechen für die hohe Materialqualität der additiv hergestellten Keramik. Die weiterhin stabile elektromagnetische Funktionalität der Bauteile bis zu Temperaturen von über 120°C, sowie die erreichte hohe Strukturechtheit sprechen für das Potential der LCM Technologie für Anwendungen im mm und auch sub-mm Wellenlängenbereich.

Sprecher/Referent:
Prof. Dr. Niels Benson
Universität Duisburg-Essen
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Masoud Sakaki
    Universität Duisburg-Essen
  • Alejandro Jimanéz Sáez
    TU Darmstadt
  • Dr. Martin Schüßler
    TU Darmstadt
  • Prof. Dr. Rolf Jakoby
    TU Darmstadt