Mikrokontaktierung in der Medizintechnik

Miniaturisierung spielt in der Medizintechnik eine herausragende Rolle. Vor allem in Hinblick auf minimal-invasive Chirurgie oder implantierbare Geräte sind sehr kleine Abmessungen der eingesetzten Werkzeuge, Aktoren und Sensoren unabdingbar. Einhergehend mit den immer weiter schrumpfenden Abmessungen, müssen auch die Folgetechnologien der Aufbau- und Verbindungstechnologie (AVT) an die neuen Anforderungen angepasst werden.

Ziel der Forschungsarbeit ist es, die elektrische Kontaktierung von medizintechnischen Produkten zu optimieren. Dabei werden die bakannten Technologien auf ihre Einsatzfähigkeit und Wirtschaftlichkeit hin untersucht und eine Empfehlung für die jeweiligen Anwendungsbereiche gegeben. Als Bewertungskriterien werden unter anderem die minimale Anschlussgröße, Langzeitstabilität, sinnvolle Anschlusslänge und Biokompatibilität untersucht.

Die ausgewählten Technologien werden am Beispiel des Kraftsensors für einen Haptischen Führungsdraht und an Zungendrucksensorarrays angewendet und überprüft. Auf Basis der Ergebnisse sollen neuartige Verfahren zur Mikrokontaktierung entwickelt werden, welche möglichst große Anwendungsspektren abdecken.

Die Abbildung oben Links zeigt die Kontaktierung eines Mikro-Kraftsensors
mit isotrop leitfähigem Klebstoff. Mit Hilfe eines galvanischen Prozesses kann die Oberfläche der Schnittkante des isolierten Kupferdrahtes vergrößert werden. Durch chemische Abscheidung von Gold ist ein für das leitfähige Kleben notwendiges edles Kontaktsystem auf einem unedlen Leiter möglich.

Im Rahmen des Projekts AdRIA untersucht Herr Rossner in Kooperation
mit dem Institut für Druckmaschinen und Druckverfahren (IDD) Varianten,
wie sehr dünne (d <10 µm) gedruckte und geprägte Leiterbahnen kostengünstig und zuverlässig elektrisch angeschlossen werden können. Diese sehr dünnen metallischen Schichten können als Sensorstrukturen oder Leiterbahnen in adaptiven oder strukturintegrierten Systemen zum Einsatz kommen. Die Abbildung oben rechts zeigt eine dünne Goldfolie (< 100 nm), welche bedseitig isoliert ist. Diese kann durch die Strukturierung der Kontaktflächen mit Mikrodrähten durch einen Prägeprozess mit einer Heißsiegelpresse aufgebracht und gleichzeitig kontaktiert werden.

Die Abbildung unten zeigt die Kontaktierung, eines sehr kleinen Kraftsensors (200 x 200 x 600 µm³) mit sehr kleinen Kontaktflächen (50 x 50 µm²) mit Hilfe der Drahtbondtechnologie.

Ergebnisse

Kontakt

Technische Universität Darmstadt

Institut für Elektromechanische Konstruktionen

Mess- und Sensortechnik

Dipl.-Ing. Tim Rossner

S3/06 110
Merckstraße 25
64283 Darmstadt

+49 6151 16-3296
+49 6151 16-4096

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