Portal:Mikroelektronik/Galerie

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Siebdruckgewebe und Farbauftrag

Der Siebdruck ist ein Druckverfahren, bei dem die Druckfarbe mit einer Gummirakel durch ein feinmaschiges Gewebe hindurch auf das zu bedruckende Material gedruckt wird. An denjenigen Stellen des Gewebes, wo dem Druckbild entsprechend keine Farbe gedruckt werden soll, werden die Maschenöffnungen des Gewebes durch eine Schablone farbundurchlässig gemacht.

Im Siebdruckverfahren ist es möglich, viele verschiedene Materialien zu bedrucken, sowohl flache (Folien, Platten etc.) als auch geformte (Flaschen, Gerätegehäuse etc.). Dazu werden je nach Material spezielle Druckfarben eingesetzt. Hauptsächlich werden Papiererzeugnisse, Kunststoffe, Textilien, Keramik, Metall, Holz und Glas bedruckt. Das Druckformat reicht – je nach Anwendung – von wenigen Zentimetern bis zu mehreren Metern. Ein Vorteil des Siebdrucks besteht darin, dass durch verschiedene Gewebefeinheiten der Farbauftrag variiert werden kann, so dass hohe Farbschichtdicken erreicht werden können. Im Vergleich zu anderen Druckverfahren ist die Druckgeschwindigkeit jedoch relativ gering. Der Siebdruck wird hauptsächlich im Bereich der Werbung und Beschriftung, im Textil- und Keramikdruck und für industrielle Anwendungen eingesetzt.

Der Siebdruck wird neben dem Hochdruck, dem Tiefdruck und dem Flachdruck (Offsetdruck) auch als Durchdruck bezeichnet, da die druckenden Stellen der Siebdruckform farbdurchlässig sind. Der Siebdruck gilt historisch gesehen als viertes Druckverfahren.

Verschiedene USB-Stecker; von links nach rechts: Typ A, Typ B, Typ Mini-B 5-polig (Standard), Typ Miniatur-B 4-polig (Mitsumi), Typ Miniatur-B 4-polig (Aiptek)

Der Universal Serial Bus (USB) [ˌjuːnɪˈvɜːsl ˈsɪɹiəl bʌs] ist ein bit-serielles Datenübertragungssystem zur Verbindung eines Computers mit externen Geräten. Mit USB ausgestattete Geräte oder Speichermedien, wie etwa USB-Speichersticks, können im laufenden Betrieb miteinander verbunden (Hot Plugging) und angeschlossene Geräte sowie deren Eigenschaften automatisch erkannt werden. Vor der Einführung von USB gab es eine Vielzahl verschiedener Schnittstellentypen mit unterschiedlichsten Steckern zum Anschluss von Zubehör und Peripheriegeräten an Heim- und Personal Computer. Fast alle diese Schnittstellenvarianten wurden durch USB ersetzt, was für die Anwender Vereinfachungen mit sich brachte, die jedoch durch die Vielzahl an unterschiedlichen USB-Steckern und -Buchsen wieder teilweise relativiert wurden. USB wurde 1996 mit einer maximalen Datenübertragungsrate von 12 Mbit/s als USB 1.0 eingeführt. Im Jahr 2000 ist Version USB 2.0 mit 480 Mbit/s spezifiziert worden. Bei dem 2014 eingeführten Standard USB 3.1 Gen 2 beträgt die maximale Brutto-Datenübertragungsrate für SuperSpeed+ 10 Gbit/s.

Lesenswerte Artikel
Hochempfindlicher CCD-Sensor für die Astronomie

Ein CCD-Sensor ist ein Charge-coupled Device, ein elektronisches Bauteil, das als Sensor ausgelegt ist. CCDs wurden im Jahr 1969 eigentlich zur Datenspeicherung entworfen. Es wurde jedoch schnell bemerkt, dass diese Bauteile lichtempfindlich sind und ein zur eingestrahlten Lichtmenge proportionales Signal ausgeben. Bereits 1970 wurde ein solcher CCD-Sensor gebaut, und 1975 wurden die ersten CCDs mit einer für Fernsehkameras ausreichenden Anzahl an Bildpunkten hergestellt. Seit ca. 1983 werden CCD-Sensoren als Bildsensoren in der Astronomie und der Satellitenfernerkundung eingesetzt.

Zweidimensionale CCD-Sensoren werden in Videokameras und Digitalkameras, eindimensionale Arrays (CCD-Zeilensensoren) u. a. in Faxgeräten, Spektrometern, Scannern und Barcodelesern eingesetzt.

Für die Erfindung des CCD-Sensors wurden Willard Boyle und George E. Smith 2009 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Silizium-Brückengleichrichter; links unten ein Selen-Gleichrichter in Flachbauweise

Gleichrichter werden in der Elektrotechnik und Elektronik zur Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung verwendet. Sie bilden, neben Wechselrichtern und Umrichtern, eine Untergruppe der Stromrichter. Um Wechselanteile zu bedämpfen, wird die gleichgerichtete Spannung üblicherweise mit Hilfe von Kondensatoren geglättet.

Eine Gleichrichtung dient zum Beispiel zur Versorgung gleichstrombetriebener elektrischer Verbraucher aus dem Wechselstromnetz oder zur Verbindung weit entfernter Stromnetze oder der Kopplung nicht synchroner Stromnetze über Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung.

Die Gleichrichtung erfolgt meist ungesteuert durch Halbleiterdioden bei einem Wirkungsgrad bis zu 95 %. Aktive elektronische Bauteile, wie Thyristoren, erlauben durch Phasenanschnittsteuerung eine gesteuerte Gleichrichtung. Feldeffekttransistoren (MOSFETs) werden bei Synchrongleichrichtern verwendet – insbesondere bei der Gleichrichtung kleiner Spannungen und großer Ströme – und gestatten aufgrund der geringeren Durchlassspannung eine höhere Effizienz, als mit Halbleiterdioden möglich wäre.

Bei der Immersionslithographie durchquert die Ultraviolettstrahlung von oben ein System von Linsen (1.) und einen dünnen Flüssigkeitsfilm (2.; hier Wasser), bevor es den Fotolack auf der Oberseite des Wafers (3.) erreicht.

Die Immersionslithografie ist eine Technik im Produktionsprozess der Mikroelektronik zur schärferen Abbildung bei der fotolithografischen Strukturierung. Die Technik nutzt dabei dasselbe Prinzip wie die Immersionsmikroskopie, sie dient aber nicht der Betrachtung eines Objekts, sondern der verkleinerten Projektion einer auf einer Fotomaske vorhandenen Struktur in eine Fotolackschicht, vgl. Fotolithografie (Halbleitertechnik). Es handelt sich dabei um eine Verbesserung der Projektionsbelichtung, bei der die Luft im Spalt zwischen der letzten Linse und der Wafer-Oberfläche durch eine Immersionsflüssigkeit (transparente Flüssigkeit mit möglichst hohem Brechungsindex) ersetzt wird. Dies erlaubt im Vergleich zu bauähnlichen Anlagen ohne Immersionsmedium die Herstellung von kleineren Strukturen, da eine größere numerische Apertur (NA) und Abbildungstiefe (engl. depth of focus, DOF) erreicht werden.

Die Einführung der Immersionslithografie ermöglichte es, bestehende Lithografiesysteme (Kombination aus Linsensystem, Fotomasken, Fotolacke usw.) auf Basis von ArF-Excimerlasern – nach deren Wellenlänge auch 193-nm-Lithografie genannt – weiterhin zu nutzen und dennoch kleinere Strukturen zu fertigen. Damit konnte die Einführung kostenintensiver und noch nicht für die industrielle Massenproduktion tauglicher Alternativen, wie die EUV- oder Elektronenstrahllithografie, vorerst weiter verschoben werden. In der Evolution der Lithografiesysteme ist es nach derzeitigem Wissen das letzte, das auf Brechung basiert.

Die Immersionslithografie ist die gängigste Technik, um integrierte Schaltkreise mit Strukturgrößen von 28 nm bis zu 10 nm in der industriellen Massenproduktion zu fertigen und stellt damit eine Schlüsseltechnik für die Herstellung von Produkten der Mikroelektronik wie Hauptprozessoren von Computern, System-on-a-Chip von Smartphones usw. dar.

Schematische Darstellung einer Beispielprozessfolge

Das Lift-off-Verfahren (englisch lift-off technique) ist in der Halbleiter- und Mikrosystemtechnik eine Prozessfolge zur Herstellung einer meist metallischen Mikrostruktur. In einem ersten Prozessschritt werden dabei strukturierte dünne Schichten auf der Oberfläche von Substraten wie beispielsweise Wafern erzeugt. Auf diese strukturierte Opferschicht wird dann das Zielmaterial ganzflächig abgeschieden. Jene Bereiche, in denen sich das Zielmaterial auf der Opferschicht befindet, werden anschließend durch einen weiteren Prozessschritt entfernt, und die verbliebenen Strukturen bilden die gewünschte Mikrostruktur. Die Größe der mit dem Lift-off-Verfahren herstellbaren Strukturen reicht von einigen zehn Nanometern bis zu Zentimetern, wobei die typischen Strukturgrößen im Mikrometerbereich liegen. Eingesetzt wird das Verfahren unter anderem zur Herstellung von Leiterbahnebenen oder Kontaktflächen bei der Fertigung von integrierten Schaltungen (ICs) und Mikrosystemen. Im Gegensatz zu diesem additiven bzw. aufbauenden Verfahren stehen die subtraktiven Verfahren, bei denen zuerst ganzflächig eine homogene Schicht des Zielmaterials auf dem Substrat abgeschieden wird und die spätere Struktur durch Ätzen dieser Schicht entsteht.

Verbrauch von Silizium bei der thermischen Oxidation

Die thermische Oxidation von Silizium ist in der Halbleitertechnik ein Beschichtungsverfahren, bei dem auf einem einkristallinen Siliziumsubstrat (beispielsweise einem Silizium-Wafer) eine dünne Schicht aus amorphen Siliziumdioxid aufgebracht wird. Es wird unter anderem bei der Herstellung von mikroelektronischen Schaltungen eingesetzt. Der Beschichtungsprozess basiert auf einer chemischen Reaktion von Sauerstoff und Silizium bei Temperaturen über 1100 °C. Bei sehr kurzen Prozesszeiten nennt man das Verfahren auch „Rapid Thermal Oxidation“ (RTO, dt.: schnelle thermische Oxidation), das zur Erzeugung von sehr dünnen Oxidschichten (< 2 nm) dient. Ein ähnliches Verfahren ist die Erzeugung einer thermischen Siliziumnitrid-Schicht auf einem Siliziumsubstrat bei hohen Temperaturen.

Querschnitt durch MOS-Feldeffektransitoren wie sie Anfang der 2000er Jahre aktuell waren.

Ein Transistor ist ein elektronisches Halbleiter-Bauelement zum Steuern oder Verstärken meistens niedriger elektrischer Spannungen und Ströme. Er ist der weitaus wichtigste „aktive“ Bestandteil elektronischer Schaltungen, der beispielsweise in der Nachrichtentechnik, der Leistungselektronik und in Computersystemen eingesetzt wird. Besondere Bedeutung haben Transistoren – zumeist als Ein/Aus-Schalter – in integrierten Schaltkreisen, was die weit verbreitete Mikroelektronik ermöglicht.

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