Miniaturisierung Die Batterie auf dem Chip integriert

Mit der Miniaturisierung von elektronischen Bauelementen lassen sich auch immer kleinere Systeme entwickeln. Das bringt neue Probleme mit sich, zum Beispiel das der Energieversorgung. Forscher aus Chemnitz und Dresden haben dafür nun eine Lösung gefunden.

Dazu haben die Forscher von der TU Chemnitz und dem Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden eine Art Miniatur-Batterie entwickelt. Sie besteht wie andere Batterien auch, aus gewickelten Mehrfachschichten.

Bei der Herstellung der Batterien werden die verschiedenen Lagen auf eine Oberfläche abgeschieden. Diese Lagen sind in sich verspannt, ähnlich wie bei Farbe die auf eine Tür gestrichen wird und wieder abplatzen kann. Mit einem Ätzverfahren können die Forscher die Schichten gezielt ablösen, das heißt, sie können Anzahl der Wicklungen und geometrische Abmessung der Batterie kontrollieren. Beim Ablösen rollt sich die Lage dann zusammen (siehe Bild). Je nach Dicke und Zusammensetzung der abgeschiedenen Schichten, lässt sich dabei die Kapazität der Batterie genau einstellen.

Mit diesem Verfahren lassen sich Batterien fertigen, die wenige µm bis mehrere mm groß sein können. Da sich dieses Verfahren auch in die Halbleiterfertigung integrieren lässt, wäre es möglich, so eine Mini-Batterie direkt auf dem Chip unterzubringen. Sinnvoll wäre das zum Beispiel für eine Notstromversorgung des Chips. Außerhalb des Halbleiterfertigungs-Prozesses, lassen sich diese Batterien auch als eigenständiges SMD-Bauteil herstellen. Eine weitere Möglichkeit ist die Energieversorgung von Mikro- oder Nanosystemen. Kleine Roboter für die Medizin oder Sensoren könnten so versorgt werden.

Prof. Dr. Oliver G. Schmidt, Leiter der Forschergruppe, schätzt, dass dieses Verfahren in 5 bis 10 Jahren marktreif sein könnte.