#INNOHubs: Fascinace čistého prostoru na Fraunhofer IISB

© beton media / Evropská metropolitní oblast Norimberk / © beton media / Evropská metropolitní oblast Norimberk

Kevin Ehrensberger dokončil svůj výcvik jako mikrotechnolog v Fraunhofer IISB v září 2021. S kolegyněmi Nadine Riek a Stefanie Schickedanz má něco společného: „Chtěl jsem také pracovat rukama, dělat něco s odkazem na realitu.“ Slovo „také“ je v této větě zásadní. Aby mohli vykonávat svůj povolání, mikrotechnologové se jak teoreticky, tak prakticky hluboce ponoří do mikro- a nanostruktur počítačových čipů a polovodičových součástek. Stefanie Natzer, školitelka v Fraunhofer IISB, vysvětluje, proč má toto pestré povolání tak velkou budoucnost: „Mikrotechnologové vědí, jak tyto malé zázraky vyrábět, a prakticky zažívají pokrok v technologiích v reálném čase.“

Jako mikrotechnolog patříte k exkluzivnímu klubu

Od mobilních telefonů přes systémy nabíjení baterií a auta až po letadla a satelity – digitalizace a internet věcí pohánějí vývoj stále výkonnějších součástek a komponent. Také poptávka po efektivně přepínajících výkonnostních součástkách pro přeměnu elektrické energie roste. Zde má své zaměření Erlangův institut Fraunhofer pro integrované systémy a technologii součástek IISB. S výzkumem a vývojem v oblasti výkonové elektroniky, polovodičové technologie a materiálů podporuje důležité odvětví, jako je energetika, fotovoltaika nebo elektromobilita.

Na Fraunhofer IISB je šest technických oddělení. Nadine je jednou z aktuálně sedmi učňovských mikrotechnologů a právě se učí v laboratoři konstrukce a spojování AVT, jak se montují elektronické součástky a osazují plošné spoje. Online výběrové řízení na místo učně ji spontánně zaujalo. „Povolání je ještě mladé. Poté se nevyhledává cíleně. Jsme už docela exkluzivní klub,“ říká Nadine. Pouze 17 učňů z celé Bavorska sedí společně s ní ve třídě učňovské školy.

S vášní pro chemii splnila velkou část svého profilu způsobilosti. Ale také matematika, fyzika a angličtina by měly být jejími silnými stránkami. Před začátkem výcviku Nadine opravdu nevěděla, co ji čeká. „Myslím si, že je skvělé, že procházíme všemi odděleními. V dílně se učíme vyrábět díly podle technických výkresů a v čistém prostoru se dozvídáme vše o výrobních procesech integrovaných obvodů, jako je litografie, iontová implantace, suché a mokré oxidace, tepelné oxidace nebo metalizace.“

Nejen čisté, ale skutečně čisté!

Oddělení polovodičových součástek na Fraunhofer IISB má různé zaměření, mimo jiné vývoj senzorových a výkonových součástek na bázi křemíku a karbidu křemíku. Tyto jsou přepínající součástky, kterými se například ovládají elektrické stroje v elektromobilech. V high-tech čistých prostorách Fraunhofer IISB lze celý spektrum procesů pro výrobu součástek zobrazit. Týmy z různých vědeckých a inženýrských disciplín zde vyvíjejí komplexní řešení pro zákazníky z průmyslu, počínaje návrhem, studií proveditelnosti a prototypovou výrobou až po výrobní proces. „Jako mikrotechnolog se starám o provádění a kontrolu výrobních procesů,“ vysvětluje Kevin.

Pracuje v oblasti fotolitografie a většinu své pracovní doby tráví v čistých prostorách institutu na high-tech kampusu FAU v Erlangenu. Největší čistý prostor provozuje společně s přilehlým katedrou elektronických součástek. I nepatrné prachové částice mohou vést k vadným součástkám, proto je vzduch v čistém prostoru neustále filtrován a přeměňován. „Nosíme overal, pokrývky hlavy, rukavice a ochranné masky, abychom v žádném případě nezanesli částice,“ pokračuje Kevin. Také používání osvětlení je přísně regulováno. Fotolitografie je klíčovým krokem při výrobě integrovaných obvodů. Pomocí osvitových cyklů se na křemíkovém waferu vytvářejí strukturované vrstvy fotorezistů. Aby se zabránilo nekontrolovanému vývoji citlivého fotorezistu, může osvětlení na pracovišti být pouze žluté bez modrého světla. „Reinraum jsem při hledání svého učňovského místa považovala za úplně úžasný, o to víc jsem chtěla vědět víc,“ říká Nadine.

Skutečné Silicon Valley leží v metropolitní oblasti Norimberk

Že skutečné Silicon Valley leží v Frankenštajsku, je přesvědčením v metropolitní oblasti Norimberk. Výzkumné laboratoře polovodičů společnosti Siemens byly v roce 1946 umístěny v zámku Pretzfeld a sloužily jako místo pro průlomové vynálezy, které umožnily výrobu polovodičů a odstartovaly éru mikroelektroniky. Koncem 50. let zde byla vyrobena monokrystalická čistá křemíková hmota. Z této historie se v metropolitní oblasti Norimberk vytvořila síť technologických a vědeckých společností a výzkumných institucí zaměřených na integrované obvody, výkonovou elektroniku, polovodiče a nanotechnologie. A tak se dnešní mikrotechnologové na Fraunhofer IISB aktivně podílejí na dalším rozvoji procesů a materiálů pro stále menší a výkonnější součástky.

„Náš obor je velmi oblíbený mezi mladými ženami,“ říká Stefanie Schickedanz a pokračuje: „Jsme trochu nerdové v pozitivním smyslu. Chceme pochopit technologie, na kterých pracujeme, do hloubky. Řešení problémů jen pro řešení problémů je motivací, kterou pohání mnoho lidí ve vědě a technice.“ – Nadine doplňuje: „I jako učni jsme často dotazováni, jak bychom něco vyřešili, nebo dostáváme týmové úkoly. Od začátku se cítíme být bráni vážně.“

Práce s evropsky unikátním strojním parkem

Stefanie absolvovala svůj výcvik v průmyslu. Dnes sama školí mikrotechnology v oddělení konstrukce a spojování. Přechod na renomovaný výzkumný institut nikdy nelitovala. „Jsem zde odborně vyzývána. Práce je pestrá a často jsou požadovány nejen mé schopnosti, ale i moje kreativita. Psaní programů a prezentací, údržba zařízení – to vše je součástí.“

Oblast její činnosti patří do mikrosystémové techniky a zabývá se všemi procesy spojování elektronických a neelektronických mikro součástek do funkčního systému. V jejím čistém prostoru v Erlangenu je k dispozici flotila zařízení, která je nejen v metropolitní oblasti Norimberk, ale v celé Evropě unikátní. Šablonové tiskařské stroje, inkjetové tiskárny a lisy pro metalurgické sintrování a pájení, drátové a die-bondery, zařízení pro subtraktivní a aditivní výrobu a další umožňují výrobu prototypů a malých sérií přímo ve výrobě. „My, mikrotechnologové, přesně víme, co se děje v našich zařízeních, proto často jednáme se zákazníky a můžeme poskytnout důležitý input ohledně výkonu a vhodnosti procesů,“ vysvětluje. „Také je rozumné nás techniky zapojit od začátku při koncepci a návrhu nových zařízení pro budoucí použití,“ doplňuje Kevin.

Prozkoumávat technologie budoucnosti

V celé Evropě se v současnosti budují výrobní kapacity pro výrobu čipů. V okolí těchto megafabrik vznikají – stejně jako v metropolitní oblasti Norimberk – technologické klastery, ve kterých jsou hledáni zkušení odborníci v oblastech polovodičů, integrovaných obvodů a mikrosystémové techniky. Mikrotechnologie je prakticky důležitá pro každou klíčovou technologii a odborníci jsou velmi žádaní. S výcvikem si Stefanie a Kevin vytvořili pevný základ pro svou další kariéru a již jsou na cestě k dalšímu kroku: oba absolvují další vzdělávání jako elektrotechnici.

A jaké inovace si přejí tři od budoucnosti? Na čem musí být výzkum? Jaká je jejich profesní motivace? Stefanie: „Udržitelná energie je pro mě zásadní a energetické úložiště obzvlášť velmi důležitá.“ – Nadine: „Chci pracovat v pestrém povolání a spoluvytvářet projekty.“ – Kevin: „Miluji práci v aplikovaném výzkumu, při které mohu aktivně přispívat k rozvoji technologií budoucnosti.“

#INNOHubs @Metropolregion Nürnberg

Metropolitní oblast Norimberk nabízí ideální podmínky pro plné využití pracovních příležitostí. Naši globální hráči a skryté šampióny poskytují ty nejlepší základy, ale především naši vědci a pracovníci utvářejí inovační krajinu této oblasti. #INNOHubs představují celou síť laboratoří, kompetenčních center, dílen a think-tanků, stejně jako technologicko-vědeckou práci, která se tam odehrává. Hlavními aktéry jsou především lidé, kteří tam pracují, výzkumu a vývoji – protože budoucnost se nejlépe tvoří společně.

Od Baumüllera po Siemens dávají zaměstnanci, učni nebo studenti nahlédnout do své každodenní práce nebo poskytnout přehled o vybavení laboratoří a dílen a ukázat, jak a na čem se v metropolitní oblasti Norimberk pracuje.