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PublicationRoll-to-roll hot embossing of microstructures( 2010)
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PublicationBiochip readout system for point-of-care applications( 2009)A new low cost biochip readout system based on total internal reflection fluorescence (TIRF) including microfluidics is presented. The system is suitable for point-of-care diagnostics employing disposable substrates made of polymer foils producible at very low costs. Results for the reader sensitivity and dynamic range in comparison to state of the art readers are presented. The sensitivity is comparable to laser scanner systems developed for lab applications, although the newly developed TIRF system is built up much simpler and low cost substrates are used. The dynamic range and the on chip homogeneity were investigated. As an example for future POC applications, an immunoassay for the inflammation parameter C-reactive protein (CRP) is investigated. The sensitivity of these assays is in the range of 1 ng/ml, being sufficient for many parameters of clinical relevance.
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PublicationIntegrated wireless neural interface based on the Utah electrode array( 2009)This report presents results from research towards a fully integrated, wireless neural interface consisting of a 100-channel microelectrode array, a custom-designed signal processing and telemetry IC, an inductive power receiving coil, and SMD capacitors. An integration concept for such a device was developed, and the materials and methods used to implement this concept were investigated. We developed a multi-level hybrid assembly process that used the Utah Electrode Array (UEA) as a circuit board. The signal processing IC was flip-chip bonded to the UEA using Au/Sn reflow soldering, and included amplifiers for up to 100 channels, signal processing units, an RF transmitter, and a power receiving and clock recovery module. An under bump metallization (UBM) using potentially biocompatible materials was developed and optimized, which consisted of a sputter deposited Ti/Pt/Au thin film stack with layer thicknesses of 50/150/150 nm, respectively. After flip-chip bonding, an underfiller was applied between the IC and the UEA to improve mechanical stability and prevent fluid ingress in in vivo conditions. A planar power receiving coil fabricated by patterning electroplated gold films on polyimide substrates was connected to the IC by using a custom metallized ceramic spacer and SnCu reflow soldering. The SnCu soldering was also used to assemble SMD capacitors on the UEA. The mechanical properties and stability of the optimized interconnections between the UEA and the IC and SMD components were measured. Measurements included the tape tests to evaluate UBM adhesion, shear testing between the Au/Sn solder bumps and the substrate, and accelerated lifetime testing of the long-term stability for the underfiller material coated with a a-SiCx:H by PECVD, which was intended as a device encapsulation layer. The materials and processes used to generate the integrated neural interface device were found to yield a robust and reliable integrated package.
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PublicationHighly integrated polymer-based technology platform for in-vitro diagnostics( 2008)Systems for in-vitro diagnostics are of great interest especially in the point-of-care diagnostic market. Specialized integrated approaches have already been developed and successfully marketed, but were mainly focused on basic blood parameter determination. This paper describes a new, more flexible approach for an in-vitro diagnostic cartridge, which is able to hold different types of sensors (optical and electrochemical), integrated reagents as well as integrated microfluidic actuators. The platform will be capable of running both protein and nucleic acid analysis.
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PublicationBiochip-readout for point of care diagnostics( 2008)New results of molecular medicine open up possibilities for new diagnostic tools in the lab and for point of care. Fast detection of several parameters in parallel will be the basis for better therapy.
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PublicationAdaption berührungslos induzierter Strukturbildungen mit Nanopartikeln für die Mikro-Nano-AVT(Fraunhofer IZM, 2008)Teilprojekte: DubNanoAVT - Dielektrophorese und Ultraschall zur berührungslosen Montage von Nanodrähten für die AVT. NanoMag - Skalierbare berührungslose Komponenten-Montage durch Einsatz magnetischer Wirkprinzipien. NanoMoist - Nanopartikel gefüllte Polymere mit verbesserten Diffusionsbarrieren für die Aufbau- und Verbindungstechnik. Abstract: Als entscheidendes Ergebnis des Teilprojekts DubNanoAVT lässt sich die Aussage treffen, dass mikroskalige Objekte nach der Art metallischer Nanodrähte und Partikel, z.B. Quantenpunkte, berührungslos und damit zerstörungsfrei mit der erarbeiteten Methodenkombinationen von Dielektrophorese und stehenden Ultraschallwellen manipuliert und geordnet miteinander assembliert sowie nachfolgend auf einem, gegebenenfalls in Druckverfahren speziell präparierten Substrat assembliert werden können. Im Teilprojekt NanoMag wurden die Grundlagen zur Generierung ausreichend starker magnetischer Felder mit einer Auflösung im Submillimeterbereich erarbeitet sowie auf die Feldgeometrie abgestimmte Muster/Strukturen zur magnetischen Bauteilmarkierung entwickelt. Des Weiteren erfolgte die Entwicklung von Materialien und Verfahren zur Markierung von Bauteilen mit magnetisch funktionalen Strukturen in der erforderlichen Auflösung und der Möglichkeit der Integration in den Fertigungsprozess der Chipherstellung. Der entwickelte Technologieansatz wurde so konzipiert, dass eine nahtlose Integration in etablierte Prozesse der Leiterplatten- und Chipfertigung ermöglicht wird. Im Rahmen des Teilprojekts NanoMoist wurde gezeigt, dass durch Verwendung kleiner Mengen nanoskaliger Schichtsilikat-Füllstoffpartikel in Epoxidharzen die Feuchteaufnahme und/oder Feuchtediffusion positiv beeinflusst werden können. Im Rahmen grundlegender Untersuchungen wurde die Verträglichkeit nanoskaliger Bentonite mit mikroskaligen SiO2? Standardfüllstoffen bezüglich Misch- und Verarbeitbarkeit gezeigt. Zur Bestimmung von Feuchteaufnahme und Diffusion wurden unterschiedliche Messverfahren eingesetzt, wobei ein für die Mikroelektronikverkapselung sehr anwendungsnahes Verfahren entwickelt wurde.
