InterConnect 12 - Imec

INTERCONNECT
N° 12 - halfjaarlijks / november 2002
>> Human++, de mens van de toekomst
In de intelligente omgeving van de toekomst zullen we een computer niet meer
ervaren als een extern hulpmiddel, maar wel als een deel van onszelf.
lees meer op pagina 3
>> Magnetische sensoren veroveren de markt
Magnetische sensoren tonen vandaag al hun kracht als discrete componenten voor
positiebepaling, navigatie, stroommeting, magnetische beeldvorming,... Hun succes
drijft het onderzoek naar geïntegreerde toepassingen.
lees meer op pagina 6
>> Loodvrij solderen: partners gezocht
lees meer op pagina 9
>> Interne herschikking om samenwerking
met Vlaamse industrie te versterken
lees meer op pagina 10
>> IMEC: vernieuwing binnen uw bereik
lees meer op pagina 12
>> Reliability@imec
lees meer op pagina 14
>> Materiaalonderzoek voor de automobielsector
en aanverwante sectoren lees meer op pagina 15
>> APEX Intelli-Q op tournee met de
Simple Minds
lees meer op pagina 16
1.

2.
Colofon
Verantwoordelijke uitgever:
Prof. Gilbert Declerck
Eindredactie:
Els Parton
Mieke Van Bavel
Werkten mee aan dit nummer:
Ben Beddegenoots
Jo De Boeck
Marc D’Olieslaeger
Bert Gyselinckx
Herman Maes
Katrien Marent
Jean Roggen
Stéphanie Teughels
Kris Van de Voorde
Johan Van Helleputte
Jan Wauters
Voor meer informatie:
Katrien Marent
Corporate Communications
IMEC
Kapeldreef 75
B-3001 Leuven
Tel: 016/28 18 80
Fax: 016/28 16 37
E-mail: Katrien.Marent@imec.be
www.imec.be
Woord
vooraf
Vorig jaar werd IMEC grondig doorgelicht door externe consultants, in
opdracht van de Vlaamse overheid. De beoordeling was zeer positief en ligt
dan ook aan de basis van een nieuwe beheersovereenkomst tussen de Vlaamse
overheid en IMEC. Met deze doorlichting werden meteen een aantal strategische
accenten vastgelegd, die nu al hun impact hebben op de inhoudelijke
en structurele organisatie van IMEC.
Zo wordt er veel belang gehecht aan een versterking van de samenwerking
met Vlaamse bedrijven en KMO’s. Met dit in het achterhoofd startte IMEC
in juni van dit jaar een interne herschikking, waarbij de twee groepen die
diensten aanbieden aan Vlaamse bedrijven werden samengebracht. Erg belangrijk
hierbij zijn de zogenaamde AVO-cellen (Applicatie, Verspreiding en
Ondersteuning). Dit nieuwe concept heeft tot doel de IMEC-knowhow,
die 3 tot 10 jaar vooruitloopt op industriële toepassing, te ‘vertalen’ naar de
KMO-wereld toe, dus naar een termijn van 0 tot 3 jaar. In dit nummer leest
u meer over deze structurele veranderingen, maar ook wordt speciale aandacht
besteed aan de vele mogelijkheden die vandaag al bestaan voor KMO’s en
Vlaamse bedrijven om samen te werken met IMEC. Er is zeker voor ieder
wat wils: productinnovatie, marktstudies, training(-op-maat), Europractice ICservice
en betrouwbaarheidsanalyses in het nieuw opgerichte kenniscentrum
reliability@imec.
Ook inhoudelijk zijn er veranderingen op til waardoor de IMEC-technologie
meer en meer van belang kan worden voor niet-ICT-bedrijven. Nieuwe
technologieën, die verband houden met de intelligente omgeving, ontluiken.
Een voorbeeld van zo’n ontluikende technologie vindt u beslist in het artikel
over ‘de mens van de toekomst’ waarin toepassingen in de farmaceutische,
textiel- en sportsector aan bod komen. En met wat fantasie bedenkt u waarschijnlijk
nog 101 andere toepassingen die voor uw bedrijf interessant
kunnen zijn…
Veel leesplezier!
Els Parton en Mieke Van Bavel,
Wetenschappelijk redacteurs.
De adviseurs van I&I (Incubatie & Industrialisatie)

De mens
van de toekomst
“In de intelligente omgeving van de toekomst zullen we een computer niet meer ervaren als een
extern hulpmiddel, maar wel als een deel van onszelf. Op en in ons lichaam zullen we een netwerk van senso-
ren dragen die ons medisch begeleiden en ons leven vergemakkelijken.” Dit is het rooskleurige idee dat
wetenschappers hebben, maar voor mensen zoals u en ik klinkt het angstaanjagend dat computers zo’n grote
impact zullen krijgen op ons leven. Als je echter kijkt naar de voorlopers van deze slimme toestellen en hun
toepassing in de geneeskunde-, landbouw- en voedingssector, wordt het begrijpelijk waarom men spreekt van
een ware wetenschappelijke ‘revolutie’. IMEC zette twee programma’s op, Human++ en M4, om mee te wer-
ken aan dit nieuwe tijdperk.
De intelligente omgeving
Iedereen zal al wel gehoord hebben van het post-pc tijdperk
en de intelligente omgeving. Wetenschappers van de
meest uiteenlopende disciplines (biotechnologie, scheikunde,
micro-elektronica) hebben het erover. Je kan het een
beetje vergelijken met de evolutie van logge ‘mainframes’
(eerste computertijdperk) naar ‘personal computers’
(tweede computertijdperk). In het derde computertijdperk
wordt de computer nog kleiner. Zo klein zelfs dat honderden
computers ons zullen omringen en bijstaan in het
dagelijkse leven zonder dat we er ons bewust van zijn.
Indien dit idee je enigszins afschrikt, dan is dit omdat je aan
een computer denkt zoals hij nu is: een werktuig dat je
volledige aandacht vraagt waardoor je niet opmerkt wat
er rondom jou gebeurt. Maar het zullen niet dit soort
computers zijn die ons omringen in de toekomst. In plaats
van te behoren tot een andere wereld dan de onze, zullen
de computers van de toekomst menselijker moeten
worden. Om dit te realiseren wordt onder andere gezocht
naar een meer natuurlijke gebruikersinterface op basis van
animatie en spraakherkenning. Op die manier zal het derde
computertijdperk ons niet asociaal maken, maar zullen we
integendeel meer tijd hebben voor vrienden, familie en
hobby’s doordat de computers onze dagdagelijkse taken
verlichten. Een aantal voorbeelden van dergelijke technologie
kan je nu reeds bewonderen in de film “Minority
Report”, die momenteel in de bioscopen loopt.
Voorwaarden voor de intelligente omgeving
Om een idee te krijgen van de intelligente ‘snufjes’ van de
toekomst, moet je je een combinatie inbeelden van vier
kenmerken: (1) alomtegenwoordige draagbare computersystemen
(bv. in kleding, bril, schoenen,…); (2) draadloze
communicatie tussen de verschillende systemen (bv. tussen
de hartslagmeter van een marathonloper en de pc van de
coach thuis); (3) gebruiksvriendelijke interface zonder
gebruik van toetsenbord (bv. atleet ‘vraagt’ naar gemiddelde
snelheid en computer ‘zegt’ het) en (4) een verspreid
netwerk van MEMS (micro-elektromechanische systemen)en
biosensoren. Het geheel vormt een ‘body area network’
dat gedragen wordt op/in het lichaam. Bovendien zullen
systemen zodanig flexibel zijn dat ze voor zeer uiteenlopende
toepassingen kunnen gebruikt worden: één toestel
zal kunnen gebruikt worden als gsm, elektronische agenda
(PDA, personal digital assistant), om muziek te beluisteren
of een film af te spelen. Ook kunnen nieuwe toepassingen
gedownloaded worden van het internet. Een zee van
mogelijkheden…
IMEC creëerde twee programma’s die verschillende reeds
bestaande onderzoeksactiviteiten overkoepelen. De bedoeling
is een uitwisseling en samenwerking tot stand te brengen
die kunnen leiden tot de futuristische systemen die
hierboven beschreven staan. Het eerste programma,
Human++, richt zich op het uitbouwen van een sensornetwerk
dat op het lichaam gedragen wordt en dat lichaamsfuncties
kan controleren, bijsturen, herstellen of zelfs bijmaken.
Het tweede initiatief werd M4 genoemd en verwijst
naar ‘Multi-Mode Multi-Media’ of hoe één systeem
verschillende multimediatoepassingen kan leveren via verschillende
soorten netwerken (satelliet, cellulair, adhoc,…).
In deze Interconnect zullen we dieper ingaan op
het Human++-programma terwijl het M4-programma in
het volgende nummer zal beschreven worden.
Het ultieme systeem dat alle bovengenoemde eigenschappen
bezit, zal natuurlijk nog niet dadelijk op de markt
beschikbaar zijn. Het kan nog wel 10 jaar of langer duren.
3.

4.
Maar in de zoektocht ernaar kunnen toch al interessante
toepassingen onstaan die natuurlijk nog maar een voorsmaakje
zijn van wat ons te wachten staat. Denk maar aan
de glucosesensor, de muzikale jas en de gecombineerde
toestellen die een MP3-speler, PDA en digitale camera in
één zijn.
Meer dan 100 sensoren op/in het lichaam
Wetenschappers verwachten dat binnen 10 jaar het
samengaan van micro-elektronica, biotechnologie en
scheikunde de mogelijkheid zal bieden om ons leven
drastisch te verbeteren. Dit zijn maar enkele voorbeelden
die ze in gedachten hebben:
• Een nano-bioprocessor die bacteriën/virussen kan opsporen
in het bloed en ze vervolgens bestrijden met nanomedicijnen.
Dezelfde denkpiste wordt reeds toegepast
voor de combinatie van glucosebiosensor en insulinepomp
die in de toekomst in staat zal zijn om de glucosespiegel
te meten en insuline af te geven in het bloed. Zo
kan een constante bloedsuikerspiegel gegarandeerd worden
bij diabetespatienten.
•Neuro-implantaten voor de besturing van prothesen, de
behandeling van Alzheimer of het tegengaan van epileptische
aanvallen.
• Sensoren voor het herstellen van gehoor en zicht.
• Verbeterde pacemakers en kunstorganen.
• Sensoren voor ‘nieuwe’ zintuigen zoals infraroodzicht,
ultrasoon gehoor.
• Nanorobots die microchirurgische ingrepen kunnen uitvoeren
zonder hiervoor grote wonden te maken.
•De ‘slimme pil’ die rechtstreeks naar de plaats van werking
gaat (het doelwitorgaan of –weefsel).
• Een sensor die bij biologische en chemische oorlogvoering
de vreemde substanties dadelijk kan detecteren.
•Het creëren van virtuele omgevingen, bv. voor studenten
geneeskunde die zo de menselijke anatomie, fysiologische
functies en medische procedures kunnen visualiseren en
met al hun zintuigen ervaren.
Natuurlijk is dit alles nog niet voor morgen. Er is nog een
hele weg af te leggen, de zogenaamde ‘roadmap’. Deze
onderscheidt twee evoluties: deze naar ‘in vivo’-toepassingen
(sensoren die ingeplant worden in het lichaam) en ‘in
vitro’-toepassingen (externe systemen). Intermediaire
systemen zijn ‘plakkers’ voor op de huid (te vergelijken
met nicotinepleisters) of sensoren die worden geïntegreerd
in de kleding.
Van biosensor tot implanteerbaar
therapeutisch systeem
De eerste biosensoren zijn reeds op de markt. 90% van
de markt van biosensoren wordt ingenomen door glucosebiosensoren
voor het meten van de glucosespiegel in het
bloed van diabetespatiënten. Naast hun gebruik voor
farmaceutische toepassingen worden biosensoren ook al
gebruikt voor het screenen van milieu, voeding en fermen-
tatieprocessen, in de landbouw en voor militaire doeleinden.
Voorbeelden hiervan zijn: bepaling van nitraat in
water, ammoniak in lucht, suiker in dranken, Salmonella in
voeding, versheid van vis, steriliteit, levensduur en on-line
calibratie van het fermentatieproces, antibiotica in koeienmelk,
plantenziekten, bodemvoedingsstoffen en pesticidencontrole
in de landbouw, detectie van anthrax, enz.
De volgende logische stap in de evolutie naar een implanteerbare
biosensor is het volledig autonoom maken van
het systeem: een eigen energiebevoorrading (bij een ingeplante
biosensor kan je niet zomaar eventjes de batterijen
vervangen!), draadloze communicatie met andere systemen
en ingebouwde signaalverwerking. Vooraleer dit autonoom
systeem kan ingeplant worden, moeten biocompatibele
materialen ontwikkeld worden. Voor neuro-implantaten
(elektroden verbonden met hersencellen) heeft men bijvoorbeeld
roestvrij staal gebruikt, bekleed met teflon. Bij
standaardelektroden merkte men dat ze na een tijdje niet
meer werkten omdat de inhoud van de hersenscellen rond
de elektrodetip verzamelde en het zo isoleerde. De ultieme
droom is een therapeutisch implantaat dat niet alleen
zal registreren (bv. DNA, proteïnen, ziektekiemen, glucose
in bloed), maar ook zal handelen door het gepaste nanomedicijn
in de bloedbaan te brengen.
De zoektocht naar een ‘in vitro’-systeem heeft als doel een
extern ‘point-of-care’-systeem (POC) te ontwikkelen dat
testen kan uitvoeren bij de patiënt zelf (thuis, bij de huisdokter
of in het ziekenhuis) en niet meer in een gespecialiseerd
klinisch labo. Een eerste stap in deze richting is toegespitst
op materiaalonderzoek. Men wil namelijk komen
tot een goedkoop en wegwerpbaar systeem omwille van
steriliteiteisen. De polymeerelektronica lijkt hier een
oplossing te kunnen bieden. Eerst en vooral wil men
bepaalde ziekten kunnen detecteren waar men de juiste
merkers (antigenen) al van kent. Het komt er dan op aan
om de juiste antilichamen te maken (herkennen de antigenen
en binden ermee), ze te immobiliseren op het biosensoroppervlak
en een gepaste transducer te ontwikkelen die
het biochemische signaal kan omzetten in een elektrisch
signaal. De ultieme droom van de farmaceutische industrie
is een POC-systeem dat proteïnen in het bloed kan screenen
(proteomica).
Er werd hier voornamelijk gesproken over geneeskundige
toepassingen, maar met een beetje verbeelding kan je de
roadmap ook toepassen in andere domeinen. Bv. in de
veeteelt zouden biosensoren kunnen ingeplant worden bij
schapen zodat mond- en klauwzeer in een zeer vroeg stadium
kan opgespoord worden en alleen de getroffen dieren
moeten geslacht worden.

Testconcept
Chemische
Verbindingslaag
Transducer
configuratie
Bio
sensor
2004
Energielevering & Opslag
Communicatie
Autonome signaal
verwerking
autonome
sensor
Wegwerpbare
sensor
IMEC draagt zijn nano-steentje bij
Het Human++-programma brengt zowel ontwerp- als
microsysteemonderzoeksgroepen samen. Op het vlak
van ontwerp is het vooral belangrijk om een ultralaag
vermogenverbruik, een optimale integratie en een gepaste
gebruikersinterface na te streven.
Andere onderzoeksgroepen zijn op zoek naar een autonome
energievoorziening voor de sensoren van het ‘body
area network’. Flexibele plastiek zonnecellen die kunnen
geïntegreerd worden in de kleding zijn hier aan de orde.
Ook vermogen-MEMS kunnen hier zeker een oplossing
bieden. Dit zijn MEMS-systemen die bv. mechanische energie
van trillingen kunnen omzetten in elektrische energie.
Materiaalonderzoek op polymeren is ook zeer belangrijk in
het Human++-programma. Dit is immers essentieel om
tot een goedkope wegwerpbiosensor te komen. Ook
wordt het zo mogelijk om deze plooibare systemen in kleding
te integreren. IMEC werkt technieken uit om organische
halfgeleiderfilms te maken van een hoge kwaliteit. Een
alternatief is echter om ultradunne en ultrakleine chips te
maken, die zo klein zijn dat ze ook in flexibele oppervlakken
zoals kleding kunnen geïntegreerd worden. IMEC
slaagde erin om chips tot 15 µm dun te maken zonder verlies
van functionaliteit.
Een onderzoeksluik dat zeker tot de verbeelding spreekt is
dat van de biosensoren. Allereerst zijn onderzoekers op
zoek naar een geschikt transducersysteem dat het biochemisch
signaal (binding van antigen en antilichaam) kan
omzetten in een meetbaar elektronisch signaal. Zo werden
er twee soorten biosensoren ontwikkeld die detecteren
op basis van geluidsgolven en geleiding tussen elektroden.
Ze worden gebruikt voor de detectie van antigenen en
DNA-sequenties. Meer recent werd ook het magnetisch
detectieprincipe toegepast met het extra voordeel dat
biomoleculen niet enkel gedetecteerd kunnen worden
maar ook getransporteerd (zie artikel over magnetische
sensoren op paguna 6).
Een tweede luik van IMEC’s biosensoronderzoek bestaat
uit de ontwikkeling van de ‘verbindingslaag’ tussen de bio-
Nieuwe
biocompatible
materialen
implanteerbare
sensor
POC
Ziekte
merker
Polymeer elektronica Nieuwe bioprobes,
testen, transducers
2006
2008
Therapeutica
Intelligente
plakker
Intelligente
kleding
POC
Proteomica
2010
logische en de elektronische component.
Hiervoor worden zelf-assemblerende
monolagen van thiolen of silanen
gebruikt die slechts enkele nanometer
dik zijn. Deze moleculen, die zich spontaan
organiseren in een laag, dienen als
‘linkers’ voor de immobilisatie van biomoleculen
op respectievelijk goud en
siliciumoxide. Een nieuwe doorbraak in
het onderzoek is het gebruik van
gemengde zelf-assemblerende monolagen.
Hierdoor wordt een uiterst hoge
gevoeligheid bereikt zodat de doelwitmoleculen
reeds bij zeer lage concentratie
kunnen gedetecteerd worden.
Een nieuwe generatie van sensoren zijn
zogenaamde ‘neuronen-op-een-chip’
waarbij transistoren verbonden worden
met neuronen. De moeilijkheid hierbij is
opnieuw de verbinding tussen het biologische
en elektronische materiaal, waarvoor
maar liefst vier tussenlagen nodig
zijn. Deze systemen kunnen gebruikt
worden om tijdig te waarschuwen bij
bv. epileptische aanvallen.
Voor ieder wat wils in de
intelligente omgeving
Of je nu geïnteresseerd bent in geneeskunde,
landbouw, mode, veiligheid of
voeding, de slimme systemen van de
toekomst kunnen in elk domein voor
een ware revolutie zorgen. IMEC’s
Human++-programma brengt alle
technologieën samen die nodig zijn
voor het uitbouwen van een sensornetwerk
dat we in/op ons lichaam
zullen dragen. In het volgend nummer
van de Interconnect kom je meer
te weten over de geheimen van het
M4-programma…
In vivo
In vitro
De evolutie van een biosensor, de zogenaamde ‘roadmap’.
Wegwerpbiochip.
Organische zonnecelmodule op
een flexibel substraat.
5.

6.
Magnetische sensoren
veroveren de markt
Magnetische sensoren steken overal de kop op.Vandaag tonen ze al hun kracht als discrete componen-
ten en worden ze ingezet voor positiebepaling, navigatie, stroommeting, magnetische beeldvorming… Hun
succes drijft het onderzoek naar geïntegreerde toepassingen: de eerste prototypes van magnetische geheugens
en magnetische biosensoren worden stilaan realiteit.
Magnetische sensoren zijn alomtegenwoordig
Magnetische sensoren worden vandaag de dag gebruikt in een
brede waaier van toepassingen. De meest voor de hand liggende
is het gebruik van de magnetische sensor voor het in
beeld brengen van een magnetisch veld. Denk maar aan de
bankkaarten met magnetische strip waarop persoonlijke gegevens
worden weggeschreven. Wanneer deze kaart voorbij
een magnetische sensor wordt gebracht, dan kan de informatie
worden uitgelezen.
Maar magnetische sensoren worden ook gebruikt in toepassingen
waarbij een opgewekt magnetisch veld het mogelijk
maakt om heel andere grootheden te meten. De magnetische
velden worden hierbij opgewekt door een elektrische stroom
of door de aanwezigheid van een permanente magneet. De
sensoren zetten de magnetische flux dan om in een bruikbaar
elektrisch signaal.
Een mooi voorbeeld hiervan is een stroommeter. Deze
detecteert een magnetisch veld dat door de stroom zelf
wordt opgewekt. Het veld wordt door een open spoel
(‘Yoke’) naar de sensor geleid. Het gemeten veld is evenredig
met de elektrische stroom. Een andere toepassing is het
gebruik van een kleine permanente magneet op een roterend
wiel, die een signaal opwekt in de sensor bij elke omwenteling.
Op deze wijze is het mogelijk om het aantal omwentelingen
van het wiel te tellen zonder contact te maken met het
roterende deel. Dit heeft als bijkomend voordeel dat de sensor
geen slijtage ondervindt.
Permanente magneten worden ook gebruikt voor positiebepalingen.
De permanente magneet wordt hierbij geplaatst op
het voorwerp waarvan we de positie willen kennen. Indien
het voorwerp zich van de sensor verwijdert, varieert het
magnetisch veld ter hoogte van de sensor. Op die manier kan
de positie van het voorwerp worden bepaald.
Positie- en rotatiemetingen worden gebruikt in allerhande
industriële toepassingen. In de automobielsector hebben ze
hun nut al bewezen. ABS-antiblokkeerremsystemen, centrale
vergrendeling van deuren en elektrische bediening van ruiten
zijn hiervan typische voorbeelden. Verwacht wordt dat hun
aandeel nog zal toenemen door de recente evolutie naar
‘drive-by-wire’, ‘steer-by-wire’ en ‘brake-by-wire’, waarbij rij-
den, sturen en remmen niet langer mechanisch zullen gebeuren.
Hiermee wordt ingespeeld op de steeds toenemende
eis naar meer veiligheid, comfort en gereduceerd energieverbruik.
Magnetische sensoren vinden we ook terug in onze pc: de
zogenaamde ‘metallische’ magnetische sensoren (zie verder in
dit artikel) worden er gebruikt als leeskop voor de harde
schijf. Alleen al hiervan werden in 2000 zo’n 2 miljoen eenheden
verkocht, goed voor een omzet van 20 miljoen dollar.
Tegen 2005 wordt een verkoop verwacht van 5 miljoen eenheden,
met een bijhorende omzet van 50 miljoen dollar (bron:
NEXUS 2002).
Verwacht wordt dat metallische magnetische sensoren voor
allerhande toepassingen in 2002 een omzet van 60 miljoen
dollar zullen vertegenwoordigen, voor een verkoop van 60
miljoen eenheden (NEXUS 1998).
Achter de schermen: werkingsprincipes
Wanneer we gaan kijken naar de werking van de magnetische
sensoren, kunnen we verschillende types onderscheiden.
Door hun verschillend werkingsprincipe heeft elk type sensor
zijn eigen bereik en gevoeligheid. We belichten hier de werking
van twee types sensoren, waarop binnen IMEC onderzoek
werd verricht: halfgeleider magnetische sensoren en
metallische magnetische sensoren.
De halfgeleider magnetische sensor of Hallsensor
Halfgeleidersensoren worden vooral ingezet wanneer relatief
grote magneetvelden (van de orde van 10 tot zelfs 1000
mTesla, of 100 tot 10000 Gauss) worden gemeten. Een courante
toepassing is het gebruik van de sensoren voor nauwkeurige
positiebepalingen.
De werking van de halfgeleidersensor is gebaseerd op het
klassieke Halleffect. Dit fysisch effect treedt op wanneer een
uitwendig magneetveld wordt aangelegd loodrecht op de
stroom van een geleider. Onder invloed van het magnetisch
veld ondervinden de ladingsdragers een Lorentzkracht.
Hierdoor wordt de baan die ze volgen in de stroomvoerende
structuur, afgebogen. Afhankelijk van het soort component is

zo een verandering in weerstand meetbaar, of kan een spanning
worden gedetecteerd, de zogenaamde Hallspanning. Dit
signaal draagt dus informatie over het magnetisch veld.
De meest gevoelige halfgeleidersensor is een dunnefilmstructuur
van een materiaal waarin de ladingsdragers een hoge
beweeglijkheid hebben. In de praktijk worden halfgeleidersensoren
meestal vervaardigd uit silicium (Si) of galliumarsenide
(GaAs). Hoewel deze materialen in ‘bulk’-vorm kunnen
worden aangewend, worden de meest gevoelige sensoren
gerealiseerd met behulp van moleculairebundelepitaxie (MBE),
een techniek die toelaat om een dunne film atoomlaag per
atoomlaag neer te zetten op een substraat. In meer geavanceerde
structuren (zoals indium-arsenide (InAs)- of indiumantimonide
(InSb)-structuren) leidt de hogere mobiliteit van het
kleine aantal ladingsdragers tot een veel grotere gevoeligheid.
De metallische magnetische sensor: spinvalve en
magnetische tunneljunctie
Nog gevoeliger zijn de magnetische multilaagsensoren, die
operationeel zijn in het belangrijk werkingsgebied van betrekkelijk
zwakke magnetische velden. Twee voorbeelden hiervan
zijn de spinvalve en de magnetische tunneljunctie, die uitstekend
geschikt zijn voor toepassingen waar kleine magneetvelden
moeten worden gemeten (typisch van de orde van 1
mTesla of 10 Gauss). Spinvalves worden bijvoorbeeld gebruikt
in leeskoppen voor magnetische harde schijven in onze pc, die
door de erg gevoelige spinvalve-leeskop een veel hogere
opslagcapaciteit kan leveren. Magnetische tunneljuncties worden
bijvoorbeeld gebruikt in magnetische niet-vluchtige geheugenchips
(MRAM, magnetic random access memory). Ook
hier geeft een weerstandsverandering informatie over de magnetische
toestand van een component.
Om hun werking te begrijpen, voeren we het concept in van
de elektronenspin: elektronen hebben hun eigen magnetisch
moment, vaak voorgesteld alsof ze rond hun as ‘spinnen’. We
zeggen dat ze een spin hebben, met een welbepaalde oriëntatie.
De richting van deze spin wordt beïnvloed door een
extern magnetisch veld, en de oriëntatie van de elektronspin
noemen we spin-op of spin-neer, waarbij de referentie de
magnetisatie van het magnetisch materiaal is waarin ze zich
bevinden, of een extern veld in andere omstandigheden.
De Spinvalve
Wat is nu een spinvalve? In zijn eenvoudigste vorm is het een
drielagenstructuur die bestaat uit twee zeer dunne magneetlagen,
met daartussen een niet-magnetische laag (bijvoorbeeld
koper of een edelmetaal). De magnetische lagen kunnen parallel
of antiparallel ten opzichte van elkaar georiënteerd zijn.
Essentieel is verder dat een elektron met een spin georiënteerd
volgens de magnetisatie van
de magneetlaag, veel minder weerstand ondervindt in zijn
beweging door het metaal, dan wanneer zijn spin tegengesteld
georiënteerd is.
Het Halleffect en zijn toepassing: de Hallsensor.
Veronderstel dat de magnetische oriëntaties van beide magnetische
materialen in dezelfde richting wijzen. Wanneer we een
kleine spanning aanbrengen over de sandwichstructuur, dan
ondervinden elektronen waarvan de spin in dezelfde richting
wijst als de magneetvelden veel minder weerstand dan wanneer
de magnetische lagen hun oriëntatie antiparallel hebben.
De elektrische weerstand is dan een maat voor de relatieve
magnetische oriëntatie. Deze oriëntatie kan op zijn beurt
beïnvloed worden door een extern magnetisch veld. Bij
kamertemperatuur kan het weerstandsverschil 4 tot 18%
bedragen.
De spinvalve-sensor. Een stroom loopt in horizontale
richting. De elektronen met spin
parallel aan de magnetische oriëntatie van
beide magnetische lagen ondervinden minder
elektrische weerstand dan die met antiparallelle
spin (boven). Indien de magnetische oriëntaties
van beide lagen antiparallel staan,
ondervinden alle elektronen in de structuur
een hogere weerstand (onder).
De magnetische tunneljunctie
Bij een magnetische tunneljunctie worden de twee magnetische
lagen gescheiden door een zeer dunne isolatielaag. Net
zoals bij de spinvalve bepaalt ook hier de onderlinge stand van
de magnetisatie de grootte van de elektrische weerstand van
de component. Alleen loopt de stroom in deze component
loodrecht op de grensvlakken: de elektronen tunnelen als het
ware door de isolatielaag, een quantum-mechanisch effect. De
magnetisatie-afhankelijke weerstandsverandering bij tunneljuncties
kan oplopen tot 50% bij kamertemperatuur.
De magnetische tunneljunctie. Een stroom
loopt nu in verticale richting. Bij magnetische
tunneljuncties worden de ferromagnetische
lagen gescheiden door een isolatielaag.
De elektronen tunnelen gemakkelijker
door de oxidelaag indien de magnetische
oriëntaties van beide ferromagnetische
lagen parallel staan (boven) dan indien
ze antiparallel staan (onder).
De technologie van metallische magnetische sensoren is relatief
jong. In de praktijk worden de sensoren ontwikkeld als
een multilaag van ferromagnetische materialen (bijvoorbeeld
nikkelijzer (NiFe), cobalt (Co)), antiferromagnetische materialen
(ijzermangaan (FeMn), nikkeloxide (NiO)) en niet-magnetische
materialen. Deze materialen worden op een substraat
neergezet door middel van sputtering.
Van discrete componenten naar
geïntegreerde sensoren
De meeste commerciële toepassingen van magnetische sensoren
kunnen we klasseren onder de noemer discrete compo-
7.

De halfgeleider en metallische magnetische sensor:
een overzicht van hun bereik en gevoeligheid.
8.
Detail van een geïntegreerde spinvalve-sensor
en stroomvoerende geleiders
in een magnetische biosensor.
nenten. IMEC gaat een stap verder en bouwt zijn onderzoeksactiviteiten
van magnetische sensoren vooral uit rond geïntegreerde
toepassingen. Hiermee bedoelen we dat de componenten
worden ingebed in een geïntegreerd circuit, dat voorzien
wordt van de nodige uitleeselektronica. Een schoolvoorbeeld
hiervan is de technologische ontwikkeling van de magnetische
geheugenchip. De technologie die hier aan de basis
ligt, wordt verder aangewend voor meer complexe toepassingen,
bijvoorbeeld voor de ontwikkeling van magnetische biosensoren.
Magnetische geheugenchip, een waardige
vervanger van uw harde schijf
De magnetische tunneljunctie, die het mogelijk maakt om de
magnetische toestand elektronisch uit te lezen, ligt aan de
basis van de magnetische geheugenchip. Het is immers mogelijk
om de magnetische oriëntatie van één van de magneetfilms
van de junctie te verankeren, terwijl de andere vrij is om
een aangelegd magneetveld te volgen. Door nu een klein magneetveldje
op te wekken in de buurt van deze structuur, zal
de vrije magneetfilm zijn magnetisatie draaien en zich, ook na
het verdwijnen van het uitwendig veld, blijvend oriënteren
volgens de richting van het laatst aangelegde veld. Aangezien
de andere magneetfilm in dit proces onaangeroerd is gebleven,
komen we tot ofwel een gelijk, ofwel een tegengesteld
gerichte magnetische situatie. Hiermee komt een ‘1’ of een ‘0’
overeen: de magnetische tunneljunctie wordt een geheugencel.
Door deze structuren nu op een chip netjes in een
rooster te plaatsen en te zorgen voor de nodige bedrading
voor elektrische contacten en magnetische veldgeneratie,
heeft men een magnetisch geheugen gebouwd. Dit geheugen,
dat MRAM wordt genoemd, is niet vluchtig: ook als het apparaat
wordt uitgeschakeld, wordt alle informatie bewaard. In
tegenstelling tot die andere magnetische informatiedrager, de
harde schijf, heeft een MRAM geen bewegende delen, is sneller
toegankelijk en verbruikt minder vermogen. MRAM’s zijn
kandidaat om de zogenaamde universele geheugenchip voor
de toekomst te worden, snel en niet vluchtig. Vandaag worden
er al industriële prototypes ontwikkeld. IMEC ontwikkelt
teststructuren die worden getest op betrouwbaarheid en hun
magnetisch schakelgedrag. Er worden stappen gezet naar de
integratie van MRAM in de conventionele siliciumtechnologie,
zoals een teststructuur in een 0.5 µm CMOS-proces.
(a) Prototype van een magnetische geheugencel bestaande uit een magnetische
tunneljunctie boven op een GaAs-diode. (b) Ontwerp van een MRAM geïntegreerd
in het 0.5 µm CMOS-proces.
MRAM-technologie… in biosensoren
Het gebruik van magnetische multilagen kan ook in andere
toepassingen erg interessant zijn. Een voorbeeld is de toepassing
van het magnetische detectieprincipe in biosensoren.
Voor de detectie van biomoleculen, die bijvoorbeeld specifiek
zijn voor een bepaalde ziekte, worden meestal fluorescerende
merktekens gebruikt. IMEC ontwikkelde een revolutionair
alternatief, gebaseerd op de uiterst gevoelige detectie van
magnetische merktekens. Dit zijn paramagnetische bolletjes
met afmetingen tussen 300 nm en 3 µm, die aan biomoleculen
kunnen worden vastgehecht. Deze merktekens kunnen worden
verplaatst naar specifieke locaties op de chip. Dit gebeurt
onder invloed van een magnetisch veld dat wordt opgewekt
door twee stroomvoerende geleiders. Door het wisselend
aansturen van de geleiders kunnen merktekens bijvoorbeeld
over de spinvalve-sensor worden bewogen. Bij iedere passage
genereert het magnetisch merkteken een (zeer klein) magnetisch
veld op de plaats van de sensor, die het veld kan meten.
Deze ontwikkeling opent perspectieven voor het zogenaamde
‘lab-on-chip’, waarbij een staal van een te onderzoeken vloeistof
naar verschillende plaatsen op een sensorchip wordt
gebracht, om achtereenvolgens de aanwezigheid van verschillende
merkers na te gaan. Het concept van de magnetische
biosensor behoort niet langer tot de droomwereld van de
enthousiaste onderzoeker: eerste metingen tonen al aan dat
dit meetconcept gevoelig genoeg kan zijn voor de aanwezigheid
van één enkel merkteken van 300 nm (en kleiner in de
toekomst).
Een mogelijke toepassing van de magnetische biosensortechnologie
is het opsporen van bepaalde genetische ziekten
die waarneembaar zijn als een mutatie van DNA/RNA.
Geïntegreerde magnetische sensoren…
voor Vlaamse KMO’s en bedrijven
Bent u geïnteresseerd en wenst u meer informatie over de
door u gewenste toepassing? IMEC levert technocommerciële
studies waarin zowel de technologie als de markt bekeken
worden. Samen met u kunnen we een demonstrator (prototype)
ontwikkelen waarbij de magnetische sensor met andere
componenten in een compacte verpakking geïntegreerd
wordt. IMEC levert ook advies bij specifieke vragen over het
ontwerp of over de productie van de geïntegreerde sensor.

IMEC nodigt Vlaamse bedrijven uit voor deelname aan een project rond
loodvrij solderen. Met dit project wil IMEC de Vlaamse industrie helpen om de
overstap te maken van het vertrouwde tin-lood-solderen naar nieuwe, loodvrije
soldeertechnieken, conform de Europese richtlijnen.
Loodvrij solderen:
partners gezocht
Tin-lood solderen: het einde van een tijdperk
Vanaf 1 januari 2006 zal Europa een verbod heffen op het
gebruik van onder meer loodhoudende soldeermaterialen
in zowat alle elektronicatoepassingen. Zo staat het in een
richtlijn van de Europese Commissie over afgedankte
elektrische en elektronische apparatuur (de WEEE,
‘EC directive on waste from electrical and electronic
equipment’). Met deze richtlijn wil de Europese Commissie
paal en perk stellen aan de alsmaar toenemende afvalberg
van gevaarlijke stoffen uit elektrische en elektronische
toestellen.
Verwacht wordt echter dat heel wat grote bedrijven al
veel vroeger zullen overschakelen op loodvrije producten
(ten laatste in 2004) omwille van het ‘groene’ imago dat
deze producten hebben.
Daarom wordt er wereldwijd naarstig gezocht naar alternatieve,
loodvrije soldeertechnieken. Meestal gaat men
hierbij uit van het klassieke eutectisch tin-lood (SnPb) soldeerprincipe,
waarbij lood dan vervangen wordt door één
of meerdere metalen (bijvoorbeeld Ag, Cu, Au, Bi…).
Maar ook (geleidende) lijmen kunnen een alternatief zijn.
Loodvrij solderen: gevolgen voor
de elektronica industrie
Loodvrij solderen is echter meer dan het vervangen van
het soldeermateriaal. Met de overgang naar loodvrij solderen
gaan immers een aantal knelpunten gepaard, die hun
weerslag hebben op de elektronische industrie. Zo ligt de
smelttemperatuur van de meest geschikte loodvrije soldeermaterialen
zo’n 30 tot 40°C hoger dan die van eutectisch
SnPb (183°C). Niet alle huidige substraten, printplaten
en componenten zijn hiertegen bestand. Ook de
betrouwbaarheid van de nieuwe soldeerverbindingen is
nog onvoldoende gekend. En de nieuwe loodvrije soldeermaterialen
tenslotte, zijn vaak niet compatibel met de huidige
assemblagetechnieken op niveau van de chip, de componenten
of de substraten.
De implementatie van loodvrij solderen op productniveau
vraagt daarom een grondige analyse van alle stappen en
componenten in het proces.
IMEC start een gezamenlijk project op
In samenwerking met de Vlaamse industrie zal IMEC een
project starten om in de nabije toekomst de stap naar
loodvrij solderen mogelijk te maken. Het project krijgt de
naam TOLOSO (technologische ontwikkeling voor de
implementatie van loodvrij soldeer in elektronische toepassingen)
en heeft tot doel om via concrete onderzoeks-
projecten de nodige technologische kennis te vergaren.
Binnen het project zal de technologie niet alleen worden
ontwikkeld; zij zal ook worden aangewend voor concrete
toepassingen die belangrijk zijn voor de verschillende deelnemers
aan het project. TOLOSO zal dan ook worden
afgestemd op de noden van de verschillende bedrijven.
Het project omvat volgende werkpakketten:
• Een grondige literatuurstudie over mogelijke loodvrije
soldeermaterialen, lijmen, substraten, componenten.
Hierbij zullen ook de problemen in kaart worden
gebracht.
• Specifieke technologische ontwikkelingen, waar nodig
(bijvoorbeeld optimalisatie van substraten, componenten,
het assemblageproces, het ‘reflow’-proces…).
• Demonstratoren of prototypes voor concrete toepassing
van de nieuwe technologieën.
• Het finaal testen van de demonstratoren op hun
betrouwbaarheid en bedrijfszekerheid, en het uitvoeren
van falingsanalyses op demonstratoren die de testen niet
doorstaan.
•Ontwikkeling van nieuwe modelleringstechnieken waarmee
de betrouwbaarheid van loodvrije structuren kan
worden gesimuleerd (bijvoorbeeld onder invloed van
temperatuurcycli, vochtopname, trillingen, schokbelasting…).
IMEC zoekt partners binnen de Vlaamse industrie
IMEC zal de globale coördinatie van dit project op zich
nemen. Om te beginnen zal een consortium worden
samengesteld. Maar, naargelang het aantal deelnemers, kan
het project ook opgedeeld worden in verscheidene deelprojecten.
IMEC zoekt daarbij partners binnen de Vlaamse industrie.
Het project is relevant voor
• fabrikanten van soldeermaterialen, lijmen…;
• producenten van ‘printed circuit boards (PCB’s) (surface
finishes)’;
• producenten van elektronische componenten die soldeersel
bevatten, of die op andere substraten (bijvoorbeeld
op PCB’s) moeten gesoldeerd worden;
• assemblagebedrijven van elektronische componenten op
PCB;
• eindgebruikers van elektronische systemen.
Voor meer informatie:
Kris Van de Voorde
Tel: 016/28 15 35
e-mail: Kris.VandeVoorde@imec.be
Verbinding tussen een ‘Polymer
Stud Grid Array package’ en printed
circuit board, gebruik makend
van loodvrij soldeer (SnAgCu).
9.

10.
Interne herschikking
om samenwerking met
Vlaamse industrie te
versterken
In de nieuwe beheersovereenkomst tussen IMEC en de Vlaamse overheid ligt de nadruk op opleiding,
verspreiding en overdracht van knowhow, en industrialisatie naar de Vlaamse industrie toe. Met dit in het
achterhoofd startte IMEC in juni van dit jaar een interne herschikking. De twee groepen binnen IMEC die
diensten aanbieden aan de Vlaamse bedrijven, namelijk opleidingen en industrialisatie van technologieën,
werden samengebracht. Aan het hoofd van dit vernieuwde INVOMEC (industrialisatie en vorming in de
micro-elektronica) staat ook een nieuwe directeur, Herman Maes.
De nieuwe divisie INVOMEC groepeert alle activiteiten
binnen IMEC die tot doel hebben de Vlaamse industrie te
versterken en te beantwoorden aan hun specifieke noden.
De wisselwerking die ontstaat door het samenbrengen van
het vroegere INVOMEC en de I&I-groep (incubatie en
industrialisatie) moet hun werking versterken en een bredere
draagwijdte garanderen. Zo kunnen de opleidingen
waar nodig meer afgestemd worden op de noden van de
Vlaamse KMO’s en zal het zelfs mogelijk worden om
onderwerpen-op-aanvraag in te lassen in het cursusaanbod.
De groep rond ‘Incubatie en Industrialisatie’ heeft tot doel
de Vlaamse industrie te versterken, door proces- en productinnovatie
in bestaande Vlaamse bedrijven te stimuleren
en door de oprichting van nieuwe bedrijven (spin-offs)
te begeleiden. Voor de eerste doelstelling werden binnen
de wetenschappelijke divisies van IMEC zogenaamde AVOcellen
geïnstalleerd die moeten instaan voor de applicatie
van IMEC’s technologie, de verspreiding van kennis en
expertise en de ondersteuning bij innovatie. De opdracht
van de AVO-medewerkers is het op maat brengen of aanpassen
van de IMEC wetenschappelijke expertise (3 tot 10
jaar vooruitlopend op industriële toepassing) naar de geïn-
teresseerde Vlaamse bedrijven toe (geïnteresseerd in een
termijn van 0 tot 3 jaar). Door de interactie tussen onderzoekers
en AVO-medewerkers binnen de wetenschappelijke
divisie zelf, is het mogelijk om deze twee verschillende
missies op elkaar af te stemmen en een win-win situatie te
bekomen voor alle betrokkenen. Een tweede doelstelling
van de I&I-groep is het begeleiden (met startkapitaal, infrastructuur
en IMEC-personeel) van IMEC-spin-offs in de
eerste fase (incubatieperiode) van het commercialiseren
van onderzoeksresultaten. Hiervoor werd het IMEC incubatiefonds
(IIF) opgericht.
Terwijl vroeger de nadruk vaak vooral lag op internationale
samenwerking met grote micro-elektronica bedrijven, is
de IMEC-technologie nu in een (marktrijp) stadium dat
ook interessant kan zijn voor Vlaamse bedrijven, zelfs niet-
ICT-bedrijven. Meer en meer doet IMEC inspanningen in
deze richting. INVOMEC-directeur Herman Maes, die zelf
meer dan 30 jaren onderzoekservaring heeft als onderzoeker
en als directeur van de wetenschappelijke divisie rond
proces- en device-integratie, zal met zijn divisie Vlaanderen
erg goed van dienst zijn.

ITC
IMEC’s training
centrum
Industriele vorming in micro-elektronica
(het vroegere INVOMEC)
Europractice
prototype en
small-volume
manufacturing
CAD
INVOMEC
(Industrialisatie en vorming in de micro-elektronica) – Herman Maes
AVO
Applicatie,
verspreiding en
ondersteuning
De reorganisatie binnen IMEC brengt INVOMEC en I&I samen onder een nieuwe directeur, Herman Maes.
Nieuwe beheersovereenkomst tussen de Vlaamse overheid en IMEC
Incubatie
van spin-offs
Industrialisatie en Incubatie
(I&I)
Spin-ins
Technocommerciële
studies
Onlangs ondertekende de Vlaamse overheid een nieuwe beheersovereenkomst met IMEC voor een
looptijd van vijf jaar. Deze nieuwe beheersovereenkomst volgt op een zeer positieve beoordeling die
IMEC in 2001 kreeg na een grondige externe doorlichting in opdracht van de Vlaamse overheid. Deze
beheersovereenkomst legt IMEC een aantal objectieven op die moeten behaald worden gedurende de
looptijd van de overeenkomst. Zo engageert IMEC zich om een centrum van uitmuntendheid te blijven
op wereldniveau op het vlak van onderzoek in de micro-elektronica.
Hierbij zal CMOS-technologie (of aanverwante activiteiten zoals biosensortechnologie) een vooraanstaande
rol blijven spelen, maar ook activiteiten buiten CMOS (zoals polymeerelektronica) zullen verder
worden ontwikkeld. Daarnaast zullen nieuwe ontluikende technologieën, met de slimme omgeving of
‘ambient intelligence’ als motor, de IMEC-technologieën in toenemende mate in een breder toepassingsveld
brengen.
Een ander strategisch accent is een versterking van de samenwerking met Vlaamse bedrijven en KMO’s,
zowel binnen als buiten de ICT-sector (conform de uitdeining van IMEC’s onderzoeksactiviteiten).
Vooral naar Vlaamse KMO’s toe
wil IMEC de bestaande samenwerking
intensiveren en de toegangsdrempel
voor KMO’s verlagen.
IMEC engageert zich daarbij ook
om in de komende jaren meer
vorming aan te bieden aan bedrijven
of instellingen in Vlaanderen.
Ook via initiatieven zoals de visionaire
workshops van
IMEC/Leuven Inc. zullen KMO’s en
andere Vlaamse bedrijven periodiek
geïnformeerd worden over
recente trends en ontwikkelingen.
Netwerking
11.

12.
IMEC: vernieuwing
binnen uw bereik
Wist u dat driekwart van de Vlaamse bedrijven die samenwerken met IMEC KMO’s zijn; en dat één op drie
van IMEC’s Vlaamse partners minder dan 10 mensen in dienst hebben? Zowel ICT- als niet-ICT-bedrijven kloppen
aan bij IMEC, vaak omdat ze niet over een eigen research- of engineeringafdeling beschikken. U vraagt zich nu
misschien wel af hoe uw bedrijf baat kan hebben bij een samenwerking met IMEC. Doe de test met onderstaande
vragen en misschien mogen we u binnenkort welkom heten voor een ‘innovatief’ gesprek.
U wilt vernieuwen, maar u zoekt een aantal
ontbrekende schakels of competenties in uw
technologieportfolio?
De innovatie van uw productgamma of productieproces is
belangrijk om de concurrentie een stapje voor te zijn.
Eigen ontwikkeling kost echter tijd en geld en is vaak niet
zonder risico. Het kan dan ook interessant zijn om samen
met IMEC en zijn experten in o.a. multimedia, draadloze
communicatie, sensoren en microsystemen, een onderzoeksprogramma
op te starten. Of misschien is de vereiste
knowhow reeds ontwikkeld en is een technologietransfer
de beste oplossing voor uw bedrijf.
U wilt groeien, maar u stelt zich vragen over
de evolutie van de technologie in de markt van
morgen?
IMEC volgt de technologische ontwikkelingen en trends in
de markt op de voet. Deze kennis wil IMEC graag met u
delen in een technologie-oriënterende studie zodat u uw
geplande innovatieproces correct kan inschatten.
Indien u overweegt uw eigen knowhow te exploiteren
binnen de halfgeleidersector, maar deze markt voor u
nieuw is, kan een marktoriënteringsstudie helpen de juiste
keuze te maken om al dan niet deze nieuwe markt te
betreden. IMEC schetst u graag de mogelijkheden en
trends in de ICT-sector op basis van haar expertise en
contacten in de industrie.
U wilt goed opgeleide mensen in uw bedrijf, maar
u vindt de gepaste training niet?
IMEC biedt een ruim aanbod aan industriële trainingscursussen
als antwoord op de toenemende vraag naar
geschoolde professionals in de micro-elektronica en
aanverwante domeinen. Zowel op eigen initiatief als op
vraag van bedrijven worden cursussen georganiseerd
gaande van ontwerptechnieken tot procestechnologie
en falingsanalyses. Indien gewenst kunnen ook cursussen
op maat van uw bedrijf gemaakt worden.
Voor meer informatie: Bart.Demey@imec.be of
www.imec.be/mtc
U wilt op de hoogte blijven van de nieuwste
technologische ontwikkelingen?
IMEC informeert u over de laatste evoluties tijdens de
IMEC Vlaamse Bedrijvendag. Hierop worden zowel technische
uitdagingen, toepassingen en evoluties op korte en
lange termijn voorgesteld als concrete projectrealisaties,
prototypes en producten. Regelmatig worden ook seminaries
en workshops georganiseerd.
U wenst gebruik te maken van IMEC’s diensten?
De Europractice IC-service, gecoördineerd door IMEC,
brengt de layout en productie van kleine volumes ASIC’s
(application-specific integrated circuit) binnen het
technische en financiële bereik van elk bedrijf.
Voor meer informatie hierover kan u terecht bij
Carl.Das@imec.be of www.europractice.imec.be.
Recent werd ook een centrum opgericht voor
betrouwbaarheidsanalyse van chips, chipverpakkingen
en micro-systemen. Over dit Reliability@imec kan u
meer lezen op pagina 14.
Herkent u zich in één van deze vragen? En
overweegt u om op die vragen een antwoord
te zoeken bij IMEC?
Aarzel dan niet en contacteer ons vrijblijvend via e-mail
op vlaamseindustrie@imec.be of telefonisch op het nummer
016/28 18 04. U kan er ook de gedetailleerde ‘Innovatie’brochure
aanvragen.

Financiële steun van het IWT-Vlaanderen
Vlaamse bedrijven kunnen financiële steun van het IWT-Vlaanderen (het instituut voor de aanmoediging
van innovatie door wetenschap en technologie in Vlaanderen) verkrijgen voor de realisatie van hun innovatieproject
met IMEC. Het IWT-Vlaanderen verleent immers steun aan Vlaamse bedrijven (van KMO tot
multinational) die, al dan niet in samenwerking met een onderzoeksinstelling, innovatie wensen door te
voeren, en die daartoe wetenschappelijk-technologische kennis willen verwerven door het uitvoeren van
een onderzoeks- en ontwikkelingsproject. Ook met zijn ‘programma tot stimulering van technologische
innovatie bij KMO’s’ verleent het IWT-Vlaanderen financiële steun aan Vlaamse KMO’s die willen innoveren
in hun producten, processen of diensten.
IMEC helpt zijn partners met het opstellen en indienen van de dossiers bij de bevoegde instanties. Voor
meer informatie over de verschillende mogelijkheden die het IWT-Vlaanderen biedt, kan u ook terecht
op de algemene website: www.iwt.be.
Niet te missen: deelname aan het Zesde Kaderprogramma
Onlangs werd het Europese Zesde Kaderprogramma voor onderzoek, technologische ontwikkeling en
demonstratieactiviteiten, kortweg KP6, officieel opgestart. Het KP6 (2002–2006) is het belangrijkste
instrument van de Europese Unie om de Europese onderzoeksruimte (ERA, ‘European Research Area’)
vorm te geven, een structuur die vergelijkbaar is met de gemeenschappelijke
Europese markt van goederen en diensten. Bedrijven, universiteiten, onderzoeksinstituten,
(lokale) overheden en onderzoekers die zich bezighouden met
wetenschappelijk onderzoek, technologische ontwikkeling en innovatie kunnen
een beroep doen op het KP6. De Europese Unie wil ook KMO’s aanmoedigen
om deel te nemen aan het KP6.
Het KP6 omvat een drietal hoofdactiviteiten, waaronder de bundeling en integratie
van de ERA. Deze hoofdactiviteit is tweeledig. Enerzijds komen zeven
prioritaire thematische onderzoeksgebieden aan bod, met een totaal budget
van 11.285 Meuro. 15% van dit budget wordt voorbehouden aan KMO’s.
Anderzijds is er ruimte voor specifieke activiteiten die een breder onderzoeksgebied
beslaan. Een budget van 430 Meuro wordt hierbij gereserveerd voor
KMO’s.
Voor de uitvoering van het Kaderprogramma heeft de Europese Unie een aantal
instrumenten ontwikkeld. Nieuw voor het KP6 zijn onder meer de geïntegreerde projecten (grootschalige
projecten om de concurrentiepositie van de Europese Unie te versterken of belangrijke maatschappelijke
problemen aan te pakken) en topnetwerken (waarmee de kennis over een specifiek onderwerp
wordt bijeengebracht met het oog op duurzame integratie van onderzoekscapaciteiten). Daarnaast
blijven de meeste klassieke instrumenten bestaan. Het gaat hier onder meer over specifieke onderzoeksprojecten
die voorzien zijn voor KMO’s. Dit zijn coöperatieve of collectieve onderzoeksprojecten die
kunnen worden uitgevoerd binnen het globale domein van wetenschap en technologie. Bij coöperatieve
onderzoeksprojecten wordt het onderzoek uitbesteed aan een onderzoeksinstituut ten behoeve van een
groep van KMO’s.
Voor meer informatie over (deelname aan) het Zesde Kaderprogramma kan u
terecht bij het Vlaams contactpunt voor het Europese Kaderprogramma, een gezamenlijk
initiatief van het IWT-Vlaanderen en het AWI (de administratie wetenschap
en innovatie van het ministerie van de vlaamse gemeenschap):
www.vlaanderen.be/6kp.
13.

Blech electromigratie-experiment - visualisatie van “hillocking” (verbuiging
van een koperen verbinding door electromigratie ten gevolge van hoge
stroomdichtheden).
14.
Reliability@IMEC
IMEC creëert een nieuw kenniscentrum in betrouwbaarheid
van geïntegreerde schakelingen en microsystemen
Het kenniscentrum ‘Reliability@IMEC’ nodigt Vlaamse bedrijven uit voor gezamenlijk fundamenteel
onderzoek naar betrouwbaarheidsproblemen en de onderliggende falingsmechanismen. Daarbuiten biedt
Reliability@IMEC ook adviesverlening en gerichte opleiding aan. Het kenniscentrum groepeert deskundigen
en toestellen uit diverse onderzoeksteams van IMEC, en richt zich tot Vlaamse fabrikanten van geïntegreerde
schakelingen, micro-systemen en testuitrusting.
Elektronische schakelingen en systemen worden gebruikt
voor een brede waaier aan toepassingen, zoals computers
(van servers over laptops tot spelconsoles…), telecommunicatie
(vaste en mobiele telefonie, dataverkeer, lokale en
draadloze netwerken…), auto-elektronica (van elektronische
injectie tot gps), industrie (procescontrole, automatisering,
logistiek…), huishoudtoestellen (van wasmachine
tot dvd…) enz. Al deze toepassingen hebben één ding
gemeenschappelijk: ze vergen alsmaar betere prestaties
van de elektronica - krachtigere processoren, grotere
geheugencapaciteit, lager energieverbruik, miniaturisatie,
bijkomende functionaliteit, integratie van blokken en componenten
in één chip (‘SOC’ – system-on-a-chip) of in één
verpakking (‘SiP’ – system-in-a-package) enz.
De halfgeleiderindustrie ontwikkelt daarom alsmaar sneller
- typisch om de twee jaar - nieuwe technologiegeneraties.
Een bekend voorbeeld in de informaticasector is de reeks
Pentium ® -processoren van Intel: de recente Pentium ® 4processor
bevat miljoenen CMOS-transistoren met een
kritische afmeting van amper 0,13 µm. Terwijl voor elke
nieuwe technologiegeneratie nieuwe procédés, materialen
en concepten ontwikkeld worden die tot het uiterste van
hun fysische mogelijkheden worden gedreven, integreert
men ook vaak nieuwe technologieën in de elektronische
systemen, zoals sensoren en MEMS (micro-electromechanische
systemen).
Dit leidt onvermijdelijk tot ernstige problemen inzake
betrouwbaarheid, waarbij de elektronica voortijdig faalt
om redenen die vaak moeilijk te achterhalen zijn. Dat
beperkt de levensduur van de componenten en systemen,
en veroorzaakt onvoorspelbare defecten die ernstige
gevolgen kunnen hebben - bijvoorbeeld een ABS-remsysteem
dat het plots zou laten afweten. Met de oprichting
van het Center of Excellence Reliability@IMEC speelt
IMEC in op de behoefte aan hogere betrouwbaarheid voor
de volgende generaties van geïntegreerde schakelingen en
microsystemen.
TLP-tester (“TLP” – transmission linear pulse) - karakterisatie van
innovatieve ESD-beschermingsstructuren op een zelf-ontwikkeld toestel.
De sleutel tot een gestage verbetering van de betrouwbaarheid
ligt in een fundamenteel inzicht in de falingsmechanismen
die de levensduur van de elektronische
structuren beperken. Op dat vlak heeft IMEC een unieke
knowhow en een uitgebreid gamma aan hulpmiddelen
opgebouwd, in het kader van de ontwikkeling van eigen
technologie door onze multidisciplinaire onderzoeksteams.
Deze expertise wordt nu gegroepeerd in een kenniscentrum,
waardoor Vlaamse elektronicafabrikanten en onderzoeksinstituten
toegang krijgen tot IMEC’s kennis en faciliteiten
ter zake. Dit moet hen in staat stellen om de toenemende
technologische uitdagingen inzake betrouwbaarheid
het hoofd te bieden.
De onderzoeksactiviteiten en expertise van
Reliability@IMEC beslaan drie domeinen: (1) analyse van
de elementaire falingsmechanismen, (2) betrouwbaarheid
van specifieke technologieën en (3) hulpmiddelen en
methoden voor betrouwbaarheidsonderzoek. De bestudeerde
falingsmechanismen situeren zich zowel op het
niveau van de transistoren, de elektrische verbindingen
tussen transistoren en de verpakking, als op het niveau
van de geïntegreerde circuits als geheel. Specifieke technologieën
die onderzocht worden zijn bijvoorbeeld gemengde
analoge/digitale schakelingen, niet-vluchtige Flash geheugens,
toepassingen bij hoge spanning of temperatuur,
MEMS en microsystemen. Daarbij worden geavanceerde
test- en analysesystemen gebruikt en ontwikkeld, zoals
falingsanalyse, versnelde veroudering, meting bij temperatuur-gradiënten,
eindige-elementen-modellering, statistische
data-analyse.
Een gedetailleerde, engelstalige brochure
“Reliability@IMEC - Join IMEC in advanced
research on semiconductor reliability” is verkrijgbaar
bij Ben Beddegenoots, tel. 016/28.83.53, e-mail
‘ben.beddegenoots@imec.be’. Een digitale versie
van de brochure kan gedownloaded worden van
de IMEC website www.imec.be.
Opleiding in ESD-bescherming voor
hoogfrequente schakelingen (“ESD” –
electrostatic discharge).

Materiaalonderzoek
voor de automobielsector
en aanverwante sectoren
Bedrijven uit de Limburgse automobielsector en aanverwante sectoren die willen innoveren, kunnen
aankloppen bij IMOMEC. Zowel KMO’s als grotere bedrijven die aan bepaalde voorwaarden voldoen, kunnen
hiervoor subsidies krijgen van het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling (EFRO) en van de Vlaamse
regering (Limburgfonds).
Binnen de divisie IMOMEC van IMEC, gevestigd op de
universitaire campus te Diepenbeek, loopt sinds 1 januari
2002 het project ‘geïntegreerd materiaalonderzoek ter
ondersteuning van ontwikkeling en toepassingen van
materiaalsystemen in de automobielsector’. Dit project
wordt mede gefinancierd door het Europees fonds voor
regionale ontwikkeling (EFRO) en de Vlaamse regering,
en speelt in op de noden van de automobielindustrie om
innovatie te introduceren via samenwerking tussen een
bedrijf en een onderzoeksconsortium. In het verleden
werden reeds succesrijke projecten met de lokale industrie
uitgevoerd gedurende de periode 1996-2000, met de
financiële steun van EFRO en de Vlaamse regering. Het
project eindigt op 31 december 2003.
Het project bestaat uit twee delen:
•De kennis en expertise die binnen IMOMEC werden ontwikkeld
op gebied van materiaalonderzoek, zullen worden
afgestemd op de specifieke noden van de automobielsector
en zijn toeleveringsbedrijven. Dit vereist een generisch
basisonderzoek dat nauw aansluit bij de marktomstandigheden
van de sector en waarvan de resultaten direct geïmplementeerd
kunnen worden.
•Directe kennisoverdracht naar ondernemingen in de vorm
van contractonderzoek en demonstraties. De doelgroep
bestaat hier in de eerste plaats uit toeleveranciers van de
automobielconstructeurs. Contractonderzoek met
Limburgse doelstelling-2-bedrijven uit andere sectoren
wordt eveneens in aanmerking genomen. (Een doelstelling-
2-gebied is een minder begunstigde regio in de Europese
Unie waar een omschakelingsproces aan de gang is.)
Hoe wordt een onderzoeksproject gedefinieerd?
In overleg met de industriële partner wordt een werkprogramma
geformuleerd rond een bepaalde probleemstelling,
een verbeterde productperformantie, een nieuwe productontwikkeling,
een nieuwe toepassing… Naast een grondige
materiaal-analytische ondersteuning wordt eveneens aandacht
besteed aan de technisch-economische aspecten van de probleemstelling.
Hier kunnen de marktsituatie van het bedrijf,
de mogelijkheden van nieuwe procestechnieken met nieuwe
materialen voor nieuwe applicaties aan bod komen. Zodra de
inhoud van het onderzoeksproject in overleg met de partner
werd opgesteld, wordt een contract opgemaakt. Na goedkeuring
kan het onderzoek starten. De administratie wordt
hierbij tot het uiterste minimum beperkt.
Welke bedrijven komen in aanmerking?
Het project richt zich zowel op KMO’s als op grotere bedrijven.
De sectoren die in aanmerking komen zijn o.a. de
grondstofproducenten, toeleveringsbedrijven (voor de automobielsector,
de elektronica…), de verwerkende industrie,
oppervlaktebehandelingsbedrijven, eindproducenten,…
Het bedrijf moet daarbij gelegen zijn in één van de volgende
gemeenten in Limburg:
• Doelstelling-2-gebied: Industriële zone: Heusden-Zolder en
delen van de gemeenten Beringen, Diepenbeek, Dilsen-
Stokkem, Genk, Ham, Houthalen-Helchteren, Lommel,
Maasmechelen, Tessenderlo en Zutendaal.
Plattelandszone: Bilzen, Borgloon, Heers, Hoeselt,
Herstappe, Kortessem, Voeren, Tongeren en delen van
Sint-Truiden.
• Phasing-out-gebied (dit is een overgangsregeling voor de
zone uit de programmatieperiode 1997-2000, welke niet
langer erkend wordt in het kader van de nieuwe doelstelling-2):
As, Hasselt, Leopoldsburg, Lummen,
Nieuwerkereken, Opglabeek, Overpelt, Zonhoven en delen
van de gemeenten Beringen, Diepenbeek, Dilsen-Stokkem,
Genk, Ham, Houthalen-Helchteren, Lommel,
Maasmechelen, Tessenderlo, Zutendaal en Sint-Truiden.
Projectkosten en financiële steun
De financiële steun die wordt toegekend is verschillend voor
KMO's en grotere bedrijven. De algemene regel is dat een
KMO 43% van de totale projectkost voor zijn rekening moet
nemen. Een groot bedrijf moet 53% van de projectkost financieren.
Het resterende bedrag wordt gefinancierd door
EFRO en door de Vlaamse regering (Limburgfonds).
Voor meer informatie:
Marc D'Olieslaeger
Tel.: 011/26 88 15
e-mail : Marc.Dolieslaeger@luc.ac.be
15.

16.
APEX
Intelli-Q
op tournee met de
Simple Minds
Twee jaar geleden klopte de Vlaamse KMO
APEX bij IMEC aan voor de ontwikkeling van
een digitale audio equalizer voor de professionele
markt (zie Interconnect nr. 8, nov. 2000).
Audio ‘equalizing’ (egalisering) heeft als doel om
de verstorende effecten van de omgeving bij
luisteren naar spraak en/of muziek te compenseren.
Voor de ontwikkeling kon IMEC een
beroep doen op zijn jarenlange expertise op
gebied van digitale signaalverwerking (DSP).
Deze samenwerking wierp zijn vruchten af: er
werd een digitale audio equalizer ontwikkeld die
verschillende functies in één toestel combineert.
Daarnaast heeft APEX via kennisoverdracht heel
wat geleerd over DSP.
Sindsdien heeft APEX zijn productengamma verder
ontwikkeld. Als één van de eersten bracht
het Limburgs bedrijf een ‘real-time’ digitale audio
equalizer op de markt: de Intelli-Q. Deze digitale
equalizer is erg krachtig: het is een 30-bands stereo
equalizer met een bereik van –16 dB tot
+16 dB, bevat 6 parametrische filters in stereo
uitgevoerd, een vertragingstrap, een twee-bands
compressor/limiter, een ‘real-time spectrum
analyser’… Via een pc is de equalizer eenvoudig
te bedienen.
Deze digitale equalizer doorstond al een zware
test tijdens de Night-of-the-Proms (editie 2001,
en nu ook editie 2002). En onlangs nog leidde de
APEX Intelli-Q de Simple Minds feilloos doorheen
hun tournee…
Seminaries
APEX’ Intelli-Q
IMEC organiseert wekelijks, op maandag (11.00u) en
vrijdag (14.00u), seminaries over nieuwe ontwikkelingen
in procestechnologieën en ontwerpmethodologieën.
Deze seminaries gaan door in IMEC, duren ongeveer
één uur en worden in het Engels gegeven. Vaak
zijn er ook nog extra seminaries door internationale
sprekers. Toegang tot de seminaries is gratis, wel
dient u uw komst op voorhand aan te kondigen. De
agenda vindt u op www.imec.be/mtc, stuur een e-mail
naar Bart.DeMey@imec.be indien u aan onze mailing
list wil worden toegevoegd.
Agenda
MTC-trainingsprogramma
Next-generation multimedia productions
Doelgroep: algemeen; grafische industrie zoals drukkers, website
en tv-producenten
Datum: 13 en 27 januari, en 3 februari 2003
Inhoud: De opkomende multimedia code-standaarden die recent worden
gestandaardiseerd door ISO en W3C, namelijk MPEG-4, JPEG2000, SMIL
(synchronized multimedia integration language) en SVG (scalable vector
graphics). De technologie achter deze standaarden zal uitgelegd worden. Er
zullen interactieve multimediaproducties uitgewerkt worden die de sterke
punten van elk van de standaarden combineren.
Process technology training cycle
Doelgroep: algemeen
Datum: zie www.imec.be/mtc
Inhoud: Een overzicht van alle aspecten van de meest recente CMOSprocestechnologie.
C++-based hardware design of
complex digital systems
Doelgroep: ontwerpers van digitale systemen
Datum: 20 – 24 januari 2003
Inhoud: De pijlers voor een goede ontwerpefficiëntie zijn ‘high-level executable
specification’ en ‘design reuse’. Om dit te bereiken is een object-georiënteerde
benadering veel effectiever dan bestaande ‘event-driven’ HDL-omgevingen.
In de cursus wordt uitgelegd hoe een C++-gebaseerde omgeving kan
gebruikt worden voor het ontwerp van digitale systemen.
Neem een kijkje op www.imec.be/mtc voor meer informatie over het
MTC-trainingsprogramma en een lijst van seminaries!
Kom IMEC bezoeken op de
Open Technologiedag
Datum: eind maart 2003
IMEC neemt deel aan de Open Technologiedag, die eind maart 2003 voor het
eerst wordt georganiseerd. De Open Technologiedag, een initiatief van de
Vlaamse overheid, kan de opvolger genoemd worden van Flanders technology
international (FTI). In tegenstelling tot FTI is de Open Technologiedag geen
technologiebeurs: in analogie met de Open Bedrijvendag zullen honderd
technologiebedrijven hun deuren openzetten voor het brede publiek.
Kom ook IMEC bezoeken en leer er meer over nieuwe ontwikkelingen in
procestechnologieën en ontwerpmethodes. U hoort er later vast meer over.
Voor meer informatie weldra: www.imec.be/kiosk.