KERAMIS II



Keramische Mikrowellenschaltkreise für die Satellitenkommunikation

Das Projekt hat zum Ziel, Technologieansätze, die im Projekt KERAMIS (Keramische Mikrowellenschaltkreise für die Satellitenkommunikation) für innovative und preisgünstige Komponenten im Bereich Multimedia-Satellitenanwendungen erarbeitet wurden, anhand eines realen Einsatzes im Satelliten zu verifizieren. Dazu ist geplant, sich für den Mitflug der KERAMIS-Technologie auf einem Technologie-Erprobungsträger (TET) zu bewerben.

TET210 mit geplantem Start im Jahr 2010 kommt dafür als Satellitenplattform in Frage. Das Erprobungsprogramm wird unter dem Namen On-Orbit Verifikation (OOV) in der Raumfahrtagentur in der Abteilung Technik für Raumfahrtsysteme und Robotik durchgeführt. Parallel zu dieser Aktivität sollen diese KERAMIS-Komponenten durch den Einsatz neuer Technologien und darauf zugeschnittener HF-Designstrategien weiterentwickelt und am Ende Projektes am Boden getestet werden.

Durch die erhöhte Funktionalität im Trägermaterial LTCC kann auf den Einsatz teurer kundenspezifischer Halbleiter verzichtet werden. Stattdessen können "Standardschaltkreise" zur Realisierung der elektrischen Funktion verwendet werden. Zudem bietet die Aufbautechnik in Mehrlagenkeramiksystemen die Möglichkeit, Gehäusefunktionen für eine hermetische Kapselung der Module zu übernehmen. Bei hermetischer Häusung von Einzelmodulen kann auf ein großes hermetisches Gehäuse zum Verschluss aller Komponenten verzichtet werden. Die kleinen Sub-Module sind als System-in-Package (SiP) variabel und rekonfigurierbar einsetzbar. Darüber hinaus bieten sie erhebliche Vorteile hinsichtlich ihrer Testbarkeit und können entwicklungsseitig als Komponente eingestuft werden. Mit dem Einsatz der LTCC-Technik ist es möglich, auch mittlere und kleine Stückzahlen kostengünstig herzustellen.

Im Projekt KERAMIS II steht insbesondere die Zuverlässigkeit der Verbindungsebene zwischen Modul und Trägerboard im Fokus. Sie wird für die Einsatzbedingungen im Satelliten optimiert und gemeinsam mit einer Printed Circuit Board Technologie verifiziert. Die Komponenten, bzw. Subsysteme sollen nach erfolgreicher Bodenqualifizierung in einer On-Orbit-Verifikation eingesetzt werden. Diese dient zur Demonstration der Zuverlässigkeit sowie der elektrischen Parameter unter Einsatzbedingungen im Satelliten. Neue Technologien und Materialien, die nicht im OOV-Programm verwendet werden, sollen zur Weiterentwicklung der Komponenten eingesetzt und verifiziert werden.

Die in KERAMIS entwickelte und in KERAMIS II eingesetzte bzw. weiterentwickelte Technologie findet Anwendung in satellitengestützten Multimedia- und Kommunikationssystemen. Konkret handelt es sich um Komponenten, Prozesse und Materialien für Hochfrequenzsysteme, die in Funkmodulen von Satelliten im Down-Link (Ka-Band bei etwa 20 Gigahertz) eingesetzt werden können. Zu den Schlüsselkomponenten zählen Signalquellen (VCO und Synthesizer), Verstärker (SSPA), Schaltmatrix und andere aktive und passive Bauteile in hermetisch dichten Gehäusen. Dabei setzt das Konsortium stark auf das Mehrlagenkeramiksystem LTCC, mit dem preisgünstige und zuverlässige Module aufgebaut werden können. Das Ziel des Konsortiums ist, eine kommerziell anwendbare Technologie zu entwickeln. Dies soll dadurch demonstriert und verifiziert werden, dass die Module als Experimente einer Satellitennutzlast in den Orbit gebracht, dort in Betrieb genommen und unter Weltraumbedingungen getestet werden.

In diesem Verbundvorhaben wird die Kompetenz von zwei Universitäten und vier Industriepartnern zusammengeführt. Seitens der Hochschulen bringen das Institut für Mikroperipherik, das Institut für Funktionalisierte Peripherik und das Institut für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik der TU Ilmenau sowie der Arbeitsbereich Hochfrequenztechnik der TU Hamburg-Harburg ihre Erfahrungen und Kompetenz im Forschungsschwerpunkt LTCC ein. Auf Industrieseite liefern die IMST GmbH als Gesamtprojektleiter ihre Erfahrungen im Design von HF-Komponenten, die RHe Microsystems GmbH ihre Expertise in der Dickschicht, Dünnschicht sowie in der Aufbau- und Verbindungstechnik, Micro Systems Engineering GmbH (MSE) als Produzent von LTCC-Applikationen und EPAK GmbH als Systemhersteller und Systemanbieter.

Als Unterauftragnehmer der TU Ilmenau fungiert Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH als Experte für die On-Orbit-Verifikation und die Raumfahrt/Luftfahrt-AIV (= Assembly, Integration, Verification). Die TU Hamburg-Harburg erteilt Unteraufträge an Kayser-Threde und Astrium GmbH. Kayser-Threde wird beauftragt, dem Konsortium Informationen über qualifizierte Bauteile und Materialien der Aufbau- und Verbindungstechnik zur Verfügung zu stellen. Außerdem steht Kayser-Threde bei der Erstellung der notwendigen Dokumente zur On-Orbit-Verifikation unterstützend zur Verfügung.


Kontakt
Dr. Siegfried Voigt
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Raumfahrtmanagement
, Satellitenkommunikation
Tel: +49 228 447-312

Fax: +49 228 447-709

E-Mail: Siegfried.Voigt@dlr.de
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http://www.imst.de/
http://www.tu-harburg.de/et3/home/index.html
http://www.kayser-threde.com/
http://www.mse-microelectronics.de/
http://www.rhe.de/
http://www.tu-ilmenau.de/
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Flyer zu KERAMIS (http://www.dlr.de/rd/Portaldata/28/Resources/dokumente/RK/KERAMIS_Flyer_DLR.pdf)