Das Gerätezentrum (Core Facility) für Mikrosystem-Technologien der Professur für Biochemische Zelltechnologie ist in das Biotechnologisch-Biomedizinische Zentrum (BBZ) der Universität Leipzig eingebettet.
Es bietet universitätsinternen und externen Nutzern:innen Zugang zu einem breiten Spektrum von Technologien im Bereich der Mikrosystemtechnik an.

zur Vergrößerungsansicht des Bildes: Im Reinraum arbeitender Wissenschaftler
Herstellung neuer Mikroelektroden-Arrays im Reinraum - Auftrag einer fotosensitiven Lackschicht für die Strukturierung. Foto: Swen Reichold/Universität Leipzig

Zur Core Facility zählen Technologien zur Herstellung von Mikroelektrodenarrays, Abgussformen für Polymerchips (PDMS-Master) und der 3D-Druck von mikrofluidischen Plattformen. Dafür stehen voll ausgestattete Reinräume (Klasse ISO5/7) mit Geräten zur mikrosystemtechnischen Fertigung der Elektrodenarrays oder 3D-Drucker und Laseranlagen zur Verfügung.

 

Infrastruktur und Geräte

Die Infrastruktur zur Herstellung verschiedener Mikrosystem-Technologien besteht aus drei strukturellen Einheiten:

  • Reinraum 1 für fotolithografische, nasschemische sowie beschichtungstechnische Arbeiten
  • Reinraum 2 für additive Drucktechniken
  • Laseranlage (SLE)

Die Reinräume befinden sich im 4.OG im universitären Teil des BBZ am Deutschen Platz 5 in Leipzig (Raum 1.417.1 und 1.419.1). Beide Reinräume mit den darin befindlichen Geräten, wie zum Beispiel 3D-Printer, Sandstrahler, Lasercutter oder Bandsäge sind der Professur für Biochemische Zelltechnologie zugeordnet. Die Laseranlage zur Strukturierung von Gläsern ist im Institut für Analytische Chemie (Linnéstraße 3, Leipzig, 1.OG) lokalisiert und wird gemeinsam von den Professuren für Konzentrationsanalytik (Fakultät für Chemie) und Biochemische Zelltechnologie (BBZ) betrieben.

Der Reinraum 1 ist in die Bereiche Ätzen und Reinigen sowie Lithografie untergliedert. Der Bereich Ätzen und Reinigen ist mit zwei Säure-Ätzbecken für Peroxomonoschwefelsäure und Flusssäure ausgestattet. In diesem Bereich befindet sich zusätzlich eine Reinstwasserkaskade zum Reinigen von Substraten sowie ein Spin-Coater (SSE GmbH, max. 4000 rpm) zum Trocknen und Beschichten. Der Bereich Lithografie ist mit zwei Heizplatten (max. 200°C), einem Spin-Coater, einer HMDS-Heizplatte (SSE GmbH, max. 150°C) zum Silanisieren und einer Reinstwasserkaskade ausgestattet. Im Raum stehen neben einem Chemikalienschrank eine Vielzahl von Geräten zur Herstellung von Mikroelektrodenarrays zur Verfügung. Diese sind inklusive ihrer Spezifikationen in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst.

Zusammenfassung aller im Reinraum installierten Geräte zur Herstellung von Mikroelektrodenarrays

GerätArtAnwendungSpezifikationen
MA6

SÜSS Microtec GmbH
BelichterStrukturierung von Fotolacken
mit UV-Licht und Fotomaske
Substratgröße: max. 6"
Wellenlänge: 365 nm - 405 nm (Breitband) 
365 nm oder 405 nm
Strukturgröße: min. 2 µm
Positiv- und Negativlacke
µPG

Heidelberg Instruments
LaserschreiberLaser-Strukturierung
von Fotolacken
Substratgröße: max. 6"
Wellenlänge: 365 nm
Strukturgröße: min. 5 µm
Schreibgeschwindigkeit: 90 mm²/min
BAE 250

BAL-TEC AG
Beschichtungs-anlageAbscheidung (Sputtering) von
metallischen und metalloxidischen
Schichten
Substratgröße: max. 4"
Modus: RF, DC
Gase: Ar
Standardmaterialien: Au, Ag, Pt, ITO, Cu, W, Ti
Schichtdicke: min. 10 nm
CREAMET 500

Creavac GmbH
Beschichtungs-anlageAbscheidung (Sputtering) von metallischen und metalloxidischen
Schichten
Substratgröße: max. 6"
Modus: RF, DC
Gase: Ar, N2, O2
Standardmaterialien: Au, Ag, Pt, ITO, Cu, W, Ti
Co-Sputtering von 2 Materialien
Schichthomogenität: ± 5%
Schichtdicke: min. 10 nm
Plasma-Nachbehandlung von Oberflächen: Ar, N2, O2
Carbolite

Carbolite Gero GmbH
Ofen

Wärmebehandlung von Bauteilen und

gesputterten Schichten

Temperatur max: 600°C
Aufheiz-, Abkühlrampen: 10
Aufheizgeschwindigkeit: min. 0.1 °C
FRT Micro
Spy Topo
 
FRT GmbH
MikroskopSchichtdickenmessung/3D-
Darstellung Oberflächenprofile
Auflösung x,y: 0.2 µm
Auflösung z: 1 nm
Höhenmessbereich: max. 400 µm
Messfeld: 178x134 µm (Bildfeld)

 

Der Reinraum 2 ist in die Bereiche 3D Druck mit Plastikmaterialien und Hydrogelen mit lebenden Zellen unterteilt. Um Chiptechnologien mit komplexen Geometrien für die Zellkultur herzustellen, sind materialoffene 3D-Printer mit Auflösungsgrenzen von 0.15 bis zu 5 µm vorhanden. Die Spezifikationen der 3D‑Printer sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst. Für das sterile Arbeiten mit biologischem Material steht eine Zellkulturbank zur Verfügung, sowie ein Zellinkubator.

Zusammenfassung und Spezifikation der 3D-Printer

Gerät

Anwendung

Spezifikationen

Ultimaker 
S3 Extended

3D-Druck 
von Polymeren

Bauteilgröße: 215 x 215 x 200 mm
Filamentdurchmesser: 2.85 mm
Auflösung: 0.4 mm
Materielien: PLA, APS, CPE, PC, PP

formlabs 3B

3D-Druck 
von Polymeren

Bauteilgröße xyz: 14.5x14.5x18.5 cm
Filamentdurchmesser: 2.85 mm
Auflösung: 25 µm
Laserspot: 85 µm
Schichtdicke: 25-300 µm
Materialien: Kunstharze

Asiga MAX X
 UV 380

3D-Druck 
von Polymeren

Bauteilgröße: 119 × 67 × 75mm 
LED-Wellenlänge: 385 nm
Auflösung: 62 µm
Materialien: materialoffen

BioX

3D-Druck von 
Biopolymeren

UV-Aushärtung: 365, 405, 485 and 520 nm
Größe xyz: 115x80x100 mm
Auflösung: 1 µm
Materialien: Kollagen, Gelatine, Hyaluronan, Seide, Alginat und Nanocellulose

NanoOne

2 Photon Polymerisations

3D-Druck

Größe xyz: 40x40x40 mm
Auflösung: 0,11 µm
Materialien: Photolacke, Biopolymere

 

Zusätzlich zu den Geräten am BBZ besteht die Möglichkeit Glas zu strukturieren. Die Laseranlage für ein „Selective laser-induced etching“ (SLE) von Glas-Substraten befindet sich im Reinraum der Analytischen Chemie (Linnéstraße). Die Spezifikationen des Gerätes sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst.

Spezifikation der SLE-Laseranlage

Gerät

Anwendung

Spezifikationen

FemtoPrint

Strukturierung
von Glas

Substratgröße: Wafer 6"

Material: Fused Silica, Borofloat

Auflösung: 2 µm

Option: welding

 

Strukturen, die mittels SLE-Verfahren gewonnen werden, müssen in der Folge in Abhängigkeit vom Material und der Auflösung in Kaliumhydroxid-Lösung (KOH) im Ultraschallbad bei 80°C oder in Flusssäure (HF) bei Raumtemperatur nachbehandelt werden. Entsprechende Ätzbecken stehen sowohl direkt an der Laseranlage im Institut für Analytische Chemie, Arbeitsgruppe Konzentrationsanalytik als auch in der Arbeitsgruppe Biochemische Zelltechnologie zur Verfügung.

Weitere Arbeiten, die in der Auftragsfertigung durchgeführt werden können, sind das Laserbearbeiten/-schneiden von Polymeren, das Sandstrahlen und Sägen von Bauteilen aus Glas und Metall.

Sonstige Arbeiten, die in der Core Facility durchgeführt werden können:

Gerät

Anwendung

Spezifikationen

 

 

Bandsäge (Dramet)

 

 

Schneiden von Bauteilen

Substratgröße: max. 30x30x10 cm

Sägeschnitt: 0,25 mm

Materialien: Glas, Metall

Sägeband: Diamant

 

 

Sandstrahler

 

 

Sand/Kugelstrahlen

Bauteilgröße: max. 60x40x50 cm

Strahlmmittel: SiC, Glasperlen

(Weitere Strahlmittel auf Anfrage)

Strahldüse: 0,8 -2,0 mm

 

 

Lasercutter

 

 

Laserbearbeitung/-Schneiden

Bauteilgröße: max. 510x30 mm

Materialien: Acrylglas, Glas, Titan, Aluminium (Weitere Materialien auf Anfrage)

Unsere Leistungen

Die in der Technologieplattform integrierten Geräte und Anlagen besitzen eine sehr große Bandbreite an Spezifikationen, so dass sowohl die Möglichkeit der Prototypenfertigung als auch die Herstellung von Kleinserien besteht. Mögliche Leistungen und realisierbare Stück­zahlen, die angeboten werden können, sind in der nachstehenden tabellarischen Leistungsübersicht zusammengefasst.

In der Regel ist die Herstellung von Mikrosystem-Plattformen mittels in Reinraum 1 angesiedelten Prozessen ausschließlich im Servicebetrieb vorgesehen. Für größere Projekte kann jedoch, nach Absprache mit dem Verantwortlichen des Gerätezentrums, eine Einweisung für den Bereich erfolgen, um die Arbeiten im Anwendungsbetrieb durchzuführen. Die Herstellung von Plattformen mittels additiver Drucktechniken in Reinraum 2 ist sowohl im Service- als auch im Anwendungsbetrieb nach einer Einweisung, Sicherheitsbelehrung und der Unterzeichnung eines Formulars zur Bestätigung der erfolgten Einweisung und Sicherheitsbelehrung sowie zur Anerkennung der jeweils gültigen Nutzungsordnung möglich. Arbeiten im Anwendungsbereich sind nur während der Kernarbeitszeit und bei Anwesenheit des Personals des Gerätezentrums durchführbar.

Leistungen, die über die Technologieplattform angeboten werden können:

Leistung

Substrat/

Material

LayoutAbmes-sungenElektroden-/
Beschichtungs-material
PassivierungMenge/Tag
Reinraum Chipfertigung
Herstellung
Elektrodenarrays
GlasStandard49x49x1.1Au, Pt, Ag, TiSU8-215
49x49x1.1ITO (transparent)SU8-210
Beschichtung
von Oberflächen
ohne Strukturierung
Glasohnemax. 6"Au, Pt, Ag, Ti, ITO,
weitere Materialien
auf Anfrage
keine5-100 Stück*
in Abhängigkeit von Objektgröße und Schichtdicke
Si
Herstellung
von PDMS-Mastern
Glas, SiStrukturbreite
min. 2 µm;
Strukturhöhe
1-50 µm
max. 4"keinekeine15
Plasmabehandlung
von Oberflächen
mit Ar, O2, N2
Glas, Si,
Polymere,
weitere Materialien
auf Anfrage
ohnemax.6"ohnekeine5-100 Stück*
in Abhängigkeit von Objektgröße
3D-Druck
Herstellung
von 3D-Bauteilen
ABS, PC, PH, PLA,
PP, PVA, TPU
nach Vorlagemax.
215x215x200
mm
auf Anfragekeine5-20 Stück*
in Abhängigkeit von Objektgröße
printodent® GR-10
RS-F2-RG10-01
S-F2-BMCL-01
weitere Materialien
 auf Anfrage
Laserstrukturierung
Herstellung von
Strukturen in Glas
durch Selektives
Laserätzen
Quarzglas,
Borofloat
nach Vorlagemax. 6"Strukturierung und
Beschichtung mit Elektrodenmaterial möglich
auf Anfrage1-5 Stück*
in Abhängigkeit von Strukturgröße
Sonstiges
SägenGlas, Si,
Polymere,
weitere Materialien
auf Anfrage
Kunden-
spezifisch
max.
30x30x5 cm
--1-100 Stück*
in Abhängigkeit von Substratgröße
SandstrahlenGlas, Si,
Polymere,
weitere Materialien
auf Anfrage
Kunden-
spezifisch
60x50x40 cm--
LasercutterPolymere, GlasKunden-
spezifisch
510x300 mm--

Nutzungsmodelle

Der Kreis der Nutzer:innen der Core Facility wird in Universitätsinterne und Externe gegliedert.

Universitätsinterne Nutzer

Der Kreis der potenziellen universitätsinternen Nutzer:Innen umfasst alle Mitglieder der Universität, inklusive der Medizinischen Fakultät der Universität Leipzig. Ihnen werden die im Servicebetrieb sowie Anwendungsbetrieb verursachten projektbedingten Zusatzkosten nach den so genannten universitätsinternen Abrechnungssätzen in Rechnung gestellt.

Externe Nutzer

Der Kreis der potenziellen externen Nutzer:innen umfasst alle Personen, die nicht zu den universitätsinternen Nutzenden gehören. Ihnen werden die im Servicebetrieb verursachten projektbedingten Kosten entsprechend den gesetzlichen und universitären Vorgaben abgerechnet. Hierfür wird den externen Nutzer:innen nach Anfrage zunächst ein Angebot für einen konkreten Leistungsumfang erstellt. Die jeweiligen Angebotspreise basieren auf der an der Universität Leipzig für wirtschaftliche Projekte vorgeschriebenen Vollkostenkalkulation.

Die Bearbeitung der Aufträge erfolgt nach folgender Priorität, bei Aufträgen gleicher Priorität ist zunächst der Zeitpunkt der Auftragserteilung maßgeblich:

  1. Höchste Priorität haben Aufträge der Universität Leipzig.
  2. Mittlere Priorität haben Aufträge externer, nicht gewinnorientierter Forschungseinrichtungen.
  3. Die niedrigste Priorität haben Aufträge aus der Privatwirtschaft.

Dies gilt auch für die Nutzung im Anwendungsbetrieb. Besteht für einen bestimmten Auftrag eine erhöhte Dringlichkeit, kann in Absprache mit dem Leiter und bei verfügbaren Kapazitäten eine erhöhte Priorisierung stattfinden.

Preise

Die Nutzung der Geräte verpflichtet zur Kostenübernahme. Die Kosten werden in Rechnung gestellt: Sowohl im Servicebetrieb als auch im Anwendungsbetrieb werden Maschinenzeiten abgerechnet. Die Nutzungskosten der Geräte sind in Geräteklassen eingruppiert (siehe nachfolgende Tabellen). Zusätzlich werden jedem Projekt Kosten für die angefallenen Verbrauchsmaterialien berechnet. Für externe Nutzer:innen im Servicebetrieb werden die Kosten individuell auf Anfrage und auf Grundlage universitätsinterner und gesetzlicher Vorgaben kalkuliert.

Die Berechnung projektspezifischer Kosten erfolgt auf der Einteilung der verwendeten Geräte in Geräteklassen:

Kostenaufstellung für verschiedene Nutzergruppen

 GeräteklasseUniversitäts-
intern
Extern
€/h€/h
Gerät im
Anwendungsbetrieb
I25,00auf Anfrage
II35,00auf Anfrage
Gerät im
Servicebetrieb
I50,00auf Anfrage
II70,00auf Anfrage

Die Berechnung projektspezifischer Kosten erfolgt auf der Einteilung der verwendeten Geräte in Geräteklassen.

Einordnung der Geräte in Geräteklassen

Geräteklasse

Gerätename

Beschreibung

Carbolite

Ofen

FRT Microspy topo

Konfokales Mikroskop

Dramet

Bandsäge

barth 850

Sandstrahler

Ultimaker X3 Extended

3D-Drucker

formlabs 3B

3D-Drucker

Asiga MAX X UV 380

3D-Drucker

BioX

3D-Drucker

II

Mask Aligner

Belichter

µPG 

Maskenloser Belichter

BAE 250

Beschichtungsanlage

CREAMET

Beschichtungsanlage

NanoOne

Drucker

SLE FemtoPrint

SLE-Anlage

 

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