Mikrosensorik und gedruckte Elektronik

Mikromechanische Sensorsysteme

Erste Mikrosensoren zur Druckmessung wurden bereits in den Fünfzigerjahren bekannt, nachdem C. Smith 1954 den Piezowiderstandseffekt in Si und Ge entdeckte. Der Durchbruch gelang aber erst in den letzten eineinhalb Jahrzehnten, als ausgereifte Herstellungsprozesse aus der Siliziumtechnologie und der Mikromechanik verfügbar waren und durch die rasante Entwicklung der Mikroelektronik eine Vielzahl neuer High-Volume-Anwendungen und neue Märkte entstanden. Heutige kommerziell verfügbare Druck-Mikrosensoren basieren auf dem Piezowiderstandseffekt, oder auf kapazitiven, resonanten oder mikrooptischen Strukturen. Es gilt als sicher, dass sich mikromechanische silizium-basierte Sensoren weiter verbreiten, und bestehende Lösungen verdrängen werden. In diesem Zusammenhang sind insbesondere auch neue Gehäusekonzepte nötig, um die aufwendige Technik der Ölfüllung und Metallmembran-Kapselung durch kostengünstigere Methoden zu ersetzen.

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rGO-basierte Sensorik

Aufgrund seiner einzigartigen elektronischen Materialstruktur eignet sich Graphen besonders gut für zukünftige Mikro- und Nanosensorsysteme. Hier werden neuartige Sensoren zur Detektion von verschiedenen Umweltparametern wie Gaskonzentration und Biomarkern entwickelt.

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Hochtemperatursensorik

Bestimmte messtechnische Probleme (z.B. Maschinenbau, Kfz, Kunststoffverarbeitung, Tiefbohrversuche, Verbrennungsdruckmessung) erfordern Sensoren mit einem Betriebstemperaturbereich über 300 °C. Die voranstehend besprochenen Si Drucksensoren sind aufgrund der pn-Isolation der Piezowiderstände (gilt auch für „four terminal gauge“) für derartige „Hochtemperatur“-Anwendungen nicht einsetzbar (max. Betriebstemperatur ca. 120 °C). Wir fokussieren hier in Zusammenarbeit mit Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM auf die Entwicklung von neuartigen Sensorkonzepten in SOI (Silicon On Insulator) – und large band gap Materialien wie SiC (Silizium Karbid).

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