IMMS developes, inter alia, energy-autonomous sensor system solutions for Bioanalytics. Photograph: IMMS.
IMMS developes, inter alia, energy-autonomous sensor system solutions for Bioanalytics. Photograph: IMMS.

High temperature sensors

Das IMMS arbeitet seit über zehn Jahren auf dem Gebiet der Hochtemperatur-Elektronik. Das Institut entwickelt und realisiert integrierte Schaltkreise mit einer Funktionssicherheit bis zu einer Temperatur von 225 °C – konventionelle Schaltungen für Standard Bulk-CMOS-Prozesse können dagegen nur bis zu 125 °C, Hochtemperatur-Bulk-CMOS-Prozesse bis zu 175 °C betrieben werden. Die robustere Elektronik wird mit Silicon-On-Insulator-(SOI-) Technologien umgesetzt, für die das IMMS durch zahlreiche Forschungs- und Industrieprojekte in Zusammenarbeit mit dem Thüringer SOI-Halbleiterhersteller X-FAB AG Erfahrungen gesammelt hat. Dank des dabei kontinuierlich aufgebauten Wissens um die Besonderheiten der SOI-Fertigung denkt das IMMS das Verhalten von Analog- und gemischt analog-digitalen Schaltungen in dieser Technologie voraus.

Derzeit entwickelt das IMMS im Forschungsprojekt „HotSens“ Lösungen, mit denen zukünftig Schaltungen bis zu +300 °C arbeiten können und eine Aufbau- und Verbindungstechnik bis zu 350 °C möglich wird. Hierfür sollen insbesondere das Management der Chip-Temperatur verbessert sowie Zuverlässigkeit und Robustheit zu planbaren Größen gemacht werden.

  • Leistungsangebot des IMMS für Hochtemperatur-IC-Design

    • Entwicklung hochpräziser Analog/Mixed-Signal-Schaltungen für den Hochtemperaturbereich bis 225 °C
      • Entwicklung von Schaltkreisen mit funktionalem Temperaturbereich von -50 bis +225 °C (Referenzquellen, Analog-Digital-Umwandler, Regler, Verstärker)
      • Abgleich der Temperaturdrift von Parametern mit schaltungstechnischen Maßnahmen sowie durch Programmierung
      • Beherrschung spezieller Schaltungstechniken (Beschaltung/Steuerung des Body-Anschlusses)
      • Beherrschung von Leckströmen durch sorgfältige Analysen und den Einsatz geeigneter Bauelemente
    • Charakterisierung und Test von Hochtemperatur-Schaltungen bis 300 °C
      • Messungen auf Wafer-Ebene bis 300 °C
      • Bauelementemessungen von Dual-Inline-Packages bis 48 Pins bis 350 °C
      • Zuverlässigkeits- und Lebensdauertests
      • Entwicklung von (Probecards) Testleiterkarten und Testsystemadaptierung
      • Datenanalyse und Statistik für Technologie- und Designoptimierung
  • Einsatzfelder von Hochtemperatur-ICs

    • Überwachung/Regelung von Industrieanlagen bis zu 225 °C
    • Kontrolle von Ölbohrungen
    • Steigerung des thermodynamischen Wirkungsgrades von Gaskraftwerken und Verbrennungsmotoren
  • Technische Ausstattung

    • 8“ (200 mm) Waferprober mit Thermo-Chuck bis 300 °C
    • Hochtemperaturmessfassung bis 350 °C
    • Temperaturschränke bis 350 °C