ANSYS-Simulation von MEMS-Strukturen für eine Modellbibliothek zum Entwurf neuartiger Multisensor-Anwendungen. Foto: IMMS.
ANSYS-Simulation von MEMS-Strukturen für eine Modellbibliothek zum Entwurf neuartiger Multisensor-Anwendungen. Foto: IMMS.

Wachstumskern HIPS

High-Performance-Sensorsysteme durch Verbindung von Siliziumtechnologie und keramischer Mehrlagentechnik

Design-Bibliothek, Simulationen und Auswerteschaltungen für die Entwicklung neuartiger, robuster und kompakter SiCer-Sensoren

Um künftig neuartige und deutlich kompaktere Sensoren für mehrere physikalische und chemische Messgrößen entwickeln zu können, die sich langfristig in besonders aggressiven bzw. harschen Umgebungen einsetzen lassen, haben die TU Ilmenau und das Fraunhofer IKTS sog. SiCer-Verbundsubstrate erforscht und entwickelt. Diese Technologie ermöglicht hybride Mikrosysteme, indem Silizium (Si) und Keramik (Cer) auf Wafer-Ebene verbunden werden. Dieses SiCer-Substrat vereint die Vorteile zweier erfolgreicher Technologien und kann in Fertigungslinien für mikroelektromechanische Systeme (MEMS) prozessiert werden.

Im Wachstumskern HIPS arbeiten 12 Thüringer Industrieunternehmen und 7 Forschungseinrichtungen seit 2019 gemeinsam daran, eine Technologieplattform rund um SiCer aufzubauen. Auf dieser Basis werden neuartige, robuste, hochintegrierte SiCer-Hochleistungssensoren für den Bereich der Flüssigkeits- und Gassensorik entwickelt, um sie perspektivisch gemeinsam zu vermarkten.

Das IMMS erarbeitet neuartige funktionelle Strukturen sensorischer und aktorischer mikromechanischer Elemente mit dem Ziel, gemeinsam mit den Partnern ein systematisches Vorgehensmodell für das SiCer-Sensorsystem-Design einschließlich entsprechender Designrichtlinien zu entwickeln. Dafür werden für ausgewählte Struktur- und Demonstratorelemente die Komponenten- und Systemmodelle entwickelt, simuliert und in Demonstratoraufbauten der Partner erprobt. Die Design-Bibliothekselemente sind Bestandteil einer Modellbibliothek, die später dem Entwurf weiterer neuartiger Multisensor-Anwendungen dienen.

Ein weiterer Schwerpunkt am IMMS ist die Entwicklung miniaturisierter Auswerteschaltungen für die SiCer-Sensoren der Partner. Es handelt sich dabei um spezifische Elektroniken, die auf die verwendeten Technologien abgestimmt sind und die analoge Erfassung der z.T. sehr kleinen Sensorsignale ermöglichen. Neben Entwurf und Aufbau der Elektroniken gehören auch die messtechnische Evaluierung und Optimierung sowie die Felderprobung zum Aufgabenumfang des IMMS.

Projektwebseite: www.sicer.de

  • Funding

    Das IMMS wird im Wachstumskern HIPS im Rahmen der Initiative „Unternehmen Region“ in den Verbundprojekten 1 und 2 unter den Förderkennzeichen 03WKDG01E und 03WKDG02H durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Duration

2019 – 2022

Reference

03WKDG01E & 03WKDG02H