Blühende Zukunft für Mikrosystemtechnik

Die Mikrosystemtechnik erobert sich neue Märkte. Mikrosystem und Nanotechniken sind die wichtigsten Innovationsträger moderner Produkte. Sie erlauben es den Anwendern, sich von den Wettbewerbern zu differenzieren.

Fanden Druck- und Inertialsensoren bisher vor allem in der Automobiltechnik Einsatz, so wandern sie nun vermehrt in Consumergeräte. Elektronischer Kompass, Beschleunigungssensoren für die Bildsstabilisierung oder als Unterstützung für das GPS-System sowie MEMS-Mikrophone sind nur einige Beispiele. Die nächste große Welle bringt laut Prof. Stephanus Büttgenbach, Leiter des Instituts für Mikrotechnik an der TU Braunschweig und Vorsitzender der GMM, die Medizintechnik, insbesondere Healthcare-Systeme. Er identifiziert einige weitere Wachstumsbereiche: »Mikroenergiewandler sind Schlüsselsysteme für energieautarke Sensornetzwerke.« Heute schon verrichten würfelzuckergroße Systeme als Reifendruckmesser ihre Dienste, in denen Controller, Sensor, Datenaufbereitung und HF-Teil untergebracht sind und die ihre Energie aus der Umgebung beziehen. Ganz neue Möglichkeiten eröffnen High Aspect Ratio Microsystem Technologien, die es erlauben, sehr tiefe Strukturen auf Basis UV-empfindlichen Resists zu fertigen. Mit der LIGA-Technik gelingt das ebenfalls, allerdings ist sie auf Synchrotronstrahlung angewiesen, »was die Technik leicht hemmt«, so Büttgenbach. Softlithografie, mit deren Hilfe feine Strukturen über Stempel oder Gussformen realisiert werden können, gehören ebenfalls zu den viel versprechenden Techniken.

Allerdings gibt es auch Hemmnisse für die noch junge Mikrosystemtechnik. Dazu zählt nicht zuletzt, die in Unis und Instituten entwickelten Performance-orientierten Techniken in industrietaugliche Prozesse zu überführen. »Es muss ein eindeutiger Nutzen erkennbar sein«, kann dem Dr. Reinhard Ploss, Senior Vice President & General Manager AMI von Infineon, nur zustimmen. Er sieht vor allem Anwendungen in Autos, um die aktiven Sicherheitssysteme weiter auszubauen. Die Nanotechniken spielen hier insofern hinein, als Nanoeffekte bekannt sein müssen, um verlässliche Mikromechanische Systeme realisieren zu können, auf deren Basis die Komponenten arbeiten. Sensoren und die entsprechenden Signalaufbereitungssysteme sowie die Controller müssen dazu in einem System zusammenarbeiten. Eine Herausforderung im Auto liegt darin, eine hierachische Netzwerkarchitektur aufzubauen, die in der Lage ist, die Komplexität zu beherrschen. Autosar weise hier den Weg. Bis 2015 werde die Elektronik plus Software von 25 Prozent auf 40 Prozent der Fertigungskosten für ein Auto steigen. Allerdings sieht er gerade für den Automotive-Bereich die Schwierigkeit, die Halbleiter-Entwicklungszyklen an die Lebenszyklen der Auto anzupassen. »Über die Definition der Schnittstellen sind wir auf einem guten Weg, ganz gelöst ist das Problem der Langzeitverfügbarkeit allerdings noch nicht.«

Die Integration von Sensornetzwerken sieht auch Dr. Klaus-Dieter Lang, Stellv. des Institutsleiters am Fraunhoferinstitut IZM, als eine der wichtigen und viel versprechenden Aufgaben der Mikrosystemtechnik an. In der Fahrerassistenz spielen die Mikro- und Nanotechniken eine große Rolle, ob Ultraschall, Radar, Kamera, überall finden sie Einsatz. Zwei Beispiele: Automotive Cruise Control auf Basis von 77-GHz-Radar und LED-Scheinwerfer, die den Gegenverkehr nicht blenden und sogar die Datenkommunikation zwischen Autos ermöglichen könnten.

Prof. Büttgenbach sieht in der Gesellschaft Mikroelektronik, Mikro- und Feinwerktechnik (GMM) die Plattform für die Ingenieure der Mikrosystem- und Nanotechnologien.Die GMM kann inzwischen auf ihr zehnjähriges bestehen zurückblicken und es sei ihr gelungen, die verschiedenen Arbeitsgebiete zu verzahnen. Die GMM hat es sich insbesondere zur Aufgabe gemacht, der Öffentlichkeit und staatlichen Institutionen den Nutzen und die positiven ökonomischen Auswirkungen der Technologien deutlich zu machen.