Sensorik 2D- und 3D-MEMS-Drehraten-Sensorelemente

Ein 8-Zoll-Wafer auf denen SensorDynamics die MEMS-Drehraten-Sensorelemente fertigt.

SensorDynamics hat zwei- und dreiachsige MEMS-Drehraten-Sensorelemente entwickelt, die sich sowohl als Einzelkomponente als auch in Kombination mit einem 3D-Beschleunigungssensor einsetzen lassen.

SensorDynamics fertigt sie im bewährten MEMS–Prozess PSM-X2, der seit Januar 2010 auf 8-Zoll-Wafern läuft, und plant sie im Mai dieses Jahres als Einzelsensoren für Anwendungen, wie beispielsweise in der Navigation, anzubieten. Eine automobiltaugliche, nach AEC-Q100 qualifizierte Variante für den Temperaturbereich von -40 bis 125 °C soll zu einem späteren Zeitpunkt auf den Markt kommen.

Unter Verwendung der ebenfalls von SensorDynamics patentierten Zweikammer-Technologie (Dual-Cavity) wird der neue 3D-Drehratensensor im nächsten Schritt mit einem 3D-Bescheunigungssensor integriert. Damit ist eine komplette inertiale Messeinheit mit 6 Freiheitsgraden (6DoF-IMU) auf nur wenigen Quadratmillimetern Chipfläche realisiert. Die Basis beider Drehratensensorelemente ist ein mit Eigenresonanz schwingendes Feder-Masse-System. Bei einer äußeren Drehbewegung wirkt die so genannte Corioliskraft auf die schwingende Masse und lenkt sie senkrecht zur Schwingungsrichtung aus. Diese Auslenkung verläuft proportional zur Drehrate und liefert das Messsignal.

Zudem ist es SensorDynamics gelungen, das 2D- und 3D-MEMS-Sensorelement nach diesem Prinzip so zu konstruieren, dass die Drehrate um zwei beziehungsweise drei Achsen gleichzeitig mit nur einem einzigen oszillierenden Masseelement gemessen und in unabhängige Ausgangssignale umgesetzt werden kann. Die Eigenschaften dieser vielachsigen Drehraten-Sensorelemente entsprechen denjenigen der einachsigen Elemente der Produktfamilien SD75x, SD70x und SD77x/78x, die sich bereits in der Massenproduktion befinden. Die höhere Integrationsdichte soll jedoch Kostenvorteile bringen.