Intelligente Mikro-Sensorik Tagung »Systems Integration« blickt in die Zukunft

Werner Turck, Thomas Monsau vom Wirtschaftsministerium
NRW und Dr. Uwe Kleinkes, IVAM, (v.l.n.r.) auf der Tagung »Systems Integration« in Halver.
Werner Turck, Thomas Monsau vom Wirtschaftsministerium NRW und Dr. Uwe Kleinkes, IVAM, (v.l.n.r.) auf der Tagung »Systems Integration« in Halver.

Der IVAM Fachverband für Mikrotechnik veranstaltete Anfang Oktober die Tagung »Systems Integration« in Halver. In 10 Vorträgen, aufgeteilt in drei Sessions, diskutierten Vertreter verschiedener Firmen über Intelligente Elektronik- und Mikrosensorik-Lösungen.

Rund 60 Vertreter von Unternehmen wie Harting, Turck, Elmos und B.Braun nahmen an der Tagung »Systems Integration« des IVAM Fachverbandes für Mikrotechnik teil, die Anfang Oktober bei Turck duotec in Halver stattfand. Zehn Vorträge zu Themen wie »Trends in der piezoresistiven Drucksensortechnologie«, »Intelligente Systemlösung mit Mikrosensorik - Vom Design bis zum gehäusten System« oder 3D-MID - Der Kunststoff verbindet Mechanik und Elektronik auf kleinstem Raum« informierten sich die Teilnehmer über Design, Entwicklung und Produktion von intelligenten Elektronik- und Mikrosensoriklösungen.

Den Auftakt der Vortragsreihe übernahm Dr. Olaf Brodersen vom thüringischen CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik und Photovoltaik. Er gab einen Überblick über die Marktentwicklung und Trends in Sachen MEMS. Der Markt für MEMS sei stark fragmentiert, nur wenige Anwendungen haben ein Marktvolumen von über 200 Mio. Dollar. Auch sei das MEMS-Gesetz »Ein Produkt, eine Technologie, ein Gehäuse« nach wie vor gültig; MEMS Packaging gewinne immer mehr an Bedeutung, 3D-Technologien werden zum »add value step«. Allerdings sei die Entwicklung neuer MEMS-Anwendungen zeitaufwendig - im Durchschnitt vergehen von der Idee zur Kommerzialisierung mehr als vier Jahre.

Neben der Marktentwicklung widmete sich Brodersen der Frage, was besser sei: Monolithische Integration (SoC - System on Chip) oder Hybride Integration (SiP - System in Package) von MEMS/MOEMS? Jedes System hat seine Vor- und Nachteile und letztendlich entscheiden verschiedene Faktoren wie Cost/Function, Time to Market oder die Systemkomplexität die Wahl zwischen SoC oder SiP. In seinem Ausblick ging Brodersen auch auf den Übergang von 4"- 6"-Technologie ein. Zwar sei dei 4"-Technologie für KMU (kleine und mittlere Unternehmen) bzw. kleine und mittlere Stückzahlen von Si-Sensoren/MEMS oder MOEMS ausreichend, allerdings ist diese bereits älter als 25 Jahre. D.h. keine neuen Maschinen - keine neuen Technologien. Außerdem gibt es keine Kompatibilität zu CMOS-Foundries. Auch steigen sowohl die Verfügbarkeit als auch die Kosten für das 4"-Si-Material perspektivisch an.

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»Systems Integration« in Halver.

Die Tagung des IVAM Fachverbands für Mikrotechnik Anfang Oktober in Halver

Spagat zwischen Standardisierung und kundenspezifischen Lösungen

Die zentrale Frage der Tagung war, wie gerade kleine und mittlere Unternehmen dem Kostendruck bei Innovation zu neuen Fertigungstechnologien begegnen können. Man müsse den Spagat zwischen mehr Standardisierung und stark kundenspezifischen Lösungen hinbekommen. Außerdem gehe der Weg immer weiter in Richtung Multifunktionssensorik: Ein Sensor sollte nicht nur die Temperatur messen können, sonder z.B. auch die Feuchte. Ein weiterer Trend ist die stetige Miniaturisierung.

In zwei Vorträgen zeigten die Otto Bock HelathCare GmbH und die B.Braun Avitum AG, welche Anforderungen an die Sensorik in der Medizintechnik gestellt werden. Erik Albrecht-Laatsch von Otto Bock HealthCare erläutete, wie in der Orthopädietechnik Sensoren zur Verbesserung der Anwendersicherheit dienen. So erfassen Sensoren z.B. bei Beinprothesen von das Drehmoment im Knöchel oder den Winkel im Knie - beide Größen sind für ein sicheres Gehen mit Prothese wichtig. Ein anderer Sensor misst die »Sinneseindrücke« in einer Prothesen hand. Wird in der Prothesenhand ein Glas gehalten, das mit Wasser gefüllt wird, misst ein DMS-Sensor die Kraftvektoren, die durch das Füllen zunehmen. Das Messen der vektoriellen Kraftkomponenten in allen drei Dimensionen erlaubt es, schon dann fester zuzugreifen, wenn das Glas aus der Hand rutschen könnte. Am Ende seines Vortrages brachte Albrecht-Laatsch Wünsche an die Sensorentwickler an. U.a. wäre eine Kombination aus Gyroskopen und Beschleunigungs-Sensoren in einem Gehäuse mit Verrechnungseinheit mit Ausgabe von Roll, Pitch und Yaw ebenso zu wünschen wie Drucksensoren mit flexibleren Anschlussmöglichkeiten und Momenten-/Kraft-Sensoren in Carbon- oder Fiberglasmaterialien integriert.

Eine »Wunschliste ans Christkind« schickte Kai-Uwe Ritter von B.Braun Avitum ab: Sein Unternehmen stellt Dialysemaschinen her und benötigt daher sehr robuste Sensoren sowohl für die Blut- als auch für die Wasserseite des Dialysegerätes. Die Sensoren müssen Desinfektionsmittel mit Chlor, Peressigsäure und Zitronensäure standhalten und beständig gegen Weichmacher sein. Auch hier sind Multifunktionale Sensoren gefragt: Leitfähigkeit mit Temperatur, Druck mit Temperatur, etc. Eine integrierte, weltweit einzigartige Seriennummer, die über eine Schnittstelle abfragbar ist, steht ebenfalls auf der Wunschliste wie frei programmierbare Grenzwerte und einer Ersatzteilversorgung 10 Jahre nach Auslauf.