Best Paper Award der EBL 2016 Leiterplattenbasierte MEMS-Scanner-Einheit

Auszeichnung für den besten Beitrag auf der EBL 2016: (v.l.n.r.) Prof. Dr. Klaus-Dieter Lang, Fraunhofer IZM; Martin Lenzhofer, CTR; Michael Weinreich, Forschungsvereinigung Schweißen und verwandte Verfahren e.V. des DVS; Dr.-Ing. Ronald Schnabel, GMM.
Auszeichnung für den besten Beitrag auf der EBL 2016: (v.l.n.r.) Prof. Dr. Klaus-Dieter Lang, Fraunhofer IZM; Martin Lenzhofer, CTR; Michael Weinreich, Forschungsvereinigung Schweißen und verwandte Verfahren e.V. des DVS; Dr.-Ing. Ronald Schnabel, GMM.

Dass sich Starr-Flex-Leiterplatten mit Laserkavitäten für eine präzise Ausrichtung von Komponenten und exakt einstell­baren optischen Pfadlängen eignen, zeigte Martin Lenzhofer, CTR, auf der 8. DVS/GMM-Fachtagung EBL 2016. Sein Beitrag über ein Scanner-Modul wurde als Best Paper ausgezeichnet.

Heutzutage ist es möglich, neben elektronischen Schaltungen auch integrierte Aktoren, z.B. sogenannte mikrooptoelektromechanische Systeme (MOEMS), zu fertigen. Darunter gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Typen von MEMS-Spiegelelementen, die sich neben der Antriebsart auch in der Ansteuertechnik, in der Anzahl der Achsen und in der Größe, der Höhe der Ansteuerspannung und der Antriebsfrequenz unterscheiden. Solche Elemente finden zum Beispiel in Barcode-Lesegeräten, in medizinischen Applikationen wie Spektrometern, Endoskopen und Mikroskopen oder in Konsumgeräten wie Mikro-Projektoren Anwendung.

MOEMS-Spiegelelement

Die MOEMS-Spiegelelemente werden über geätzte Kammstrukturen elektrostatisch angetrieben. Die bewegliche Spiegelplatte ist über Federstrukturen mit dem Rahmen verbunden und von diesem isoliert. Weisen der Rahmen und die Spiegelplatte durch Anlegen einer Spannung nun unterschiedliche Potenziale auf, so entsteht eine elektrostatische Kraftwirkung, die die Spiegelplatte entsprechend auslenkt. Wird bei der Bewegung der Nulldurchgang erreicht, so muss die Spannung abgeschaltet werden. Die Federkraft ermöglicht dann, dass die Spiegelplatte bis zum Umkehrpunkt frei schwingt. Anschließend muss die Spannung wieder eingeschaltet werden und so wird die Spiegelplatte wieder in Richtung Rahmen gezogen. Der Aktor beschreibt also eine quasi-harmonische Bewegung. Für die Funktion ist es notwendig, die Position der Spiegelplatte zu detektieren, um die Spannung entsprechend zu schalten. Da die MOEMS-Spiegelelemente über keinen integrierten Sensor verfügen, muss eine externe optische Sensorik entwickelt werden.