Intelligente Energieversorgung und Sensorik für die Automobilelektronik der Zukunft
Seit Februar 2018 forscht das ZfM der TU Chemnitz gemeinsam mit dem Fraunhofer ENAS und dem Industriepartner Infineon Technologies Dresden an Beschleunigungssensoren für große Messbereiche (bis zu 500 g) mit hoher Schockbeständigkeit (> 3000 g im Einsatzfall) mit der Zielstellung, diese Sensoren in autonomen Systemen gemeinsam mit Infineon-Drucksensoren in die Reifen der Fahrzeuge zu bringen.Die geforderte Auflösung der Sensoren soll es erlauben, Rückschlüsse auf Geschwindigkeit, Beschaffenheit des Untergrundes und sogar auf die momentane Stellung des Reifens zu ziehen. Dazu ist die Detektion von Beschleunigungen in allen drei Richtungen des Raumes, integriert auf einem MEMS-Chip, erforderlich. Um die große Robustheit der Sensoren zu erreichen ist es erforderlich, innovative Lösungen für das Sensordesign, wie z.B. robuste Gestaltung der flexiblen Aufhängungen der Inertialmassen und flexible Bewegungsstopper zu erarbeiten und für eine technologische Umsetzung in einer Massenfertigung auf 8“ Wafergröße zu qualifizieren. Dazu gehören auch neuartige Integrationskonzepte einschließlich der Verkapselung auf Waferlevel. Einen weiteren Schwerpunkt bilden Konzepte zur Minimierung von Stresseinflüssen durch Design- und Technologieoptimierung. Ziel des Projektes ist der Nachweis der Funktionalität mit der angestrebten Spezifikation und die Demonstration der Technologien. Das Projekt leistet somit einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Mobilität und Fahrsicherheit unserer Fahrzeuge der Zukunft.
Das ZfM der TU Chemnitz bringt hier technologische Expertise bei der Fertigung von MEMS mit den optimierten Layouts ein. In Kombination mit der weiteren Minimierung der Breite geätzter Spalte bis in den Sub-µm-Bereich, bei gleichzeitiger Erhöhung des Aspektverhältnisses bis ca. 40 können sehr kleine, kompakte und empfindliche kapazitive Sensorelemente entwickelt werden. Technologische Skalierungsexperimente wichtiger geometrischer Parameter auf der Basis der etablierten Cavity-SOI-Technologie tragen dazu bei, die technologischen Grenzen einer sinnvollen Minimierung bei gleichzeitiger Gewährleistung der Robustheit zu ermitteln. Gemeinsam mit dem ENAS werden Integrationskonzepte zur kompakten Verkapselung entwickelt und getestet. Weiterhin beteiligt sich das ZfM an der Charakterisierung der hergestellten Sensormuster.
REM-Aufnahmen: Details der Sensorstruktur mit sub-µm Detektionstrenches und flexiblen Stoppern
Verschiedene Aufnahmen Wafer auf Prober
