MikroSystemTechnik Kongress 2023

Ultraschallsensoren werden seit vielen Jahren erfolgreich in der Industrie, Medizin und dem Automobilbau eingesetzt. Dabei gewinnen mikromechanische Ultraschallwandler (MUT) aufgrund ihrer kompakten Bauweise, hohen Sensitivitäten und kostengünstigen Herstellung zunehmend an Bedeutung. Eine Allianz aus den drei Fraunhofer-Instituten ENAS, IPMS und ISIT bündelt ihre Expertise im Bereich MUT im Rahmen der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) und bietet ein breites Technologieportfolio, Beratungs- und Forschungsdienstleistungen für eine Vielzahl von Anwendungsfeldern sowie Pilotfertigung in den institutseignen Reinräumen.

Um die Umgebungswahrnehmung durch miniaturisierte Sensoren zu verbessern k und der Human-Machine Interfaces zu demonstrieren, stattet das Fraunhofer ISIT Roboterarme mit PMUT aus. In Zukunft wird über diese Plattform das Potential von PMUT für diverse Anwendungsszenarien, von einfachen Abstandsmessungen, haptisches Feedback bis hin zu komplexen Objekterkennungsaufgaben in der medizinischen Bildgebung demonstriert.

Das Fraunhofer ISIT hat eine Mikrofertigungstechnologie entwickelt, welche die Integration von auf Mikromagneten auf Wafer-Level ermöglicht. Diese Magnete können als Stützmagnete von Magnetfeldsensoren verwendet werden. Die Magnete sind in das Substrat integriert, um einen hohen Grad an Miniaturisierung zu erreichen und Platz auf dem Wafer zu sparen. In- und Out-of-Plane-Stützfelder können in kundenspezifischen Anordnungen für Hall- und XMR-Magnetfeldsensoren hergestellt werden.

Mit dieser Technologie haben das Fraunhofer ISIT und das IIS einen voll integrierten 3D-Hall-Sensor realisiert. Der Demonstrator kombiniert die 3D-HallInOne® Hall-Sensor-Technologie des Fraunhofer IIS mit der PowderMEMS-Technologie des Fraunhofer ISIT.

Technologie

Die Stützmagnete werden mit dem von Fraunhofer ISIT entwickelten PowderMEMS-Verfahren hergestellt. Das Verfahren ermöglicht eine präzise Integration der Magnete direkt in den Sensorwafer.

Mikrofeine Magnetpulver werden trocken in Mikrokavitäten eingefüllt und durch Niedertemperatur ALD verfestigt. Die Magnete sind chemisch resistent und thermisch stabil und können aus einer Vielzahl von magnetischen Materialien hergestellt werden.