Schema und REMAufnahmen einer kapazitiven Detektionsstruktur mit zustellbaren Elektroden.

Kooperation mit der Industrie

Innerhalb des Arbeitsgebietes Smart Systems Integration unterstützt Fraunhofer ENAS Forschungs- und Entwicklungsarbeiten von KMUs und Großunternehmen. Durch die Integration von smarten Systemen in vielfältige Anwendungen adressiert Fraunhofer ENAS die unterschiedlichsten Branchen und Märkte:

ƒHalbleiter-, Halbleiterequipment- und Materialhersteller

ƒKommunikationstechnik

ƒMedizintechnik und Lebenswissenschaften

ƒLandwirtschaft

ƒMaschinenbau

ƒProzesstechnik

ƒSicherheit

ƒAutomobilbau

ƒLogistik

ƒLuft- und Raumfahrt

ƒInternet der Dingeƒƒ

Die Vertragsforschung ist der am häufigsten genutzte Weg für die Zusammenarbeit des Fraunhofer ENAS mit Industriekunden. Sind allerdings die Aufgabenstellungen zu komplex und risikobehaftet, bieten wir auch Vorlaufforschung an. In solchen Fällen ist es oft zielführend, durch Projektteams aus Industrie und Forschungsinstituten, unter Nutzung öffentlicher Förderung, die anstehenden Fragestellungen zu lösen. Im Jahr 2017 hat Fraunhofer ENAS mit mehr als 150 weltweiten Partnern aus der Industrie über Direktaufträge, gemeinsame Forschungs- und Entwicklungsprojekte sowie in Vorlaufforschungsprojekten zusammengearbeitet.

 

Transfer von Forschungsergebnissen und Technologien in industrielle Anwendungen

Die anwendungsorientierte Forschung am Fraunhofer ENAS ermöglicht eine wirksame Unterstützung von Innovationen an kleinen und mittelständischen Unternehmen bis hin zu großen, international etablierten Firmen. So wurden beispielsweise technologische Entwicklungen für hochpräzise Inertialsensoren Partnern in Deutschland, Europa und Asien zugänglich gemacht, um dort eigene Fertigungsmöglichkeiten zu erschließen. Weiterhin erfolgt eine enge Kooperation mit MEMS-Foundries, um am Institut entwickelte Designs in eine kommerziell verfügbare Fertigungstechnologie zu überführen, und damit auch kleineren Forschungspartnern und  Unternehmen den Zugang zu innovativen Lösungen zu ermöglichen.

Ein Beispiel hierfür ist die Entwicklung eines sehr rauscharmen, breitbandigen Beschleunigungssensors, für den eine extrem hohe Sensitivität der kapazitiven Detektion kleinster Bewegungen gefordert wird. Diese Anforderungen können nur durch eine große Strukturhöhe (75 µm) für eine große seismische Masse und eine dauerhafte Reduzierung des Elektrodenspaltes gegenüber dem Minimalwert, der ätztechnisch herstellbar ist, erfüllt werden. Nachdem Funktionsdemonstratoren dieser Sensoren mit Fraunhofer ENAS-eigenen MEMS Designs und Technologien erfolgreich erprobt wurden, erfolgt gegenwärtig die Designanpassung an die MFB-MEMS-Technologie der X-FAB GmbH, wo parallel dazu eine Technologieentwicklung zur Erhöhung der Strukturhöhe von 30 µm auf 75 µm durchgeführt wird. Der am Fraunhofer ENAS entwickelte und  patentierte Prozess zur Zustellung und dauerhaften Fixierung der späteren Festelektroden nutzt einen Silizium-Mikroschweißprozess, so dass sich eine stoffschlüssige Verbindung bildet (Bild 1). Dadurch lässt sich der Elektrodenspalt von ca. 3 µm bis in den Sub-µm-Bereich auf ca. 500 nm zu reduzieren, wodurch sich die kapazitive Empfindlichkeit etwa um den Faktor 36 erhöht. Eine spezielle Elektrodenanordnung an einem Waferprober und die gezielte Erzeugung von Schweißstromimpulsen ermöglicht die effektive Durchführung dieses technologischen Spezialprozesses auf Waferlevel. Es erfolgte ein Technologietransfer dieser Mikroschweißtechnologie zum Entwicklungspartner EDC Electronic Design Chemnitz GmbH, welcher die Sensorelektronik entwickelt und zukünftig als kommerzieller Anbieter dieses Sensorsystems  agieren wird.