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Bild oben: Dr. Karla Hiller vom Zentrum für Mikrotechnologien der TU Chemnitz zeigt Siliziumscheiben, die im Reinraum bearbeitet wurden. Bild unten: Ansicht des neuen Schwingsystems. Auf einer Chipfläche von 25 mm² werden in einkristallines Silizium präzise schwingende Strukturen eingebracht. Fotos: Uwe Tölle/ZfM |
Neuer Sicherheits-Chip für Flugzeuge
Forscher aus Chemnitz und Freiburg revolutionieren die Fertigung von Silizium-Sensoren für Navigationsanwendungen
In Flugzeugen gehören Navigationssysteme, die mit Hilfe von Satellitensignalen die Position der Maschine bestimmen, längst zur Grundausstattung. Parallel dazu werden aus Sicherheitsgründen bordeigene Instrumente, so genannte Kurs-Lage-Referenzsysteme, eingesetzt. Der Ausfall eines einzelnen Systems führt somit nicht zwingend zu einem Versagen des gesamten Navigationssystems. Schlüsselkomponenten dieser Kurs-Lage-Referenzsysteme sind Beschleunigungs- und Drehratensensoren, an deren Weiterentwicklung weltweit geforscht wird.
Nach der bereits erfolgreichen Ablösung konventioneller feinmechanischer Beschleunigungssensoren durch Silizium-Mikrosensoren gelang nun Forschern der Firmen LITEF GmbH Freiburg und GEMAC mbH Chemnitz sowie des Zentrums für Mikrotechnologien (ZfM) der TU Chemnitz und der Chemnitzer Abteilung "Micro Devices and Equipment" (MDE) des Fraunhofer-Institutes für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) Berlin auch bei Drehratensensoren ein entscheidender Durchbruch.
In den vergangenen drei Jahren entwickelten sie völlig neuartige Sensoren zur Messung der Drehrate. Zudem gelang dem Forscherteam eine technologische Meisterleistung bei der Fertigung dieser Sensoren: Mit Hilfe eines neuen und unterdessen auch patentierten Verfahrens werden funktionsfähige Prototypen vollständig aus einkristallinem Silizium unter Nutzung ganz spezieller Ätz- und Verbindungstechnologien hergestellt. Gefördert wurde das Vorhaben durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Projekt "EKOFEM" (Elektronische Kompensation von Fertigungstoleranzen in Mikrosystemtechnik-Produkten).
"Drehratensensoren gehören neben vielen anderen Sensoren zu den Wahrnehmungsorganen eines Flugzeugs. Sie setzen die gemessenen physikalischen Größen in elektrische Signale um, die von den Steuergeräten des Flugzeuges benötigt werden", erläutert Dr. Karla Hiller vom Chemnitzer Zentrum für Mikrotechnologien. "Das Besondere an den neuen Drehratensensoren ist, das auf einer Chipfläche von nur 25 mm² sehr präzise schwingende Strukturen erzeugt werden, die im Vakuum sehr hohe Gütefaktoren erreichen und damit hervorragende Ausgangsbedingungen für eine sehr empfindliche Ermittlung der Drehgeschwindigkeit liefern", erklärt die Wissenschaftlerin. Vor ihrem Einsatz in Kleinflugzeugen werden die neuen Drehratensensoren in Kurs-Lage-Referenzsystemen der Firma LITEF GmbH getestet.
Weitere Informationen erteilen Dr. Karla Hiller, karla.hiller@zfm.tu-chemnitz.de , Telefon (03 71) 5 31 - 32 76 oder Mario Baum, Telefon (03 71) 53 97 - 9 26, E-Mail mario.baum@zfm.tu-chemnitz.de .
Mario Steinebach
14.12.2004
