Mikrosystemtechnik

Mikroheizung

Die Mikrosystemtechnik (MST, englisch micro systems technology), selten auch Mikrosystemtechnologie, ist ein Teilbereich der Mikrotechnik und beschäftigt sich mit der Lehre, Forschung & Entwicklung sowie Herstellung von Mikrosystemen.[1] Dabei werden beispielsweise mikromechanische oder mikrooptische Bauelemente mit mikroelektronischen Schaltungen in einem komplexen System kombiniert und integriert.

Ein weiteres Teilgebiet ist die Mikroverfahrenstechnik, die sich mit physikalischen und/oder chemischen Prozessen beschäftigt, die in mikrostrukturierten Apparaten ablaufen.

Begriff

Für eine Abgrenzung und Definition der Mikrosystemtechnik und der Geräte selbst (MEMS), siehe Mikrosystem (Technik).

Verfahren

In Mikrosystemen wirken Sensoren, Aktoren und Datenverarbeitung zusammen.[2] Für die Herstellung komplexer Mikrosysteme werden daher Verfahren und Methoden aus unterschiedlichen Mikrotechniken kombiniert. Dazu zählen die Mikromechanik, die Mikrofluidik, die Bioelektronik, die Mikrooptik (Sensoren, Aktoren) sowie die Mikroelektronik (Datenverarbeitung, elektronische Schnittstellen) selbst. Die Integration zu einem System erfolgt sowohl aus diskrete Komponenten (siehe Aufbau- und Verbindungstechnik), als auch monolithisch in Halbleitermaterialien wie kristallinem Silizium oder Gallium-Arsenid (siehe Dünnschichttechnik). Die genutzten Verfahren zur Herstellung sind dabei sehr vielfältig, neben typischen Dünnschichttechniken werden auch Abformtechniken (wie LIGA), Ätztechniken usw. genutzt. Dabei nutzt die MST nahezu jede Art von Werkstoffen wie Metalle, Halbleiter, Keramiken, Sol-Gel-Materialien, Kunststoffe und viele mehr.

Studium

Mikrosystemtechnik kann an verschiedenen Hochschulen, Universitäten oder Forschungseinrichtungen studiert werden.[3] Grundlagen in Physik gelten generell als Grundvoraussetzung. Ähnliche Studiengänge heißen z. B. Nanotechnologie, NanoEngineering usw.

Preise & Auszeichnungen

Die IEEE Electron Devices Society (EDS) verleiht u. a. den Robert Bosch Micro and Nano Electro Mechanical Systems Award für ausgezeichnete Arbeiten zu MEMS.

Anwendungsbereiche

Typische Anwendungen sind Sensoren und Aktoren in einer Vielzahl von Bereichen wie der Automobilindustrie[4], Elektrotechnik, Informationstechnik, Verkehrstechnik, Hochfrequenztechnik[5][6] und Medizintechnik.[7]

Wirtschaft & Hersteller

Verbände & Organisationen

Literatur

Fachartikel

  • Haoran Wang, Yifei Ma, Qincheng Zheng, Ke Cao, Yao Lu, Huikai Xie: Review of Recent Development of MEMS Speakers. In: Micromachines. Band 12, Nr. 10, 16. Oktober 2021, S. 1257, doi:10.3390/mi12101257 (englisch).

Fachjournale

Lehrbücher

  • Friedemann Völklein, Thomas Zetterer: Praxiswissen Mikrosystemtechnik (= Vieweg Praxiswissen). Vieweg+Teubner (Springer), Wiesbaden 2006, ISBN 978-3-528-13891-2, doi:10.1007/978-3-8348-9105-1.
  • Manfred Kasper: Mikrosystementwurf. Springer Berlin Heidelberg, Berlin / Heidelberg 2000, ISBN 3-540-66497-1, doi:10.1007/978-3-642-57123-7.
  • Stephanus Büttgenbach: Mikrosystemtechnik (= Technik im Fokus). Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2016, ISBN 978-3-662-49772-2, doi:10.1007/978-3-662-49773-9.
  • Markus Glück: MEMS in der Mikrosystemtechnik. Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden 2005, ISBN 3-519-00520-4, doi:10.1007/978-3-663-10778-1.
  • Wolfgang Menz, Jürgen Mohr, Oliver Paul: Mikrosystemtechnik für Ingenieure. Dritte, vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2005, ISBN 3-527-30536-X.

Weiterführende Literatur

  • Shiban Kishen Koul, Sukomal Dey: Micromachined Circuits and Devices: Microwave to Sub-millimeter Applications (= Lecture Notes in Electrical Engineering. Band 859). Springer Singapore, Singapur 2022, ISBN 978-981-16-9442-4, doi:10.1007/978-981-16-9443-1 (englisch).
  • Monografien aus der Springer Serie Microsystems and Nanosystems
  • Yogesh B. Gianchandani, Osamu Tabata, Hans P. Zappe: Comprehensive microsystems. Elsevier, Amsterdam/ Paris 2008, ISBN 978-0-444-52190-3.
  • Dan Zhang (Hrsg.): Advanced Mechatronics and MEMS Devices (= Microsystems. Band 23). Springer New York, New York, NY 2013, ISBN 978-1-4419-9984-9, doi:10.1007/978-1-4419-9985-6 (englisch).
  • Stephanus Büttgenbach, Iordania Constantinou, Andreas Dietzel, Monika Leester-Schädel: Case Studies in Micromechatronics: From Systems to Processes. Springer Berlin Heidelberg, Berlin / Heidelberg 2020, ISBN 978-3-662-61319-1, doi:10.1007/978-3-662-61320-7 (englisch).

Weblinks

Commons: Mikrotechnologie – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. Jan G. Korvink, Oliver Paul: MEMS: A Practical Guide to Design, Analysis, and Applications. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2006, ISBN 3-540-21117-9, doi:10.1007/978-3-540-33655-6 (englisch).
  2. Simon M. Sze (Hrsg.): Semiconductor Sensors. Wiley, New York 1994, ISBN 0-471-54609-7 (englisch).
  3. Mikrosystemtechnik - 52 Studiengänge. Abgerufen am 27. Dezember 2022.
  4. Jessica Mouchegh: Mehr Chips: Bosch erweitert Halbleiterfertigung in Reutlingen. In: all-electronics. Hüthig GmbH, 23. Februar 2022, abgerufen am 15. Dezember 2022.
  5. Shiban Kishen Koul, Sukomal Dey: Micromachined Circuits and Devices: Microwave to Sub-millimeter Applications (= Lecture Notes in Electrical Engineering. Band 859). Springer Singapore, Singapur 2022, ISBN 978-981-16-9442-4, doi:10.1007/978-981-16-9443-1 (englisch).
  6. Inder J. Bahl, P. Bhartia: Microwave Solid State Circuit Design. 2. Auflage. Wiley-Interscience, New York 2003, ISBN 0-471-20755-1.
  7. MEMS: A Practical Guide to Design, Analysis, and Applications. Springer Berlin Heidelberg, Berlin / Heidelberg 2006, ISBN 3-540-21117-9, doi:10.1007/978-3-540-33655-6 (englisch).
  8. Startseite MikrosyStemTechnik Kongress. VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V., abgerufen am 5. Dezember 2022.
  9. Journal of Microelectromechanical Systems - IEEE Electron Devices Society. Abgerufen am 6. Dezember 2022 (britisches Englisch).

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Eingefärbte Elektronenmikroskopaufnahme einer federnd gelagerten Mikroheizung von c.a. 4 µm Breite