Mit smarten Sensoren

Mit smarten Sensoren

– Smarte Sensoren für Sicherheit, Umweltschutz, Gesundheit und Komfort
– Bosch-Team eröffnet der Oberflächen-Mikromechanik neue Märkte

Berlin/Stuttgart – Bundespräsident Horst Köhler hat heute in Berlin den Deutschen Zukunftspreis 2008 verliehen. Preisträger ist das Forscher- und Entwicklerteam mit Dr. Jiri Marek – als Teamsprecher – und Dr. Michael Offenberg von Bosch sowie Dr. Frank Melzer von Bosch Sensortec. Sie haben zum einen wichtige Schlüsselprozesse für die Oberflächen-Mikromechanik entwickelt und damit die Voraussetzungen geschaffen, kleine, preiswerte, leistungsfähige und stromsparende Sensoren produzieren zu können. Zum anderen haben sie diese Technologie zur Serienreife gebracht und einen Weltmarkt für mikromechanische Sensoren erschlossen, auf dem Bosch heute führend ist. Mit seinem Preis für Technik und Innovation würdigt Bundespräsident Horst Köhler Forscher und Entwickler, die ausgehend von exzellenter Forschung überzeugende Projekte und Produkte auf den Weg in den Markt bringen, Arbeitsplätze schaffen und sichern sowie für Wohlstand in Deutschland sorgen.

„Diese hohe Auszeichnung des Bundespräsidenten für unser Team erfüllt uns mit Stolz. Sie ist zugleich Anerkennung und Motivation für alle unsere Mitarbeiter, die gemeinsam dieses Geschäftsfeld erfolgreich erschlossen haben“, sagte Dr. Siegfried Dais, stellvertretender Vorsitzender der Bosch-Geschäftsführung. „Wir freuen uns, dass wir Forschern und Entwicklern ein kreatives und herausforderndes Umfeld bieten können als Basis für solche herausragenden Leistungen.“

Kostengünstige Sensoren bringen Sicherheit
Wenn das Auto registriert, dass es schleudert und sich selbst stabilisiert, wenn der Laptop herunterfällt und vor dem Aufprall noch die Festplatte schützt, wenn das Handy im Notfall Hilfe ruft und die Retter genau zu seinem Besitzer führt – jedes Mal stecken dahinter Sensoren, „elektronische Sinnesorgane“, mit denen Technik ihre Umwelt wahrnimmt. Sensoren gelten als Schlüsselelemente, wenn technische Geräte immer intelligenter auf die Ansprüche der Menschen reagieren – Technik fürs Leben. Eine wichtige Voraussetzung dafür ist, dass die Sensoren deutlich kleiner, leistungsfähiger, preisgünstiger und energiesparender werden als sie es bisher waren. Dafür haben Marek, Offenberg und Melzer die Voraussetzungen geschaffen. Sie entwickelten neue Prozesse für die Herstellung von Sensoren auf Siliziumchips, für die „Oberflächen-Mikromechanik“ und erschlossen den Weltmarkt in der Automobil- und Konsumgüterindustrie. Damit gelang der Durchbruch zur industriellen Großserienfertigung – für Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS).

Die Mikromechanik ist grundsätzlich abgeleitet aus der modernen Halbleitertechnik. Bei ihr geht es darum, mit Verfahren der Mikroelektronik und zusätzlichen Schlüsselprozessen winzige mechanische, bewegliche Bauteile herzustellen, die Funktionen ausführen – etwa als Sensoren präzise Druck oder Beschleunigung messen, in Druckköpfen von Tintenstrahldruckern saubere Schriften aufs Papier bringen oder die körperliche Aktivität herzkranker Menschen kontrollieren. Bei der Herstellung wurden bislang vor allem Verfahren der „Volumen-Mikromechanik“ eingesetzt. Diese lässt sich wirtschaftlich und technisch aber nur für Bauteile in hochwertigen und größeren Geräten nutzen, etwa für Autos oder Industrieanlagen. Für die breite Anwendung in der Consumer-Elektronik sind solche Sensoren zu aufwändig, zu groß und ihr Strombedarf ist zu hoch.

Oberflächen-Mikromechanik als Schlüssel für kostengünstige Sensoren
Dem Bosch-Team zusammen mit Mitarbeitern aus Forschung, Entwicklung und Fertigung gelang es, die komplexen Bauteile von Sensoren durch Prozesse der Oberflächen-Mikromechanik zu realisieren. Die Strukturen und Bauteile werden auf der Oberfläche einer Siliziumscheibe aufgebaut und dabei, im Vergleich zu anderen Ansätzen, extrem dicke polykristalline Siliziumschichten aufgebracht. Die Bosch-Forscher erzeugen mit ihren neuen Prozessen in den aufgetragenen dicken Siliziumschichten feinste Strukturen mit senkrechten Wänden, sie stellen so bewegte Massen und frei schwingende Federelemente her und graben maßgenau Vakuumkammern in das aufgebrachte Silizium. Zusätzlich kombinieren sie die Sensoren mit der elektronischen Auswerteschaltungen und versiegeln ihre Elemente hauchdünn und auf kleinstem Raum gegen Umwelteinflüsse. Dies alles in Dimensionen von tausendstel Millimetern – wesentlich feiner als ein menschliches Haar – und zu Kosten, die selbst für komplexe Sensorsysteme bei wenigen Euro liegen.

Die Fortschritte bei der Miniaturisierung erschließen solchen Sensoren neue Anwendungen in der Konsumelektronik. Der Beschleunigungssensor BMA 150 von Bosch schaltet das Handydisplay zwischen Hoch- und Querformat um, passend dazu, wie das Handy gerade gehalten wird. Der Sensor eingebaut im Laptop registriert aber auch, wenn das Gerät vom Tisch fällt und schützt noch vor dem Aufprall auf den Boden die Festplatte vor Datenverlust. In Navigationssystemen misst der mikromechanische Drucksensor die Höhe auf 25 Zentimeter genau und erlaubt mit genauen Ortsangaben die mobile Navigation auch in Gebäuden und für automatische Notrufsysteme. Andere Anwendungen mikromechanischer Sensoren in der Consumer-Elektronik sind Wetterstationen oder Höhenmesser in Armbanduhren, Trainingskontrollsensoren in Schuhen oder in der Sportbekleidung sowie intuitive Bedienkonzepte für Mobiltelefone, Fernbedienungen oder Spielekonsolen, die auf Antippen oder Lageänderungen reagieren.

Mehr als 200 Millionen Sensoren pro Jahr
Bosch stellt derzeit pro Jahr mehr als 200 Millionen mikromechanische Sensoren her – in Summe sind es bereits eine Milliarde Stück. Damit ist das Unternehmen führender Anbieter am Weltmarkt für solche Sensoren. Rund 2 000 Mitarbeiter sind bei Bosch in diesem Bereich beschäftigt. Mit den steigenden Produktionszahlen wächst auch der Bedarf an Halbleiterschaltungen für die elektronische Signalverarbeitung der Sensoren. Deshalb errichtet Bosch am südwestdeutschen Standort Reutlingen eine neue Fertigungsanlage für die Herstellung von Halbleitern auf 200-Millimeter-Wafern, die 800 neue Arbeitsplätze bieten wird – mit 600 Millionen Euro die größte Einzelinvestition des Unternehmens. Die Consumer-Elektronik ist für mikromechanische Sensoren ein neuer Markt, den es zu erschließen gilt. Dafür wurde 2005 die Bosch Sensortec GmbH gegründet, bei der inzwischen mehr als 50 Mitarbeiter tätig sind. Der Markt für mikromechanische Sensoren wird weiterhin stark wachsen – insbesondere auf dem Gebiet der Konsumelektronik, denn weltweit arbeiten Elektronikentwickler daran, viele Funktionen elektronischer Geräte mit mikromechanischen Sensoren noch anwenderfreundlicher zu machen.

Zusätzliche Informationen:
http://www.deutscher-zukunftspreis.de/

Die Bosch-Gruppe ist ein international führendes Technologie- und Dienstleistungsunternehmen. Mit Kraftfahrzeug- und Industrietechnik sowie Gebrauchsgütern und Gebäudetechnik erwirtschafteten rund 271 000 Mitarbeiter im Geschäftsjahr 2007 einen Umsatz von 46,3 Milliarden Euro. Die Bosch-Gruppe umfasst die Robert Bosch GmbH und ihre mehr als 300 Tochter- und Regionalgesellschaften in rund 50 Ländern. Dieser weltweite Entwicklungs-, Fertigungs- und Vertriebsverbund ist die Voraussetzung für weiteres Wachstum. Pro Jahr gibt Bosch mehr als 3 Milliarden Euro für Forschung und Entwicklung aus und meldet über 3 000 Patente weltweit an. Das Unternehmen wurde 1886 als „Werkstätte für Feinmechanik und Elektrotechnik“ von Robert Bosch (1861-1942) in Stuttgart gegründet.

Die gesellschaftsrechtliche Struktur der Robert Bosch GmbH sichert die unternehmerische Selbständigkeit der Bosch-Gruppe. Sie ermöglicht dem Unternehmen, langfristig zu planen und in bedeutende Vorleistungen für die Zukunft zu investieren. Die Kapitalanteile der Robert Bosch GmbH liegen zu 92 % bei der gemeinnützigen Robert Bosch Stiftung GmbH. Die Stimmrechte sind mehrheitlich bei der Robert Bosch Industrietreuhand KG; sie übt die unternehmerische Gesellschafterfunktion aus. Die übrigen Anteile liegen bei der Familie Bosch und der Robert Bosch GmbH.

Mehr Informationen unter www.bosch.com.
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