Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Jülicher Forscher optimieren Halbleiterprozess für Fahrerassistenzsystem

16.12.2004


Mikrochip im Goldmantel

Das moderne Auto denkt mit: Es hält automatisch den richtigen Sicherheitsabstand zu vorausfahrenden Objekten. Wenn nötig, bremst es, ist die Bahn frei, beschleunigt es auf eine vorgewählte Geschwindigkeit. Ein elektronischer Beifahrer beobachtet dazu die Umgebung und gibt Motor und Bremssystem dann die entsprechenden Befehle.

Adaptive Cruise Control (ACC) heißt das vorausschauende Fahrerassistenzsystem der Robert Bosch GmbH. Dessen zweite Generation ist diesen Herbst auf den Markt gekommen und wird im Jahr 2006 zu ACCplus erweitert werden. Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich haben ein Herzstück davon mitentwickelt.

Nur 70 Mikrometer ist der Durchmesser des winzigen Chips, dessen Herstellungsprozess Professor Arno Förster am Institut für Schichten und Grenzflächen (ISG-1) mit seinen Mitarbeitern entwickelt hat. Im Inneren des Bauteils steckt eine so genannte Gunn-Diode. Sie sendet Mikrowellen aus, die an anderen Autos reflektiert werden. Aus Laufzeit und Dopplerverschiebung der Wellen bestimmt das ACC dann Position und Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs.

"Wir mussten die Eigenschaften der Diode an die Anforderungen im Fahrerassistenzsystem anpassen", sagt Förster. So muss das Bauteil etwa in der Lage sein, sehr präzise Frequenzen zu erzeugen, damit auch das Antwortsignal eindeutig interpretierbar ist.

Das lässt sich durch eine ausgeklügelte Abfolge unterschiedlicher Halbleiter-Schichten erreichen. Förster und seine Mitarbeiter haben einen Prozess entwickelt, mit dem sie diesen Aufbau reproduzierbar herstellen. "Die Schwierigkeit war, dass der Chip prozesstechnologisch von zwei Seiten bearbeitet werden muss, um von beiden Seiten elektrische Kontakte anzubringen im Ganzen ist er aber nur drei Mikrometer dick", erklärt Förster.

Einzelne Halbleiterschichten liegen sogar im Bereich von Nanometern. Diese haben die Forscher mit einem speziellen Aufdampfverfahren, der so genannten Molekularstrahlepitaxie, auf einem Trägermaterial, einem Galliumarsenid-Wafer, aufgebaut. Dabei dampfen sie im Ultrahochvakuum einen Strahl der gewünschten Atome auf die Waferoberfläche. Damit sie am Ende das fertige Bauteil von der Galliumarsenid-Plattform lösen können, ist eine extra Ablöseschicht zwischen Wafer und Schichtaufbau eingefügt. Sie ermöglicht ein nanometergenaues Abtrennen der Schicht mittels Ätzen, ohne den hauchdünnen Chip zu beschädigen.

In einem weiteren Schritt betten die Forscher das Bauteil dann zwischen zwei Goldschichten. Da die Gunn-Diode nur bei großen elektrischen Feldstärken Mikrowellenstrahlung erzeugt, entsteht eine hohe Leistungsdichte von über 100 000 Watt pro Quadratzentimeter, die das Bauteil stark erwärmt. Das Gold leitet diese Wärme an der Oberfläche schnell ab und sorgt so ebenfalls für eine reibungslose Funktion der Diode. Mit der Machbarkeitsstudie der Jülicher Forscher ließen sich bereits 5000 Chips auf einem Wafer fertigen. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik in Freiburg übertragen den Prozess nun in eine Serienfertigung. Im kommenden Jahr soll der Chip dann bereits in die zweite Generation der ACC-Systeme eingebaut werden.

Rund zwei Drittel kleiner als die erste Generation ist die neue ACC-Sensor-Regler-Einheit (Abmessungen ca. 70 x 70 x 60 mm). Sie wird zentral im Bereich des Kühlergrills in verschiedenen Modellreihen von BMW und Audi eingebaut. Von dort ortet sie Fahrzeuge in einem Abstand von bis zu 200 Metern. Während die erste Generation eher für den Einsatz auf Autobahnen und Schnellstraßen geeignet war, eigne sich das neue System auch für Landstraßen, sagen die Hersteller. Grund ist der verdoppelte Winkelbereich, in dem der Sensor Fahrzeuge erfasst statt vorher 8° umfasst er nun 16°. Damit kann er auch Fahrzeuge in engeren Kurven eindeutig zuordnen und erkennen, ob sie auf der eigenen oder der Gegenfahrbahn unterwegs sind.

ACCplus wird den Geschwindigkeitsbereich erweitern, in dem das Fahrerassistenzsystem arbeitet. Bisher schaltet es sich unter 30 km/h ab. Mit ACCplus wird das System auch im Stop-and-Go-Verkehr funktionieren. Es kann dann das Auto bis zum völligen Stillstand bremsen. Fließt der Verkehr wieder, gibt es dem Fahrer ein Signal zur Weiterfahren.

Peter Schäfer | Forschungszentrum Jülich
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de

Weitere Berichte zu: ACCplus Bauteil Fahrerassistenzsystem Mikrometer Wafer

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Automotive:

nachricht Neue Akzente für das Ambiente im Automobil
19.09.2017 | Schott AG

nachricht Mobilität von Morgen: Wie wir uns in Zukunft von A nach B bewegen
07.09.2017 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Automotive >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Aufräumen? Nicht ohne Helfer

19.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Biotinte für den Druck gewebeähnlicher Strukturen

19.10.2017 | Materialwissenschaften

Forscher studieren molekulare Konversion auf einer Zeitskala von wenigen Femtosekunden

19.10.2017 | Physik Astronomie