electronica 2002 als Technologie-Trendsetter / Achtung – die MEMS kommen!

Micro Electro Mechanical Systems – MEMS – im Aufwind

– Alles wird möglich: Von der Miniatur-Lowcost-Hörhilfe über den mitdenkenden Autoscheinwerfer bis hin zum Laptop mit integriertem Beamer

– electronica-Anwenderforum „World of MEMS“ in Halle A3 gibt Einblicke

„Achtung – die MEMS kommen“ ist weder die Ankündigung einer neuen Vorabendserie im Fernsehen noch die Warnung vor einer zu befürchtenden Landung außerirdischer Wesen. Nein, unter MEMS sind winzige, mikroelektromechanische Systeme auf Siliziumsbasis zu verstehen, die sich anschicken, viele Bereiche unseres täglichen Lebens zu erobern. Natürlich, wie meistens in der Mikroelektronik, gut versteckt oder, wie die Ingenieure es ausdrücken, „embedded“. Obwohl diese Technologie im Prinzip nun schon fast seit 20 Jahren bekannt ist und bereits von zehn Jahren die ersten MEMS, beispielsweise in Form von Halbleiter-Drucksensoren, in unser Auto Einzug gehalten haben, eröffnen sich nun in den angestammten MEMS-Anwendungsbereichen Automobilelektronik, Kommunikations- und Datentechnik sowie Medizinelektronik eine Reihe weiterer, sehr attraktiver Einsatzmöglichkeiten mit hervorragenden Wachstumschancen. Dr. Henning Wicht, Geschäftsführer der Münchener Unternehmensberatung WTC und Mitorganisator des Anwenderforums „World of MEMS“ (electronica, 12. bis 15. November 2002 auf dem Gelände der Neuen Messe München in Halle 3) ist absoluter Insider und kann auf einige wesentliche Trends aufmerksam machen: „MEMS in der Medizintechnik finden heute sowohl als winzige Sensoren zur Blutdruckmessung in Kathedern oder Manschetten als auch in Form von Mini-Beschleunigungssensoren in Herzschrittmachern Anwendung. Bei sogenannten Cochlea-Implantaten, das sind elektrisch betriebene Innenohr-Prothesen, übernehmen sie die Mikrofon-Funktion. In Zukunft werden MEMS-Mikrofone auch in extrem miniaturisierten und mit geringstem Strom auskommenden Hörhilfen, die direkt in das Ohr integriert werden und somit für den Mitmenschen nicht mehr sichtbar sind, eingesetzt. Derartige Lösungen sind innerhalb der nächsten drei Jahre zu erwarten und werden dann zu absolut günstigen Preisen im Bereich von 300 bis 400 Euro zu haben sein.“

Opto-MEMS für Beamer-Laptops und mitdenkende Autoscheinwerfer

Auch bei optischen Anwendungen zeichnen sich weitere wichtige MEMS-Trends ab. Bei Beamern der nächsten Generation beispielsweise kommen MEMS-Mikrospiegel-Arrays für die Projektion zum Einsatz. Die MEMS sorgen hier sowohl für deutlich reduzierte Geräte-Abmessungen – und das zu geringeren Kosten – als auch für signifikant weniger Energiebedarf. Die daraus resultierende geringere Wärmeentwicklung wiederum hat einen reduzierten Aufwand für die Kühlung zur Folge und die Geräte werden leiser. Zusammengenommen wird es somit möglich sein, erstmals die Beamer-Funktion in einen Laptop zu integrieren. Der Traum eines jeden Geschäftsmannes, der sich bisher mit zwei Geräten abmühen musste, könnte bald in Erfüllung gehen.

Während die mögliche „Beamer-in-Laptop-Integration“ noch Zukunftsmusik ist kann der „intelligente“ Autoscheinwerfer schon bei einem deutschen Autohersteller in der Testphase bewundert werden. Ein optischer-MEMS-Würfel mit 400.000 Einzelpixeln sorgt einerseits für ein sehr helles Licht und erkennt andererseits ein entgegenkommendes Fahrzeug. In diesem Fall wir automatisch ein definiertes Pixel-Array nicht angesteuert und so die Ausleuchtung im Bereich der Frontscheibe des entgegenkommenden Fahrzeuges unterbunden. Schöne, blendfreie Zukunft.

Hochfrequenz (RF)-MEMS machen 3G-Handys erst „tragbar“

Die ersten UMTS-Handys auf dem japanischen Markt haben es deutlich zu Tage gebracht: Mit den herkömmlichen Gerätearchitekturen ist hier kein Staat zu machen. Die Mehrband (UMTS/GSM)-Mobiltelefone sind zu groß, zu schwer und erweisen sich als Stromfresser mit Stand-by-Zeiten, die an die Anfänge der mobilen Telefonie erinnern. RF (RF steht für Radio Frequency, also Hochfrequenz) -MEMS helfen hier die technischen Eigenschaften zu optimieren. Dazu der RF-MEMS-Spezialist Jérémie Bouchaud von WTC: „Da mit Hilfe der RF-MEMS-Technologie Schalter, Induktivitäten, Resonatoren und Filter direkt in den Funk-Chip integriert werden können lassen sich sehr viele externe Komponenten einsparen. Überdies nimmt ein MEMS-Schalter – ganz im Gegensatz zur herkömmlichen Technologie mit sogenannten PIN-Dioden – nur während eines Umschaltvorganges Strom auf und nicht während des statischen Ein- oder Aus-Zustandes. Dadurch und auch aufgrund der geringeren Einfügungsdämpfung von RF-MEMS entstehen weniger Verluste. Das erhöht die Stand-by-Zeit ganz wesentlich. RF-MEMS zeigen außerdem eine bessere Linearität und sorgen nicht zuletzt für geringere Abmessungen und geringeres Gewicht des Mobiltelefones.“

RF-MEMS gelten darum bei vielen Experten als die künftige Anwendung der Mikrosystemtechnik schlechthin. Eine von WTC erarbeitete Studie mit dem Titel „The RF MEMS Market: 2002-2007: Analysis, Forecasts & Technology Review“ beleuchtet den Markt für RF-MEMS näher und kommt zu dem Schluss, dass bis 2007 die Stückzahlen auf jährlich über 2,8 Milliarden RF-MEMS und der Umsatz mit den Mikrosystemen auf mehr als 1 Milliarde Dollar pro Jahr steigen wird. Großserien für UMTS, GPS oder Wireless-LAN werden den größten Teil zu Umsatz beitragen.

Futuristisches – Das Vitamin-Trikot

Zum Abschluss noch eine MEMS-Applikation der eher exotischen Art. Anziehbare Elektronik bzw. Intelligente Textilien – auch mit „Wearable Electronics“ und „Smart Textiles“ bezeichnet – gehören zu den noch jungen aber durchaus seriösen und aussichtsreichen Anwendungsfeldern von MEMS. Auf der electronica 2002 gibt es eine Reihe von Ausstellern mit interessanten Lösungsansätzen.

Eine aus Japan stammende Meldung über eine „Smart Textiles“-Lösung indes lässt uns ein wenig schmunzeln. Vorgestellt wurde ein Trikot, dessen Stoff in der Lage ist, an den Träger Vitamine abzugeben. Dazu wurden in die Textilie bestimmte elektrische Funktionen und MEMS-Membranen integriert, die durch Temperatur – bzw. Feuchtigkeitsimpulse des Trägers dosiert Vitamine an diesen abgeben. Das Vitamin-Trikot soll mehrmals verwendbar sein und sogar bis zu 18 Waschgänge überstehen. Über die genauen technischen Zusammenhänge und die Art der Vitamin-„Injektionen“ schweigt sich der Hersteller leider noch aus.

MEMS-Anwenderforum in Halle 3

Das Anwenderforum „The World of MEMS at electronica“ trägt der zunehmenden Bedeutung dieser Technologie Rechnung. Vom 12. bis 15. November 2002 werden auf dem Gelände der Neuen Messe München richtungsweisende MEMS – Komponenten und Subsysteme für den Einsatz in Mobilfunk, Sensorik, Optik und Datenübertragung, Automobil und Medizintechnik gezeigt. Schwerpunkte des Forums sind Segmente, die sich besonders stark entwickeln: RF-MEMS, MEMS-Sensorik, optische MEMS und MEMS – Packaging. Im Industrieforum können die Aussteller ihre Produkte in 30minütigen, nach den Themenschwerpunkten gegliederten Vorträgen in den Mittelpunkt der Aufmerksamkeit stellen.

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