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Maßgeschneiderte Sensoren für MEMS/NEMS

nano3DSense schmiegt sich ihrer Messumgebung an – nahtlos und im 3D-Nanodruck!

MEMS (Mikro-Elektro-Mechanische Systeme) transformieren mechanische in elektrischeMEMS-3DForce Energie und umgekehrt. Sie bestehen in der Regel aus einer kleinen biegbaren Kraftunterlage  z.B.  die Druckmembran oder der Krafthebel (Cantilever) – sowie einem Transducer als Messvorrichtung. Mit zunehmender Miniaturisierung steigen die Anforderungen an die Messtechnik erheblich. Verkleinert man derartige Vorrichtungen auf Nanometerniveau von nur wenigen hundert Nanometern (nm), spricht man von extrem kompakten NEMS (Nano-Elektro-Mechanische Systeme).

 

Die Grenzen konventioneller Messtechnik in Industrie und Forschung

Konventionelle Vorrichtungen zur Kräfte- oder Druckmessung, wie z.B. Laser, Piezoresistoren oder Kapazitätssensoren stoßen bei stark verkleinerten MEMS/NEMS-Anwendungen schnell an ihre physikalischen Grenzen, oft bereits bei Abmessungen unterhalb 20 Mikrometer (µm) (1 µm = 1000 Nanometer).

Bei laseroptischen Methoden beispielsweise stellt die Beugungsgrenze des Lasers, die nicht kleiner als 1,4 µm (HWFM, „Half Width at the Full Maximum“) werden kann, bereits eine natürliche und unüberwindbare Barriere für die weitere Miniaturisierung dar.

Ähnlich sieht es mit anderen Kraftsensoren, wie z. B. Piezoresistoren, aus. Da diese komplizierte Reinraum- und Dotierungsprozesse erfordern, ist das Miniaturisierungspotential hier meist schon mit Abmessungen von 20 – 50 µm ausgeschöpft. Außerdem sind diese traditionellen Sensoransätze meist strikt an das Material Silizium gebunden. Kräfte an anderen Materialien, wie Stahl oder Kunststoffen, können daher nur über Umwege, wie Klebe- und Fügetechniken, erfasst werden. Bei der Druckmessung mit einer Membran müssen sogar komplizierte und fehleranfällige Zwischenschritte, wie Öl gefüllte Kammern zur Kräfteübertragung, konstruiert werden.

Mit der neuen patentierten nano3DSenseTM  – Technologie entfallen diese lästige Zwischenschritte: Dank des innovativen 3D-Nanodruckverfahrens vereinfacht sich der Sensoraufbau ernorm und Sensoren können – sofort einsatzbereit – mit Nanometer – Präzision und ohne Umwege auf jede MEMS/NEMS-Kraftunterlage direkt appliziert werden.

Druckbare Sensoren für MEMS/NEMS mit echter Nanometerpräzision

Sensoren werden mit nano3DSenseTM erstmals im 3D-Verfahren nanometergenau aufgedruckt, wo sie in der MEMS/NEMS-Anwendung sofort für leistungsfähige Messaufgaben zur Verfügung stehen. Gleichgültig auf welchen Materialunterlagen oder Oberflächen. Geeignet sind z.B. alle Materialien aus Silizium, Oxiden, Kunststoff, Polymere, Stahl, Keramiken, u.v.a.

nano3DSenseTM passt sich nahtlos und optimal jeder MEMS/NEMS-Umgebung an und bietet eine Positionier-Genauigkeit auf der Unterlage von unterhalb 5 Nanometern, bei Sensorabmessungen, die im Bedarfsfall sogar bis 10 Nanometern reichen. Dies ist Weltrekord! So wird der Sensor exakt dort aufgebracht, wo Kräfte und andere Messgrößen tatsächlich entstehen oder zuverlässig gemessen werden müssen. Und dies – im Unterschied z.B. zu Piezoresistoren oder Dehnungsmessstreifen (DMS) – völlig ohne die Messung störende Zwischenlagen oder aufwendige Klebe- und Fügetechniken.

Der 3D-Druck erlaubt es außerdem flexibel die Geometrierandbedingungen der MEMS/NEMS-Komponente während der Sensorherstellung einzubeziehen. Der Sensor wird dreidimensional (3D) – unter Umgehen von aufwendigen Reinraum- und Maskenprozessen – auf der MEMS/NEMS-Oberfläche einfach aufgedruckt (siehe Beispielgrafiken oben und unten).

Ob zur Serienfertigung Ihrer Produkte, für Rapid-Prototyping und F&E bei der Neuentwicklung von anspruchsvollen MEMS/NEMS-Anwendungen oder schnelles Austesten eines neuen Sensor-Designs: im 3-Nanodruck sichern Sie sich stets einen Zeit- und Kostenvorsprung bei der Umsetzung Ihrer Ideen.

Ein konkurrenzloser Vorsprung bei Miniaturisierung und Adaptivität

nano3DSenseTM ist eine Technologie übergreifende Plattform für Industrie und F&E und deckt eine Vielzahl von dedizierten Aufgaben mit Sensorik-Hintergrund ab. Wenn es um höchste Ansprüche bei Miniaturisierung und Adaptivität an die Messumgebung bzw. Materialien geht, erschließen Sie das ganze Einsatzspektrum der Kraft- und Drucksensorik für Ihre MEMS/NEMS-Anwendungen neu, z.B.

  • Kraft- und Drucksensoren für medizinische Geräte, wie Katheter, Implantate und Protothesen
  • Analytik: beim Nachweis von Antikörpern, DNA, Viren/Bakterien und Zell-Untersuchung sowie Kraftspektroskopie
  • Medizinische Diagnostik: beim Nachweis von Krankheiten, wie Tumore
  • Gasmesstechnik, z.B. für gefährliche Gase und Explosivstoffe im Personenschutz
  • Kompakte und schnelle Rasterkraftmikroskopie (AFM) ohne Laser optische Vorrichtungen
  • Drucksensoren für Vakuumdruck und Labortechnik (Gasfluss/Mischsysteme/Lecksucher etc.)
  • bei Kraft- Beschleunigungs-Drehmoment- und Vibrationssensoren im Bereich Robotik, Automobil, Unterhaltungselektronik, Luft- und Raumfahrt sowie vielen weiteren mikromechanischen Aufgabenstellungen

Wir arbeiten eng mit Entwicklern und Herstellern von MEMS/NEMS und allgemeiner Sensorik zusammen, um diesen neuen Herausforderungen mit Pionierarbeit zu begegnen.

 

Kontaktieren Sie uns: Gerne informieren wir Sie über alle Vorzüge der neuen nano3DSenseTM – Technologie und beraten Sie über Anwendungsmöglichkeiten auf Ihrem Spezialgebiet.

Oder fordern Sie gleich einen Demonstrator an und testen Sie nano3DSenseTM  auf Herz und Nieren.

 

 

Druckbare Sensoren für die Kraft- und Dehnungsmesstechnik

Maßgeschneiderter Cantilever (FIB) mit aufgedrucktem Sensor

 

Im Bahn brechenden 3D-Druck bringen wir Sensoren auf jede Oberfläche

Drucken Sie Sensoren mit hoher Präzision überall auf Ihrer MEMS-Komponente

nano3DSense bietet uneingeschränkte 3D-Freiheit auf nahezu allen Oberflächen und Materialien

... und die volle Kontrolle über Ihre Sensorikanwendungen in jeder Situation

Hoch flexibler MEMS-Cantilever aus SiN kann vorteilhaft als Kraftunterlage für nano3DSense eingesetzt werden

 

Für die Druckmessung läßt sich das Membranmaterial individuell auswählen, wie im Beispiel aus SiN

Gleichgültig auf welche MEMS-Aufgabe Sie sich konzentrieren: Erleben Sie Rapid-Prototyping oder hoch adaptive Serienfertigung mit größtmöglicher Flexibilität

 

 

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