HomeNewsletterAboSpringer Automotive MediaMediadatenKontakt

Home > Aktuell > Nachrichten

Bosch: MEMS-Sensoren setzen sich immer mehr durch

Bosch nimmt einen Produktionsrekord zum Anlass, einen kleinen Einblick in seine MEMS-Sensoren zu geben. Der Zulieferer hat seit dem Produktionsstart vor 16 Jahren zwei Milliarden "Micro-Electro-Mechanical Systems", kurz MEMS, hergestellt. Diese Mikrosysteme zeichnen sich dadurch aus, mechanische und elektronische Funktion auf verblüffend kleinem Raum zu vereinen. Welche Bedeutung diese Technik mittlerweile bekommen hat, zeigen die Absatzzahlen: Während die erste Milliarde nach 13 Jahren erreicht war, verkaufte Bosch die zweite Milliarde der MEMS-Sensoren in den vergangenen drei Jahren.

MEMS-Sensoren von Bosch erfassen Messgrößen wie Druck, Beschleunigung, Drehrate und Durchflussmenge oder messen die Richtung der Erd-Magnetfeldlinien. Messwertaufnehmer sind Federn, Balken, Gewichte oder Membranen in mikroskopisch kleinen Abmessungen: Nur tausendstel Millimeter messen die ins Silizium-Substrat geätzten Strukturen. Weil die mikromechanische Sensorik nur schwache elektrische Signale hervorbringt, haben die Entwickler im Bauelementegehäuse neben dem Sensor oder teilweise sogar direkt auf demselben Chip meist noch eine Elektronik integriert. Sie verarbeitet die kleinen Signale, verstärkt sie oder wandelt sie in digitale Daten. MEMS-Sensoren können so Steuergeräte direkt mit Messwerten versorgen.

Das erste Geschäftsfeld waren MEMS-Sensoren für die Automobilelektronik. Dort spiele die Miniaturisierung der Sensorik aber nur eine Nebenrolle, wichtig seien dagegen Zuverlässigkeit und Robustheit. Bosch Automotive Electronics hat heute mehrere hundert fahrzeugspezifische Varianten mikromechanischer Sensoren im Programm. Jahr für Jahr wachsen die Variantenvielfalt und die Stückzahlen. In einem modernen Automobil sind bis zu 100 dieser Sensoren zu finden - Tendenz steigend. Sie sind beispielsweise die "Sinne" für Einspritzsysteme in Benzin- und Dieselmotoren, sie lösen die Zündung der lebensrettenden Airbags aus oder sind maßgeblich für die Funktion des Schleuderschutzes ESP. Im Sommer 2011 stellte Bosch auch einen Schräglagensensor auf MEMS-Basis vor, der den fahrdynamischen Zustand eines Motorrads erfasst.

In der Konsumelektronik werden MEMS-Sensoren in Mobilgeräten wie Smartphones oder Laptops eingesetzt. Die Ansprüche dieser Branche unterscheiden sich laut Bosch grundlegend von denen der Automobilindustrie: Handliche Geräte brauchen winzige Sensoren und lange Betriebszeiten setzen minimalen Stromverbrauch voraus - und letztlich: Diese Sensoren müssen kostengünstig sein, um sie millionenfach einsetzen zu können. Die kleinsten MEMS-Sensoren von Bosch Sensortec messen heute zwei Millimeter Kantenlänge und sind weniger als einen Millimeter hoch. Im Stand-by seien sie so genügsam, dass sie selbst in Relation zur Selbstentladung der Batterie nicht mehr auffällig werden.

In Navigationsgeräten und Handys mit Navigationsfunktion dienen MEMS-Drucksensoren zur genauen Messung von Höhendifferenzen und damit zur Orientierung auch im Innern mehrstöckiger Gebäude. MEMS-Beschleunigungssensoren nutzen Handgesten zur Gerätesteuerung, sie schalten Displays lageabhängig zwischen Quer- und Hochformat um, verhelfen Nutzern von Spielekonsolen zu neuen Erlebniswelten und verhindern Datenverluste auf Festplatten, wenn Notebooks herunter fallen.

Jüngste Entwicklung bei Bosch ist ein dreiachsiger MEMS-Magnetfeldsensor, der aus der Messung des Erdmagnetfelds die Himmelsrichtung bestimmt. Damit dieser Digitalkompass auch lageunabhängig genau misst, kompensiert ein mit integrierter dreiachsiger MEMS-Beschleunigungssensor Schräglagefehler. Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Sensorfusion gehen über den klassischen Kompass hinaus - in Richtung "Augmented Reality". So kann ein mit Digitalkompass ausgestattetes Smartphone bei einer Stadtbesichtigung situationsbezogen Informationen am Display anzeigen, je nachdem, auf welche Sehenswürdigkeit der Besucher mit seinem Mobiltelefon gerade zeigt.

MEMS-Mikrofone für Consumer-Anwendungen sind die Spezialität der Bosch-Tochtergesellschaft Akustica. Merkmale dieser wenige Millimeter großen Schallwandler sind ihre Unempfindlichkeit gegenüber Hochfrequenzsignalen und die Möglichkeit, sie zu Mikrofon-Arrays anzuordnen mit Rauschunterdrückung und steuerbarer Richtcharakteristik.

Das Entwicklungspotenzial im Consumer-Markt ist laut Bosch unverändert hoch, in den kommenden Jahren sei mit weiteren "spektakulären Innovationen" auf Basis von MEMS-Bauteilen zu rechnen. Bosch führt mit nach eigener Aussage deutlichem Vorsprung die "Weltrangliste" für diese Bauteile an. Automobil- und Konsumelektronikindustrie sind dabei die wichtigsten Abnehmer. Bosch bedient sie über den Geschäftsbereich Automotive Electronics und die Tochtergesellschaften Bosch Sensortec sowie Akustica. Metadaten anzeigen: Autor verbergen | Schlagworte