Meyers Großes Taschenlexikon in 25 Bänden
Mikrosystemtechnik
Mikrosystemtechnik,Gebiet der Technik, das sich mit Entwurf, Simulation, Entwicklung, Fertigung und Test miniaturisierter techn. Baugruppen beschäftigt. Die jeweilige Baugruppe besteht aus mikroelektron., mikroopt., mikromechan. oder mikrofluid. Einzelkomponenten, die mit Verfahren der Mikrotechnik hergestellt werden. Aufgabe der M. ist es, die Wechselwirkung dieser Komponenten aufeinander abzustimmen und sie zu einem funktionsfähigen Gesamtsystem zielgerichtet zu integrieren. Eine zentrale Rolle spielen deshalb rechnergestützte Entwurfsmethoden, Aufbau- und Verbindungstechniken sowie Methoden der Signalverarbeitung. Ein komplettes Mikrosystem (im weitesten Sinn) besteht aus einer Sensoreinheit, die eine bestimmte physikal. oder chem. Größe aufnimmt, einer Elektronik, die die Sensorsignale verarbeitet, einem Stellglied (Aktor), das zu einer Reaktion befähigt ist, aus Leitungen, die die genannten Einheiten miteinander verbinden (mit i. d. R. elektr. oder opt. Signalübertragung), sowie aus einer Schnittstelle zur Außenwelt.
Die Miniaturisierung unterschiedl. Funktionseinheiten und deren Integration zu einem kompletten techn. System hat eine Materialersparnis zur Folge, die meist mit Volumen- und Gewichtseinsparungen sowie geringerer therm. Trägheit verbunden ist. Dies erlaubt den Einsatz kostspieliger Werkstoffe, führt zu besserer Transportfähigkeit des Systems und macht kostengünstige Massenfertigungsverfahren nutzbar.
Verwirklicht man ein Mikrosystem durch Erzeugung unterschiedl. Strukturen - eventuell mithilfe mehrerer Verfahren - im oder auf demselben Substratmaterial, so spricht man von einem monolithischen Mikrosystem. Monolith. Systeme sind von ihrer Funktion auf das benutzte Material festgelegt und i. Allg. fertigungsfreundlicher, da eine komplizierte Montage weitgehend entfällt. Wird ein Mikrosystem aus versch. miniaturisierten Bauteilen, die sich ggf. auch im Material unterscheiden, zusammengefügt, bezeichnet man dies als hybrides Mikrosystem. Dabei können mehrere Funktionen im selben System realisiert werden. Die weit höhere Flexibilität gegenüber monolith. Systemen erfordert aber eine intensive Berücksichtigung der Wechselwirkung der Einzelteile untereinander sowie eine aufwendigere Montagetechnik.
Anwendungen von Mikrosystemen finden sich in allen Bereichen der Technik: Temperatur-, Druck- und Kraftsensoren werden in der Verfahrenstechnik zur Anlagenüberwachung und im Automobilbau eingesetzt (z. B. Beschleunigungssensoren als Auslöser für Airbags), miniaturisierte Aktoren (Miniaturmotoren) finden in der Medizintechnik Verwendung (z. B. implantierbare Mikropumpen zur Medikamentendosierung). Wegen der breiten Einsatzmöglichkeiten gilt die M. als eine der zukunftsträchtigsten Schlüsseltechnologien.
▣ Literatur:
G. Gerlach Grundlagen der M., hg. v. u. W. Dötzel. München u. a. 1997.
⃟ Menz, W. u. Mohr, J.: M. für Ingenieure. Weinheim u. a. 21997.
Mikrosystemtechnik,Gebiet der Technik, das sich mit Entwurf, Simulation, Entwicklung, Fertigung und Test miniaturisierter techn. Baugruppen beschäftigt. Die jeweilige Baugruppe besteht aus mikroelektron., mikroopt., mikromechan. oder mikrofluid. Einzelkomponenten, die mit Verfahren der Mikrotechnik hergestellt werden. Aufgabe der M. ist es, die Wechselwirkung dieser Komponenten aufeinander abzustimmen und sie zu einem funktionsfähigen Gesamtsystem zielgerichtet zu integrieren. Eine zentrale Rolle spielen deshalb rechnergestützte Entwurfsmethoden, Aufbau- und Verbindungstechniken sowie Methoden der Signalverarbeitung. Ein komplettes Mikrosystem (im weitesten Sinn) besteht aus einer Sensoreinheit, die eine bestimmte physikal. oder chem. Größe aufnimmt, einer Elektronik, die die Sensorsignale verarbeitet, einem Stellglied (Aktor), das zu einer Reaktion befähigt ist, aus Leitungen, die die genannten Einheiten miteinander verbinden (mit i. d. R. elektr. oder opt. Signalübertragung), sowie aus einer Schnittstelle zur Außenwelt.
Die Miniaturisierung unterschiedl. Funktionseinheiten und deren Integration zu einem kompletten techn. System hat eine Materialersparnis zur Folge, die meist mit Volumen- und Gewichtseinsparungen sowie geringerer therm. Trägheit verbunden ist. Dies erlaubt den Einsatz kostspieliger Werkstoffe, führt zu besserer Transportfähigkeit des Systems und macht kostengünstige Massenfertigungsverfahren nutzbar.
Verwirklicht man ein Mikrosystem durch Erzeugung unterschiedl. Strukturen - eventuell mithilfe mehrerer Verfahren - im oder auf demselben Substratmaterial, so spricht man von einem monolithischen Mikrosystem. Monolith. Systeme sind von ihrer Funktion auf das benutzte Material festgelegt und i. Allg. fertigungsfreundlicher, da eine komplizierte Montage weitgehend entfällt. Wird ein Mikrosystem aus versch. miniaturisierten Bauteilen, die sich ggf. auch im Material unterscheiden, zusammengefügt, bezeichnet man dies als hybrides Mikrosystem. Dabei können mehrere Funktionen im selben System realisiert werden. Die weit höhere Flexibilität gegenüber monolith. Systemen erfordert aber eine intensive Berücksichtigung der Wechselwirkung der Einzelteile untereinander sowie eine aufwendigere Montagetechnik.
Anwendungen von Mikrosystemen finden sich in allen Bereichen der Technik: Temperatur-, Druck- und Kraftsensoren werden in der Verfahrenstechnik zur Anlagenüberwachung und im Automobilbau eingesetzt (z. B. Beschleunigungssensoren als Auslöser für Airbags), miniaturisierte Aktoren (Miniaturmotoren) finden in der Medizintechnik Verwendung (z. B. implantierbare Mikropumpen zur Medikamentendosierung). Wegen der breiten Einsatzmöglichkeiten gilt die M. als eine der zukunftsträchtigsten Schlüsseltechnologien.
▣ Literatur:
G. Gerlach Grundlagen der M., hg. v. u. W. Dötzel. München u. a. 1997.
⃟ Menz, W. u. Mohr, J.: M. für Ingenieure. Weinheim u. a. 21997.