Mikrosystemtechnik

Die Mikrosystemtechnik ist ein Gebiet der Technik, das sich mit Entwurf, Simulation, Entwicklung, Fertigung und Test miniaturisierter technischer Baugruppen beschäftigt. Ein Mikrosystem verbindet mindestens zwei Funktionalitäten aus Mikroelektronik, Mikromechanik, Mikrooptik oder Mikrotechnik. Aufgabe der Mikrosystemtechnik ist es, die Wechselwirkung dieser Funktionselemente aufeinander abzustimmen und sie zu einem funktionsfähigen Gesamtsystem zu integrieren. Eine zentrale Rolle spielen deshalb rechnergestützte Entwurfsmethoden (CAD, Schichttechniken), Strukturierungstechniken sowie Methoden der Signalverarbeitung. ‒ Ein komplettes Mikrosystem (im weiteren Sinn) besteht aus einer Sensoreinheit, die eine bestimmte physikalische oder chemische 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, sowie aus einer Schnittstelle zur Außenwelt.

Vorteile:

Die Vorteile der Mikrosystemtechnik bestehen v. a. in der Miniaturisierung unterschiedlicher Funktionseinheiten und deren Integration zu einem kompletten technischen System. Durch die Miniaturisierung werden bestimmte Effekte erst zugänglich gemacht und neuartige Anwendungen ermöglicht. Die Materialersparnis bei Mikrosystemen, verbunden mit Volumen- und Masseeinsparungen sowie geringerer thermischer Trägheit und verringertem Energieverbrauch, erlaubt den Einsatz auch kostspieliger Werkstoffe, führt zur Realisierung mobiler Systeme und macht kostengünstige Massenfertigungsverfahren nutzbar. Die Reduktion von Leitungsbahnen, Messvolumina und Toträumen, eine Minimierung der Zahl von Verbindungsstellen und -gliedern sowie die Redundanz gewisser Bauteile erhöhen die Zuverlässigkeit und die Reaktionsgeschwindigkeit des Systems.

Anwendungen:

Anwendungen von Mikrosystemen finden sich in nahezu allen technischen Bereichen, z. B. als Düsen für Tintenstrahldrucker, Mikroventile und -schalter oder Strahlungssensoren. Temperatur-, Druck- und Kraftsensoren werden z. B. in der Verfahrenstechnik zur Anlagenüberwachung und im Automobilbau (z. B. Beschleunigungssensoren als Auslöser für Airbags) eingesetzt; in der Medizintechnik finden u. a. miniaturisierte Aktoren Verwendung (z. B. implantierbare Mikropumpen zur Medikamentendosierung). Die Informationstechnik nutzt verschiedenste Strukturen und Systeme für optoelektronische und faseroptische Baugruppen. Angesichts der breiten Einsatzmöglichkeiten gilt die Mikrosystemtechnik als eine der zukunftsträchtigsten Schlüsseltechnologien.