Smart-Phones, USB-Sticks, Touchscreens, Sensoren für Airbags, Taschenrechner und Laptops - All diese Gegenstände haben eine Gemeinsamkeit: Sie sind mit Mikrosystemen bestückt und nur dank dieser in Form und Größe zu günstigen Preisen erwerbbar.
Mit der Mikrosystemtechnik (MST) können miniaturisierte Bauteile durch Anwendung von verschiedenen Verfahren hergestellt und zu Systemen integriert werden. Die Entwicklung und die Produktion von Mikrosystemen hat in den letzten Jahren fast unbemerkt einen großen Teil unseres Lebens beeinflusst. Der Technologiewandel ist dabei so rasant, dass es sich für Absolventen (des Maschinenbaus) lohnt, sich damit zu beschäftigen.
In diesem Bericht soll ein Überblick über die Branche der Mikrosystemtechnik gegeben, grundlegende Technologien und Rahmenbedingungen bekannt gemacht und aktuelle Potentiale Absolventen (des Maschinenbaus) aufgezeigt werden.
Der Bericht setzt sich aus insgesamt vier Kapiteln zusammen, in welchen auf insgesamt sechs Seiten eine knappe Übersicht aggregiert ist. Im vorausgehenden Glossar werden gebräuchliche Abkürzungen der MST erklärt. Der Anhang und das Literaturverzeichnis besteht zum einen aus der dazugehörigen Präsentation der Arbeit und zum anderen aus relevanten Quellenverweisen. Der interessierte Leser soll damit in kurzer Zeit in das Thema Mikrosystemtechnik einsteigen können und schnell zum gewünschten Ziel (z.B. Kontakte zu ausbildenden Hochschulen, Forschungsinstituten, MST-Clustern, MST-Studien, MST-Verbänden, relevanter Literatur usw.) kommen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Begriffsklärung und Definitionen
3 Die Branche der Mikrosystemtechnik – Wirtschaftliche Hintergründe
3.1 Marktvolumen
3.2 Marktwachstum
3.3 Trends
4 Anwendungsgebiete der Mikrosystemtechnik – Technische Hintergründe
4.1 Technologien der Mikrosystemtechnik
4.2 Verwendete Materialien
Zielsetzung und Themen der Arbeit
Diese Seminararbeit gibt einen umfassenden Überblick über die Branche der Mikrosystemtechnik (MST), beleuchtet ihre technologischen Grundlagen sowie wirtschaftlichen Rahmenbedingungen und verdeutlicht die Relevanz dieser Schlüsseltechnologie für Absolventen des Maschinenbaus.
- Marktentwicklung und wirtschaftliche Bedeutung der Mikrosystemtechnik
- Technische Grundlagen, Prozessverfahren und verwendete Materialien
- Anwendungsfelder von Mikrosystemen in Industrie und Alltag
- Integrationstechnologien (monolithisch vs. hybrid)
- Zukunfts- und Karriereperspektiven im Bereich der Mikrosystemtechnik
Auszug aus dem Buch
4 Anwendungsgebiete der Mikrosystemtechnik – Technische Hintergründe
Die wichtigsten Anwendungsfelder der Mikrosystemtechnik bilden die Bereiche [VOE06]:
Medizintechnik (z.B. intelligente Dosiersysteme)
Automobiltechnik (intelligente Sensoren)
Haus- und Gebäudetechnik (Systeme für die Klimaüberwachung und -regelung)
Umwelttechnik (chemische Sensorsysteme für Flüssigkeiten oder Gase)
Produktionstechnik (z.B. Mikroreaktoren, in denen chemische Prozesse realisiert werden)
Gentechnik und Biotechnologie (z.B. Gensensorik)
Nanotechnologie (Werkzeuge zur Manipulation von Nanostrukturen).
Für die Mikrosystemtechnik eröffnen sich weitere Anwendungen in der IT-Technik, wie beispielsweise der USB-Stick. Diese Geräte besitzen einen eingebauten Datenspeicher. Der sogenannte Flashspeicher besteht aus nur einem elektronischen Bauteil, dem sogenannten EEPROM. Durch höhere Spannungsimpulse zwischen 10 – 18 Volt kann ein EEPROM gelöscht und beschrieben werden. Ein EEPROM besteht aus den sogenannten Feldeffekttransistoren. Jedes Bit entspricht dabei einem Transistor. Zum Speichern von Daten werden elektrisch positive Impulse an diese Feldeffekttransistoren gesendet. Diesen Zustand behalten Feldeffekttransistoren eine sehr lange Zeit bei. Zum Löschen der EEPROMs wird eine höhere negative Spannung verwendet. Nach Durchbrechen der Isolierschicht im Feldeffekttransistor wird der Speicherzustand aufgehoben. Der Transistor ist danach wieder elektrisch neutral [COM12].
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Relevanz der Mikrosystemtechnik ein und verdeutlicht deren allgegenwärtige Bedeutung anhand von Alltagsbeispielen sowie dem technologischen Wandel bei Transistoren.
2 Begriffsklärung und Definitionen: Hier werden verschiedene Definitionen der Mikrosystemtechnik aus der Literatur und aktuellen DIN-Normen zusammengetragen und erläutert.
3 Die Branche der Mikrosystemtechnik – Wirtschaftliche Hintergründe: Dieses Kapitel analysiert das weltweite Marktvolumen, aktuelle Wachstumsraten und technologische Trends der Branche.
4 Anwendungsgebiete der Mikrosystemtechnik – Technische Hintergründe: Der Fokus liegt hier auf den technischen Anwendungsbereichen, den zugrunde liegenden Fertigungsverfahren sowie einer Übersicht wichtiger Substratmaterialien.
Schlüsselwörter
Mikrosystemtechnik, MST, MEMS, Halbleitertechnologie, Silizium, Sensorik, Systemintegration, Mikroelektronik, Mikromechanik, Marktvolumen, Fertigungsverfahren, EEPROM, Wafer, Aufbau- und Verbindungstechnik, Innovationspotenzial
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit?
Die Arbeit liefert einen strukturierten Überblick über die Mikrosystemtechnik, ihre wirtschaftliche Marktsituation und ihre technologischen Grundlagen.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Die Schwerpunkte liegen auf der Marktentwicklung, den technischen Anwendungsgebieten sowie den verwendeten Materialien und Fertigungsverfahren.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Ziel ist es, Absolventen des Maschinenbaus die Bedeutung und die Potenziale der Mikrosystemtechnik als Schlüsseltechnologie näherzubringen.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es wurde eine Literatur- und Marktstudie durchgeführt, ergänzt durch Analysen der Branchenkennzahlen und technischer Dokumentationen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine wirtschaftliche Analyse des MST-Marktes sowie eine technische Betrachtung der Anwendungsfelder und Materialien.
Welche Schlüsselbegriffe prägen die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie MST, MEMS, Systemintegration, Sensorik und Halbleitertechnologie charakterisiert.
Warum spielt Silizium eine so zentrale Rolle?
Silizium ist als Halbleitermaterial hochtemperaturstabil, kostengünstig und bietet durch seine Eigenschaften ideale Voraussetzungen für mikroelektronische Fertigungsprozesse.
Was unterscheidet die monolithische von der hybriden Integration?
Bei der monolithischen Integration befindet sich das System auf einem einzigen Substrat, während bei der hybriden Integration mehrere Komponenten verschiedener Fertigungsumgebungen kombiniert werden.
- Citar trabajo
- Robert Lux (Autor), Mario Lichtenberg (Autor), Sebastian Schünemann (Autor), Jens Dietel (Autor), 2012, Mikrosystemtechnik - Branche und Technologien im Überblick, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/198240
