GMR-Sensoren von Sensitec beeindrucken mit eindeutigen Signalen

Genutzt wird dabei der Riesenmagnetwiderstand – Giant Magneto Resistance (GMR), ein Effekt, der in den 80er-Jahren von Peter Grünberg vom Forschungszentrum Jülich und dem Franzosen Albert Fert entdeckt und schon im vergangenen Jahr als in höchstem Maße als preiswürdig erkannt wurde – da erhielten die beiden Wissenschaftler für diese Arbeit den Nobelpreis für Physik.

Der bereits vielfältig genutzte GMR-Effekt führt zu einer Verstärkung der gemessenen Größen um bis zu 50%. „Das ist der große Vorteil“, sagt Dipl.-Ing. Joachim Achenbach, einer der drei Geschäftsführer von Sensitec: „Die GMR-Sensoren liefern reine, starke und damit eindeutige Signale.“

Die Sensoren seien damit bestens geeignet, betont Achenbach, wenn es um zuverlässige, berührungslose Messung gehe wie etwa beim Vermessen von Zahnstrukturen mit Drehgebern.

Sensitec entstand erst 1999 als Ausgründung und widmet sich mit derzeit rund 150 Mitarbeitern der Entwicklung und Fertigung von Sensoren auf der Basis des GMR-Effekts. Die Erfahrungen und Fertigkeiten in diesem Bereich wurden durch Übernahmen erweitert und vervollständigt. Dadurch verfüge Sensitec über die modernste und leistungsfähigste Fabrik für AMR- und GMR-Sensoren in Europa, sagt Achenbach.

Fertigungseinrichtungen für AMR- und GMR-Sensoren ähneln der Halbleiterfertigung

Diese Fertigungseinrichtungen sind laut Achenbach ähnlich konzipiert wie bei der Halbleiterfertigung – der Unterschied sei nur, dass keine Halbleiterbauteile hergestellt würden, sondern Bauteile, die auch metallische Schichten enthalten.

In der Beherrschung dieser Schichttechnik liegt ein wesentlicher Teil der Kompetenz des Sensorherstellers. Dazu kommt laut Achenbach das Chiplayout, womit die Messfunktionen realisiert werden, und die Messanordnung.

Achenbach zufolge sollen die neuen Sensoren die Lücke schließen, die von den so genannten Feldplatten hinterlassen wurde. Die Fertigung dieser Sensoren, die ebenfalls auf Magnetfelder reagieren, aber auf Halbleiterbasis aufgebaut sind, sei vom größten Hersteller eingestellt worden. Seitdem gebe es keine zufriedenstellende Standardlösung für die einschlägigen Messaufgaben mehr.

Schichtdicken und Sensor-Magneten haben größten Einfluss

Bei den neuen Sensoren von Sensitec bestimmen Layout und Schichtstruktur, Magnetauswahl und Abstand des Sensors zur Zahnstruktur die Eindeutigkeit des Signals. Besonders großen Einfluss haben die Schichtdicken und die verwendeten Magnete, aber auch äußerliche Bedingungen spielen eine Rolle wie etwa der zur Verfügung stehende Platz und die Lagerung des Sensors im Drehgeber.

Die Entwicklung von GMR-Sensoren für messtechnische Anwendungen begann bei Sensitec vor etwa sechs Jahren. Bis dahin wurde diese Technologie vor allem für die Speicherung von digitalen Daten genutzt, inzwischen hat sie sich laut Achenbach jedoch auch als sehr effiziente Lösung für die Messung von Weg, Winkel und Position erwiesen. Bei einigen Unternehmen werden die Sensoren bereits angewandt.

Anordnung von Magnet und Sensor Voraussetzung für eindeutiges Signal

Besonders wichtig für die Leistungsfähigkeit des Sensors ist laut Achenbach die von Sensitec gewählte Anordnung von Magnet und Sensor: „Dadurch ist das Anlegen eines vergleichsweise starken Magnetfelds möglich und als Folge daraus das eindeutige Signal.“

GMR-Chip und Magnet seien optimal aufeinander abgestimmt und zusammen in einem Modul untergebracht, so dass eine einfache und sichere Integration in einem Geber ohne aufwändigen Abgleich möglich werde. Das Messmodul kann stehend oder liegend auf einer Platine angebracht werden kann – dadurch erhöht sich der geometrische Freiheitsgrad in der Anwendung.

Sensitec GmbH, Halle 6, Stand A22