Elektronik bei hohen Temperaturen
Nichtflüchtiger Speicherbaustein (1 kbit EEPROM-Chip) für Temperaturen bis 225 °C, Fläche 6 mm x 10 mm.© Fraunhofer IMS
Die obere Temperatur, bei der Elektronikbauteile noch verlässlich
schalten, erhöht sich immer weiter. Dies ermöglichen dünne, elektrisch isolierende Quarzschichten und es eröffnen sich ganz neue Anwendungsbereiche – nicht nur in Motorsteuerungen.
Heiße Motoren von Kraftfahrzeugen vertragen sich nicht mit elektronischen Schaltungen. Die derzeit verwendeten Siliciumelemente dürfen nicht wärmer werden als etwa 125 °C, um noch verlässlich zu arbeiten. Damit die Teile der zunehmend komplexen Steuerungen von Motoren sich nicht gegenseitig beeinflussen und stören, wünschen sich die Entwickler möglichst kurze Wege zwischen den Sensoren am Motor und der Signalverarbeitung. Eine Annäherung ermöglicht Hochtemperatur-Elektronik, wie sie auch am Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen IMS entwickelt wird.
Messdaten bei hohen Temperaturen zu erfassen und möglichst in unmittelbarer Nähe zu verarbeiten, betrifft viele Industriezweige. An Gas- und Erdölquellen können leicht 200 °C auftreten, elektronische Steuerungen von Flugzeugbremsen dürfen bei 250 °C nicht versagen und auch die Elektronik in Computern und Haushaltsgeräten wie Herden oder Backöfen muss zunehmend höhere Temperaturen aushalten.
In solchen elektronischen Bauteilen sind die halbleitenden Schaltelemente vom Trägermaterial Silicium oft durch Oxidschichten getrennt (Separation by Implantation of Oxygen, SIMOX-Technologie). Martin van Ackeren vom IMS in Duisburg erklärt die Wärmebeständigkeit dieser Schaltungen: »Die Schichten aus dem Isolator Siliciumdioxid – also Quarz – unterdrücken ganz erheblich den Effekt, dass elektrische Ströme bei hohen Temperaturen einen unerwünschten Weg nehmen. Eine temperaturbeständige Deckschicht aus Wolframmetall versiegelt die Schaltungen und trägt dazu bei, dass sie im Extremfall noch bei 300 °C ordnungsgemäß funktionieren.« Für die Fertigung ist es vorteilhaft, dass sich viele Prozessschritte der konventionellen Halbleiterherstellung auf die SIMOX-Technologie anwenden lassen.
Das IMS entwickelt und produziert für seine Kunden eine ganze Palette verschiedener Hochtemperatur-Schaltungen für elektronische Geräte: Speicherbausteine (EEPROM), Sensor-Ausleseschaltkreise, Linearregler und Microcontroller. Auf der Messe electronica in München (21. bis 24. November 2000) stellt sie das Fraunhofer-Institut in der Halle A5 am Stand 142 vor.
Ansprechpartner:
Martin van Ackeren
Telefon: 02 03/37 83-2 27
Telefax: 02 03/37 83-2 66
E-Mail: vackeren@ims.fhg.de
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