In die Funktechnik kommt MUSIK

Damit könnten Handys mit nur minimalen Hardwareanforderungen die unterschiedlichen Zugangstechnologien GSM, UMTS und LTE gleichzeitig nutzen und zudem von einer verlängerten Akku-Lebensdauer profitieren. Winzige und hochleistungsfähige Funksensoren werden Sicherheit und Komfort zu Hause und unterwegs, etwa im Auto, verbessern.

Im Forschungsprojekt MUSIK, das im August startet, werden acht Wissenschaftler unter der Leitung von Professor Matthias Hein sechs Jahre lang daran arbeiten, mikroelektronische und mikromechanische Bauelemente in eine einzige Schaltungstechnologie zusammenzuführen. Die Abkürzung MUSIK steht für „Multiphysikalische Synthese und Integration komplexer Hochfrequenz-Schaltungen“.

Das Akronym beschreibt ein Verfahren, mit dem herkömmliche Elektronik aus Transistoren mit mikroelektromechanischen Systemen, so genannten MEMS, zusammengeführt werden. MEMS sind innovative, mechanisch bewegliche Bauelemente im Mikrometermaßstab, also kleiner als ein Staubkorn. Mit den aus Halbleitermaterialien bestehenden Systemen lassen sich Signale steuern, filtern, verstärken, oder schalten. Gegenüber rein mikroelektronischen Bauelementen sind sie kleiner und nehmen weniger Leistung auf.

Bislang werden MEMS-Bauelemente nur als Schalter und kaum in komplexeren Hochfrequenz-Schaltungen eingesetzt. Da kombinierte mikroelektronische und mikro-elektromechanische Schaltungen erst seit kurzem entwickelt werden, existieren dafür – anders als für rein elektronische Systeme – noch keine verallgemeinerbaren Entwurfsmethoden. Diese Lücke möchte die Ilmenauer Forschergruppe nun schließen. Die MUSIK-Wissenschaftler decken die gesamte benötigte Forschungskette ab: vom Systementwurf über den Bauteilentwurf bis zur Fertigung und Charakterisierung von Mustern.

Ihr Forschungsgegenstand führt zu einer noch nie dagewesenen Schaltungstechnik: der Hochfrequenz-Mikromechatronik. Indem die Forscher mit Ilmenauer Expertise Silicium- und Keramiktechnologien zusammenführen, können ganz unterschiedliche Silicium-Bauelemente in ein gemeinsames Keramiksubstrat eingebaut und miteinander verbunden werden. Die Kombination von MEMS mit elektronischen Bauelementen in komplexen Hochfrequenz-Schaltungen bietet ein erhebliches Marktpotenzial. Die von der Forschergruppe entwickelten Methoden werden in Zukunft in kommerziellen Softwareprogrammen verwendet, beispielsweise für den Entwurf der Hochfrequenzteile von Mobiltelefonen oder Funksensoren für Umwelt, Medizin, Produktion und Logistik.

Das auf sechs Jahre angelegte Forschungsprojekt MUSIK wird für die erste Phase von drei Jahren von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit rund zwei Millionen Euro gefördert. Allein an der TU Ilmenau sind vier verschiedene Fachgebiete aus dem fakultätsübergreifenden Institut für Mikro- und Nanotechnologien IMN MacroNano® beteiligt (Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik; Mikromechanische Systeme; Elektronische Schaltungen und Systeme; Elektroniktechnologie), dazu das Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme (IMMS), ein an die Universität angegliedertes so genanntes An-Institut, und der Lehrstuhl für Technische Elektronik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Bereits vor dem Start der Forschergruppe bestanden Kooperationen mit ausgewählten Forschungs- und Industriepartnern.

Kontakt:
Prof. Matthias Hein
Sprecher Forschergruppe MUSIK und Leiter Fachgebiet Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik
Tel.: 03677 / 69-2831
Email: matthias.hein@tu-ilmenau.de