Mikrosystemtechnik

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Mikroheizung

Die Mikrosystemtechnik (MST) erstellt technische (Sub-)Systeme, deren funktionsbestimmende Strukturen Abmessungen im Mikrometerbereich haben. Sie grenzt sich ab von der Nanotechnologie, die sich mit funktionsbestimmenden Strukturen beschäftigt, deren laterale Abmessungen im Nanometerbereich liegen. Sowohl Mikrosystemtechnik als auch Nanotechnologie überschneiden sich mit der Dünnschichttechnologie, bei der funktionsbestimmende Strukturen vertikale Abmessungen im Nanometerbereich haben und lateral ausgedehnt sind. Die Mikrosystemtechnik kombiniert Methoden der Mikroelektronik, der Mikromechanik, der Mikrofluidik und der Mikrooptik, aber auch Entwicklungen der Informatik, Biotechnologie und Nanotechnologie, indem sie Entwicklungen und Strukturen aus diesen Bereichen zu neuen Systemen vereinigt.

In diesen Mikrosystemen wirken Sensoren, Aktoren und Datenverarbeitung zusammen. Prominentes Beispiel sind optische Sensoren in kabellosen Mäusen, oder auch die Bubble-Jet Druckköpfe moderner Drucker, die mikrometerfeine Düsen mit Heizelementen kombinieren, zum Teil sogar mit eigener Intelligenz im Druckkopf. Weitere Anwendungsbeispiele sind Beschleunigungs- und Drehratensensoren zur Auslösung von Airbags und als Sensoren in Stabilitäts- und Navigationssystemen, Instrumente der minimal-invasiven Chirurgie wie Endoskopsysteme oder chemische Sensoren für die Lebensmittelüberwachung.

Ein Randbereich der MST ist die Mikroverfahrenstechnik, die sich mit physikalischen und/oder chemischen Prozessen beschäftigt, die in mikrostrukturierten Apparaten ablaufen.

MST beschäftigt sich mit dem Entwurf und der Herstellung von mikroelektronischen Schaltungen und mikromechanischer sowie mikrooptischer Bauelemente und ihrer Integration zu einem System sowohl als diskrete Komponeneten (s. dazu AVT) als auch monolithisch in Halbleitermaterialien wie kristallinem Silizium oder Gallium-Arsenid. Auch die Herstellung mit anderen Werkstoffen wie Sol-Gel Materialien und Kunststoffe im Mikrometermaßstab ist Thema der MST, beispielsweise die Herstellung mikromechanischer Strukturen in der LIGA-Technik.

Trotz des auch weiterhin weltweit anerkannten Potenzials und Bedarfs an mikrosystemtechnischen Produkten, sowie den Erfolgen von Unternehmen in der Vermarktung von MST-basierten Produkten (wie z.B. optischer Sensor für die optische Maus) lässt sich ein gewisser Stau in der Umsetzung von manchen Forschungsergebnissen in die Praxis erkennen. Die prognostizierten exponentiellen Wachstumsraten konnten bisher nur von einigen wenigen Produkten erfüllt werden. Für zahlreiche potenzialträchtige silizumbasierte Produkte scheint es an einer industriell einsetzbaren preiswerten Produktionstechnik zu fehlen. Für den Bereich der kunststoffbasierten MST wird mit Polymer-Elektronik, OLEDs und Rolle-zu-Rolle Fertigungstechnologien eine schnellere Vermarktung erwartet, als dies im Bereich Halbleiter möglich war, da dort durch hohe Anlageninvestitionen nur für sehr grosse Stückzahlen Produkte wirtschaftlich machbar sind.

Seit 1990 wird die Entwicklung der Mikrosystemtechnik durch Förderprogramme des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

In englischsprachigen Ländern werden die Mikrosysteme oft micro electro mechanical systems (MEMS) bzw. micro opto electro mechanical systems (MOEMS) genannt. In Japan ist hingegen die Bezeichnung Micromachines üblich.