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13.01.2011

Schneller zum Mikroscanner mit VarioS


Die Neuentwicklung mikroskopisch kleiner Scannerspiegel für optische Geräte wie Supermarkt-Handscanner ist zeitraubend. Industriekunden müssen viele Monate auf erste Muster oder Vorserienmodelle warten. Auf der Messe Photonics West 2011 in San Francisco stellen Fraunhofer-Forscher jetzt ihren "Mikroscanner-Baukasten" VarioS vor - ein schnelles und effizientes Fertigungssystem. Damit schrumpfen die Kosten und die Wartezeiten von der Bestellung bis zur Auslieferung auf wenige Wochen.

Man braucht sie für den Scanner an der Supermarktkasse oder für moderne Head-Up-Displays, die die Tachoanzeige und Warnsymbole auf die Windschutzscheibe von Oberklasse-Autos werfen: Mikroscanner. Das sind mikroelektromechanische Systeme (MEMS), also Spezialchips, in deren Oberflächen ein winziges Kipp-Spiegelchen hineingeätzt wird. Dieses wird durch elektrischen Strom zum Schwingen angeregt. Fällt Licht auf den Spiegel, kann es abgelenkt werden und eine Oberfläche abtasten. Damit sind die kleinen Bauteile das Herzstück von Handscannern oder hochpräzisen Mini-Projektoren. Der Herstellungsprozess der Mikroscannerchips ist ungeheuer aufwändig. In mehr als 100 Arbeitsschritten werden Schichten auf eine Siliziumscheibe aufgebracht, belichtet und strukturiert, sodass feine Leiterstrukturen und die bewegliche Spiegelfläche entstehen.

Die Hersteller von Handscannern oder anderen hochwertigen optischen Geräten müssen sich deshalb bislang in Geduld üben und hohe Kosten einplanen, um an erste Muster von geeigneten Mikroscannerspiegeln zu gelangen. Von der ersten Projektskizze bis zum fertigen Mikroscannerchip vergehen viele Monate. Gerade für kleine und mittelständische Unternehmen ist dies ein Problem. Sie sind darauf angewiesen, dass sie die Entwicklungskosten eines neuen Produkts schnell durch Verkaufserlöse wieder einspielen.

Forscher vom Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS in Dresden, die zu den führenden Entwicklern von Mikroscannern gehören, haben jetzt mit ihrem Mikroscanner-Baukasten VarioS einen Weg gefunden, die Wartezeit für die Industriekunden erheblich zu reduzieren. Dabei handelt es sich um ein modulares Fertigungssystem, in das Kunden über eine Internet-Plattform eine Anfrage eingeben. Die Kunden können ähnlich wie in einem Online-Shop einen passenden Mikroscanner auswählen oder den Mikroscanner innerhalb gewisser Designgrenzen nach eigenen Wünschen konfigurieren. So kann man zwischen verschiedenen Spiegeldurchmessern oder Modellen wählen, deren Spiegel eindimensional oder zweidimensional kippen kann. Je nachdem, wie ausgefallen die Wünsche sind, beträgt die Lieferzeit für einen neuen Mikroscanner zwischen drei und maximal neun Wochen.

Natürlich lässt sich die Hightech-Produktion der Mikroscanner nicht allein durch den Internet-Auftritt beschleunigen. Vielmehr wird die Lieferzeitverkürzung durch eine Veränderung der Produktion erreicht. Bislang wurden verschiedene Eigenschaften des Mikroscanners am Anfang des Prozesses festgelegt. Orderte ein Kunde einen neuen Spiegel, musste das Bauteil von der blanken Siliziumscheibe an neu gefertigt werden. Entsprechend lang war die Wartezeit. Den IPMS-Spezialisten ist es nun gelungen, die Strukturierung der Chipoberfläche so flexibel zu gestalten, dass Sonderwünsche des Kunden noch relativ spät im Prozess berücksichtigt werden können.

"Die Mikroscanner haben jetzt bereits rund zwei Drittel des Herstellungsprozesses durchlaufen, wenn die Endfertigung nach Kundenwunsch beginnt", sagt Denis Jung, der die VarioS Baukasten-Entwicklung am IPMS leitet. Entsprechend schnell kann das fertige Bauteil ausgeliefert werden. Eine kundenspezifische Fertigung sei künftig aber gar nicht immer nötig, denn der Online-Konfigurator, mit dem Kunden einen neuen Mikroscanner an ihre Anforderungen anpassen können, bietet auch Bauteile an, die sich im Lager befinden. Mit 150 fertigen Designs, die direkt ab Lager geliefert werden können, finden Kunden ein großes Angebot unterschiedlicher Bauteile für verschiedene Anwendungen bereits vor. Das IPMS kann Einzelstücke aber auch größere Mengen an Mikroscannern für Kleinserien liefern.

—> Scanner-Konfigurator

Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft




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