PORTEFEUILLE

Die Herstellung einer steigenden Anzahl von High Tech Produkten ist auf Beschichtungsverfahren im Vakuum angewiesen – von Schutzschichten für medizinische Implantate, über Elektronik und Bildschirme für portable Geräte bis hin zu optischen Beschichtungen auf Architekturglas. Die zuverlässige Steuerung und Regelung der hoch komplexen Herstellungsprozesse ist eine Herausforderung für sich und bedarf einer präzisen und wiederholbaren Messung des Druckes während des gesamten Prozessverlaufs. Trotz immensem technischem Fortschritt entlang der gesamten Produktionskette, basiert die Überwachung des Vakuums weiter auf Messprinzipien, welche schon viele Jahrzehnte bekannt sind und für heutige und zukünftige Beschichtungsprozesse immer unzureichender werden. So sind bestehende Vakuumsensoren durch einen begrenzten Messbereich oder eine begrenzte Genauigkeit, eine hohe Querempfindlichkeit zu Vibrationen und Temperaturschwankungen, sowie eine hohe Ausfallrate gekennzeichnet. Eine durchgeführte Marktstudie bestätigt, dass diese Unzulänglichkeiten eine sehr starke Nachfrage nach innovativer Vakuummesstechnik nach sich ziehen.

Das Gesamtziel des Projekts ist die Entwicklung eines neuartigen Drucksensorsystems, welches die Limitierung der bestehenden Sensoren überwindet und somit neue Möglichkeiten bei den Herstellungsprozessen im Vakuum eröffnet.

Der von microGauge verfolgte Messansatz basiert – im Gegensatz zu bestehenden Messverfahren – auf der Verwendung von Mikrosystemtechnik zur Herstellung des Messelements. Ein speziell entwickeltes Herstellungsverfahren gepaart mit einem innovativen Sensordesign erlaubt die Realisierung eines neuartigen und patentierten Messverfahrens. Dies ermöglicht erstmalig eine hohe Messgenauigkeit, einen weiten Messbereich und eine geringe Ausfallrate miteinander zu vereinen. Die Miniaturisierung erlaubt es weiterhin neue und innovative Integrationsverfahren anzuwenden. Zum einen ist es möglich, die eigentliche Messeinheit strukturmechanisch vom Sensorgehäuse zu entkoppeln und somit den Einfluss von Temperaturschwankungen und Vibrationen zu minimieren. Zum anderen erlaubt die kleine Baugrösse die Implementation von patentierten mikrofluidischen Filterstrukturen, welche das Messelement vor Kontaminationen schützen und den Wartungsaufwand reduzieren.
Die Kombination von mikrotechnologischen Fertigungsverfahren, Mikrofluidik, Strukturmechanik, Materialwissenschaften und einer innovativen Ausleseelektronik ermöglichen die Herstellung eines High Tech Produktes, das bestehenden Sensoren in Präzision, Messbereich und Robustheit deutlich überlegen ist.

Die Alleinstellungsmerkmale des entwickelten Mikro Drucksensors ermöglichen es die Prozessstabilität der Herstellung der beschichteten Produkte und damit deren Qualität zu verbessern. Durch die deutlich verbesserte Prozesskontrolle werden neue Freiheitsgrade in der Materialentwicklung und somit eine Grundlage für zukünftige Innovationen geschaffen. Zusätzlich werden durch weniger Fehlbeschichtungen und Sensorausfälle Ressourcen geschont.

Das microGauge Projekt ist in der Mikro und Nanosystem Gruppe der ETH Zürich verankert und basiert auf einer dort entwickelten Technologieplattform. Zusammen mit einem ETH Fellowship Grant hat der Beitrag der GRS den ersten Grundstein für die Entwicklung des neuartigen Vakuumsensors gelegt.
Im Verlauf des GRS Projekts konnte der ursprüngliche, konzeptionelle Laborprototyp bis zu einem ersten Produktprototypen weiterentwickelt werden. Dieser wurde bereits bei mehreren potentiellen Schlüsselkunden auf laufenden Anlagen ausgiebig getestet. Die Kombination aus dem erreichten technologischen Fortschritt, sowie der äusserst positiven Resonanz aus eigenen Marktumfragen hat dazu geführt, dass die microGauge AG gegründet worden ist und das Projekt nun im Rahmen eines High Tech Startups weiter vorangetrieben wird.

EP15174068.5: MEMS deposition trap for vacuum transducer protection
EP16157829: MEMS device using a released device layer as membrane