Ziel der Entwicklung
Eine Möglichkeit, die Herstellkosten deutlich zu senken, sind miniaturisierte Bauteile sowie vereinfachte Prozesse zur Vereinzelung der Chips aus dem Waferverbund. Im Zuge der Miniaturisierung und der damit einhergehenden Reduzierung der thermischen Masse steigt auch die Dynamik der IR-Strahler, was weitere technische Vorteile in der Anwendung in NDIR-Gassensoren liefert.
Vorteile und Lösungen
Die etablierten Plasma-Ätzverfahren weisen den häufig störenden Effekt auf, dass die Ätzrate abhängig von Öffnungsgröße und bereits erreichter Tiefe ist. Dieser als ARDE-Effekt bekannte Zusammenhang sollte hier gezielt ausgenutzt werden, um die aktiven Membrangebiete und eine gezielte Abdünnung des Siliziumsubstrates im Bereich der Chipkanten in einem gemeinsamen Plasma-Ätzschritt zu erzeugen. Die Restmaterialstärke sollte dabei so ausgelegt werden, dass ein sicheres Handling des Wafers noch möglich ist, aber die Vereinzelung durch anschließendes Herausbrechen der Chips gelingt.
Der Vorteil dieses Ansatzes ist, dass die hierfür erforderlichen Trenngräben zwischen den einzelnen Bauteilen mit etwa 30 Mikrometer deutlich schmaler ausgelegt werden können, als bei anderen Trennverfahren, was Waferfläche einspart. Gleichzeit werden aufwändige Vereinzelungsverfahren wie Stealth dicing oder Laser-Schneiden überflüssig. In Summe können die Kosten pro Baugruppe signifikant reduziert werden.
Zielgruppe und Zielmarkt
Mit den hier entwickelten IR-Strahlern werden Komponenten- und Systementwickler von optischen Infrarot-Systemen für Gassensoren adressiert. Hier kommen solche Strahler als Lichtquelle zum Einsatz, die im Zusammenspiel mit optischen Filtern und Infrarotdetektoren Gastyp- und konzentrationsabhängige Sensorsignale ermöglichen. Diese Gassensoren agieren in vielen Marktsegmenten, beispielsweise in der Prozessmesstechnik zur Überwachung von Industrieprozessen, der Medizintechnik sowie Umweltsensorik, zum Beispiel in der Gebäudeüberwachung und/oder -Automation. In Verbraucherprodukten wie Heimgeräten und Smartphones erfassen Gassensoren die Luftqualität in Gebäuden, Fahrzeugen oder sicherheitsrelevante Anwendungen.
Die Hersteller solcher Systeme profitieren durch die miniaturisierten Emitter, da dies eine weitere Miniaturisierung des Gesamtsystems zur Gasmessung ermöglicht und die Kosten signifikant reduziert werden können. Außerdem können durch die höhere Dynamik neue Messverfahren erschlossen, beziehungsweise alte Messverfahren mit kürzeren Messzeiten eingesetzt werden.
