MicroBias: Kompakte magnetische Sensorik mit waferintegrierten Mikromagneten

Konventionelle Sensor-Magnet-Anordnungen werden zunehmend durch begrenzten Bauraum, Ausrichtungstoleranzen und den Einsatz von Seltenerdmaterialien eingeschränkt. MicroBias ist eine Sensortechnologie, die diese Einschränkungen überwindet, indem ein permanenter Mikromagnet auf Wafer-Ebene monolithisch in den Sensorchip integriert wird.

Dadurch können die Quelle des Magnetfelds, die Sensorelemente und die Signalverarbeitungsalgorithmen als ein einziges, optimiertes Gesamtsystem ausgelegt werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen, vorgespannten Sensor-Magnet-Anordnungen werden Magnet- und Sensorstrukturen mit Submikrometerpräzision zueinander ausgerichtet. Dies ermöglicht eine anwendungsspezifische Gestaltung des Magnetfelds und eine besonders effiziente Nutzung des magnetischen Materials.

MicroBias erreicht so die Leistungsfähigkeit deutlich größerer konventioneller Systeme, während das Volumen der Sensor-Magnet-Einheit um bis zu das Hundertfache und der Einsatz von Seltenerd-Magnetmaterial um bis zu 99 % reduziert werden kann. Diese Kombination aus Miniaturisierung, Präzision und Materialeffizienz eröffnet neue Möglichkeiten für kompakte, präzise und ressourcenschonende Systeme zur Bewegungs- und Zustandserfassung.

MicroBias basiert auf der gebündelten Expertise des Fraunhofer IIS, Fraunhofer ISIT und Fraunhofer IFAM in den Bereichen magnetische Sensorik, waferbasierte Mikromagnetintegration, magnetische Werkstoffe, ASIC-Entwicklung und Signalverarbeitung.
Diese einzigartige Kombination interdisziplinären Know-hows ermöglicht die Entwicklung anwendungsspezifischer Sensorlösungen, bei denen Magnet, Sensor und Algorithmen als integriertes Gesamtsystem optimiert werden.

• Anforderungsanalyse, Machbarkeitsstudien und Co-Design magnetischer Systeme
• Modellierung und Simulation magnetischer Systeme für anwendungsspezifische Sensorkonzepte
• Entwicklung mehrdimensionaler Hall-Sensoren, ASICs und Algorithmen für kundenspezifische Messaufgaben
• PowderMEMS-basierte Integration von Mikromagneten auf Wafer-Ebene einschließlich Material-, Prozess- und Qualitätsengineering
• Prototypenentwicklung, Charakterisierung und Pilotvalidierung integrierter Sensor-Magnet-Systeme
• Technologietransfer, Lizenzierung und gemeinsame Entwicklungsprojekte einschließlich zukünftiger Adaptionen auf Basis von GMR- und TMR-Technologien