Projekt AkteMUS

Entwicklung eines hocheffizienten Verfahrens zum aktiven akustischen Test von miniaturisierten Ultraschallstrukturen im Substrat- und Trägerverbund (AkteMUS)

Projektdauer: 06/2020-05/2022

© Fraunhofer IPMS
CMUTs mit verschiedenen Designs auf einem prozessierten Wafer.
© Fraunhofer IPMS
Aufbau für den automatischen akustischen Test von vereinzelten CMUTs auf einem Frame-Prober.

Ultraschallsensoren werden heutzutage von der Diagnostik bis zur 3D-Bilderstellung in der Medizintechnik und industriellen Messtechnik vielseitig eingesetzt. Miniaturisierte Ultraschallwandler auf Basis von MEMS-Strukturen, wie beispielsweise die kapazitiven Ultraschallwandler (capacitive micromachined ultrasonic transducers, »CMUT«) des Fraunhofer IPMS ermöglichen durch ihre reduzierte Sensorgröße einen Innovationssprung zu neuen Anwendungen (z. B. zuverlässigere Detektion von Mittelohrentzündungen und reaktives Greifen in der Robotik). Die Verwendung dieser kapazitiven Ultraschallwandler auf Siliziumbasis eröffnet das Potential Ultraschallsensoren in hohen Stückzahlen sehr kostengünstig zu fertigen.

Zur Qualitätssicherung müssen Ultraschallsensoren vor ihrem Einsatz sorgfältig auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft werden. Dieser bis jetzt rein elektrische Funktionstest ist durch den Zeitaufwand der wesentliche Kostentreiber während des gesamten Herstellprozesses und verursacht bis zur Hälfte der Herstellungskosten.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines neuen akustischen Testverfahrens, um miniaturisierte Ultraschallelemente nach der Vereinzelung aus dem Siliziumsubstratverbund auf deren Eigenschaften und Funktionsparameter zu testen. Durch die innovative akustische Funktionsprüfung sowie der Messungen an miniaturisierten und bereits vereinzelten Bauelementen (»Frameprobing«) werden neue leistungsfähige und flexible Testsysteme entstehen. Das im Projekt AkteMUS erforschte Testverfahren kommt den Einsatzbedingungen eines Bauelements sehr nahe und reduziert die Messzeit von Bauelementen mit einer hohen Anzahl an Kanälen. Das Forschungs- und Entwicklungsvorhaben adressiert aktive Testverfahren, welche perspektivisch auch für andere MEMS-Bauelemente und Wirkprinzipien zum Einsatz kommen können. Zudem wird der Einfluss von Handling, Gehäuse (»Packaging«) und Umwelteinflüssen in enger Zusammenarbeit mit dem Verbundpartner aSpect Systems GmbH bewertet. Hiermit eröffnen sich neben den aktuell etablierten Testszenarien neue Möglichkeiten und Märkte für den Test von MEMS-Bauelementen. Die stetige Weiterentwicklung von MEMS Sensoren und Aktoren am Fraunhofer IPMS profitiert somit langfristig in einem sehr weiten Gesamtkontext von der Bereitstellung effizienter Testverfahren für miniaturisierte Bauelemente im Substratverbund durch das Vorhaben AkteMUS.

Projektpartner:

  • aSpect Systems GmbH

Unterstützt durch: