Ziel der Entwicklung
Die Entwicklung hochpräziser, langzeitstabiler Drucksensoren erfordert einen durchgängigen Simulationsablauf, der die Kopplung mechanischer, thermischer und elektrischer Effekte zur Berechnung der Sensorkennlinie berücksichtigt. Aktuelle Werkzeuge liefern lediglich einzelne Teilschritte und haben oft keine Schnittstellen untereinander, wodurch manueller Datentransfer und -konvertierung zwischen den Systemen notwendig werden. Der wachsende Markt für Sensoren, der auf höchste Genauigkeit und Zuverlässigkeit ausgelegt ist, erzeugt einen starken wirtschaftlichen Anreiz, diese Lücke zu schließen und den Entwicklungsprozess erheblich zu verkürzen.
Vorteile und Lösungen
Die Ergebnisse vorhandener FEM-Simulatoren wie Silvaco Athena und ANSYS wurden mit eigenen Modulen verbunden, um eine nahtlose Berechnung der Sensorkennlinie zu ermöglichen. Durch die Integration von halbleiterphysikalischer Technologiesimulation, FEM-Simulation der mechanischen Eigenschaften, Berücksichtigung thermischer Effekte und anschließender Kalibrierung gegen experimentelle Daten entstand ein automatisiertes Tool, welches den Entwicklungsprozess erheblich verkürzt. Des Weiteren ist es somit möglich, durch Parametervariation eine Abschätzung der Auswirkung von Fertigungstoleranzen und eine gezielte Entwicklung von Sensoreigenschaften nach Kundenspezifikation durchzuführen. Zeit- und kostenintensive Fertigungs- und Messdurchläufe können auf ein Minimum reduziert werden.
Zielgruppe und Zielmarkt
Das Projekt liefert ein integriertes Simulations- und Designtool, das besonders für kleine und mittlere Unternehmen von Interesse ist, die hochpräzise Prozessmesstechniklösungen anbieten, und richtet sich zugleich an internationale Märkte mit steigender Nachfrage. Anwender profitieren von einer deutlich verkürzten Entwicklungszeit für kundenspezifische Drucksensoren und Dehnmessstreifen, einer systematisch optimierten Sensorleistung, die die Langzeitstabilität und Sensitivität nachhaltig verbessert. Der Wissenstransfer erfolgt praxisnah, etwa durch direkte Simulationsleistungen oder durch die Integration der Ergebnisse in bestehende Entwicklungsprozesse. Bereits bestehende Kunden und enge Kontakte zu potenziellen Anwendern belegen die Praxistauglichkeit der entwickelten Lösung.
