Integrierter MEMS-basierter Ultraschallwandler von Infineon ermöglicht neue industrielle und medizinische Anwendungsfälle

München, 15. Januar 2025 – Die Infineon Technologies AG hat bei der Entwicklung der Technologie für kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler (CMUT) große Fortschritte erzielt. Damit ist das Unternehmen nun in der Lage, die erste integrierte Ein-Chip-Lösung für MEMS-basierte Ultraschallwandler herzustellen. Der Ultraschallwandler zeichnet sich durch eine kleinere Baugröße, eine verbesserte Leistung und eine höhere Funktionalität aus. Aufgrund dieser Integration eignet sich das Bauteil ideal für die Entwicklung neuer Ultraschallanwendungen. Gleichzeitig können bestehende Anwendungen in der Unterhaltungselektronik, der Automobilindustrie und der Medizintechnik verbessert werden.

„Unsere Ultraschalltechnologie kann ein sehr hohes Signal-Rausch-Verhältnis erzielen und bietet einen hohen Integrationsgrad. Darum sind wir davon überzeugt, dass die Bauteile einen Durchbruch in der Branche darstellen“, sagt Emanuele Bodini, Senior Director bei Infineon. „Wir möchten die Technologie nutzen, um eine Produktplattform zu entwickeln, die in der Lage ist, mehrere Anwendungsfälle in verschiedenen Branchen zu bedienen.“

Im Gegensatz zu herkömmlichen piezoelektrischen Materialien, die auf der Verformung des Materials selbst beruhen, übertragen und detektieren CMUT die Ultraschallwellen über die Auslenkung einer mikromechanisch gefertigten Halbleitermembran. Dieses Prinzip, zusammen mit ihrer kompakten Größe, dem geringen Energiebedarf und der hohen Leistungstärke, ermöglicht es den Bauteilen, verschiedene Ultraschallanwendungen zu verbessern. Im Vergleich zu einer diskreten Lösung reduziert die monolithische Integration von MEMS und ASIC das Grundrauschen um das 20-Fache und verbessert das absolute Signal um das 1000-Fache im Vergleich zu herkömmlichen piezoelektrischen Keramiken ähnlicher Größe. Aufbauend auf der langjährigen Erfahrung in der Entwicklung und Fertigung von Halbleitern kann Infineon die fortschrittliche Technologie in einer Vielzahl von Bereichen einsetzen, von der Unterhaltungselektronik bis hin zu medizinischen Geräten.

Verbesserung von Solid-State Touch-Buttons

Die CMUT-Technologie von Infineon ermöglicht Solid-State Touch Buttons, die unter jedem festen Material, wie Glas oder sogar Metall, genutzt werden können, ohne die Oberfläche zu verformen. Dadurch kann eine haltbare und zuverlässigere Alternative zu herkömmlichen mechanischen Tasten implementiert werden, wodurch das Risiko von Verschleiß verringert und die Gesamtlebensdauer von Geräten erhöht wird. Im Vergleich zu kapazitiven Berührungstasten, die durch Umgebungsfaktoren wie Feuchtigkeit und Temperatur beeinträchtigt werden können, bieten CMUT-basierte Tasten vollständige Wasserkompatibilität sowie eine hohe EMV-Robustheit. Da die Technologie die Größe der Tasten reduziert, können sie in verschiedene Geräte integriert werden, von Smartphones bis hin zu industriellen Bedienfeldern. Beispiele hierfür sind Touch Buttons unter dem Metallrahmen eines Mobiltelefons oder das Weglassen von Autotürgriffen für ein ansprechendes Design.

Füllstandmessung

Zahlreiche Haushaltsgeräte können von der CMUT-Technologie von Infineon profitieren, sobald sie eine Füllstandmessung erfordern. CMUT bieten mehrere Vorteile, darunter die kontinuierliche Füllstandsmessung, einen geringen Energiebedarf und eine einfache, nicht invasive Montage unter dem Boden des Tanks – das ist wichtig, um unter anderem Chemikalien in Waschmaschinen oder Geschirrspülern zu messen, bei denen Kontaktelektroden korrodieren könnten.

Fortschrittliche medizinische Anwendungen

Die CMUT-Technologie kann auch zur Entwicklung innovativer medizinischer Geräte verwendet werden, die Ultraschalltechnologie nutzen, etwa tragbare Geräte zur Überwachung von Vitalparametern, zur Gesundheitsüberwachung und zur nicht-invasiven medizinischen Diagnostik. Durch die CMUT-Technologie bieten die Produkte statt einer einzelnen Messung eine kontinuierliche Überwachung und Feedback, wodurch potenzielle Gesundheitsprobleme frühzeitig erkannt und die Behandlungsergebnisse verbessert werden können. Aufgrund ihrer kompakten Größe und ihres geringen Energiebedarfs eignen sich die Bauteile ideal für tragbare und Point-of-Care-Anwendungen.

Die Infineon Technologies AG ist ein weltweit führender Anbieter von Halbleiterlösungen für Power Systems und das Internet der Dinge (IoT). Mit seinen Produkten und Lösungen treibt Infineon die Dekarbonisierung und Digitalisierung voran. Das Unternehmen hat weltweit rund 58.060 Beschäftigte (Ende September 2024) und erzielte im Geschäftsjahr 2024 (Ende September) einen Umsatz von rund 15 Milliarden Euro. Infineon ist in Frankfurt unter dem Symbol „IFX“ und in den USA im Freiverkehrsmarkt OTCQX International unter dem Symbol „IFNNY“ notiert.

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