MEMS – Micro-Electro-Mechanical Systems
Sensoren sind die Grundlage für unser modernes Leben und für die Technologien der Zukunft. Bosch ist Pionier und weltweit führender Produzent der mikroelektromechanischen Systeme.
Editorial
Yanneck Konda ist ein Virtuose auf dem Snowboard. Er schraubt sich mit atemberaubenden Drehungen in den Himmel über der Piste – während seine Kollegen die Stunts mit hochmodernen Action-Kameras festhalten. Was Yanneck Kondas Höhenflüge mit Technologie von Bosch zu tun haben? Dank der Bildstabilisierungssensoren sind die Aufnahmen seiner Sprünge extrem scharf und hochwertig. Eine Welt ohne Sensoren ist heute kaum noch vorstellbar – sie sorgen für Komfort und Sicherheit in unserer von Technik durchdrungenen Welt. Die wichtigsten Sensoren sind mikroelektromechanische Systeme, kurz MEMS. Sie können minimale Veränderungen in ihrer Umgebung wahrnehmen, sei es eine Bewegung, der Luftdruck, Magnetismus oder sogar Gase in der Luft. Diese Informationen geben sie als elektrisches Signal weiter. Das macht sie zu den Sinnesorganen der technischen Welt. Nur mit diesen Informationen öffnen sich Airbags im richtigen Moment und erhöhen Bremsassistenzsysteme die Sicherheit im Straßenverkehr. Als einer der MEMS-Pioniere und Marktführer prägt Bosch unser modernes Leben: Jedes zweite neue Smartphone und nahezu jedes Auto auf der Welt enthalten in ihren Mikrochips mindestens einen Bosch-Sensor. In unserer Themenwelt erfahren Sie, welche Möglichkeiten MEMS bieten. Lernen Sie spannende Menschen kennen, die von unserer Technik profitieren. Lassen Sie sich überraschen von den vielfältigen Einsatzbereichen unserer Sensorik, wie etwa dem Schutz der Wälder und des Klimas. Und prüfen Sie in unserem Quiz, wie viel sie tatsächlich über MEMS wissen.
Unsere Highlight-Stories über MEMS
In unseren Top-Stories erfahren Sie mehr über MEMS in Kameras und Smartphones.
MEMS auf einen Blick
MEMS, also mikroelektromechanische Systeme, sind winzige Sensoren. Sie können mechanische, magnetische oder auch chemische Veränderungen wahrnehmen und in elektrische Informationen umwandeln. So können sie je nach Bauart Druck, Bewegung, Gas oder Licht messen. MEMS ermöglichen dadurch erst viele wichtige Funktionen in modernen Geräten wie Handys, Festplatten, Kameras, Airbags, ESP und Herzschrittmachern.
MEMS sind regelrechte Alleskönner – denn sie sind klein und leicht, überaus robust, langlebig und zuverlässig. Sie arbeiten mit hoher Empfindlichkeit und großer Präzision. Deshalb können sie auf kleinsten Raum und in großer Zahl in Geräten verbaut werden. Aufgrund ihres geringen Stromverbrauchs ermöglichen sie energieeffiziente Anwendungen. Das eröffnet nahezu unendliche Anwendungsmöglichkeiten in hochmodernen Technologien, zumal sie kostengünstig hergestellt werden können.
Ob in Smart Homes, im Brandschutz moderner Industriegebäude oder in Fahrzeugen – die MEMS-Sensoren von Bosch sind nahezu allgegenwärtig. Sie helfen Drohnen, sich zu orientieren und auf konstanter Höhe zu fliegen, ermöglichen es Fitnesstrackern, Schritte zu zählen oder machen Game-Controller zu hochpräzisen Steuergeräten durch Spielwelten. In den Fabriken der Industrie 4.0 bilden sie die Grundlage für das Internet of Things und – zusammen mit Künstlicher Intelligenz – für die Anwendungen der Artifical Intelligence of Things.
MEMS werden wie Halbleiter aus dünnen Siliziumschreiben, sogenannten Wafern, hergestellt. Ihre Produktion erfolgt in Reinräumen in einem vielstufigen Verfahren mit mehreren hundert Einzelschritten. Dabei wird eine photolithografische Schicht belichtet und durch Ätzprozesse bearbeitet, um die gewünschten Strukturen zu erzeugen. Anschließend werden Elektroden und bewegliche Teile aus metallischen oder polymeren Schichten gebildet. Die Fertigung von MEMS erfordert hochpräzise Techniken und Kontrolle der Prozesse, um kleine Abmessungen und hohe Funktionsanforderungen zu erreichen.
Wie funktionieren MEMS-Sensoren?
Wenn man das Innenleben eines MEMS-Sensors betrachtet, fällt der Blick auf eine Mechanik, die so filigran ist wie ein Uhrwerk – nur um ein Vielfaches kleiner. Der Beschleunigungssensor in einem Fahrzeug etwa besteht aus winzigen, kammförmig angeordneten Fingern aus Silizium, die ineinandergreifen. Bei einer plötzlichen Veränderung, etwa wenn das Auto scharf bremst oder ins Rutschen gerät, werden die Kämme gegeneinander verschoben. Dadurch ändert sich der Abstand zwischen den Fingern, was Auswirkungen auf die elektrische Spannung hat. Diese Veränderung ist messbar und kann in ein elektrisches Signal umgerechnet werden, das der Sensor weitergibt.
Mehr als vier Millionen MEMS-Sensoren
produziert Bosch pro Tag für Mobilitätslösungen und Konsumelektronik.
Der erste Bosch-Sensor ist mehr als 100 Jahre alt
Der Begriff „Sensoren“ weckt Assoziationen mit moderner Halbleiter-Technologie und dem Computerzeitalter. Doch der erste Bosch-Sensor kam bereits 1923 auf den Markt: Die Bosch-Glocke, die an der Radfelge von Automobilen verschraubt wurde, arbeitete rein mechanisch und warnte den Fahrer bei Druckverlust in den Reifen. Sie war ungleich größer als die heutigen, nur wenige Millimeter messenden MEMS-Sensoren von Bosch.
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