MikroSysteme

Mikrosysteme bezeichnet miniaturisierte Systeme, die mechanische, sensorische, elektrische und oftmals fluide Funktionen in integrierten Baugruppen vereinen. In der Fachsprache werden sie häufig mit MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) abgekürzt, dem Oberbegriff für die Verbindung von Mikroelektronik mit mikromechanischen Bauteilen.

Typische Merkmale sind hohe Integrationsdichte, Funktion auf kleinstem Raum, Batch-Fertigung, geringer Energieverbrauch sowie die Fähigkeit, mechanische, elektrische oder fluidische Signale miteinander zu koppeln. Materialien umfassen Silizium, Glas, Polymere und andere halbleitende oder glasartige Stoffe; Herstellungsverfahren beruhen auf Mikrofertigungstechniken wie Lithografie, Dünn- und Dickschichtprozessen, Bulk- und Surface-Micromachining sowie LIGA.

Anwendungen reichen von Sensorik (Beschleunigungs-, Druck- und Gyroskopsensoren) über Aktuatoren, Mikrofluidik und Lab-on-a-Chip-Geräte bis hin zu medizinischen Implantaten, Automobil- und Verbraucherprodukten sowie optischen Mikrobauteilen.

Historisch entstanden Mikrosysteme maßgeblich durch MEMS-Forschung der 1980er und 1990er Jahre, mit Durchbrüchen in Sensorik, Verpackung und integrierter Systemtechnik. Wichtige Entwicklungen betrafen die Integration von Mechanik, Elektronik und Fluidik in einem Bauteil sowie deren Anwendung in verschiedenen Branchen.

Zu den zentralen Herausforderungen gehören Zuverlässigkeit, Packaging, Kostenreduktion, Biokompatibilität und die Integration in größere Systeme. Zukünftig eröffnen Mikrosysteme neue Möglichkeiten in IoT, Wearables, medizinischer Diagnostik und der automatisierten Industrie.