Ein-Chip-Lösung Integrierter MEMS-basierter Ultraschallwandler ermöglicht neue medizinische Anwendungsfälle

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Infineon hat Fortschritte bei kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandlern (CMUT) erzielt. Diese Entwicklung ermöglicht die Herstellung kompakter Ein-Chip-Lösungen, die die Funktionalität und Effizienz von Ultraschallanwendungen in der Medizintechnik und darüber hinaus optimieren.

Die Infineon Technologies AG hat bei der Entwicklung der Technologie für kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler (CMUT) Fortschritte erzielt. Damit ist das Unternehmen nun in der Lage, eine 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 für die Entwicklung neuer Ultraschallanwendungen. Gleichzeitig können bestehende Anwendungen in der Medizintechnik, in der Unterhaltungselektronik und in der Automobilindustrie 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 Leistungsstärke, 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 1.000-Fache im Vergleich zu herkömmlichen piezoelektrischen Keramiken ähnlicher Größe. Aufbauend auf der langjährigen Erfahrung in der Entwicklung und Fertigung von Halbleitern kann Infineon die Technologie in einer Vielzahl von Bereichen einsetzen.

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.

Fortschrittliche medizinische Anwendungen

Die CMUT-Technologie kann auch zur Entwicklung neuer 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.

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