Mikroelektronik. Kärntner Technologen entwickeln ein Scannermodul, das in Miniatur-Projektoren, Endoskopen oder Strichcode-Lesegeräten Anwendung finden kann. Auch das Handy könnte Bilder an die Wand projizieren.
In jedem elektronischen Gerät stecken Leiterplatten. Auf diesen grünen Platten ist die Elektronik fixiert und verschaltet. Sie werden immer kleiner, mit mehr Drähten auf immer weniger Raum. Kärntner Forscher haben nun einen Weg gefunden, diese Leiterplatten noch besser zu nutzen, statt „nur“ als Träger und für elektrische Verdrahtungen.
Es geht um die Entwicklung von miniaturisierten Komponenten, die jedes Smartphone oder Tablet zu einem Projektor machen können. Dazu braucht es kleine Schwingspiegel-Elemente, die aus einer Lichtquelle die Lichtstrahlen dorthin lenken, wo man sie projiziert haben will. Mit spezieller Adaptation könnte also das Handy zum Beamer werden – eine spannende Vorstellung, nicht nur vor der Fußball-EM, die bald wieder große Freundesrunden vor Telegeräten vereint.
„Wenn es um die Realisierung von sehr kompakten Geräten geht, sei es bei Messgeräten, Projektoren oder Mikroskopen, sind meist MEMS im Einsatz, mikroelektro-mechanische Systeme“, erklärt Martin Lenzhofer, Experte für Mikroelektronik und Mikrosysteme an der Carinthian Tech Research AG (CTR). Das Forschungszentrum für Intelligente Sensorik und Systemintegration in Villach wird vom Technologie- und Wissenschaftsministerium im Rahmen des Comet-Programms gefördert.
Das Team um Lenzhofer konzentrierte sich auf integrierte MEMS, die auch optische Elemente enthalten, in diesem Fall Schwingspiegel, Sensoren und Laserdioden. „Die kleinen Spiegel, die die Lichtstrahlen lenken sollen, müssen elektronisch angesteuert werden, da diese sehr sensibel auf Umwelteinflüsse wie Temperaturschwankungen reagieren“, sagt Lenzhofer.
Sehr robust und kostet wenig
Bereits kleine Änderungen können die Bewegung des Spiegels zum Stillstand bringen, daher muss ständig kontrolliert werden, ob die Auslenkung noch funktioniert. Die dazu notwendige Sensorik wurde am CTR entwickelt: „Das muss alles sehr robust sein und wenig kosten.“ Der erste Prototyp war ein eigenes kleines Modul, wie ein Kästchen, das die mechanische Stabilität des Systems garantiert, in dem Spiegelelement, Laserdiode und Positionssensorik verbaut sind. Das Ergebnis war ein zirka zwei Zentimeter kleiner Quader.
Es muss noch kleiner gehen, dachten sich die Forscher und untersuchten, ob man die Leiterplatte selbst anstelle des mechanischen Aufbaus verwenden kann. „Neben der eigentlichen Aufgabe der elektrischen Verdrahtung bildet die Leiterplatte nun ein lichtdichtes Gehäuse, sodass man keine weiteren mechanischen Teile benötigt.“
Trick wie bei Origami
Gelungen ist dieser Trick mit einer speziellen Faltung der grünen kleinen Platten: Wie bei der japanischen Origami-Kunst entsteht aus der flachen Platte ein gefaltetes Kästchen, das mittels Lötprozess verschlossen wird. „So ist es dicht gegenüber Außenlicht und bietet eine hohe mechanische Stabilität“, sagt Lenzhofer. Die neue Version, die kürzlich auf einer Fachtagung bei Stuttgart ausgezeichnet wurde, misst nur neun mal sieben mal vier Millimeter. Dieses optische Mini-element kann nun in Strichcode-Lesegeräten eingesetzt werden, oder in Endoskopen und Roboteranwendungen. Eben überall dort, wo man Lichtstrahlen lenken, messen und projizieren will. (vers)
LEXIKON
Leiterplatten werden auch Leiterkarten oder Platinen genannt. Die kleinen – meistens grünen – Plättchen sind das Innenleben jedes Computers, Handys oder von Digitalkameras. Leiterplatten bestehen aus elektrisch isolierendem Material, auf dem leitende Bahnen haften. Die elektrischen Bauelemente werden auf Leiterplatten gelötet und miteinander verdrahtet. Im aktuellen Projekt wurden Leiterplatten über eine spezielle Falttechnik zu 3-D-Modulen umfunktioniert, in denen Steuerelemente eines Miniprojektors stabil und lichtdicht agieren können.
("Die Presse", Print-Ausgabe, 21.05.2016)