Damit Maschinen dreidimensional sehen können
Kärntner Forscher arbeiten an neuen Technologien für das Internet der Dinge
Wien – „Wir beschäftigen uns beim Internet of Things mit der ThingsSeite, also mit Sensoren und Hardware“, sagt Alfred Binder, Forschungsmanager am Kärntner Forschungszentrum Carinthian Tech Research (CTR). Es geht also um die Hardware-Komponenten. „Dabei ist unter anderem die fortschreitende Miniaturisierung ein wichtiges Thema“, sagt Binder. Deswegen hat man sich auch am großen europäischen Forschungsprojekt IoSense (Internet of Sensors) beteiligt.
Beim CTR mit zwei Schwerpunkten: Bildsensoren und der Einsatz von sogenannten Ink-JetTechnologien für die Verbindung von Chips. Die Bildsensoren arbeiten nach dem „Time of Flight“Prinzip. Sie funktionieren im Prinzip wie eine Schwarz-Weiß-Kamera, allerdings sind in jedem Pixel auch Tiefeninfos enthalten, das heißt, die Information über den Abstand wird mitgeliefert. Es wird ein Lichtstrahl ausgesendet und gemessen (Phasendifferenzverfahren), dazu wird eine eigene Lichtquelle benötigt.
So können Objekte wie Menschen, Autos, Gebäude oder Bäume dreidimensional erfasst und am Bildschirm dargestellt werden – was die Grundlage für die Fähigkeit von Maschinen ist, wie der Mensch dreidimensional zu sehen. Für die Entwicklung selbst- fahrender Autos sind derartige Bildsensoren wichtig. Die nächste Generation dieser Sensoren muss kleiner und robuster sein sowie weniger Strom benötigen. So soll ein Einsatz bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen wie bei Nebel, Regen, Schnee und Staub ermöglicht werden. Konkret analysieren die Kärntner Forschergruppen, welche Bestandteile der Optik und Beleuchtung verbessert werden können.
Zweiter Schwerpunkt ist die Verbindung von Chips mittels Ink- Jet-Metallisierung. Damit ist das Auftragen metallischer Tinten gemeint, das die Entwicklung neuartiger elektrischer Verbindungen ermöglicht. So können Gehäuse für elektronische Komponenten schnell hergestellt werden, was wiederum zu einer beschleunigten Entwicklung von Sensoren führen soll.
Derzeit werden für die Verbindung der Chips vorrangig zwei Technologien verwendet: Entweder es werden dünne Drähte eingesetzt („wire bonding“) oder die Si- lizium-Durchkontaktierung (TSV, „through silicon via“). Beide haben Vor- und Nachteile, die Verbindung mit Ink-Jet-Druck kann nun aber den Platzbedarf (gegenüber Wire-Bonding) und die Kosten (gegenüber TSV) entscheidend reduzieren. Der Ink-Jet-Druck könnte damit eine weitere Technologie für das sogenannte Packaging sein, das ist die elektrische Kontaktierung und Gehäusetechnologie für Chips. Der Vorteil: Diese Methode erfordert keine speziellen Werkzeuge wie beim Siebdruck oder der Lithografie.
Das Projekt IoSense wurde im Mai dieses Jahres gestartet, die Laufzeit beträgt drei Jahre. „Für Europa sehe ich generell gute Chancen bei der Sensorik, da ist das Rennen um gute Technologien voll im Gange“, sagt Alfred Binder. Das Gesamtbudget für die Forschung liegt bei rund 65 Millionen Euro. IoSense wird unter anderem durch das europäische Förderprogramm für Mikro- und Nanoelektronik gefördert, hierzulande gibt es Fördermittel von der Forschungsförderungsgesellschaft (FFG). Aus Österreich sind neben dem Kärntner CTR unter anderem das Austrian Institute of Technology (AIT), die FH Burgenland, die TU Graz und die Universität Klagenfurt sowie die AMS AG, Andritz und Infineon beteiligt. (rp)