ÿ - Elmos Semiconductor AG

driven by
NEWSLETTER
AUSGABE 4 | NOVEMBER 2005
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IC UND SENSORELEMENT IM SPEZIELLEN GEHÄUSE
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WORKSHOP
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PRODUKTE
ÿ
ELMOS-TECHNOLOGIEN
Wie intelligente Mikrosysteme entstehen
Quo vadis, Automobilelektronik?
Ripple Counter IC E910.40 und Evaluation Kit
Integrierte Mikrosysteme
EDITORIAL
die Komplexität von elektronischen Systemen nimmt ständig zu.
Die Folgen daraus sind überall sichtbar: Die Entwicklung erfordert
immer komplexere Simulations- und Verifikationswerkzeuge, in
den koordiniert werden.
der Halbleiterfertigung steigt die Anzahl und die Komplexität der
ELMOS bietet hier seinen Kunden einen einfacheren Weg: Durch die
und der gehäusten ICs werden umfangreicher. Hier ist neben neuen
der Kunde ein komplett integriertes Mikrosystem aus einer Hand. Er
Maskenebenen. Doch damit nicht genug – auch die Tests der Wafer
Werkzeugen immer wieder auch die Erfahrung und Flexibilität der
ELMOS-Entwicklung gefordert. Während der Entwicklungsphase
steht die Kommunikation mit dem Kunden immer im Vordergrund.
Nur so kann später auch ein optimales Serienprodukt entstehen.
Am Beispiel eines intelligenten Sensorsystems lässt sich dies gut
verdeutlichen: Das eigentliche Sensorelelement muss elektrisch mit
dem dazugehörigen Auswerte-Chip verbunden und gemeinsam in
ein kundenspezifisches Gehäuse integriert werden. Neben den Spezifikationen der drei Grundbausteine Sensorelement, Auswerteelektronik und Gehäuse verlangt die Zusammenführung zu einem intelligenten Sensor zusätzliche Abstimmungen mit dem Assembler. Im
INHALT
EDITORIAL
Zusammenführung aller drei Technologien im eigenen Hause, erhält
spart so Zeit, Kosten und gewinnt an Qualität. Dieses neue Konzept
haben wir unter dem Begriff „ELMOS Microsystems“ zusammengefasst.
ELMOS Microsystems hat Zugriff auf die Kompetenzen und Produktionsstätten von ELMOS bei der Chipentwicklung und –fertigung,
von SMI bei Sensorelementen und ELMOS Advanced Packaging bei
Gehäusekonzepten. Durch die enge Verzahnung der einzelnen Bereiche der ELMOS-Gruppe kann das Sensorelement zusammen mit der
benötigten Auswerteelektronik ggfs. auch auf einem Stück Silizium
produziert werden. Je nach gewünschter Anwendung lassen sich so
beispielsweise Beschleunigungssensoren für verschiedene Applikationen präzise fertigen.
Der vorliegende NEWSLETTER gibt Ihnen einen kleinen Einblick in die
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vielfältigen Möglichkeiten von ELMOS Microsystems. Zudem wollen
wir Ihnen vorstellen, welche Applikationen mit solchen Systemen
TITELSTORY
IC und Sensorelement im speziellen Gehäuse
ÿ3
möglich und schon in Serienfertigung sind. Gerade die Kombination
WORKSHOP
Quo vadis, Automobilelektronik?
ÿ6
teelektroniken in einer applikationsgerechten Verpackung erschließt
STRATEGIE
Grundsteinlegung
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für unsere Kunden.
INNOVATION
Gezieltes Reinigen von Xenon-Scheinwerfern
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PRODUKTE
Ripple-Counter IC und Evaluation Kit
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SERIE
„Mehr als die Summe seiner Einzelelemente –
das Mikrosystem“
NEWS
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Normalfall müssen also drei verschiedene Hersteller durch den Kun-
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ÿ 12
von mikromechanischen Sensorelementen und komplexen Auswereinen weiteren neuen Anwendungsbereich der ELMOS-Technologie
Dr. Frank Rottmann
Vorstand für Entwicklung und Vertrieb
TITELSTORY
ÿ IC und Sensorelement im speziellen Gehäuse – Wie intelligente Mikrosysteme entstehen
Wenn Sie ein Auto kaufen, dann nur inklusive Reifen. Wenn Sie ei-
Die einzelnen Kompetenzen in der ELMOS-Gruppe sind nun in einem
einen Sensor kaufen, sollte dieser nicht auch inklusive einer Auswer-
ELMOS Microsystems – mit Zugriff auf:
nen Kugelschreiber kaufen, dann nur inklusive einer Mine. Wenn Sie
teelektronik und einem dafür speziellem Gehäuse sein? Schließlich
sind dann alle Bauelemente aufeinander abgestimmt – Schnittstellen werden reduziert und die Qualität und Stabilität des Mikrosys-
spezialisiertem Geschäftsfeld zusammengeführt und gebündelt:
ÿ
tems erhöht.
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Für die Kombination der einzelnen Elemente müssen allerdings
ÿ
handen sein. Schließlich muss jeder Baustein für sich eine optimale
ÿ
weitreichende Kompetenzen auf dem jeweiligen Spezialgebiet vorPerformance haben, sonst hat das integrierte Mikrosystem eine verringerte Leistungsfähigkeit. Eine Mikrosystem-Entwicklung benö-
ÿ
ELMOS mit ihrer über 21-jährigen technologischen
Kompetenz bei elektronischen Schaltungen, insbesondere
für den Automobilbereich.
Eigene Halbleiter-Fertigung der ELMOS, inklusive
einem State-of-the-art Testbereich.
SMI, dem Spezialisten für Sensoren und MEMS.
Eigene Sensor-Fertigung von SMI.
ELMOS Advanced Packaging, dem Gehäuse-Experten mit einer
eigenen Entwicklung und patentierten Fertigungsverfahren in
unmittelbarer Nähe zu ELMOS.
tigt daher Erfahrung und Know how auf den folgenden Gebieten:
ÿ
ÿ
An einem Beispiel werden die Vorteile offensichtlich: Ein Kunde will
ÿ
Sensorelemente
ÿ
Gehäuse-Technik
Auswerteelektronik
Eigene Assembly-Produktion bei ELMOS Advanced Packaging.
an einer sicherheitsrelevanten Stelle im Automobil den Druck mes-
Zusätzlich sind die hohen Qualitätsanforderungen der Automobilindustrie zu berücksichtigen. Beispiele hierfür sind Temperaturanforderungen von –40°C bis zu +160°C und eine hohe Lebenszeit von
über 15 Jahren.
sen. Eine unregelmäßige Veränderung des Drucks soll dabei direkt
am Entstehungsort ausgewertet werden. Zudem ergibt sich ein Sicherheitsvorteil, da immer gewährleistet ist, dass die Informationen
auch weitergegeben werden – und die Funkverbindung oder der Informationsfluss im Kabel nicht abreißt. Schon an dieser Stelle des
EINSATZBEISPIELE „ELMOS MICROSYSTEMS“
Der Seitenairbag
Das Reifendruckkontrollsystem
Der Neigungssensor
steuert anhand von Druckmessungen
prüft in jedem einzelnen Reifen, ob
kontrolliert die Lage des Fahrzeugs
innerhalb der Fahrzeugtüren das
der Druck innerhalb der Parameter
und steuert die elektronischen
Auslösen des Airbags.
liegt.
Stabilitätssysteme (ABS, ESP).
Systemelemente:
Systemelemente:
Systemelemente:
ÿ
Auswerteelektronik
ÿ
Auswerteelektronik
ÿ
ÿ
Miniaturisierter Drucksensor
ÿ
Drucksensor
ÿ
2-Achsen-Neigungssensor
ÿ
Kundenspezifisches Package mit
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Beschleunigungssensor
ÿ
Kundenspezifisches Package
Globtop-Öffnung
ÿ
Kundenspezifisches Package
Auswerteelektronik
ELMOS NEWSLETTER 11 | 2005
3
TITELSTORY
Projektes werden die grundlegenden Funktionen und Eigenschaften
Nachdem das Produkt fertig auf dem Wafer prozessiert und getestet
legt. Jetzt beginnt auch die Arbeit der Designer. IC-Ingenieur, Sen-
Niederlanden. Der Leadframe ist schon optimal auf die Bauelemente
des integrierten Mikrosystems mit dem Kunden zusammen festgesor-Entwickler und Gehäuse-Experte erarbeiten zusammen die optimale Lösung für das gesamte Produkt.
„Wir haben den Vorteil, dass wir von Beginn an das gesamte System planen und entwerfen können. Die Abstimmungen zwischen
der Auswerteelektronik, der Sensorik und dem Gehäuse sind daher
wesentlich einfacher zu realisieren“, sagt Dr. Dirk O. Keck, Leiter
wurde, beginnt das Assembly bei ELMOS Advanced Packaging in den
vorbereitet, dies bedeutet, dass das Sensor- und ASIC-diepad sowie
die Inner Lead-Verbindung speziell auf die Einzelkomponenten passen. „Wir orientieren uns bei kundenspezifischen Gehäuseformen
an Standardgehäusen. Dadurch ist das integrierte System trotz der
starken Individualisierung weiterhin kompatibel zu Standard-Produktionsequipment“, erklärt Keck.
ELMOS Microsystems.
Danach folgt die Montage des ASICs auf dem Diepad und das erste
An dem Beispiel des Chips mit integrierter Drucksensorik wird dies
züge des späteren Drucksensors ersichtlich: Beim kombinierten
wieder deutlich: Hier können die Designer direkt mit ihnen bekannten und bewährten Elementen arbeiten. Bei dem Drucksensor-IC
ist dies beispielsweise der Mini-Sensor von SMI und der ASIC von
ELMOS. Beide Bauelemente befinden sich in einem Gehäuse. Es sind
nur drei passive Komponenten erforderlich. Zudem kann noch ein
EEPROM für die Identifikation und die Kalibration in das Gesamtsystem integriert werden. Außerdem ist ein Selbsttest sowohl für den
Wirebonding findet statt. Im nächsten Schritt sind schon die GrundOvermoulding/Pre-Moulding wird das Gehäuse über den ASIC „gegossen“. Allerdings wird eine Aussparung für den Sensor gelassen.
Dieser wird im abschließenden Schritt auf den Leadframe eingesetzt und mit Golddrähten mit der Elektronik verbunden. Als Schutz
für den Sensor wird dieser nun mit einer Silikon-Füllung versiegelt
(Globtop).
Sensor als auch für den ASIC beim Einsatz in einer Sicherheitsappli-
„Der fertige Chip wird nun noch auf Herz und Nieren getestet“, sagt
höchsten mechanischen Belastung auf dem Chip integriert. Falls
die Mitarbeiter speziell für die Anforderungen im Automobilbereich
kation notwendig. Dafür sind Widerstände in den Bereichen mit der
die Membran des Sensors beschädigt wird, werden auch die Wider-
stände beeinträchtigt. Daran kann der Selbsttest einen Defekt detektieren.
Keck. In der Final Part-Test-Abteilung (Back End) in Dortmund sind
ausgebildet. „Viele unserer Produktionsmitarbeiter sind schon lange Zeit bei ELMOS und kennen die hohen Anforderungen. Für sie ist
hohe Qualität das oberste Ziel.“
„Die einzelnen Elemente sind sowohl den Entwicklern als auch den
Das integrierte Mikrosystem wird nun an den Kunden geliefert.
langjährigen Erfahrung wie man mögliche Probleme schnell und
ELMOS Produkt typischerweise eine Lebensdauer von 15 Jahren er-
Mitarbeitern in der Produktion bekannt. Sie wissen aufgrund ihrer
nachhaltig lösen kann“, so Keck. Dieser Vorteil wird bei allen Produktionsschritten der Waferfertigung (Front End) in Dortmund oder
Duisburg, im MEMS Front End bei SMI, sowie bei den verschiedenen
Wafer- und MEMS-Tests offensichtlich.
Dort baut er das kleine System in seine Applikation ein – wo das
wartet. (maku)
ÿ
Mehr Informationen zu integrierten Mikrosystemen finden Sie
auf den Seiten 10 und 11.
VON DER IDEE BIS ZUM INTEGRIERTEN MIKROSYSTEM
Die unterschiedlichen Produktionsstufen im Überblick:
Am Anfang steht das Chip-Design, welches schon in einer
dem Wafer ko-integriert. Im abschließenden Schritt wird das
ander verbindet. Danach folgen die ersten Prototypen und
gepasst und nach Kundenwunsch für unterschiedliche Ein-
frühen Stufe die verschiedenen Systeme theoretisch miteinTestsamples. Bei diesen ist der Drucksensor und der ASIC auf
4
fertige Stück Silizium in das kundenspezifische Gehäuse einsatzzwecke getestet und kalibriert.
TITELSTORY
MINI-SENSOR - GROSSE LEISTUNG: SM5108
Der SM5108 ist ein äußerst kleiner, piezoresistiver Absolut-
Drucksensor mit einer Kantenlänge von 0,65mm. Er ist der
weltweit kleinste mikromechanische Drucksensor. Unseren
Kunden gibt dieser Sensor einen dauerhaften Preis- und Wett-
bewerbsvorteil. Aus eigener Produktion erhält ELMOS 25.000
Dies pro 6“ Wafer, das ist 4mal soviel wie beim Vorgängermo-
Kleinster in Serienfertigung
dell.
erhältlicher Sensor
mit einer
Der SM5108 kann sowohl als nackter Chip (bare Die) wie auch
als SO8-gehäuste Standardvariante (SM5420) geliefert wer-
den. Wegen der geringen Abmessungen, ist der Sensor zusammen mit einem ASIC hervorragend als System-in-a-package
verwendbar. Für die Herstellung des Dies wird die sog. DRIE-
Kantenlänge von 0,65 mm.
findet der Drucksensor Einsatz in einem integrierten System
beim Marktführer für Reifendrucksensorik.
Technologie (Deep Reactive Ion Etch technology) eingesetzt.
Als Drucksensor wird das Bauteil auch in einer Seiten-Airbag
Entwicklung von Drucksensoren. Zur Zeit wird das Bauteil in
durch Verformung der Tür detektiert, diese Information an
Diese Technologie ist ein Meilenstein in der siliziumbasierten
hohen Volumina für Konsum- und Automobilanwendungen
hergestellt.
Applikation eingesetzt. Im Crashfall wird der Druckanstieg
das Steuergerät weitergeleitet, welches dann den Seitenairbag zündet.
Mittlerweile gibt es eine Vielzahl von Anwendungen mit die-
Das Produkt deckt verschiedenste Druckbereiche von 1bar bis
Reifenluftdruck-Messgeräten eingesetzt. Ein weiterer Kunde
Variante ab. Der Umgebungstemperaturbereich beträgt –40
sem Bauteil. Beispielsweise wird der 5108-060-A in Handheld-
benutzt die gehäuste Version als Teil eines Digital-Druckmess-
geräts für eine Luftdruckanwendung. Darüber hinaus wird der
SM5420 in einer Applikation verwendet, um ihn als magnetisch-kontrolliertes Klappensystem zu benutzen.
Für die Automobilindustrie wird der SM5420 derzeit für eine
Großserie als Reifenluftdruckkontrolle qualifiziert. Weiterhin
10bar als Die-Variante oder 1bar bis 6,7bar als SO8-gehäuste
bis +125°C. Das Bauteil hält bis zum 5-fachen des Druckbereichs
ohne Schädigung stand. Über 50 weitere Firmen haben bereits
nach weiteren Mustern - sowohl vom SM5108 als auch vom
SM5420 - angefragt.
Weitere Informationen finden Sie auf der Homepage unseres
Tochterunternehmens SMI www.si-micro.com. (nker)
ASIC
FRONTEND
ASIC ONWAFER TEST
ASSEMBLY
FINAL PART
TEST & CAL.
PACKING &
DISPATCH
ELMOS Dortmund
IMS Duisburg
ELMOS Dortmund
ELMOS Advanced
Packaging, NL
ELMOS Dortmund
ELMOS Advanced
Packaging, NL
MEMS
FRONTEND
MEMS ONWAFER TEST
SMI Milpitas
SMI Milpitas
PURCHASED
COMPONENTS
TEST
External Supplier
External Supplier
Welchen Weg geht ein ELMOS Microsystems-Produkt? Das Diagramm zeigt die verschiedenen Stationen der Produktion.
ELMOS NEWSLETTER 11 | 2005
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WORKSHOP
ÿ Quo vadis, Automobilelektronik? - ELMOS Kunden Workshop
Qualität und Innovation der elektronischen Systeme. Diese bei-
drahtungslösungen referierte Herr Dr. Stark von der Firma Freuden-
ELMOS am 20. Oktober 2005. Acht Redner von Automobilherstel-
beispielsweise für Digitalkameras, auf das Automobil übertragen
den Themen standen im Mittelpunkt des Kunden Workshops bei
lern (OEMs), Zulieferern und Forschungsinstituten referierten über
Trends in der Automobilelektronik, wie beispielsweise dem Einsatz
von FlexRay bei BMW oder der Steigerung der Elektronikqualität. Im
Folgenden gibt der NEWSLETTER einen Überblick über die einzelnen
werden können. Dies stellte er an mehreren Applikationen, wie der
Dieseleinspritzpumpe, Blinkfunktion im Frontscheinwerfer oder Armaturenbeleuchtung, dar.
Vorträge.
Von Bosch sprach Herr Dr. Kallenbach über die Architektur- und
Den Auftakt machte Dr. Thoma, neues Aufsichtsratmitglied der
der Elektronik seit ihren Anfängen und gab einen Ausblick in die Zu-
ELMOS Semiconductor AG. Er skizzierte den Verlauf der Elektronikentwicklung der vergangenen Jahre – vom ersten Mikroprozessor in
Serienproduktion, dem Intel 4004, bis zu heutigen ko-integrierten
Drucksensoren. Dabei wurde deutlich, welche rasante Entwicklung
sich in der Automobilelektronik in rund 20 Jahren vollzogen hat.
Im Anschluss an seinen Vortrag berichtete Herr Dr. Schleuter, Audi,
über die Möglichkeiten der Steigerung der Elektronikqualität von
der Prozesskette bis zum Halbleiterlieferanten. Mit verschiedenen
Grafiken hob er das prognostizierte Wachstum der Elektronik in den
Fahrzeugen hervor. So wird insbesondere der Bedarf an ICs, Elektro-
nik und Software in den nächsten Jahren stetig zunehmen. Die Elek-
tronik bleibt dabei der Motor für Innovation und Wachstum. Zudem
Hardware-Trends in der Automobilelektronik. Er zeigte den Verlauf
kunft. Dabei ging Dr. Kallenbach insbesondere auf die Halbleiter und
die erforderliche Robustheit der einzelnen Elemente ein. Außerdem
zeigte er, welche Standardisierungs-Bemühungen sowohl bei der
Software als auch bei der Hardware derzeit bestehen.
Herr Dr. Hochschwarzer gab den Teilnehmern einen Einblick in die
Erfolge und Probleme bei der Einführung der ersten FlexRay Serien-
applikation bei BMW. So stellte er den Bedarf und Nutzen von FlexRay vor und ging auf die momentan geplante Vernetzungsstrategie ein. Anhand von Diagrammen und Fotos präsentierte Dr. Hochschwarzer das aktive Risikomanagement bei BMW und die schnell
beseitigten Anlaufschwierigkeiten mit der neuen Vernetzung.
stellte Dr. Schleuter verschiedene Vorgehensweisen bei Audi vor, um
Kreativität statt Größe, wie man mit überraschenden Produkten
zum Feldeinsatz.
Herrn Frers von paragon. Anhand des Luftgütesensors von paragon
eine möglichst hohe Qualität zu erzielen – vom Test im Labor bis
Herr Kelling von Conti Teves sprach über Integrationstrends in der
Fahrzeug-Elektronik am Beispiel Global Chassis Control. So zeigte er
Bremssysteme mit verschiedenen Ansätzen, etwa für Hybrid-Fahrzeuge. Außerdem präsentierte Herr Kelling Systeme für eine radse-
Märkte erfolgreich prägen kann, hieß der Titel der Präsentation von
stellte er vor, wie auch ein mittelständisches Unternehmen mit innovativen Produkten in Deutschland Erfolg haben kann. Dazu nannte er verschiedene Faktoren, die für das Wachstum des Unternehmens verantwortlich waren.
lektive Hinterradlenkung, das ESP II-System, zukünftige Elektronik-
Zum Abschluss der Veranstaltung referierte Herr Prof. Dr. Hosticka
standardisierte Applikationsschnittstelle.
Überblick umfasste den Einsatz von Drucksensoren, Drehratensen-
Topologien in den Fahrzeugen und den AutoSAR-Ansatz für eine
Über die Einsatzmöglichkeiten von flexiblen Leiterplatten und die
daraus mögliche Innovation fürs Automobil durch intelligente Ver-
ÿ
6
berg. Anschaulich zeigte er, wie Lösungen für den Konsumerbereich,
des Fraunhofer IMS Duisburg über Mikrosysteme im Automobil. Sein
soren und CMOS-Bildsensoren im Automobil. Zudem präsentierte
er Kostensenkungsprogramme und neue Einsatzgebiete der Komponenten.
Eine CD mit allen, auf dem ELMOS Workshop gehaltenen Vorträgen, kann unter [email protected] kostenlos bestellt werden.
WORKSHOP
STRATEGIE
ÿ Grundsteinlegung
WELCHE HERAUSFORDERUNGEN STEHEN IN NÄCHSTER
ZEIT BEI DER AUTOMOBILELEKTRONIK AN?
Enno Kelling, Conti Teves
Wir müssen die Komplexität der Syste-
Die ELMOS Semiconductor AG hat den Grundstein für ihr neues Pro-
duktionsgebäude gelegt. „Wir legen heute nicht nur den Grundstein,
sondern auch die Basis für unser weiteres Wachstum. Das neue Gebäude bietet genügend Raum, um in den kommenden Jahren unsere
bestehende Produktion sinnvoll zu erweitern“, sagt Dr. Klaus Weyer,
Vorstandsvorsitzender der ELMOS Semiconductor AG.
me beherrschbar machen. Ein Ansatz
Insgesamt sollen dadurch bis 2007 rund 125 neue Arbeitsplätze ge-
weiterzuentwickeln. Zudem müssen wir
rund 650 Mitarbeiter, weltweit über 1000. Der Baufortschritt des Pro-
dafür ist die Grundlage von AutoSAR
die Hardware weiter verbessern und
bewährte Komponenten verwenden.
schaffen werden. Momentan hat ELMOS am Standort Dortmund
duktionsgebäudes kann durch eine Live-Web-Cam auf der Homepage
von ELMOS verfolgt werden.
Norbert Gruber, BHTC
Die gesamte Automobilindustrie muss
das Qualitätsproblem unbedingt in
den Griff bekommen. Daher müssen wir
bei der Entwicklung saubere Standards
und eine konsequente, systematische
Weiterentwicklung von Hard- und Software erbringen. In Zukunft wird auf
Zulieferer, Bauteilhersteller und Halbleiterproduzent noch stärker geachtet.
Grundstein fürs Wachstum gelegt: Hans-Peter Immel (IHK), Udo Mager (Wirtschaftsförderung
Dortmund), Michael Freundlieb (Freundlieb) und Dr. Klaus Weyer (ELMOS), v.l.
Matthias Thiemann, Hella
Wir haben die Chance, komplexe Sys-
Vertreter der Stadt und Wirtschaft äußerten sich ebenfalls positiv
gesamten Prozesse überwachen. Vom
trielle Strukturwandel des Ruhrgebiets ist insbesondere in Dortmund
teme zu beherrschen, wenn wir die
OEM über den Zulieferer bis zum
Sublieferanten. Das ist der entscheidende Lösungsweg für die Zukunft.
zum neuen Produktionsgebäude am Standort Dortmund. „Der indusmittlerweile abgeschlossen. ELMOS ist bereits seit mehr als 20 Jahren ein sichtbares Zeichen dafür“, so Udo Mager, Geschäftsführer der
Wirtschaftsförderung Dortmund.
„Die Expansion von ELMOS in Dortmund ist ein klares Zeichen für
Klaus K. Walter, SAIA Burgess
Im Mittelpunkt steht die Sicherheit und
Zuverlässigkeit im Fahrzeug. In Zukunft
werden die Sicherheitsbereiche und
Komfort-Applikationen stärker in den
Vordergrund rücken. Auch dabei steht
dann die Qualität ganz oben. Denn,
wer geht schon gerne in die Werkstatt?
Man ist ja selber Kunde.
die Verbundenheit des Unternehmens mit der Stadt und der Region.
Der Neubau ist ein eindeutiges Bekenntnis zum Wirtschaftsstandort Dortmund“, sagt Hans-Peter Immel, Präsident der IHK zu Dortmund. Das Produktionsgebäude steht auf einer 80 Zentimeter
dicken Betonsohle. Die Fläche dieses vierten Bauabschnittes der
ELMOS am Standort Dortmund beträgt insgesamt 1400 Quadratmeter auf vier Etagen.
Die Fertigstellung der Gebäudehülle ist für Mitte 2006 geplant. Es ist
beabsichtigt, das Gebäude sukzessive je nach Bedarf in den kommenden Jahren mit neuen Maschinen für den Test von Halbleiter-Chips
auszurüsten. Bei Bedarf erfolgt später eine Erweiterung der Waferfertigung, auf denen die Halbleiter-Chips hergestellt werden. (maku)
ELMOS NEWSLETTER 11 | 2005
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INNOVATION
ÿ Gezieltes Reinigen von Xenon-Scheinwerfern
Xenon-Schweinwerfer in Automobilen haben gegenüber herkömmlichen Halogen-Lampen viele Vorteile: Größerer Lichtkegel, größere
Reichweite und geringerer Energieverbrauch. Allerdings sind die Vorteile mit strengen Sicherheitsvorkehrungen für Xenon-Scheinwerfer
verknüpft. So ist es beispielsweise gesetzliche Vorschrift, dass XenonScheinwerfer über eine dynamische Leuchtweitenregulierung und
eine automatische Scheibenreinigungsanlage verfügen.
ven Scheinwerfer die Verschmutzung des Scheinwerferglases
zu messen. Durch die hohe Empfindlichkeit des Sensors ist es
möglich, Schmutzpartikel ab einem Grad von zehn Prozent Verunreinigung (gemessen mit Normschmutz) auf der Scheibe des
Scheinwerfers zu erkennen. Der Sensor ist unempfindlich gegen
Fremdlicht von außen, d.h. Lichteinwirkung vom Gegenverkehr
oder Sonnenlichteinstrahlung. Ebenso ist er dabei völlig unempfindlich gegen das ausgestrahlte helle Xenonlicht. Eine Befestigung des Sensors ist mit minimalem mechanischen Aufwand im
Inneren des Scheinwerfers möglich. Der Abstand zum Scheinwerferglas kann hierbei bis zu 15 Zentimeter betragen. Dadurch
befindet sich der Sensor nicht direkt im Lichtfeld und stellt keine
Beeinflussung der Leistungsfähigkeit des Scheinwerfers durch
Schattenwurf oder ähnliches dar.
Direkt im
Xenon-Scheinwerfer:
Der HALIOS®-Sensor
Sende-LED
zur Schmutzerkennung.
Die Vorteile eines Xenon-Scheinwerfers sind einfach erklärt:
Bei Xenon-Licht wird keine Glühwendel eingesetzt, sondern ein
Lichtbogen erzeugt. Dabei liefert der Xenon-Scheinwerfer bei 33
Prozent weniger Energieverbrauch nahezu die doppelte Lichtleistung wie eine Halogenlampe.
Die Vorzüge sind also offensichtlich, allerdings muss diese
Lichtleistung „gezähmt“ werden: Einmal durch die dynamische
Leuchtweitenregulierung, welche beispielsweise beim Anfahren und Bremsen gewährleistet, dass der Gegenverkehr nicht
geblendet wird. Und zweitens durch die Reinigung der Scheinwerfergläser. Warum? Ein verschmutzter Scheinwerfer verringert zum einen die Sicht für den Fahrer, zum anderen wird bei einem Verschmutzungsgrad ab rund 15 Prozent der Gegenverkehr
geblendet. Dies geschieht durch die Streuung des Lichts an den
Schmutzpartikeln auf den Scheinwerfergläsern.
Die Scheinwerferreinigung ist momentan so gelöst, dass beim
Reinigen der Frontscheibe zyklisch auch die Scheinwerfer durch
einen Hochdruckwasserstrahl gereinigt werden. Zudem gibt es
Systeme, die immer beim Einschalten des Abblendlichts einmal
eine Scheinwerferreinigung durchführen, um eine Blendung zu
vermeiden. Nachteil beider Verfahren: Das Scheibenreinigungswasser ist extrem schnell verbraucht, so dass der Fahrer unter
Umständen wöchentlich nachfüllen muss.
Hier wird der ELMOS-Ansatz der intelligenten Sensorik interessant. Mit der HALIOS®-Technologie ist die Tochterfirma der
ELMOS, Mechaless Systems in Karlsruhe, in der Lage, mit einer
kostengünstigen IR-LED-Anordnung als Sensor direkt im akti-
8
Nutzsignal
Photo-Diode
Lichtscheibe
IR-transluzente
Oberfläche ohne
Schmutzpartikel
Verstärkerstufe
Ausgang Treiberstufe
Kompensations-LED
Sende-LED
Nutzsignal
Photo-Diode
Lichtscheibe
IR-transluzente
Oberfläche mit
Schmutzpartikeln
Verstärkerstufe
Ausgang Treiberstufe
Kompensations-LED
Schematische Darstellung des Funktionsprinzips
Abhängig vom gemessenen Verschmutzungsgrad kann daher die Scheibenreinigung sehr gezielt vorgenommen werden.
Ein wichtiger Vorteil ist, dass bei einer möglichen Blendwirkung für den Gegenverkehr, der Scheinwerfer automatisch gereinigt wird. Ein aktives Eingreifen des Fahrers ist damit unnötig geworden. Zudem liegt der Mehrwert dieser intelligenten
Steuerung in der enormen Einsparung des Scheibenreinigungswassers, denn durch den Hochdruckstrahl steigt der Wasserverbrauch nahezu auf die doppelte Menge an. Vor allem im Hinblick
auf die bald kommende gesetzliche Vorschrift, auch tagsüber mit Abblendlicht fahren zu müssen, stellt das intelligente
HALIOS®-Reinigungssystem eine geeignete Lösung dar. (ewi)
PRODUKTE
ÿ Ripple-Counter IC und Evaluation Kit
E910.40
Das von ELMOS patentierte Ripple-Count Verfahren ermöglicht
eine sensorlose Erfassung der Umdrehungszahl und Bestimmung
der Position von DC-Motoren. Grundlage dieses Verfahrens ist die
Rotorkommutierung des DC-Motors. Die dadurch hervorgerufenen
Motorstromfluktuationen (Ripples) werden ausgewertet und in digitalisierter Form einer CPU bzw. einem Microcontroller zur Verfügung gestellt. Das ELMOS Standard-IC E910.40 stellt einen typischen
Radoslaw Watroba (30)
Vertreter der Ripple Counter Familie dar.
zuständig für Applikationen
und Systeme
Mit dem E910.40 Evaluation Kit wird eine Evaluierung des E910.40
ASSPs in einer kundenspezifischen Applikationsumgebung ermög-
(u.a. Ripple Counter)
licht. Das Evaluationsboard kann sowohl im manuellen, als auch im
FEATURES
LabVIEW Benutzeroberfläche und ermöglicht eine zyklische Motor-
ÿ
PC-Modus betrieben werden. Letzterer basiert auf einer grafischen
parameteränderung wie Motordrehzahl und -drehrichtung. Darüber
hinaus bietet das System eine Endschalterabfrage, um ein möglichst
breites Applikationsspektrum abzudecken. Wegen des frei verfügbaren Microcontroller C-Source Codes kann die Software um weitere
Funktionen erweitert und applikationsspezifisch angepasst werden.
Die Evaluationsschaltung basiert auf einer seriennahen Automotive-
Schaltung, wobei die diagnosefähige Leistungsstufe für einen maximalen Motorstrom von 30A ausgelegt wurde. Deren Anpassung an
den kundenspezifischen Motor geschieht mit auf der Platine vorge-
sehenen Platzhaltern; wahlweise in SMD oder through-hole Technologie und wird zusätzlich durch einfachen Zugriff auf die wichtigs-
ÿ
Basierend auf einem 8-bit Microcontroller
ÿ
Feedback und Diagnose via RS232 und Parallel Port
ÿ
ÿ
ÿ
ÿ
ÿ
ÿ
ÿ
Plug&Play stand-alone und PC-Mode
Grafische LabVIEW Benutzeroberfläche
Microcontroller und LabVIEW Quellcode frei verfügbar
Stufenlose PWM Generierung
Einlesen von 2 Endschaltern
Motorstrom bis zu 30A inklusive Diagnose
Vereinfachte Schaltungsanpassung an den jeweiligen Motor
Einfacher Zugriff auf die wichtigsten E910.40 Signale
Weitere Information zum Ripple Counter E910.40 Evaluation Kit
unter [email protected].
ten Signalleitungen des E910.40 vereinfacht.
Parameter wie aktuelle Position, Motordrehrichtung und PWM des
Motors werden via Standard-PC-Schnittstellen ausgegeben. Die
E910.40 Diagnoserückmeldung wird von der on-board Software
ausgewertet und das Resultat dem Benutzer gleichzeitig via RS232
und LabVIEW mitgeteilt. (rawa)
VBAT
VCC
VDD
RB
VGH 2
VDD Reg
VSA
AVDD
VREF
µC
BSI
slewrate
controlled
VREF
RSR
FET
Driver
Control
TEMP
M
Short
Circuit
Detect
DATA
IMPOUT
Incr.
Detect
VREF
BRTH
Blockschaltbild des E910.40 ICs.
Screenshot der Evaluations Software.
VGH 1
BIAS
VGL 1
VGL 2
SENSE 1
SENSE 2
Filter & Amplifier
S/H
ODIF
IDIF
OLP
Das ELMOS Ripple Counter-Evaluationsboard für den E910.40.
ELMOS NEWSLETTER 11 | 2005
9
SERIE
ÿ „Mehr als die Summe seiner Einzelelemente – das Mikrosystem“
In Konzeption und Design komplexer Schaltungen setzt ELMOS auf
die Integration analoger und digitaler Schaltelemente. Zudem werden diese Produkte mit Sensoren ergänzt. Unserem Team stehen
dabei modernste Techniken zur Verfügung. In allen Projektphasen
werden leistungsfähige Design-Tools und Software führender Hersteller eingesetzt. Spezielle Schaltungsblöcke werden individuell
von uns entwickelt und automatisch zusammen mit den analogen
und digitalen Standards aus der ELMOS-Zellenbibliothek platziert
und verdrahtet. Und diese können mit Sensoren in spezielle Gehäuse integriert werden - ein integriertes Mikrosystem entsteht.
Doch erst im Zusammenspiel mit dem Wissen, dem Engagement
und dem Ideenreichtum unserer Designer lassen sich die Lösungen finden, die den Erfolg ausmachen. Im vierten und letzten Teil
der Serie ELMOS-Technologien spricht der NEWSLETTER mit Dr. Dirk
O. Keck (37). Er studierte Elektrotechnik an der Universität Stuttgart
und promovierte auf dem Gebiet der Nachrichtentechnik. Begonnen
Dr. Dirk O. Keck (37) leitet das Geschäftsfeld ELMOS Microsystems.
ELMOS. Danach arbeitete er als Direktor für automobile Sensor-Pro-
ein mikromechanisches Sensorelement und einen IC zur Signalver-
er nord-amerikanische Automobilzulieferer und anlaufende Mikro-
oder Drehrate, aber auch Umgebungshelligkeit und Temperatur.
hat er vor drei Jahren als Assistent des Vorstandsvorsitzenden bei
dukte bei der ELMOS-Tochtergesellschaft SMI (USA). Dort betreute
system-Projekte. Seit Oktober 2005 ist er Leiter des Geschäftsfeldes
ELMOS Microsystems. Der NEWSLETTER sprach mit ihm über integrierte Mikrosysteme bei ELMOS.
NEWSLETTER Welche Bauteile werden in einem integrierten Mikrosystem bei ELMOS verbunden?
Keck Unter diesem Oberbegriff verstehen wir Erzeugnisse, die mehr
als einen einzelnen integrierten Schaltkreis entweder in einem Standard-Package oder als nackten Chip (bare die) enthalten. In erster
Linie sind dies Sensorik-Produkte. Diese enthalten typischerweise
Silicon
globtop
arbeitung. Solche Sensorelemente messen Druck, Beschleunigung
Sensorelement und IC können auch auf demselben Chip integriert
sein, man spricht dann von Ko-Integration. Andere Mikrosysteme
im ELMOS-Portfolio enthalten mehrere integrierte Schaltkreise –
sind also Multi-Chip-Module – oder integrieren aktive bzw. passive
Komponenten. Optische Sensoren werden in unserer HALIOS®-Produktfamilie oder in Regen-Tunnel-Lichtsensoren eingesetzt. Durch
unsere Konzerntöchter Silicon Microstructures in Milpitas, USA, und
ELMOS Advanced Packaging in Nijmegen, Niederlande, bieten wir
solche Mikrosysteme aus einer Hand an.
NEWSLETTER Welche Besonderheiten haben die Bauelemente?
Sensor die
(rear entry)
ASIC
Pressure
access
Integration
eines Sensors und
eines ASICs mit SilikonGlobtop.
10
SERIE
Keck Ein Bauelement, wie unser ko-integrierter Drucksensor, ist auf
höchste Kalibrierungsgenauigkeit über den weiten automobilen
Temperaturbereich von –40 bis +125°C ausgelegt. Andere Drucksensoren zeichnen sich durch extreme Miniaturisierung aus, ermöglicht
durch modernste Fertigungstechnologie. In den ASICs bestimmt das
Zusammenspiel der Analog-Performance und der digitalen Signalverarbeitung die Systemeigenschaften, hier kommt unsere lang-
Sensor und Auswerteelektronik
jährige Expertise in der Mixed-Signal-Schaltungsentwicklung zum
Zuge. Integraler Bestandteil ist schließlich das Package. Seine me-
als dual-die-Lösung.
chanischen Eigenschaften im Zusammenspiel mit dem Sensor legen
sor, der alle wesentlichen analogen und digitalen Signalverarbei-
Einsatzbereich.
und mit dem Airbag-Steuergerät lediglich über eine digitale strom-
die endgültige Systemleistung fest und sind entscheidend für den
NEWSLETTER Welche Vorteile ergeben sich durch die Synergie auf
technologischer Seite?
Keck Unsere Kunden schätzen die Systemkompetenz aus einer Hand,
in einem Entwicklungsteam. Da bereits die Entwicklung in übergreifenden Projektteams unter Einbeziehung von Produktionsexperten
erfolgt, sind die Systemkonzepte hinsichtlich technischer Eigen-
tungs- und Diagnosefunktionen direkt im Mikrosystem realisiert
modulierte Schnittstelle kommuniziert. Auch unser Sensormodul
zur Reifendruckkontrolle verarbeitet analoge Druck- und Beschleunigungsmessdaten nur intern, der Informationsaustausch mit der
Außenwelt erfolgt ausschließlich digital.
NEWSLETTER Mit welchen Fortschritten wird in den kommenden
Jahren bei den integrierten Mikrosystemen gerechnet?
schaften und Fertigbarkeit abgestimmt. Die vertikale Integration
Keck Im Wesentlichen sehen wir evolutionäre Schritte. Die Heraus-
Qualitätsmanagement – von der Erzeugnisdefinition bis zur Produk-
Stückzahlen umgesetzt wurden, in einem Umfeld mit höchsten Qua-
innerhalb der ELMOS-Gruppe erlaubt ein wirklich durchgängiges
tion. Die Durchgängigkeit der Produktion erlaubt zudem anspruchsvollste Traceability-Konzepte, auch für sicherheitskritische Bauteile.
NEWSLETTER Welche Eigenschaften muss man bei der Zusammenführung der einzelnen Elemente besonders beachten?
Keck Ein Mikrosystem ist mehr als die Summe seiner Einzelelemente.
Durch die übergreifende Entwicklung werden gerade die kritischen
Aspekte wie das Zusammenspiel zwischen Package und Sensor, aber
auch das Test- und Kalibrierungskonzept für das Gesamtsystem
schon in der Definitionsphase besonders berücksichtigt.
NEWSLETTER Warum eignen sich integrierte Mikrosysteme für die
Anwendung im Automobil?
Keck Mikrosysteme, insbesondere Sensoren, werden meist „vor Ort“,
d.h. in der Peripherie eingesetzt. Dort ist der Einbauraum knapp und
es herrschen widrige Umgebungsbedingungen, und zwar sowohl im
physikalisch-chemischen als auch im elektrischen Sinne. In solcher
forderung besteht oft darin, Technologien, die bisher in kleinen
litätsanforderungen, anspruchsvollsten Einsatzumgebungsanforderungen und nicht zuletzt starkem Kostendruck zu industrialisieren.
Es gibt außerdem eine Tendenz zu Zwei-Chip-Lösungen, besonders
für Anwendungen mit komplexen Digitalteilen oder mächtigen Mikrocontroller-Kernen. Bei ELMOS befinden sich bereits mehrere derartige Produkte in Entwicklung. Eine Standardisierung des Gehäuses,
insbesondere für Sensorik, wäre wünschenswert, wird aber mangels
potenter Treiber wohl Wunschtraum bleiben. Der Trend zur immer
weitergehenden Miniaturisierung, insbesondere bei den Gehäusen,
bleibt allerdings ungebrochen.
IMPRESSUM
Herausgeber ELMOS Semiconductor AG
Chefredakteur Christian Tegethoff (ct)
Redaktion und Produktion Thomas Speckbrock (tsp),
Mathias Kukla (maku), Janina Wiegmann (jwie),
Diana Kasperek (dka), Elmar Winter (ewi), Dirk O. Keck (dkc),
Umgebung kann eine Integration ihre Vorteile – kleine Dimensio-
Nicole Kerness (nker), Radoslaw Watroba (rawa)
in Kunststoffen – voll ausspielen. Der Trend zur Digitalisierung und
Heinrich-Hertz-Str. 1, D-44227 Dortmund
den Erfolg von Mikrosystemen im Automobil. Die Forderung nach
Telefax + 49 (0) 231 - 75 49 - 548
nen und kurze Signalwege bei optimalem Schutz durch Kapselung
Redaktionsanschrift ELMOS Semiconductor AG,
Vernetzung in Bus-Systemen ist ein weiterer wesentlicher Faktor für
Telefon + 49 (0) 231 - 75 49 - 0
digitaler Kommunikation macht einen lokalen Mixed-Signal-IC praktisch unabdingbar. Ein gutes Beispiel ist ein Seitenairbag-Drucksen-
[email protected], www.elmos.de
ELMOS NEWSLETTER 11 | 2005
11
NEWS
ÿ Aufsichtsrat beruft neue Vorstandsmitglieder
punkt verbracht, wo er maßgeblich an der Entwicklung innovativer
Systeme und Produkte mitgewirkt hat. Der Diplom-Physiker schloss
1982 sein Studium an der TU München ab und promovierte 1987.
„ELMOS ist in einem hoch interessanten Wachstumsmarkt tätig.
Daher ist diese neue Position für mich eine spannende und herausfordernde Aufgabe, die ich sehr gerne übernehme“, sagt Dr. Mindl.
„Ich freue mich auch darauf, an der Spitze eines mittelständischen
Unternehmens meine Erfahrungen einbringen zu können und die
führende Position von ELMOS in der automobilen Halbleiterbranche
in den kommenden Jahren weiter auszubauen.“
„Es ist ein großer Erfolg für uns, Dr. Mindl als neuen Vorstandsvorsitzenden für ELMOS gewonnen zu haben“, sagt Dr. Weyer. „Er verfügt
über hervorragende strategische und operative Kenntnisse in der
gesamten Kfz-Zulieferbranche, die ELMOS helfen werden, sich noch
besser an die Kundenbedürfnisse anzupassen. Darüber hinaus kann
er auf umfangreiche Erfahrungen in europäischen, amerikanischen
und asiatischen Märkten zurückgreifen.“
Die neuen Vorstandsmitglieder: Dr. Anton Mindl (oben) und Dr. Frank Rottmann.
Mit Wirkung zum 1. Oktober 2005 traten zwei neue Mitglieder in
den Vorstand der ELMOS Semiconductor AG ein. Planmäßig hat Herr
Dr. Peter Thoma (59) seine Aufgaben als Vorstand für Vertrieb und
Entwicklung beendet und an seinen Nachfolger Dr. Frank Rottmann
(47) abgegeben. Neu hinzu kam Herr Dr. Anton Mindl (48), der nach
einer Einarbeitungsphase den Vorstandsvorsitz im Laufe des Jahres
2006 übernehmen wird.
Dr. Rottmann ist seit über 13 Jahren in verschiedenen Positionen
bei ELMOS aktiv. Seit 1992 war er im Vertrieb der ELMOS tätig, den
er von 1997 bis 2003 leitete. Im Oktober 2003 wechselte er als Geschäftsführer für Vertrieb und Entwicklung zur Mechaless Systems
GmbH, einer Tochterfirma der ELMOS Semiconductor AG. Dr. Rottmann schloss sein Studium der Elektrotechnik 1984 an der Universität Dortmund ab und promovierte dort anschließend im Bereich
Hochfrequenztechnik / Integrierte Optik.
Dr. Mindl war seit 2003 als CEO bei SiemensVDO tätig, wo er zuerst
„Die Berufung von Dr. Rottmann sichert Kontinuität im ELMOS Ver-
tainment Solutions übernahm. Von 1998 bis 2003 war Dr. Mindl Ge-
Seine Sachkenntnis und sein Engagement sind unbestritten, wie
die Division Cockpitmodule und Systeme leitete und dann die Infoschäftsführer für Entwicklung und Vertrieb bei Kostal. Die ersten zehn
Jahre seiner beruflichen Karriere hat er bei Bosch und Bosch/Blau-
trieb dank seiner langjährigen Zugehörigkeit zum Unternehmen.
seine Erfolge in früheren Aufgabenfeldern beweisen“, kommentiert
Dr. Weyer. (jwie)
ÿ ELMOS spendet 50.000 US Dollar für Hurrikan-Opferhilfe
Die ELMOS Semiconductor AG spendet 50.000 US Dollar für die
tas, Kalifornien, entwickelt, produziert und vertreibt mikromecha-
langem enge, sowohl geschäftliche als auch freundschaftliche Ver-
schaften über 100 Mitarbeiter von ELMOS.
Opfer des Hurrikans in den Südstaaten der USA. „Wir haben seit
bindungen zu den USA. Unser Anliegen ist es, mit der Spende den
Menschen vor Ort die Rückkehr in den Alltag ein Stück weit zu er-
„Durch persönliche Gespräche mit unseren amerikanischen Mitar-
Semiconductor AG.
wusster“, so Weyer. „Das Ausmaß der Tragödie ist kaum vorstellbar.
leichtern“, sagt Dr. Klaus Weyer, Vorstandsvorsitzender der ELMOS
ELMOS hat zwei Tochterunternehmen in den USA. ELMOS North
America in Detroit, Michigan, ist zuständig für die Entwicklung und
den Vertrieb von signalverarbeitenden Halbleiterchips. SMI in Milpi-
12
nische Sensorelemente. Insgesamt arbeiten in den beiden Gesell-
beitern und Kunden wird uns das Ausmaß der Katastrophe noch beDie Menschen sind für jede Form der Unterstützung dankbar“, sagt
Mike McCandlish, Geschäftsführer von ELMOS North America. Der
Spendenbetrag wurde dem amerikanischen Roten Kreuz zur Verfügung gestellt. (jwie)