IES inside: SICK setzt bei elektromagnetischen Sensoren auf neue Chip-Plattform

SICK präsentiert induktive und magnetische Sensoren mit einer völlig neuartigen Chiptechnologie. IES Integrated Electronic Switch ist eine extrem miniaturisierte Plattform, die flexible Sensor-Lösungen mit besserer Performance ermöglicht. Äußerlich auffälligstes Merkmal: Der 1.6 mm schmale IES-Chip ermöglicht mit seiner neuartigen Packaging-Technologie eine bislang nicht gekannte Sensor-Miniaturisierung. Die ersten Produkte, in denen der IES-Chip zum Einsatz kommt, sind die magnetischen Zylindersensoren MZT6 und MZN1, die magnetischen Näherungssensoren MM08, MM12, MM18 und die induktive Sensoren der Baureihe IM08, IM12, IM18 und IM30.Mit dem IES unterstreicht SICK die Technologieführerschaft auch bei elektromagnetischen Sensoren. Verbesserte Wiederholgenauigkeit, gleiche Form der Erfassungsfelder bei allen Sensoren des gleichen Typs sowie mehr Flexibilität und größere Robustheit innerhalb der induktiven und magnetischen Sensorfamilie waren die wichtigsten Beweggründe zur Entwicklung des IES.

CMOS-Technologie, Hochvolt- und E²PROM-Option
Der IES basiert auf einer CMOS-Technologie mit Hochvolt- und E²PROM-Option. Je nach Produktfamilie ermöglicht der Chip über sein universell programmierbares Sensor-Frontend sowohl den Anschluss von LC-Schwingkreisen für induktive Näherungsschalter als auch von MR-Brücken für magnetische Näherungs- und Zylindersensoren. Während die Spulen der LC-Schwingkreise über FEM-Tools, d. h. mit Hilfe finiterElemente, entworfen und optimiert wurden, wurden die MR-Brücken auf Basis einer GMR-Technologie (Giant Magneto Resistance) entwickelt. Die GMR-Brücke ist in einer Dünnschicht-Technologie ausgeführt und zeichnet sich durch eine hohe Empfindlichkeit aus. Neu an dieser GMR-Brücke ist die sogenannte 2D-Magnetfeld-Auswertung, die unabhängig von Zylindertyp und Magnetfeldcharakteristik des Gebermagneten ein eindeutiges Schaltsignal ermöglicht. Im Klartext Sensor montieren und die üblichen Probleme mit Mehrfachschalten sind für immer vergessen! Zudem erreichen die Sensoren ein wesentlich exakteres Schaltverhalten sowie eine vielfach minimierte Hysterese-Merkmale, auf die es in bestimmten Anwendungen ankommt.

Sensorfunktionen auf engstem Raum
Um die Anzahl externer Komponenten auf ein Minimum zu reduzieren, wurden auf dem Chip zahlreiche Funktionen integriert, die in konventioneller Bauweise nur sehr aufwendig realisierbar sind. Hierzu zählt ein universell programmierbares Sensor-Frontend gefolgt von einer hochauflösenden Signalauswertung und einer abschließenden digitalen Mehrbitverarbeitung für eine erhöhte Störfestigkeit gegenüber EMV-Einflüssen. Weitere wichtige Funktionen sind die digitale Einstellbarkeit der Sensorparameter (wie z. B. Schaltpunkt, Hysterese, Ausgangskonfiguration und Betriebs-Mode) sowie die nichtflüchtige Speicherung dieser Parameter in einem E²PROM. Durch einen spannungsfesten Regler und eine Ausgangsstufe mit integriertem Kurzschlussschutz wird die Funktionalität des Chips vervollständigt. Dank dem für die SMD-Bestückung geeigneten CSP, bei der die Verbindung zwischen Chip und EK in Form von umverdrahteten Lötkugeln direkt auf der Siliziumebene erfolgt, bleibt der IES so kompakt, dass er in die kleinsten am Markt verfügbaren Bauformen integriert werden kann. Die Stromaufnahme des Chip ist äußerst gering und damit auch die Eigenerwärmung was für die erreichbaren Temperaturklassen bei EX- und UL-Geräten von enormen Vorteil ist.
Mit der neuen Chiptechnologie IES eröffnen sich den verschiedenen Sensorbaureihen von SICK vielfältige neue Möglichkeit einerseits, weil sich zahlreiche bislang kritische Anwendungen jetzt besser lösen lassen andererseits, weil die Plattform zu einer weiteren Miniaturisierung von Sensoren für die Automatisierung beitragen wird.