Der Weltkonzern für Sensoren: Sensirion Stäfa
Text: Robert Weiss, Bilder: Micha Weiss / Sensirion
1998 wurde die Sensirion im Rahmen eines Spinn-offs der ETH Zürich von Felix Mayer und Moritz Lechner gegründet. Das junge Unternehmen war ganz darauf ausgerichtet, für verschiedene Anwendungen bahnbrechende Sensortechnologie zu entwickeln. Mit Sitz in Oerlikon wurden Sensoren vor allem für Firmen im Bereich der Medizinaltechnik produziert und auch sehr erfolgreich verkauft. 2005 beschäftigte Sensirion bereits 50 Angestellte und die Expansion führte zu einem Wechsel des Firmensitzes nach Stäfa an die Laubisrütistrasse, aber auch zur Gründung von Niederlassungen in den USA, Südkorea, China, Taiwan und Japan, alles Länder, in denen Hightech gross geschrieben wird. Hauptinvestor war Gottlieb Knoch, der bereits Erfahrungen mit der Biotechfirma Bachem und mit Tecan aufwies.
2011 wurde das zweite Gebäude in Stäfa mit einer Produktionsfläche von 10'000 Quadratmetern in Betrieb genommen und eine der modernsten Halbleiter-Produktionsanlagen in Europa aufgebaut. 2018 wagte Sensirion den erfolgreichen Gang an die Börse. Sensirion ist in ihrer Branche Technologieführerin und weist in manchen Sparten einen Marktanteil von über 50 Prozent auf. In jedem dritten neu hergestellten Auto steckt heute mindestens ein Sensor aus Stäfa.
Am 1. Juli 2016 wurde der ETH-Physiker und Elektrotechniker Marc von Waldkirch zum neuen Geschäftsführer ernannt und die beiden Gründer Felix Mayer und Moritz Lechner teilen sich die Rolle des Verwaltungsratspräsidenten.
Heute sind Sensirion-Sensoren rund um den Globus in der Medizin, Industrie, Automobilindustrie, in Analyseinstrumenten, in der Konsumgüterbranche sowie in Heizungs-, Lüftungs- und Klimageräten im Einsatz.
Zurzeit beschäftigt Sensirion in Stäfa und in ihren Niederlassungen über 1200 Angestellte, zählt zu den beliebtesten Arbeitgebern in der Schweiz und gehört zu den 500 grössten CH-Unternehmen.
Produkte-Familien mit grosser Sensoren-Palette von Sensirion
Man unterscheidet zwei Kategorien: Fluss-Sensoren und Umweltsensoren. In der Familie Fluss-Sensoren sind Produkte für den Differenzdruck, den Massenfluss, den Gasdurchfluss und den Flüssigkeitsdurchfluss vorhanden. Das Umweltsensoren-Portfolio umfasst ein Umweltsensoren-Modul, einen Formaldehyd-Sensor, einen CO2-Sensor, einen Feinstaubsensor und je einen Sensor für Temperatur, Feuchtigkeit und Gas. Hier eine Auswahl der Sensirion-Sensoren:
Fluss-Sensoren
Differenzdruck-Sensoren SPD3X (digital) und SPD800 (analog)
Der grössere analoge Sensor SPD800 basiert auf dem bewährten CMOSens Sensorchip für präzise Luftflussmessungen. Der kleine Sensor SPD3X ist der weltweit kleinste Differenzdrucksensor (Dimension: 5 mm x 8 mm x 5mm).
Massenflussregler SFC5400
Der hochgradig konfigurierbare Massenflussregler SFC5400 misst und kontrolliert Massenfluss mit hoher Genauigkeit, Langzeitstabilität und Wiederholbarkeit. Er besticht durch einen grossen dynamischen Messbereich und seine Schnittstellenvielfalt.
Gasdurchfluss-Sensoren
Der SFM3300-AW (links) ist ein proximaler Sensor, der v.a. in Beatmungsgeräten eingesetzt wird. Er weist eine hohe Messgenauigkeit und eine kurze Signalverarbeitungszeit auf. Er ist kalibriert für die Gase Air, N2 und O2.
Der SFM3119 (rechts) ist ein kompakter digitaler Durchflussmesser und verfügt über eine digitale I²C-Schnittstelle. Er misst Luft-, Sauerstoff- und Gasmischungen und ist dank seinem kompakten Design einfach in bestehende Geräte einbaubar.
Flüssigkeitsdurchfluss-Sensoren
Die LG-16-Serie (links) sind analoge Durchflusssensoren und dank Gehäuseminimierung, Kalibrationsmöglichkeiten für verschiedene Medien (Wasser und/oder Kohlenwasserstoff) und digitalen Schnittstellen besonders geeignet für OEM-Anwendungen.
Die LPG10-Serie (rechts) ist der kleinste Vertreter. Er ermöglicht hohe Leistung und Geschwindigkeit mit einem sehr kompakten Formfaktor. Das Design ermöglicht die Durchflussmessung in einem planaren mikrofluidischen Glassubstrat und die unten angebrachten fluidischen Anschlüsse ermöglichen eine kompakte Integration in Verteilersysteme.
Umweltsensoren
Umweltsensormodul
Die Environmental Sensor Node SEN5x ist eine All-in-One-Sensorlösung für die genaue Messung von verschiedenen Umweltparametern wie Feinstaub, flüchtige organische Verbindungen (VOCs), oxidierende Gase (NOx) sowie Feuchtigkeit und Temperatur. Dank proprietärer Algorithmen ermöglicht das Modul eine unkomplizierte Integration in verschiedene Anwendungen.
CO2-Sensor
Der SCD4x ist die Miniatur-CO2-Sensorserie, die auf dem photoakustischen NDIR-Messprinzip und der patentierten PASens- und CMOSens-Technologie von Sensirion aufbaut. Sie erlaubt hohe Genauigkeit bei einem unübertroffenen Preis/Leistungsverhältnis und bietet zudem den kleinsten Formfaktor. Die On-Chip-Signalkompensation wird mit dem eingebauten SHT4x-Feuchtigkeits- und Temperatursensor realisiert.
Formaldehyd-Sensor
Der SFA30 ist ein neuer digitaler Formaldehydsensor, basierend auf elektrochemischen Technologien, der für die einfache Integration in Luftreiniger, bedarfsgesteuerte Lüftungssysteme oder Raumluftqualitätsmonitore entwickelt wurde. Der im Modul integrierte SHT-Sensor liefert genaue Feuchte- und Temperaturmesswerte, was Messungen im ppb-Bereich (Parts per Billion bzw. Milliarde) ermöglicht.
Feinstaub-Sensor
Der SPS30 PM2.5-Feinstaub-Sensor (PM) für Luftqualitätsanwendungen stellt einen neuen technologischen Durchbruch bei optischen PM-Sensoren dar. Das Messprinzip basiert auf der Laserstreuung und nutzt die innovative Technologie für Verschmutzungsresistenz von Sensirion. PM2.5 bezeichnet die Kategorie von Feinstaub mit Partikelgrössen von 0.3 bis zu 2.5 Mikrometern.
Der PM2.5-Sensor ermöglicht es Herstellern von Geräten zur Überwachung der Luftqualität, Systeme anzubieten, mit denen sich Langzeitschäden der Gesundheit durch Luftverschmutzung verhindern lassen.
Innovation von Sensirion Feuchtigkeits- und Temperatur-Sensoren
In die einzelnen Reagenzgläser wird immer die gleiche Anzahl an Sensoren eingefüllt. Die Fortschritte der Strukturverkleinerung in der Halbleiterfertigung ermöglichen es, die absolut gleichen Funktionen und Eigenschaften in immer kleineren Dimensionen des Sensors zu produzieren.
Details aus der Halbleiterfertigung von Sensirion
Zur Herstellung der Sensoren greift Sensirion auf die Möglichkeiten der Halbleiter-Fertigung zurück, welche auch an der Laubisrütistrasse aufgebaut wurde. Um die Sensoren aufzubauen, greift man am Anfang auf teilgefertigte Siliziumwafer zurück. Diese werden dann mit Strukturen ergänzt, welche die spezifischen Eigenschaften und gewünschten Funktionen erlauben.
Zum Aufbau auf dem Siliziumsubstrat sind in einem wichtigen Produktionsschritt Fotomasken notwendig, welche das Aufbringen der gewünschten Strukturen ermöglichen. Dieser Prozess ist mehrstufig und wird mit unterschiedlichen Masken immer wieder wiederholt. Die Verarbeitung dieser Prozess-Schritte wird in speziellen Reinräumen und unter Ausschaltung des natürlichen Lichtes durchgeführt.
Hat der fertigprozessierte Wafer alle notwendigen Schritte durchlaufen, wird jeder der Tausenden Einzelsensoren (als integrierte Schaltung, IC) auf dem Wafer auf seine volle Funktionstüchtigkeit geprüft und dann in Einzelsensoren aufgeteilt, welche zur Weiterverarbeitung auf spezielle Trägerstrukturen angebracht werden. Ganz am Ende dieses aufwendigen Herstellungsprozesses werden die fertigen und geprüften Halbleiter mit dem Trägermaterial mit den elektrischen Leiterbahnen äusserst präzise verbunden.
