Hochempfindliche Drucksensoren mit lasergerechter Messbrückenanordnung

Konferenz: Mikrosystemtechnik 2013 - Von Bauelementen zu Systemen
14.10.2013 - 16.10.2013 in Aachen, Deutschland

Tagungsband: Mikrosystemtechnik 2013

Seiten: 4Sprache: DeutschTyp: PDF

Persönliche VDE-Mitglieder erhalten auf diesen Artikel 10% Rabatt

Autoren:
Göttel, D.; Cerino, M.; Schultes, G. (HTW des Saarlandes, Goebenstrasse 40, 66117 Saarbrücken, Deutschland )

Inhalt:
Nickelhaltige Kohlenstoffschichten (Ni:a-C:H), unter speziellen Bedingungen in einem kombinierten PVD/CVD Plasmaprozess [1], [2] abgeschieden, weisen eine um den Faktor 10 - 15 erhöhte Dehnungsempfindlichkeit gegenüber Standard DMS-Materialien auf. Die Dehnungsempfindlichkeiten (k-Faktoren) liegen bei etwa 20, in bislang unveröffentlichten Weiterentwicklungen sogar bei etwa 30. Der Beitrag zeigt eine laserbasierte Strukturierungsmethode der auf Stahlmembran-Sensorelementen abgeschiedenen Funktionsschicht Ni:a-C:H. Mit einem Ultrakurzzeitlaser der UV-Wellenlänge von 355 nm und einer Pulsdauer von < 15 ps gelingt es, die Ni:a-C:H-Schicht sicher zu durchtrennen, ohne die darunter befindliche Isolierschicht aus SiO2 zu beschädigen. Die entwickelte Laserschnittgeometrie erzeugt eine Wheatstonesche Messbrücke, welche durch wenige Laserschnitte in der Funktionsschicht erzeugt werden kann. Durch Wedge-Bonden wird die Messbrücke mit 50 µm dickem Aluminium Draht kontaktiert. Erste Messungen an solchen Mustern zeigen die volle Funktionsweise der Brücke. Hochgerechnet auf den kompletten Messbereich der Sensoren wird eine Empfindlichkeit von 30 mV/V nachgewiesen.