Piezoresistive Dünnschichtsensorik integriert in Unterlegscheibensystemen zur Kraftmessung

Abstract:
Kommerzielle Kraftsensorsysteme arbeiten vorwiegend mit Dehnungsmessstreifen oder mit piezoelektrischen Materialien wie Quarz oder PZT. Diese Systeme lassen sich nicht für jeden Anwendungsbereich einsetzen, weil sie eine gewisse Baugröße aufweisen. Eine Alternative zu diesen Systemen bietet die piezoresistive Sensorschicht, die aus der Familie der diamantartigen Kohlestoffschichten kommt. Diese amorphe Kohlenwasserstoffschicht verbindet ein exzellentes tribologisches mit einem ausgeprägten piezoresistiven Verhalten. Die Härte der Schicht liegt bei 20 GPa und ihr Reibwert bei 0,2. Mit dieser Sensorschicht werden Messsysteme im Unterlegscheibenformat hergestellt, die in einer einfachen Anordnung als Massenprodukt Einsatz finden können. Es werden auch komplexere Systeme damit realisiert, die eine ortsaufgelöste Kraftdetektion in Kombination mit einer Temperaturmessung aufweisen.