Mikrostanzen - Einsatz von einkristallinem Silizium als Werkzeugwerkstoff für Schneidprozesse von dünnen Folien

Conference: MikroSystemTechnik - KONGRESS 2011
10/10/2011 - 10/12/2011 at Darmstadt, Deutschland

Proceedings: MikroSystemTechnik

Pages: 4Language: germanTyp: PDF

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Authors:
Becsi, L.; Mescheder, U. (Institut für Angewandte Forschung, Hochschule Furtwangen University (HFU), Robert-Gerwig-Platz 1, 78120 Furtwangen, Deutschland)
Hildering, S.; Engel, U. (Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (LFT), Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Egerlandstr. 13, 91058 Erlangen, Deutschland)

Abstract:
Für die wirtschaftliche Fertigung metallischer Mikrobauteile in hoher Stückzahl stellt das Scherschneiden (Stanzen) ein geeignetes Verfahren dar. Die fortschreitende Miniaturisierung erfordert dabei innovative Lösungen zur Herstellung von Schneidwerkzeugen. Der Einsatz mikrotechnischer Verfahren zur Herstellung von Schneidstempeln ermöglicht einerseits eine deutliche Miniaturisierung geometrischer Details gegenüber konventionellen Verfahren, erfordert aber andererseits grundlegende Kenntnisse zum Einsatzverhalten spröder Werkstoffe beim Mikroscherschneiden. In diesem Beitrag wird beispielhaft Silizium als Werkzeugwerkstoff für hochgenaue Scherschneidprozesse untersucht. Mit nasschemischem Kaliumhydroxid (KOH)-Ätzen werden Siliziumstempel mit Strukturbreiten von 18 µm bis 1000 µm hergestellt. Dabei wird das Ätzverfahren hinsichtlich einer hohen Oberflächenqualität optimiert, da Kerben für einen Rissbeginn bei mechanischer Belastung verantwortlich sein können. Die Haftung von Siliziumnitrid-Hartstoffschichten und Verfahren zur selbstjustierenden Einstellung der Schneidkantengeometrie werden vorgestellt. Die Scherschneidversuche an Kupferfolien mit einer Dicke von 20 µm in einem speziell konstruierten Prüfstand, der eine hochgenaue Werkzeugpositionierung erlaubt, zeigen die generelle Anwendbarkeit von einkristallinem Silizium als Werkzeugwerkstoff.