Entwicklung von Dünnschichtsensoren mit kleiner Strukturbreite auf dünnen isolierenden Schichten

Abstract:
Es wurde ein hoch flexibles Verfahren entwickelt, um Sensoren in Dünschichttechnologie auf metallischen Substraten zu applizieren. Die eingesetzten Techniken erlauben zudem die Herstellung der Sensoren nicht nur auf flachen Geometrien, sondern ebenso auf gekrümmten Oberflächen. Die Schichten werden mittels PVD-Verfahren (physical vapour deposition) aufgebracht. Hierbei kommt insbesondere das Magnetronsputtern zum Einsatz, um eine elektrische Isolationsschicht und anschließend eine Funktionsschicht aufzubringen. Um das Sensorlayout zu erhalten, wird diese Schicht durch einen fotolithografischen Prozess strukturiert. Der Fotolack wird hierbei mit einem eigenen Sprühbelackungssystem aufgebracht. Eine mikrometergenaue Vier-Achs-Robotik für einen UV-Laser mit einem Spot kleiner 10 µm ermöglichen eine schnelle und flexible Veränderung des Sensor Designs. Neben der Fertigungstechnologie werden noch zwei Anwendungen von Dünnschichtsensoren vorgestellt. Dies ist zum einen die Verschleißüberwachung der Freifläche eines Schneidwerkzeugs und zum anderen die Verwendung als Dünnschicht-Dehnungsmessstreifen (DMS) zur Kraftmessung. Hierzu wurden Vergleichsmessungen mit konventionellen DMS durchgeführt, welche das große Potential der Dünnschichtsensoren aufzeigen.