Fertigung von Dünnfilm-Folien-Dehnungsmessstreifen durch Laserstrukturierung und Siebdruck Technik

Abstract:
Die vorliegende Arbeit stellt Methoden zur Herstellung von Dünnfilm-Folien-Dehnungsmesstreifen (DMS) dar. Die dafür verwendete Dünnschicht besteht aus einem granularen Metall, welches in einer kohlenstoffhaltigen Matrix eingebettet ist. Dadurch besitzt das Material piezoresistive Eigenschaften und es können Dehnungsempfindlichkeiten (k-Faktoren) bis 30 erzielt werden. Zudem lässt sich der Temperaturkoeffizient des Widerstandes (TKR) auf Werte um 0 ppm/K einstellen. Die Dünnschicht (Dicke: 100 – 200 nm) wird vollflächig durch einen Sputterprozess auf eine Polyimidfolie (Dicke ˜ 50 µm) aufgebracht. Die Strukturierung der DMS erfolgt mittels Pikosekundenlaser. Verschiedene Strukturierungsmethoden (Konturschnitt, Schraffurabtrag) werden mit Hilfe des Lasers untersucht. Es konnten Parameter gefunden werden, die eine selektive Abtragung der Dünnschicht bei gleichzeitig geringer Eindringtiefe (< 1 µm) in das Polyimid ermöglichen. Die Abdeckung und elektrische Kontaktierung der DMS erfolgte durch siebdruckfähige Pasten. Um den Einfluss dieser Pasten auf die Eigenschaften der DMS zu untersuchen, wurden diese auf Biegebalken appliziert und anschließend auf Empfindlichkeit, Linearität, Hysterese und Kriechen untersucht.