Wie fest sitzt die Stimmgabel für den Elchtest?
Der Markt für mikromechanische Bauteile wächst - Mit zuverlässigen Mikrofügeverbindungen würde der Bedarf noch gesteigert.
Mikromechanische Druck- und Beschleunigungssensoren aus Silizium sind seit drei, vier Jahren für viele Anwendungen gefragt. Ihr Markt wächst. Doch die mikroskopisch kleinen Bauteile, etwa für Airbags oder Drehzahlmesser in Fahrzeugen, arbeiten nur solange zuverlässig, wie die Mikrofügeverbindung hält, die die einzelnen Elemente des Bauteils zusammenhält. Nach wie vor gibt es aber keine genormten Prüfverfahren, die in Kennwerten ermitteln, wie gut die kleinen, beweglichen Plättchen, schwingenden Stimmgabeln oder biegsamen, dünnen Häutchen mit dem Silizium-Wafer verbunden (gebondet) sind. Noch fehlt die Möglichkeit, direkt im Herstellungsprozess die Qualität der Silizium-Fügeverbindungen zu überwachen.
Das soll sich ändern: Das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik in Halle hat bereits Prüfmethoden entwickelt, die untersuchen, welche Schritte im Herstellungsprozess Risse oder Brüche fördern oder verhindern helfen. Das nächste Etappenziel, so Fraunhofer-Mitarbeiter Matthias Petzold, sei die Festigkeit und Lebensdauer der Bauteil-Verbindung mit Rechenmodellen und Untersuchungen sicher vorherzusagen: "Derzeit erproben wir unsere Prüf- und Bewertungskonzepte in Kooperation mit Industriepartnern." Ist das gemeinsame Ziel erst erreicht, werden die Firmen profitieren: Sie können die Zuverlässigkeit des Bauteils bereits in der Designphase genauso optimieren, wie die einzelnen Schritte des Herstellungsprozesses. So sparen sie sich umfangreiche empirische Untersuchungen und können die Prüfergebnisse auch noch in der Qualitätskontrolle einsetzen, wenn die Massenproduktion erst einmal angelaufen ist. In Halle, wo jenes Institutsteil des Fraunhofer IWM beheimatet ist, das sich mit der Werkstoffmechanik in Mikrosystemen auseinandersetzt, weiß man um die Bedeutung dieser Forschungen für die Industrie. Mikromechanische Bauteile ließen sich in Großserie schließlich wesentlich preisgünstiger fertigen als die gröbere Konkurrenz, meint Matthias Petzold: "Wenn die Fügeverbindung über die gesamte Einsatzdauer dieser Bauteile zuverlässig fest ist, kann sich die Mikromechanik in vielen weiteren Anwendungen durchsetzen."
Erläuterungen zum Titel:
Der Einbau mikroskopisch kleiner Stimmgabeln in Sensoren im Auto trägt zur Stabilität bei. Die Stimmgabeln schwingen im Normalfall - je nach Drehzahl des Rades - in einer bestimmten Frequenz. Die Frequenz und die Drehzahl der Räder wird ständig verglichen. Stimmen sie nicht überein, droht das Fahrzeug zu kippen. Die intelligente Steuerung greift ein und sorgt dafür, dass das Auto den Elchtest besteht.
Ansprechpartner:
Matthias Petzold
Telefon +49 (0) 3 45 / 55 89-1 30
Fax +49 (0) 3 45 / 55 89-1 01
petzold@iwmh.fraunhofer.de
