Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Präzise Dickenmessung weicher Materialien mit Tastschnittgeräten

10.06.2013
PTB entwickelt Verfahren zur besseren Charakterisierung dünner Polymer-Schichten in Mikrosystemen

In Mikrosystemen werden metallische Bauteile zunehmend durch solche aus kostengünstigen Polymeren ersetzt. Da Polymere unter Druck nachgeben, lassen sich Schichtdicken mit herkömmlichen Tastschnittgeräten nicht exakt genug messen. Doch Präzision ist in der Mikrosystemtechnik von entscheidender Wichtigkeit.


Vereinfachte Darstellung eines Tasters, der die Oberfläche eines Bauteils abfährt. Um die Höhe auch kleinster Bauteile aus Polymeren exakt messen zu können, brauchen Hersteller ein neues Verfahren. Bild: PTB


Die Zeichnung veranschaulicht das Problem der Messung weicher Materialien: Die Tastspitze eines Tastschnittgerätes fährt von links nach rechts über ein festes Substrat, auf dem eine Schicht eines weichen Polymers aufgebracht wurde. Bei gleicher Antastkraft ist die Eindringtiefe der Tastspitze im Substrat dS deutlich geringer als die Eindringtiefe im Polymer dP. Zeichnung: PTB

Wissenschaftler der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) wollen hier weiterhelfen: Mittelfristig sollen Industriebetriebe, die die Dicke weicher Polymer-Schichten auf harten Substraten messen, ihre Messergebnisse durch eine Formel korrigieren können.

Vom Bewegungssensor bis zum Computerchip – in vielen Produkten des täglichen Lebens sind Bauteile verarbeitet, deren Funktionsweise auf kleinsten Strukturen in der Größe von tausendstel Millimetern basiert. Hier muss exakt gemessen werden, damit das Gesamtsystem am Ende reibungslos funktioniert. Um auch dünne Schichten aus elastischen Polymeren auf harten Substraten weiterhin dimensionell mit Tastschnittgeräten messen zu können, hat die PTB in Zusammenarbeit mit anderen europäischen Metrologieinstituten ein Verfahren zur Korrektur der Messergebnisse entwickelt. Die Wissenschaftler haben hauptsächlich die Eigenschaften des weitverbreiteten Photoresist SU-8® untersucht, sowie das für die Herstellung von Mikrooptiken eingesetzte Polymer Ormocomp®.

Bei solch weichen Materialien wirken sich die Antastkraft, der Tastspitzenradius und die Verfahrgeschwindigkeit auf die Deformation des Bauteils und somit auf das Messergebnis aus. Für die Modellierung der beobachteten systematischen Abweichungen taktiler Schichtdickenmessungen wurde daher ein Modell mit nichtlinearer Dehnungsverfestigung gewählt, das elastische, plastische und viskose Verformungen berücksichtigt. In einem nächsten Schritt soll das visko-elasto-plastische Modell so erweitert werden, dass auch die Alterung von Polymeren berücksichtigt werden kann.

Die Ergebnisse der Arbeit sollen einerseits in eine Norm einfließen und andererseits der Industrie ein praktisches Hilfsmittel zur Korrektur ihrer Messergebnisse an die Hand geben. Die Forschungsarbeiten finden im Rahmen des internationalen MeProVisc-Projektes (Dynamic mechanical properties and long-term deformation behaviour of viscous materials/Dynamisch-mechanische Eigenschaften und Langzeitdeformationsverhalten viskoser Materialien) innerhalb des Europäischen Metrologieforschungsprogramms EMRP statt und werden vermutlich Ende 2014 abgeschlossen sein. if/ptb

Ansprechpartner
Dr. Uwe Brand, Arbeitsgruppe 5.11 Härte und taktile Antastverfahren,
Telefon: 0531-592 5111, E-Mail: uwe.brand@ptb.de

Weitere Informationen
• Nachricht auf der Internetseite der Abteilung:
http://www.ptb.de/cms/fachabteilungen/abt5/nachrichten5/forschungsnachricht.html?tx_ttnews[tt_news]=5331&tx_ttnews[backPid]=752&cHash=8785cc4ce559c031c3100e7b4cdf5e8b

• Brand, U.; Beckert, E.; Beutler, A.; Dai, G.; Stelzer, C.; Hertwig, A.; Klapetek, P.; Koglin, J.; Thelen, R. and Tutsch, R.: Comparison of optical and tactile layer thickness measurements of polymers and metals on silicon or SiO2. Meas. Sci. Technol. 22 (2011) 094021 (14pp).

Imke Frischmuth | PTB
Weitere Informationen:
http://www.ptb.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Staubarmes Recycling wertvoller Rohstoffe aus Elektronikschrott
16.11.2016 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Mikrostrukturen mit dem Laser ätzen
25.10.2016 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie