3.1.4 - Silizium-Mikro-Kraftnormal
- Event
- 18. GMA/ITG-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2016
2016-05-10 - 2016-05-11
Nürnberg, Germany - Chapter
- 3.1 Mikro- und Nanomesssysteme
- Author(s)
- G. Hamdana, C. Yan, L. Zhou, H. Wasisto, E. Peiner - Technische Universität Braunschweig, Braunschweig (Deutschland), L. Doering, U. Brand - Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Braunschweig (Deutschland), T. Frank - CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH, Erfurt (Deutschland)
- Pages
- 162 - 167
- DOI
- 10.5162/sensoren2016/3.1.4
- ISBN
- 978-3-9816876-0-6
- Price
- free
Abstract
Ein transferierbares Mikro-Kraftnormal für die Kalibrierung von Nano-Indentern wird beschrieben. Es besteht aus einem zweiseitigen Membran-/Mäander-Federsystem mit Antastkörper in Silizium, dessen Funktion mit Finite-Elemente-Modellierung überprüft wird. Die Herstellung basiert auf Doppelschicht-SOI (silicon on insulator) und Bulk-Mikromechanik mit kryogenem Trockenätzen zur Erzeugung der Mäanderfedern sowie elektrisch isolierter piezoresistiver Dehnungswandler. Kalibrierung an einer Ultrapräzisions-Messeinrichtung im Bereich bis 80 μN ergibt lineare Kraft-Weg- und Kraft-Spannungs-Kennlinien mit sehr guter Reproduzierbarkeit der daraus ermittelten Steigungen. Dabei ist die Kraft-Empfindlichkeit nahezu unabhängig von der Position der Krafteinleitung auf dem Antastkörper. Dies ist neben den gemessenen geringen Querempfindlichkeiten der piezoresistiven Dehnungswandler eine wichtige Voraussetzung für den Feldeinsatz zur routinemäßigen Kalibrierung von Nano-Indentern.