Hochempfindliche Drucksensoren mit lasergerechter Messbruckenanordnung

摘要

Nickelhaltige Kohlenstoffschichten (Ni:a-C:H), unter speziellen Bedingungen in einem kombinierten PVD/CVD Plasmaprozess abgeschieden, weisen eine um den Faktor 10 - 15 erhohte Dehnungsempfindlichkeit gegenuber Standard DMS-Materialien auf. Die Dehnungsempfindlichkeiten (k-Faktoren) liegen bei etwa 20, in bislang unveroffentlichten Weiterentwicklungen sogar bei etwa 30. Der Beitrag zeigt eine laserbasierte Strukturierungsmethode der auf Stahlmembran- Sensorelementen abgeschiedenen Funktionsschicht Ni:a-C:H. Mit einem Ultrakurzzeitlaser der UV-Wellenlange von 355 nm und einer Pulsdauer von < 15 ps gelingt es, die Ni:a-C:H-Schicht sicher zu durchtrennen, ohne die darunter befindliche Isolierschicht aus SiO_2 zu beschadigen. Die entwickelte Laserschnittgeometrie erzeugt eine Wheatstonesche Messbrucke, welche durch wenige Laserschnitte in der Funktionsschicht erzeugt werden kann. Durch Wedge- Bonden wird die Messbrucke mit 50 μm dickem Aluminium Draht kontaktiert. Erste Messungen an solchen Mustern zeigen die volle Funktionsweise der Brucke. Hochgerechnet auf den kompletten Messbereich der Sensoren wird eine Empfindlichkeit von 30 mV/V nachgewiesen.