Zuverlässige 3D-Charakterisierung von Drucksensoren
MEMS-Drucksensoren gehören zu den ersten mikroelektromechanischen Bauelementen (MEMS), die in Serie hergestellt werden. Es gibt sie in verschiedenen Ausführungen (z.B. zur Relativ- oder Absolutdruckmessung) für unterschiedliche Anwendungen, von denen viele sicherheitskritisch sind. Drucksensoren werden in unterschiedlichen Anwendungen in der Medizintechnik und Biomedizin wie zum Beispiel in Diaphragmen eingesetzt, in Wearables, in der diagnostischen Bildgebung, der Automobilindustrie oder der Luft- und Raumfahrtechnik und weiteren Bereichen.
Wie funktionieren Drucksensoren?
Das grundlegende Funktionsprinzip von MEMS Drucksensoren besteht in der Wandlung von physikalischer Last bzw. Druck in ein analoges elektrisches Signal. Die Druckänderung führt zu einer Formänderung der Membran als Kernkomponente im Drucksensor, wobei das elektrische Spannungssignal proportional zur Durchbiegung bzw. Deformation der Membran ist. Um die Funktionalität des Drucksensors und dessen Produktqualität insbesondere in sicherheitskritischen Anwendungen zu prüfen, werden Drucksensoren auch optisch geprüft und getestet. Aufgrund ihrer geringen Größe und Empfindlichkeit erfordern MEMS-Drucksensoren berührungslose, optische Prüfverfahren welche die empfindlichen Membranen nicht beeinflussen und somit unverfälschte Ergebnisse liefern.
Messung der 3D-Topographie von MEMS-Drucksensoren
Einige leistungsrelevante Parameter von Drucksensoren können nicht elektrisch gemessen werden, weshalb sich in der industriellen Fertigung der MEMS Drucksensoren zusätzliche Prüfmethoden etabliert haben. Die 3D-Topographie erlaubt die rückwirkungsfreie sowie reproduzierbare Messung der Bauteiloberfläche und deren Formparameter, insbesondere der dünnen und empfindlichen Drucksensormembran und erlaubt zudem die Dickenmessung der MEMS-Membran. Die optische Oberflächenmesstechnik der TopMap-Serie an Weißlicht-Interferometern ermöglicht eine präzise Evaluierung der Formparameter sowie der Krümmung der Drucksensormembran bei unterschiedlichen Druckverhältnissen. Damit werden unerwünschte Belastungen vermieden und sichergestellt, dass der Ätzprozess des MEMS wie gewünscht funktioniert und die Membran spannungsfrei freigelegt ist. Die auf der Drucksensormembran aufgebrachten Widerstände können ebenfalls gemessen werden, um so die Positionierung und deren Geometrie zu prüfen und zu optimieren.
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Performance und Bauteildynamik von MEMS Drucksensoren messen
Sowohl Resonanzfrequenz als auch Schwingungsamplitude der MEMS-Drucksensormembran können mit Hilfe der mikroskopischen Laser-Doppler-Vibrometrie präzise gemessen und getestet werden. Für jede Resonanzfrequenz kann die Betriebsschwingform der Membran erfasst werden und bspw. mit der charakteristischen Modenform einer Finite-Elemente-Simulation (FE) verglichen werden. Durch das Verknüpfen von Schwingungsmessdaten mit FE-Simulationsdaten lassen sich Membranparameter wie Dicke, Steifigkeit und Spannung der Membran präzise bestimmen. Mit den optischen Messtechnik-Lösungen von Polytec kann bspw. eine Membrandicke von 300 nm mit einer Genauigkeit von unter 1% gemessen werden. Bei der in-line-Qualitätskontrolle erlauben automatisierte Prüfprozesse auf Wafer-Level, früh in der Produktion fehlerhafte Teile vor dem Packaging zu detektieren und somit Ausschuss und Folgekosten zu reduzieren.
Schichtdickenmessung, Drucksensoren und Membrane in 3D prüfen
Zugehörige Produkte
TopMap Pro.Surf
Optimal für die schnelle und präzise 3D-Oberflächen-Charakterisierung. Die flächenhafte Messung stellt sicher, dass kein Detail übersehen wird. Kurze Messzeiten und ein großes Gesichtsfeld zeichnen das TopMap Pro.Surf aus.
TopMap Micro.View
Micro.View® ist das Kompaktsystem der TopMap-Profilometer Serie als Einstieg in die optische Messung von Rauheit und Mikrostrukturen - für die kosteneffiziente Qualitätskontrolle von Toleranzen und Oberflächendetails an Präzisionsbauteilen.
TopMap Micro.View+
Micro.View®+ ist die neue Generation optischer 3D-Profilometer. Die modulare Messstation bietet Konfigurationsmöglichkeiten für die verlässliche, hochgenaue Prüfung feinster Oberflächendetails wie Rauheit, Textur und Mikrostrukturen. Focus Finder und Focus Tracker halten den optimalen Fokuspunkt, während es die vollmotorisierte Positioniereinheit ermöglicht auch automatisch und in-line Bauteile zu prüfen.
MSA-600 Micro System Analyzer
Das komplette optische Messsystem für die statische und dynamische 3D-Charakterisierung von MEMS-Bausteinen in der Mikrosystemtechnik - neu bis zu 8 GHz! Das MSA-600 beschleunigt die Entwicklung und Qualitätskontrolle in der Mikrosystemtechnik - auch für Tests auf Wafer-Level dank Kompatibilität zu kommerziell verfügbaren Probe-Stations.
MSA-650 IRIS Micro System Analyzer
Der innovative und patentierte MSA-650 IRIS Micro System Analyzer ist dank spezieller IR-Kamera und kurzkohärenter SLD-Lichtquelle das erste optische Messgerät zur hochpräzisen und flächenhaften Erfassung der Bauteildynamik an MEMS und Mikrostrukturen durch die intakte Siliziumverkapselung hindurch – berührungsfrei und ohne Beeinträchtigung der realen Dynamik von DC bis zu 25 MHz.
Weitere Anwendungen in Micro- und Nanotechnologie
- Durchkontaktierung (VIA)
![Microstructure inspection of VIA on an integrated circuit (IC)]()
- Drahtbonden
![Drahtbonden Qualitätskontrolle mit optischer Messtechnik]( "Drahtbonden Qualitätskontrolle mit optischer Messtechnik")
Drahtbonden Qualitätskontrolle mit optischer Messtechnik - Gedruckte und flexible Elektronik
![Qualitätskontrolle und Messtechnik für gedruckte und flexible Elektronik]( "Qualitätskontrolle und Messtechnik für gedruckte und flexible Elektronik")
Qualitätskontrolle und Messtechnik für gedruckte und flexible Elektronik - Rauheitsmessung
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Non-contact surface roughness measurement in an areal 3D profile - Schichtdickenmessung
![Schichtdickenmessung optisch, interferometrisch und Messtechnik zur Erfassung der Schichtdicke]( "Schichtdickenmessung optisch, interferometrisch und Messtechnik zur Erfassung der Schichtdicke")
Schichtdickenmessung optisch, interferometrisch und Messtechnik zur Erfassung der Schichtdicke - Oberflächenparameter
![Oberflächenparameter wie Stufenhöhe, Ebenheit und Parallelität, Rauheit und Welligkeit optisch messen]( "Oberflächenparameter wie Stufenhöhe, Ebenheit und Parallelität, Rauheit und Welligkeit optisch messen")
Oberflächenparameter wie Stufenhöhe, Ebenheit und Parallelität, Rauheit und Welligkeit optisch messen
