Entwicklung eines lithographiefreien Fertigungsverfahrens für AMR-Magnetfeldsensoren basierend auf spritzgegossenen Kunststoffsubstraten

Zusammenfassung

Mikrosysteme werden in der Regel mittels Lithographie, PVD-Beschichtungen und galvanischer Abscheidung hergestellt. Die meisten Mikrosysteme benötigen zur Strukturierung verschiedene Lithographieschritte. Die Belichtung und Belackung benötigen prozessbedingt eine Reinraumumgebung sowie eine UV-Licht-Abschirmung. Die Nachteile hierbei sind die Infrastrukturkosten und geringe 3D-Fähigkeit der Strukturierung. Der neue Ansatz dieser Arbeit ist die Fertigung kompletter Mikrosysteme außerhalb der Reinraumumgebung aufgrund des Verzichts der Lithographie. Anstelle der Strukturierung einzelner Siliziumwafer werden mittels Kunststoffspritzguss Substrate gefertigt, die auf einem mittels Lithographie und Galvanik gefertigtem Formeinsatz in hohen Stückzahlen gefertigt werden können. Die mit diesem Verfahren vorstrukturierten Substrate bestehen aus einem Laser-direkt-strukturierbaren (LDS) Hochtemperaturthermoplast Polyetheretherketon (PEEK). Die Kombination der Vorstrukturierung des Substrats, der 3D-Fähigkeit des Spritzgusses sowie die Funktionalisierung des Substrats ermöglichen nun eine deutliche Reduzierung der Prozesskette gegenüber der konventionellen Fertigung von Mikrosystemen.

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Bibliographische Angaben

Copyrightjahr: 2022
ISBN-Online: 978-3-95900-705-4
Verlag: TEWISS, Garbsen
Reihe: Berichte aus dem IMPT
Band: 01/2022
Sprache: Deutsch
Seiten: 137
Produkttyp: Monographie

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

1. Vorwort Kein Zugriff
2. Inhaltsverzeichnis Kein Zugriff
1 Einleitung Kein Zugriff Seiten 1 - 1
1. 2.1 PVD-Beschichtung von Polyetheretherketon (PEEK) Kein Zugriff
2. 2.2 PVD-basierte Sensorsysteme auf Kunststoffsubstraten Kein Zugriff
3. 2.3 Laser-Direktstrukturierung Kein Zugriff
4. 2.4 AMR-Sensoren Kein Zugriff
5. 2.5 Kunststoffspritzguss in der Mikrosystemtechnik Kein Zugriff
6. 2.6 Werkzeugbau für Mikrosysteme Kein Zugriff
7. 2.7 Rheologie der Kunststoffe Kein Zugriff
8. 2.8 Schwindung, Verzug und Eigenspannungen beim Kunststoffspritzguss Kein Zugriff
1. 3.1 PVD-Verfahren Kein Zugriff
2. 3.2 Kathodenzerstäubung Kein Zugriff
3. 3.3 Galvanische Abscheidung Kein Zugriff
4. 3.4 Außenstromlose Abscheidung Kein Zugriff
5. 3.5 Ionenstrahlätzen (IBE) Kein Zugriff
6. 3.6 Plasmaätzen / Plasmaveraschen / Plasmaaktivierung Kein Zugriff
7. 3.7 Fotolithographie Kein Zugriff
8. 3.8 Aufbau von Kunststoffspritzgussanlagen Kein Zugriff
9. 3.9 Kunststoffspritzguss Kein Zugriff
10. 3.10 Spritzprägen Kein Zugriff
11. 3.11 Kunststoffe Kein Zugriff
12. 3.12 Thermoplaste Kein Zugriff
13. 3.13 Polyetheretherketon (PEEK) Kein Zugriff
14. 3.14 Polymere Kompositwerkstoffe und Füllstoffe Kein Zugriff
15. 3.15 Chemisch mechanisches Polieren (CMP) Kein Zugriff
1. 4.1 Magnetismus Kein Zugriff
2. 4.2 Ferromagnetische Werkstoffe Kein Zugriff
3. 4.3 Hysterese und magnetische Permeabilität Kein Zugriff
4. 4.4 Magnetisches Werkstoffverhalten Kein Zugriff
5. 4.5 Anisotroper magnetoresistiver Effekt (AMR-Effekt) Kein Zugriff
6. 4.6 Nickel-Eisen Legierungen Kein Zugriff
7. 4.7 Spannungszustände in dünnen Schichten Kein Zugriff
8. 4.8 Magnetoelastische Kopplung Kein Zugriff
9. 4.9 Einfluss der Oberflächenrauheit auf die magnetischen Eigenschaften Kein Zugriff
10. 4.10 Fazit aus dem Stand der Technik, den Fertigungstechnologien und Werkstoffen sowie den magnetischen Effekten Kein Zugriff
5 Aufgabenstellung Kein Zugriff Seiten 44 - 45
1. 6.1 Darstellung des neuentwickelten Fertigungsansatzes Kein Zugriff
2. 6.2 Herstellung Formeinsatz für Spritzgussanlage Kein Zugriff
3. 6.3 Spritzguss-Strukturierung Kein Zugriff
4. 6.4 Spritzguss-Strukturierung in Kombination mit LDS-Verfahren Kein Zugriff
5. 6.5 LDS-Spritzgussstrukturierung und Kontaktierung Kein Zugriff
1. 7.1 Anlagen für die Fotolithographie Kein Zugriff
2. 7.2 Anlagen der Beschichtungstechnik Kein Zugriff
3. 7.3 Anlagen der Ätztechnik Kein Zugriff
4. 7.4 Kunststoffverarbeitung Kein Zugriff
5. 7.5 Mechanische Bearbeitung Kein Zugriff
6. 7.6 Elektrische Kontaktierung Kein Zugriff
7. 7.7 Messtechnik Kein Zugriff
1. 8.1 Modellierung Kein Zugriff
2. 8.2 Design und Sensoranordnung Kein Zugriff
3. 8.3 Maskendesign Kein Zugriff
4. 8.4 Entwurf des Gesamt-Prozessplans Kein Zugriff
1. 9.1 AMR-Sensoren auf SiO2 beschichteten Si-Wafern Kein Zugriff
2. 9.2 Formenbau Kein Zugriff
3. 9.3 Spritzgießen Kein Zugriff
4. 9.4 Spritzprägen Kein Zugriff
5. 9.5 Untersuchungen zu Kathodenzerstäubung auf PEEK-Substraten Kein Zugriff
6. 9.6 Freilegen der Strukturen Kein Zugriff
7. 9.7 Charakterisierung der freigelegten Sensorstrukturen Kein Zugriff
8. 9.8 Laser-Direktstrukturierung von PEEK Kein Zugriff
1. 10.1 Auswertung der spritzgegossenen AMR-Sensoren in einer Helmholtz-Spule Kein Zugriff
2. 10.2 Auswertung der spritzgeprägten AMR-Sensoren in der Helmholtz-Spule Kein Zugriff
3. 10.3 Untersuchungen mittels Raman-Spektroskopie Kein Zugriff
4. 10.4 Temperatureinfluss auf die PVD-Schichten beim Sputtern Kein Zugriff
5. 10.5 Annealing von Permalloy PVD-Schichten Kein Zugriff
6. 10.6 Temperaturwechseltests Kein Zugriff
7. 10.7 Kunststoffuntersuchung mittels REM und EDX Kein Zugriff
8. 10.8 Kontaktieren mittels Löten und Kleben Kein Zugriff
1. 11.1 Zusammenfassung und Diskussion Formenbau Kein Zugriff
2. 11.2 Zusammenfassung und Diskussion Spritzgießen und Spritzprägen Kein Zugriff
3. 11.3 Zusammenfassung und Diskussion PVD-Beschichtung auf PEEK-Substrat Kein Zugriff
4. 11.4 Zusammenfassung und Bewertung der Simulationsergebnisse Kein Zugriff
5. 11.5 Zusammenfassung und Diskussion Freilegen Kein Zugriff
6. 11.6 Bewertung, Funktionalität und Einflussfaktoren der AMR-Sensoren Kein Zugriff
7. 11.7 Zusammenfassung und Diskussion LDS Kein Zugriff
8. 11.8Wirtschaftliche Bewertung der Prozesskette Kein Zugriff
9. 11.9 Fazit Kein Zugriff
12 Ausblick Kein Zugriff Seiten 115 - 117
13 Zusammenfassung Kein Zugriff Seiten 118 - 118
14 Literaturverzeichnis Kein Zugriff Seiten 119 - 123
1. 15.1 Trennschleifen Kein Zugriff
2. 15.2 Aufdampfen Kein Zugriff
3. 15.3 Tabelle der Standardpotenziale Kein Zugriff
4. 15.4 Ergänzungen zur Plasmabehandlung Kein Zugriff
5. 15.5 DoE zur Laserparameterermittlung Kein Zugriff
6. 15.6 Herstellungskostenrechnung Kein Zugriff
7. 15.7 Datenblätter Kein Zugriff
16 Lebenslauf Kein Zugriff Seiten 136 - 137