Haftfestigkeitsprognose bei Mikrobeschichtungen mittels Ultraschallmikroskopie

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Tilo Pfeifer
• Subject Area: Microsystems
• Term: from 2004 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5436640

In der Mikrosystemtechnik wird eine Vielzahl von Bauteilen durch Schichtauftrag erzeugt oder die Gebrauchstauglichkeit durch aufgebrachte Funktionsschichten gewährleistet. Die vollständige Haftung dieser Schichten auf einem Grundwerkstoff ist dabei oftmals die notwendige Bedingung für die Funktionserfüllung des gesamten Mikrosystems. Die Charakterisierung der Schichthaftung erfolgt derzeit zerstörend durch Ritzoder Eindringprüfung. Derartige Untersuchungen erfolgen jedoch erst in einer weit fortgeschrittenen Phase der Wertschöpfungskette und erbringen nur subjektive Ergebnisse (Haftungsklassen). Eine Rückführung der Haftungsparameter im Rahmen eines Qualitätsregelkreises an vorgelagerte Prozessschritte gestaltet sich daher unter den gegebenen Randbedingungen als äußerst schwierig. Ziel dieses Forschungsvorhaben ist es, die Hafffestigkeit vor dem eigentlichen Beschichtungsvorgang prognostizieren zu können. Unter Berücksichtigung eines eingefahrenen Beschichtungsprozesses ist die fundamentale Einflussgröße auf die Schichthaftung die Oberflächenstruktur des Haftgrunds. Untersuchungen mit einem Ultraschallmikroskop (engl. Scanning Acoustic Microscope kurz: SAM) erlauben die hochauflösende 3D-Messung der Oberfläche sowie die ortsaufgelöste Charakterisierung der Haftfestigkeit nach der Beschichtung. Diese Vorgehensweise gestattet die Entwicklung objektiver Kennzahlen für die Haftfestigkeit einer Schicht. Die Charakterisierung des Haftgrunds erfolgt, so weit wie möglich, durch bestehende Oberflächenkennwerte. Anhand dieser Ergebnisse sollen konkrete Korrelationen zwischen Oberflächenstruktur und Schichthaftung aufgezeigt und in einem Modell zusammengeführt werden. Auf diese Weise ist es später möglich, durch eine einfache Untersuchung der Oberfläche, im Vorhinein abschätzen zu können, ob der Schichtauftrag erfolgreich durchführbar ist oder die Oberfläche korrigiert werden muss.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1159: New Strategies for Measurement and Test Techniques for Production of Microsystems and Nanostructures
• Participating Person: Dr.-Ing. Reinhard Freudenberg