Prakt. Met. Sonderband 41 (2009) 75
Metallographie in der Mikrosystemtechnik
arierter Form W. Faust, B. Michel
» sind jedoch Fraunhofer ENAS, Chemnitz
‚on Kristallen
rschiedlichen
LC-PolScope
elsweise der
ren Methoden 1 Einführung
Scope ist die
fe ist fur das Die Mikrosystemtechnik, vor ein paar Jahren noch ein exotisches Forschungsgebiet, ist inzwischen
n künftig die zu einer schnell wachsenden Richtung bei der Miniaturisierung von Sensor- und Aktorelementen
Die Natur der geworden. Die bereits heute in vielen Produkten integrierten Mikrosysteme bestehen aus einem
esamtstruktur oder mehreren Sensoren und/oder Aktoren, die meist zusammen mit einer Steuerungselektronik auf
wären weitere einem Substrat bzw. Chip integriert sind. Die vorwiegend auf der Basis der Halbleiter-Werkstoff
erial denkbar und Halbleitertechnologien hergestellten MEMS werden zunehmend auch mit mechanischen, opti-
ls vorteilhaft: schen, chemischen und/oder biologischen Komponenten und Funktionen erweitert.
ohne diese Neben der Qualitätskontrolle bei der Herstellung von MEMS stehen die Analyse des Funktionsver-
haltens und des Zuverléssigkeitsverhaltens im Mittelpunkt der Charakterisierung von Mikrosyste-
men. Während das Funktionsverhalten im Wesentlichen mit elektrischen Methoden getestet wird,
ist man bei der Entwicklung, der Fertigung, der Qualitätskontrolle und der Zuverlässigkeitsbewer-
tung bei der Suche nach Ursachen von Funktionsabweichungen auch auf metallographische Unter-
suchungen angewiesen. Auf Grund der geringen geometrischen Abmessungen der mikromechani-
schen Strukturelemente und deren Funktionsschichten ergeben sich besondere Herausforderungen
an die metallographische Präparation und die mikroskopische Charakterisierung der Schliffe. Da
weder mit Methoden der Lichtmikroskopie, der Rasterelektronenmikroskopie oder der Laser-
Scanning-Mikroskopie der dreidimensionale Aufbau von MEMS vollständig erfassbar ist, sind
Schliffe in unterschiedlichen Richtungen erforderlich oder es muss mit Hilfe der Röntgen-
Computertomographie das Volumen hochauflösend dargestellt werden.
et Ions Life Sci
. pp. 219-254.
wal Review of
2 Eigenschaften von Mikrosystemen
tor DL, editors.
Press. pp. 205- I . . . oq . .
n Mikrosystemen werden in der kleinsten möglichen Bauform mechanische Bewegungen in elek-
nsator. Journal trische Signale umgesetzt oder über elektrische Effekte mechanische Bewegungen realisiert. Mikro-
systeme werden im Allgemeinen als MEMS bezeichnet, wobei sich der Begriff aus dem amerikani-
arlin, Stuttgart: schen ableitet und für Micro-Electro-Mechanical-Systems steht. Bild 1 zeigt im Größenvergleich
zu einem Streichholz einen typischen Chip mit einem MEMS für Translationsanwendungen. In Bild
r Structure and 2 sind die wichtigsten Funktionselemente solch eines MEMS im Detail dargestellt. Das sind: die an
Federbänder aufgehängte frei schwingende seismische Masse und die Kammstrukturen zur Signal-
gewinnung bzw. Ansteuerung.
silk-derivatives Bei Sensoranwendungen werden die kapazitiven Änderungen zwischen den Kämmen zur Messung
| of Structural von Lageveränderungen eingesetzt. Bei Aktoranwendungen werden über elektrische Anregung
Kipp-, Translations- oder Rotationsbewegungen realisiert. In Array-Anordnungen, wie z.B. in
A, Jeglitsch F, DMD-Projektionssystemen, müssen mehrere tausend identischer Spiegelplatten für die Bildgenerie-
rung gezielt elektrisch angesteuert werden. Die Laser-Scanning-Abbildung in Bild 3 zeigt den für
die Kippung der 300 nm dicken und 15um x 15um großen Spiegelplatten erforderlichen Mecha-
