VDI-Förderpreis 2012 für Master-Arbeit von Christian Sander

Direktzugriff

Artikelaktionen

(a) Mikroaufnahme des Drucksensors und (b) eine Finite-Elemente Simulation der Scherspannung in der Siliziumoberfläche bei einem hydrostatischen Druck von p = 1 MPa.

Ein wesentlicher Nachteil von kommerziellen piezoresistiven Drucksensoren ist die geringe Bruchfestigkeit der Siliziummembran. Ein neues Sensorkonzept für hydrostatische Hochdruckmessungen benutzt hierfür einen anodisch gebondeten Silizium-Glas-Aufbau mit Oberflächengräben in der sensitiven Siliziumschicht.
Die Ziele dieser Arbeit beinhalten zum einen die analytische Modellierung und Charakterisierung dieser neuartigen Sensoren bezüglich ihrer Empfindlichkeit. Zum anderen wurden verschiedene Aufbautechniken, mit dem Ziel einen zuverlässigen Einsatz der Sensoren im Automotive-Bereich zu gewährleisten, untersucht. Die Sensoren wurden mit Befestigungsmaterialien auf Epoxid- und Silikonbasis montiert. Ihre Sensitivität und ihr Offsets wurde von 0 bis 600 atm in einem Temperaturbereich von −40 °C bis 180 °C mit Referenzsensoren verglichen. Des Weiteren wurden die Sensoren einer zyklischen thermomechanische Schockbelastung ausgesetzt, um ihre Temperaturwechselbeständigkeit zu untersuchen.
Die Drucksensitivität der Sensoren von 60 µV/V/atm entspricht dem Stand der Technik. Der mit Mikroglasperlen gefüllte Silikonkleber DowCorning 1-4174 gewährleistet eine hervorragende thermomechanische Entkopplung des Sensorelements vom Trägersubstrat und übt keinen messbaren Einfluss auf das Sensorverhalten aus. Auf der Basis der Einzelschritte des in dieser Arbeit vorgeschlagenem und verfolgtem Montageprozesses steht der Umsetzung in einem vollautomatisierten Vorgang nichts mehr im Wege.

Fußzeile

Benutzerspezifische Werkzeuge