Winterstein, Thomas (2010)
Optische Ablenkeinrichtung auf Basis eines Wanderkeil-Antriebes mit galvanisch abgeschiedener Nickel-Elektrode.
Technische Universität Darmstadt
Diplom- oder Magisterarbeit, Bibliographie
Kurzbeschreibung (Abstract)
Zusammenfassung:
Thema dieser Arbeit ist die Entwicklung eines elektrostatischen Wanderkeil-Aktors zur Ablenkung eines punktförmigen Lichtsignals. Charakteristisch für einen Wanderkeil-Aktor ist ein variabler Elektrodenspalt:
Die bewegliche Elektrode des Aktors ist seitlich auf dem Dielektrikum der Basiselektrode verankert und horizontal weggekrümmt. Anlegen der Steuerspannung lässt die verspiegelte bewegliche Elektrode auf dem Dielektrikum abrollen. Der Aktor schließt und lenkt das Lichtsignal ab.
Die optische Ablenkeinrichtung soll in Oberflächenmikromechanik gefertigt werden. Zur Auslegung der Aktorgeometrie wird in einem Modell die Steuerspannung des Aktors in Beziehung zur Geometrie gebracht:
Die gekrümmte Elektrode wird als elastostatischer Biegebalken modelliert, auf den die elektrostatische Kraft als Streckenlast wirkt. Hieraus ergeben sich Eigenschaften und Dimensionen der Funktionsschichten des Aktors. Das erarbeitete Prozeßkonzept ist im Mikrotechniklabor des Instituts EMK umgesetzt:
Auf ein Silizium-Substrat wird eine Basiselektrode aufgesputtert (50 nm). Ein hierauf gesputtertes Dielektrikum aus Siliziumoxid (200 nm) isoliert die Basiselektrode. Die bewegliche Elektrode wird aus Nickel galvanisch abgeformt. Die Abscheidung bei zwei unterschiedlichen Stromdichten erzeugt einen Gradienten intrinsischer Spannungen. Dieser bewirkt die charakteristische Krümmung der beweglichen Elektrode. Eine Chrom-Opferschicht (20 nm) dient zur Freistellung. Die Oberfläche der galvanisch abgeschiedenen Elektrode weist geringe optische Eigenschaften auf. Sie wird durch eine Schicht des Photoresists SU-8 (75 µm) eingeebnet und mit Aluminium verspiegelt. Dies erzeugt einen Reflektionsfaktor von > 80 %. Auf dem Substrat werden Aktoren mit verschiedenen Geometrien gefertigt. Tabelle I zeigt exemplarisch die wichtigsten Kenndaten des Aktors.
* Dielektrikum: 205nm
* Aktordicke: 9,5µm
* Aktorlänge: 3020µm
* Aktorbreite: 486µm
* Auslenkung: 616µm
* Intrinsische Spannungen: Δp = 140MPa
Mit dem gewählten Prozesskonzept lassen sich Aktoren fertigen und freistellen, sind jedoch nicht funktionsfähig. Die Basiselektrode ist durch Unterätzung dekontaktiert. Das Prozesskonzept bleibt anzupassen. In einem Vorversuch konnte die Funktion der oben genannten Aktorgeometrie bei 45V Steuerspannung nachgewiesen werden.
| Typ des Eintrags: | Diplom- oder Magisterarbeit |
|---|---|
| Erschienen: | 2010 |
| Autor(en): | Winterstein, Thomas |
| Art des Eintrags: | Bibliographie |
| Titel: | Optische Ablenkeinrichtung auf Basis eines Wanderkeil-Antriebes mit galvanisch abgeschiedener Nickel-Elektrode |
| Sprache: | Deutsch |
| Referenten: | Schlosser, Dipl.-Ing. Michael ; Schlaak, Prof. Dr.- Helmut Friedrich |
| Publikationsjahr: | 4 Januar 2010 |
| Zugehörige Links: | |
| Kurzbeschreibung (Abstract): | Zusammenfassung: Thema dieser Arbeit ist die Entwicklung eines elektrostatischen Wanderkeil-Aktors zur Ablenkung eines punktförmigen Lichtsignals. Charakteristisch für einen Wanderkeil-Aktor ist ein variabler Elektrodenspalt: Die bewegliche Elektrode des Aktors ist seitlich auf dem Dielektrikum der Basiselektrode verankert und horizontal weggekrümmt. Anlegen der Steuerspannung lässt die verspiegelte bewegliche Elektrode auf dem Dielektrikum abrollen. Der Aktor schließt und lenkt das Lichtsignal ab. Die optische Ablenkeinrichtung soll in Oberflächenmikromechanik gefertigt werden. Zur Auslegung der Aktorgeometrie wird in einem Modell die Steuerspannung des Aktors in Beziehung zur Geometrie gebracht: Die gekrümmte Elektrode wird als elastostatischer Biegebalken modelliert, auf den die elektrostatische Kraft als Streckenlast wirkt. Hieraus ergeben sich Eigenschaften und Dimensionen der Funktionsschichten des Aktors. Das erarbeitete Prozeßkonzept ist im Mikrotechniklabor des Instituts EMK umgesetzt: Auf ein Silizium-Substrat wird eine Basiselektrode aufgesputtert (50 nm). Ein hierauf gesputtertes Dielektrikum aus Siliziumoxid (200 nm) isoliert die Basiselektrode. Die bewegliche Elektrode wird aus Nickel galvanisch abgeformt. Die Abscheidung bei zwei unterschiedlichen Stromdichten erzeugt einen Gradienten intrinsischer Spannungen. Dieser bewirkt die charakteristische Krümmung der beweglichen Elektrode. Eine Chrom-Opferschicht (20 nm) dient zur Freistellung. Die Oberfläche der galvanisch abgeschiedenen Elektrode weist geringe optische Eigenschaften auf. Sie wird durch eine Schicht des Photoresists SU-8 (75 µm) eingeebnet und mit Aluminium verspiegelt. Dies erzeugt einen Reflektionsfaktor von > 80 %. Auf dem Substrat werden Aktoren mit verschiedenen Geometrien gefertigt. Tabelle I zeigt exemplarisch die wichtigsten Kenndaten des Aktors. * Dielektrikum: 205nm * Aktordicke: 9,5µm * Aktorlänge: 3020µm * Aktorbreite: 486µm * Auslenkung: 616µm * Intrinsische Spannungen: Δp = 140MPa Mit dem gewählten Prozesskonzept lassen sich Aktoren fertigen und freistellen, sind jedoch nicht funktionsfähig. Die Basiselektrode ist durch Unterätzung dekontaktiert. Das Prozesskonzept bleibt anzupassen. In einem Vorversuch konnte die Funktion der oben genannten Aktorgeometrie bei 45V Steuerspannung nachgewiesen werden. |
| Freie Schlagworte: | Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Abscheideparameter Galvanik, Aktor elektrostatisch, Beschichten galvanisch, Dielektrische Materialien, Oberflächenmikromechanik, Spannung mechanische |
| ID-Nummer: | 17/24 EMKD 1720 |
| Zusätzliche Informationen: | EMK-spezifische Daten: Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate, Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1720 Art der Arbeit: Diplomarbeit Beginn Datum: 08-06-2009 Ende Datum: 04-01-2010 Querverweis: 17/24 EMKD 1577, 17/24 EMKDIS60 Studiengang: Elektrotechnik und Informationstechnik (ETiT) Vertiefungsrichtung: Mikro- und Feinwerktechnik (MFT) Abschluss: Diplom (MFT) |
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): | 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen (aufgelöst 18.12.2018) 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme |
| Hinterlegungsdatum: | 05 Sep 2011 14:04 |
| Letzte Änderung: | 05 Mär 2013 09:53 |
| PPN: | |
| Referenten: | Schlosser, Dipl.-Ing. Michael ; Schlaak, Prof. Dr.- Helmut Friedrich |
| Export: | |
| Suche nach Titel in: | TUfind oder in Google |
 |
Frage zum Eintrag |
Optionen (nur für Redakteure)
 |
Redaktionelle Details anzeigen |
Drucken
Impressum