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Optimierung einer mikrotechnisch gefertigten abstimmbaren Filterkomponente und Integration in einen Standard-WR10-Hohlwellenleiter

Dassinger, Florian :
Optimierung einer mikrotechnisch gefertigten abstimmbaren Filterkomponente und Integration in einen Standard-WR10-Hohlwellenleiter.
Technische Universität Darmstadt
[Diplom- oder Magisterarbeit], (2010)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Zusammenfassung:

Ziel dieser Diplomarbeit ist die Optimierung und Fertigung einer Filterkomponente für Hohlwellenleiter. Es handelt sich dabei um einen neuartigen Ansatz, der auf seine Machbarkeit untersucht werden soll. Mit Hilfe von zwei beweglichen Blenden, die in einen Hohlleiter verfahren werden, wird ein abstimmbarer Irisfilter realisiert. Die Bewegung der Blenden erfolgt über zwei thermische Kniehebelaktoren. Als Funktionswerkstoff dient der Photoresist SU-8. Das Einsatzgebiet des Filters sind standardisierte WR-10 Rechteck-Hohlwellenleiter mit einer Größe von 2,54 mm x 1,27 mm. Diese finden bei der Übertragung des sogenannten W-Bands von 75 GHz bis 110 GHz Anwendung. Die Filterfrequenz hängt direkt von der Position der Blenden ab. Um eine reproduzierbare Positionierung zu gewährleisten, wird eine thermische Regelung eingesetzt. Aufgrund der Linearität der thermischen Ausdehnung, kann über die Temperatur der Aktoren die Position der Blende eingestellt werden. Für die Beheizung der Kniehebelaktoren werden mehrere elektrothermische Wandlungsprinzipien verglichen. Der Einsatz eines selbst gefertigten Heizmäanders aus Nickel erweist sich dabei als vorteilhaft. Er kann in den mikrotechnischen Fertigungsprozess integriert- und dadurch nahe am Aktor platziert werden. Für die praktische Umsetzung der Filterkomponente werden im Rahmen dieser Arbeit zwei vollständige Maskensätze entworfen und drei prozessiert. Die endgültige Version des Filters wird in zwei UV-Lithografie (UV-LiG)- und einem SU-8 Dickschichtprozess gefertigt. In Prozess 1 werden auf dem FR-4 Substrat galvanisch die Nickelheizmäander abgeschieden. Über diese wird in Prozess 2 eine Opferschicht aus Kupfer galvanisch strukturiert. Im Prozess 3 werden schließlich die 1,27 mm hohen SU-8 Strukturen hergestellt. Dies ist jedoch, aufgrund der filigranen Wandelemente, mit einem konventionellen SU-8 Prozess nicht möglich. Die Kniehebelaktoren und Wandelemente werden daher getrennt voneinander prozessiert und anschließend mit Hilfe eines Steck-Prinzips zusammengefügt. Die Optimierung und Fertigung der Filterkomponente ist somit vollständig abgeschlossen. Für die Integration in einen WR-10 Hohlwellenleiter wird eine Einspannvorrichtung entworfen und in der Werkstatt des Instituts EMK gefertigt. Eine Charakterisierung des Filters steht noch aus.

Typ des Eintrags: Diplom- oder Magisterarbeit
Erschienen: 2010
Autor(en): Dassinger, Florian
Titel: Optimierung einer mikrotechnisch gefertigten abstimmbaren Filterkomponente und Integration in einen Standard-WR10-Hohlwellenleiter
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Zusammenfassung:

Ziel dieser Diplomarbeit ist die Optimierung und Fertigung einer Filterkomponente für Hohlwellenleiter. Es handelt sich dabei um einen neuartigen Ansatz, der auf seine Machbarkeit untersucht werden soll. Mit Hilfe von zwei beweglichen Blenden, die in einen Hohlleiter verfahren werden, wird ein abstimmbarer Irisfilter realisiert. Die Bewegung der Blenden erfolgt über zwei thermische Kniehebelaktoren. Als Funktionswerkstoff dient der Photoresist SU-8. Das Einsatzgebiet des Filters sind standardisierte WR-10 Rechteck-Hohlwellenleiter mit einer Größe von 2,54 mm x 1,27 mm. Diese finden bei der Übertragung des sogenannten W-Bands von 75 GHz bis 110 GHz Anwendung. Die Filterfrequenz hängt direkt von der Position der Blenden ab. Um eine reproduzierbare Positionierung zu gewährleisten, wird eine thermische Regelung eingesetzt. Aufgrund der Linearität der thermischen Ausdehnung, kann über die Temperatur der Aktoren die Position der Blende eingestellt werden. Für die Beheizung der Kniehebelaktoren werden mehrere elektrothermische Wandlungsprinzipien verglichen. Der Einsatz eines selbst gefertigten Heizmäanders aus Nickel erweist sich dabei als vorteilhaft. Er kann in den mikrotechnischen Fertigungsprozess integriert- und dadurch nahe am Aktor platziert werden. Für die praktische Umsetzung der Filterkomponente werden im Rahmen dieser Arbeit zwei vollständige Maskensätze entworfen und drei prozessiert. Die endgültige Version des Filters wird in zwei UV-Lithografie (UV-LiG)- und einem SU-8 Dickschichtprozess gefertigt. In Prozess 1 werden auf dem FR-4 Substrat galvanisch die Nickelheizmäander abgeschieden. Über diese wird in Prozess 2 eine Opferschicht aus Kupfer galvanisch strukturiert. Im Prozess 3 werden schließlich die 1,27 mm hohen SU-8 Strukturen hergestellt. Dies ist jedoch, aufgrund der filigranen Wandelemente, mit einem konventionellen SU-8 Prozess nicht möglich. Die Kniehebelaktoren und Wandelemente werden daher getrennt voneinander prozessiert und anschließend mit Hilfe eines Steck-Prinzips zusammengefügt. Die Optimierung und Fertigung der Filterkomponente ist somit vollständig abgeschlossen. Für die Integration in einen WR-10 Hohlwellenleiter wird eine Einspannvorrichtung entworfen und in der Werkstatt des Instituts EMK gefertigt. Eine Charakterisierung des Filters steht noch aus.

Freie Schlagworte: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Aktor elektrothermisch, Hochfrequenzfilter, Hohlwellenleiter, Mikroelektromechanische Systeme MEMS, SU-8
Fachbereich(e)/-gebiet(e): Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen > Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme
Hinterlegungsdatum: 31 Aug 2011 10:23
Zusätzliche Informationen:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1749

Art der Arbeit: Diplomarbeit

Beginn Datum: 01-06-2010

Ende Datum: 30-11-2010

Querverweis: keiner

Studiengang: Elektrotechnik und Informationstechnik (ETiT)

Vertiefungsrichtung: Mikro- und Feinwerktechnik (MFT)

Abschluss: Diplom (MFT)

ID-Nummer: 17/24 EMKD 1749
Gutachter / Prüfer: Kohlstedt, Dipl. Phys Anika ; Schlaak, Prof. Dr.- Helmut Friedrich
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