Prof. Dr.-Ing. habil. Arnim Nethe

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Schriftenreihe Prozessmodelle - Band 3

		Martin Bothen Mikro-Abrasives-Druckluftstrahlen zum Abtragen sprödbrechender Materialen der Mikrosystemtechnik Berlin, Verlag Dr. Köster, 2000 ISBN 3-89574-382-8
Das Mikro-Abrasive-Druckluftstrahlen ist ein Fertigungsverfahren, bei dem feinkörniges Strahlmittel mittels Druckluft auf fast Schallgeschwindigkeit beschleunigt und gezielt zum Aufprall auf die zu bearbeitende Substratoberfläche gebracht wird, um somit Material abzutragen. In der Dissertation „Mikro-Abrasives-Druckluftstrahlen zum Abtragen sprödbrechender Materialien der Mikrosystemtechnik" von Dr.-Ing. M. Bothen wird die Einsatzmöglichkeit des aus dem Maschinenbau bekannten Reinigungsverfahrens „Sandstrahlen" zur Strukturierung von Chips in der Mikrosystemtechnik systematisch untersucht. Durch Vergleich von Experiment und Theorie ist es gelungen den Abtragsmechanismus beim Aufprall hochbeschleunigter Massepartikel zu erfassen. Die Analyse des Wirkmechanismus vom einzelnen Korn beim Aufprall auf die Substratoberfläche und der Konzentrationsverteilung des Strahlmittels im Druckluftstrahl sowie die Kombination von beidem ermöglichte die Aufstellung eines Prozeßmodells für das Mikro-Abrasive-Druckluftstrahlen. Sehr vereinfacht werden konnte das Prozeßmodell, indem der Gültigkeitsbereich der Prozeßparameter auf das Abtragen von sprödbrechenden Materialien begrenzt wurde. Mit dem Prozeßmodell ist es möglich aus nur wenigen experimentellen Meßwerten heraus das Verfahren für die Computersimulation im Sinne gewünschter profilbildender Strukturierungstechniken einzusetzen. In der Dissertation beschriebene Anwendungsbeispiele sind das Bohren von Löchern, Strahlen von Nuten, Schaffen von Freiräumen, Kantenstrahlen, Abtragen von Oberflächenschichten, Trennen von Verbundmaterialien und das Vereinzeln von Mikrostrukturen aus einem Waferverbund. Die industrielle Einsetzbarkeit dieses Verfahrens in der Mikrosystemtechnik ist nachgewiesen und auch die Möglichkeiten, durch Kombination des Mikro-Abrasiven-Druckluftstrahlens mit lithographisch hergestellten Fenstern die Fertigungsgenauigkeit und Kantenschärfe zu steigern sowie durch nachträgliches naßchemisches Ätzen die durch das Strahlen verursachten Mikroschädigungen und Oberflächenrauhigkeiten zu reduzieren. Verwendet werden Düsen mit Öffnungen bis herab zu 250 µm. Als abtragende, harte Strahlmittel kommen Aluminiumoxid und Siliziumkarbid in Korndurchmessern von 10 µm bis 80 µm zum Einsatz.