Mikrogreifer und aktive Mikromontagehilfsmittel mit integrierten Antrieben

Durch den laufenden Fortschritt in der Mikroelektronik und der Mikromechanik werden die Komponenten hybrider Mikrosysteme immer kleiner und oftmals empfindlicher. Die Handhabung dieser Submillimeter großen Einzelteile und die Montage zu komplexen Gesamtsystemen sind und bleiben eine besondere Herausforderung an die Aufbau- und Verbindungstechnik. Für diese steigenden Anforderungen im Bereich der Präzisions-Mikromontage wurden im Rahmen dieser Arbeit verschiedene mechanisch klemmende Mikrogreifer entworfen und deren Fertigungsprozesse hinsichtlich Batch-Fähigkeit optimiert. Je nach Handhabungsaufgabe kann zwischen Greifern mit unterschiedlichem Design, Material und Antrieb gewählt werden. Die Spanne möglicher Greifobjektgrößen reicht dabei von ca. I um bis 500 um. Zu den Antriebsprinzipien gehören unter anderem solche auf Basis von Formgedächtnislegierungen, deren Metallfolienaktoren mittels Ätz- oder Lasertechnik strukturiert und anschließend auf Waferlevel weiterprozessiert werden. Pneumatische Mikrozylinder bilden faltenbalgähnliche Kolbenstrukturen, die durch Anlegen von Über- oder Unterdruck die Greifergetriebe antreiben. Als drittes Antriebsprinzip wird die thermische Ausdehnung elektrisch beheizter Siliziumstrukturen genutzt, um Getriebemechaniken zu bewegen. Als Basismaterialien für die kinematischen Strukturen kommen hauptsächlich SV-8 Polymer und Silizium zum Einsatz. Neben festen Aktor-Getriebe-Kombinationen wurde auch ein Baukastensystem zur flexiblen Anpassung der Greifer an die Handhabungssituation entwickelt.