Prozesstechnologie zur Herstellung mikrotechnischer Komponenten im Verbundwerkstoffsystem Silizium-SU-8

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die der Prozesstechnologie im Verbundwerkstoffsystem SiliziumlSU-8 als neuartiger Werkstoff zur Herstellung mikrotechnischer Bauteile für unterschiedliche Anwendungen unter verschiedenen funktionellen Anforderungen entwickelt. Die grundsätzliche Eignung dieser beiden Materialien für den Einsatz in einer mikrotechnischen Fertigungsumgebung ergibt sich aus der Analyse des Werkstoffverhaltens der jeweiligen Einmaterialsysteme und beweist sich an Hand der Vielfalt von Mikrokomponenten, die mit diesen Materialien aufgebaut sind und sich im praktischen Einsatz bewährt haben. Im Verlauf der Untersuchungen der materialspezifischen Besonderheiten zeigten sich auch die Grenzen für den Einsatz dieser Einmaterialsysteme, da die Werkstoffeckdaten nicht oder nur in geringem Umfang verändert werden können, sich aber in den Herstellungsprozessen technisch bedingte Grenzen für bestimmte Strukturabmessungen ergeben. Im Zuge dieser Analyse wurden Wünsche für die Erweiterung von Materialeigenschaften zur Herstellung von Mikrobauteilen mit Elementeigenschaften, die sich in den klassischen Materialsystemen nicht erzeugen lassen, ausgearbeitet. Unter den Elementeigenschaften die durch den Einsatz des Verbundwerkstoffsystem SiliziumlSU-8 in besonders ausgeprägtem Maße verändert werden können, finden sich die mechanische Festigkeit bzw. Nachgiebigkeit aber auch Dämpfungseigenschaften. Die Auswirkungen der Veränderung dieser Elementeigenschaften auf das gesamte Bauteilverhalten wurde an Hand zweier Mikrokomponenten, einem Biegebalkensystem und einer Koppelmembran, beispielhaft untersucht und aufgezeigt. Durch die Erstellung eines Verbundwerkstoffes verändert sich das gesamte mechanische System der Komponente oder einzelner Elemente. Ebenfalls an diesen Beispielanwendungen wurden Methoden und Verfahren zur Gestaltung mehrschichtiger Komponenten und Elemente aufgezeigt. Auf der Grundlage dieser Voruntersuchungen wurden dann detaillierte Prozesspläne aufgestellt, deren Tauglichkeit sich mit der Umsetzung in der Fertigung realer Bauteile nachweisen ließ. Die messtechnische Untersuchung dieser Bauteile zeigte dann die Auswirkungen und die Vorzüge des Verbundwerkstoffes im Vergleich zu Elementen im Einmaterialsystem. Den Abschluss der Arbeit bildet die Vorstellung und Untersuchung eines Mikrosystems, das aus den beiden, in den Musterprozessen hergestellten, Verbundmaterialkomponenten aufgebaut worden ist.