MEMS-Analyzer (Motion-Analyzer) als Messplatz für Mikroaktoren

Messaufgabe

Der Motion-Analyzer ist in der Lage mit Hilfe von Bildverarbeitung Mikro-Elektro-Mechanische Systeme (MEMS) statisch und dynamisch zu untersuchen. Dabei werden zum aktuellen Projektstand laterale Auslenkungen von Aktoren und deren elektrische Größen aufgezeichnet.

 

Systemstruktur

Der gesamte Messplatz ist aus Einzelkomponenten mit klaren Schnittstellen zusammengesetzt. Dabei zeichnen sich vier große Blöcke ab. In gelb sind alle Komponenten dargestellt, die zum optischen System gehören. Blau stellt die Energieversorgung der Aktoren und die elektrische Messtechnik dar. Mit rot ist die Prüflingpositionierung gekennzeichnet. Und grün markiert sind Steuerrechner und Echtzeitsystem.

 

Gesamtsystem

Als Hardwaregrundlage dient ein Waferprober von Electroglas. Dieser ist entsprechend dem Blockschaltbild zu einem Motion-Analyzer umgerüstet. Der Gesamtaufbau ist dabei im folgenden CAD-Bild verdeutlicht.

 

Leistungsdaten

  • Geometrische Messgrößen: Auslenkung (lateral bzw. in-plane)
  • Elektrische Messgrößen: Spannung, Strom, Widerstand, Leistung
  • Erzielte Messfeldgrößen: 2,4 x 2,4 - 11,7 x 11,7 mm²
  • Mittlere Wiederholgenauigkeit: ‹ 30 nm
  • Optisches Auflösungsvermögen: ‹ 1,15 µm
  • Betriebsfrequenzbereich: statisch bzw. 3,51 mH - 11,52 kHz
  • Statische Kennlinienermittlung
  • Amplituden- und Phasengangermittlung
  • Signalformanalyse
  • Kraftmessung im Bereich von 10 mN bis 1 N

Erweiterungen

Um die Leistungsfähigkeit des Messplatzes gerade im Hinblick auf elektrothermische Aktoren zu steigern, sind einige Erweiterungen des bestehenden Systems geplant:

  • Temperaturmessung  Die Temperatur des Aktors soll über die Dauer des Messvorgangs erfasst werden.
  • Out-of-plane-Messung  Aktorbewegungen aus der Ebene heraus sollen künftig untersucht werden.

Studentische Arbeiten

Im Bereich der Messplatzerweiterung gibt es aktuell offene Opens internal link in current windowStudien- und Diplomarbeiten. Bei Fragen stehe Opens internal link in current windowich gerne zur Verfügung.

 

Kontakt

Technische Universität Darmstadt

Institut für Elektromechanische Konstruktionen

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