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Die Produktion moderner Mikrosysteme stellt besonders hohe Anforderungen an die Reinigungsverfahren: Sie müssen mikrofeine Stäube oder hauchdünne Fettfilme restlos entfernen, ohne die empfindlichen Bauteile anzugreifen. Auf der Productronica in München (9.-12. November) präsentieren Fraunhofer-Forscher neue Reinigungstechniken und Meßsysteme für winzige Verunreinigungen.
Intelligente Mikrosysteme integrieren zunehmend mehr Funktionen und Materialien. Sie werden immer kleiner und komplexer. Aber damit steigen auch die Anforderungen an die Fertigung: Die unterschiedlichen Komponenten der Systeme müssen auf den Mikrometer genau montiert werden. Das erfordert absolut reine Funktions- und Kontaktstellen: Denn schon ein winziges Staubkörnchen oder ein hauchdünner Lack- oder Fettfilm kann die exakte Montage der Bauteile unmöglich machen. Herkömmliche Reinigungsverfahren stoßen hier schnell an ihre Grenzen: Denn, was die eine Komponente säubert, kann die benachbarte schwer schädigen. So kann zum Beispiel die Ultraschallreinigung eines Lagesensors zum Bruch der Schwingungselemente führen. Forscher vom Stuttgarter Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA haben ein neuartiges lokales, laserinduziertes Reinigungsverfahren entwickelt, das Verunreinigungen restlos entfernt, ohne das Material zu schädigen.
Die zu reinigenden Bauteile und Komponenten werden einfach für einige Nanosekunden mit einem kurzwelligen Laser bestrahlt. Der Laser versetzt das Material in Schwingungen, und die mikrofeinen Partikel lösen sich ab. Da die Bestrahlungszeit sehr kurz ist, erwärmen sich das Grundmaterial und die benachbarten Regionen kaum. Das schont die empfindlichen Bauteile. Mit dem Verfahren können aber auch flächige Verunreinigungen wie hauchdünne Fettfilme oder Lackschichten entfernt werden. Der Laser arbeitet äußerst selektiv: Er trägt den Schmutzfilm ab, ohne das Grundmaterial anzugreifen. Eine spezielle Anlage saugt die entfernten Schmutzpartikel ab. So wird verhindert, daß sich mikrofeine Verunreinigungen auf anderen Bauteilen niederschlagen. Das Laserreinigungsverfahren kann in der Mikroelektronik, Mikrosystemtechnik und der Feinwerktechnik eingesetzt werden. Die Forscher haben die Technik bereits erfolgreich angewendet: So wurden zum Beispiel Glasfaser und Nuten von Filmen und Partikeln befreit oder elektrische und mechanische Kontaktflächen gesäubert.
Um festzustellen, ob technische Oberflächen wie zum Beispiel Bleche, Leiterplatten oder Kunststoffgehäuse mit winzigen Stäuben, Abrieb oder Hautschuppen verunreinigt sind, bedarf es leistungsfähiger Überwachungssysteme. Bisher gibt es jedoch noch kein Meßsystem, das schnell und zuverlässig die gesamte Bandbreite technischer Oberflächen auf Verunreinigungen untersuchen kann. Das Problem: Der Kontrast bei den bisher erhältlichen Meßsystemen reicht nicht aus, um zu unterscheiden, ob eine bestimmte Struktur noch zur »rauhen« Oberfläche gehört oder ein Schmutzpartikel ist.
Hier schafft ein neues Meßgerät des IPA, der Surface Contamination Counter, Abhilfe: Es entdeckt sogar nur wenige Mikrometer kleine Schmutzpartikel. Der besondere Trick des Meßsystems: Es arbeitet mit einer extrem flachen Beleuchtung. Der Lichtstrahl wird nahezu parallel zur Oberfläche geführt. So wird die »rauhe« Oberfläche ausgeblendet. Trifft das Licht auf einen Schmutzpartikel, wird es abgelenkt und gestreut. Dieses Streulicht nimmt eine Kamera auf. Mit Hilfe eines automatischen Bildverarbeitungsprogramms können dann die Daten ausgewertet und die Verunreinigungen lokalisiert werden.
Das tragbare Meßgerät besteht aus einer Handkonsole mit einem leistungsstarken Akku und einem Meßkopf, der in jeder beliebigen Lage und Orientierung auf die zu untersuchende Oberfläche aufgesetzt werden kann. Das System ist leicht zu bedienen. Mit dem Gerät können nicht nur Prozeßgeräte, Einhausungen oder Mobiliar auf Reinraumtauglichkeit, sondern auch Bleche auf Lackeinschlüsse untersucht werden.
Die neuen Reinigungsverfahren und Meßsysteme werden auf dem Themenstand der Fraunhofer-Gesellschaft »Produzieren von Mikrosystemen und Elektronik-Bauteilen« in Halle B6, Stand 405, vorgestellt.
Birgit Niesing
Ansprechpartner:
Ralf Grimme
Telefon 07 11/9 70-11 80, Telefax 07 11/9 70-10 07
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Nobelstraße 12, D-70569 Stuttgart
email: rlg@ipa.fhg.de
Criteria of this press release:
Economics / business administration, Mechanical engineering
transregional, national
Research projects, Research results
German
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