Entscheidungsträger aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik zeigen, wie in Deutschland auch zukünftig noch konkurrenzfähig für den globalen Markt produziert werden kann. Gemäß der Leitidee des Produktionstechnischen Zentrums Hannover steht die ganzheitliche Betrachtung der technologischen Prozesskette von der Entwicklung über die Fertigung bis hin zur Montage kompletter Produkte im Fokus der Diskussion.
Aktualisiert: 2019-10-17
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MAMMOS (Magnetic Amplifying Magneto Optical System) ist ein magneto-optisches Aufzeichnungsverfahren, welches durch ein zweilagiges Speichermedium besonders hohe Aufzeichnungsdichten verspricht. Während in der unteren Speicherschicht sehr kleine Bitzellen gespeichert werden, erfolgt beim Lesen eine Übertragung der auszulesenden Bits in die obere Speicherschicht. Hierbei kommt es bei der Übertragung zu einer Vergrößerung der Domänen, welche die Auslesbarkeit erleichtert. Sowohl zum Schreiben als auch zum Lesen der Daten wird eine Mikrospule benötigt, die gestattet, ein magnetisierendes Feld zu erzeugen und gleichzeitig durch ihre Mitte einen Laserstrahl passieren zu lassen. Das Schreiben erfolgt mittels magnetischer Feldmodulation. Hierzu muss die Mikrospule eine geringe Induktivität aufweisen, um die gewünschte Aufzeichnungsfrequenz von 1 MHz (1 Mbit/s) zu erzielen. Um die Domänenvergrößerung zu ermöglichen, liefert die Mikrospule während des Leseprozesses ein Stützfeld. Diese Arbeit beschreibt die Fertigung und Charakterisierung der Mikrospule. Besondere Herausforderungen waren die Fertigung auf einem 100 µm dünnen Glassubstrat sowie die Einbringung der notwendigen Durchkontaktierungen in das Substrat.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Der von Peter Grünberg im Forschungszentrum Jülich 1988 entdeckte Giant Magnetoresistive (GMR) Effekt tritt in Nanoschichtsystemen aus elektrisch leitenden magnetischen und nicht magnetischen Einzelschichten auf, deren Dicke weit unter der freien Weglänge der Elektronen liegt. Er beruht auf spinabhängigen Streueffekten und gestattet die Messung magnetischer Felder. Solch ein Sensor wird als Spin Valve bezeichnet, für seinen Aufbau werden antiferromagnetische, ferromagnetiosche und diamagnetische Leiter benötigt.
Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur Erforschung der Fertigungstechnologie für Spin Valve Sensoren. Untersucht werden insbesondere Schichtsysteme, die eine Austauschkopplung zwischen einer antiferromagnetischen und einer ferromagnetischen Nanoschicht aufweisen. Die Erzeugung einer solchen Struktur ist Voraussetzung für den Aufbau eines GMR-Schichtsystems, sowie eines kompletten Spin Valve Sensors.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Ein wichtiger Bestandteil elektromagnetischer Aktoren sind Flussführungen aus weichmagnetischen Materialien. Diese Komponenten können zu einer Erhöhung der Leistungsfähigkeit durch Verringerung der Widerstände des magnetischen Kreises beitragen oder sogar essentiell für die Funktionsweise sein, indem sie eine gezielte Führung des magnetischen Flusses ermöglichen. Für die Auslegung und Simulation solcher Aktoren ist es daher von großer Wichtigkeit, dass die magnetischen Eigenschaften solcher Komponenten zur Verfügung stehen.
Für die Fertigung von elektromagnetischen Mikroaktoren ist die Herstellung von Flussführungsstrukturen durch galvanische Abscheidung ein gängiges Verfahren. Als genutztes Material ist CoFe auf Grund der großen Sättigungs¬flussdichte Bs von großem Interesse.
In dieser Arbeit wird die Optimierung weichmagnetischer Eigenschaften und Charakterisierung von Flussführungsstrukturen vorgestellt. Im ersten Teil wird die Entwicklung eines galvanischen Abscheide¬prozesses von CoFe dargestellt mit dem Ziel optimierter Eigenschaften. Der zweite Teil stellt die Herausforderungen bei der Anwendung des VSM-Messverfahrens auf Komponenten von Mikro-Magnetkreisen dar und es erfolgt die Weiterentwicklung des nötigen Korrektur¬verfahrens unter Berücksichtigung des Einflusses entmagnetisierender Felder. Auf Basis dieser zwei Teile erfolgt schließlich die Charakterisierung der Magnetkreiskomponenten.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Zur Kalibrierung von Rasterkraftmikroskopen (RKM) bedarf es geeigneter Rauheitsnormale. Ziel der vorliegenden Arbeit ist, am Prinzip der Raunormale für das Tastschnittverfahren angelehnte Nano-Raunormale zu schaffen. Sie weisen gerichtete Profile auf, also Profile, die senkrecht zur Messrichtung konstant sind. Das in Messrichtung liegende Profil dient der Kalibrierung und wiederholt sich damit die Messung vom Startpunkt unabhängig ist. Entwickelt werden Nano-Raunormale mit einem Mittenrauwert Ra von 20 nm und Ra von 5 nm. Letzteres eignet sich besonders gut zum Einsatz im RKM, da es einen besonders kleinen Messbereich aufweist, der dem geringen Messbereich typischer RKM angepasst ist. Für die Nano-Raunormale werden zwei Konzepte verfolgt, eins mit und eins ohne Profilwiederholung. Für ein Ra von 20 nm wird eine Profilwiederholung angestrebt, bei einem Ra von 5 nm wird ein neues Konzept ohne Profilwiederholung entwickelt und verfolgt. Zur Fertigung der Nano-Raunormale wird das Nanoschleifen eingesetzt. Hierzu wird ein Werkzeug entwickelt und gebaut sowie die Arbeitsscheibe zur Fertigung der Nano-Raunormale angepasst. Ein geeigneter Werkstoff für die Nano-Raunormale wird ermittelt. Mit Hilfe von DoE wird das Nanoschleifen dahingehend untersucht die Prozessparameter zu bestimmen mit denen gerichtete Profile mit den zwei angestrebten Mittenrauwerten erzeugt werden können. Die so erzeugten Profile werden hinsichtlich ihrer Profilwiederholung bzw. Eignung für das neue Konzept der Nano-Raunormale analysiert. Um diese Analyse durchzuführen werden Auswerteverfahren entwickelt,die auf Kreuzkorrelation basieren.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Chemisch-Mechanisches Polieren (CMP) kommt bei Mikrosystemen zum Einsatz, um Wafer zu planarisieren, deren Oberfläche aus zwei Werkstoffen besteht. Dabei weist die Oberfläche meist kleine Strukturen aus einem Werkstoff auf, die in einem Grundwerkstoff eingebettet sind. Bei rein spaneneder Bearbeitung treten auf Grund von Unterschieden in Härte und E-Modul Stufen an den Grenzen beider Werkstoffe auf. Das CMP von Mikrosystemen ermöglicht eine koplanare Bearbeitung durch Kombination von spanenden, stoffändernden und abtragenden Verfahren. CMP kommt schon seit längerem in der Halbleitertechnik zum Einsatz. An diese Prozesse lehnt sich auch das CMP für Mikrosysteme an. Um das Prozessverständnis zu erweitern und beim CMP von Wekstoffverbunden optimale Ergebnisse zu erzielen, sind grundlegende Untersuchungen und Modellierung erforderlich. Ein erster Schwerpunkt zur Entwicklung eines CMP-Modells ist die Modellbildung für Einzelwerkstoffe. Überlegungen zur mechanischen Trennrate, der Anpassung der Stoffeigenschaften und des chemischen Abtrags führen zu einer Modellbildung des gesamten chemisch-mechanischen Trennmechanismus für einen Werkstoff. Die Verifizierung dieses Modells erfolgt durch experimentelle Untersuchungen. Die so gewonnenen Erkenntnisse fließen in eine Modellbildung für einen Werkstoffverbund ein. Dabei kommen als weitere Parameter die Kontaktverhältnisse hinzu. Diese hängen stark von der Größe der Schichtstrukturen ab, die in der aus dem Grundwerkstoff bestehenden Oberfläche eingebettet sind. Die Berücksichtigung der Schichtstrukturgröße erfolgt mittels eines FEM-Modells. Damit liegt ein Gesamtmodell vor, welches gestattet, die lokale Planarisierung zu beschreiben. Experimentelle ntersuchungen verifizieren dieses Gesamtmodell. Globale Planarisierung ist die Einhaltung von Dicken vom Grundmaterial und Schichtstrukturen auf Waferniveau. Grundlegende Untersuchungen zur globalen Planarisierung hierzu schließen die Arbeit ab.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Das Wirbelstrom-Messverfahren wird in vielen technischen Anwendungen eingesetzt. Die Forderung nach hoher Auflösung führt unter anderem zur Verkleinerung der Sensorabmessungen. Hierfür bietet die Dünnfilmtechnik als eine der Fertigungstechnologien die Möglichkeit zur Miniaturisierung der Sensorgeometrie. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Entwurf von Wirbelstromsensoren in Dünnfilmtechnik zur Abstandsmessung. Dabei stehen Modellierung und Simulation im Vordergrund. Zwei Methoden zur Erfassung des Messsignals werden verfolgt. Eine Methode basiert auf dem induktiven Messprinzip. Bei diesem Messprinzip wird das aus Erregerfeld und Feld der Wirbelströme bestehende magnetische Wechselfeld durch elektromagnetische Induktion in ein elektrisches Messsignal umgewandelt. Das zweite Messprinzip beruht auf Erfassung des magnetischen Wechselfeldes durch Magnetfeldsensoren.
Aktualisiert: 2019-10-17
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