Integrierte Sensorik für Hochtemperaturumgebungen

Abstract:
Hochtemperaturanwendungen stellen hohe Anforderungen an die hierbei eingesetzten elektrischen Komponenten. Sensorik im Einsatzbereich von 250 °C und mehr ist daher Forschungsgegenstand am Institut für Mikroproduktionstechnik (IMPT). Für den konkreten Anwendungsfall der Magnetfeldsensorik in einem Bohrkopf für Tiefengeothermiebohrungen wurde ein Sensorkonzept entwickelt. Darauf aufbauend wurden Kompatibilitätsuntersuchungen hinsichtlich der thermo-mechanischen Belastbarkeit der Sensorkomponenten durchgeführt. Im folgenden Beitrag wird zunächst das Konzept vorgestellt und anschließend die Validierung der einzelnen Komponenten näher betrachtet. Für diese Untersuchungen wurden Probekörper mit Schichten versehen, wie sie im späteren Bauteil zum Einsatz kommen sollen. In den Versuchen wurden statische Belastungen im Temperaturbereich bis 250 °C und Wechselzyklen mit den Temperaturhaltepunkten -70 °C und 205 °C nach MIL-Standard D durchgeführt. Die Materialpaarungen, die dabei untersucht wurden sind: GMR-Schichtsystem auf SiO2, Polyimid auf SiO2 und In-basierte-Verbindungen zum Bonden des Chips auf Polyimid. Die Untersuchungen verdeutlichen das große Potenzial der gewählten Materialkombinationen für die Entwicklung von Sensoren mit Einsatztemperaturen bis 250 °C.