Aufbau und Charakterisierung eines CMOS-integrierten Sensorsystems zur Messung von Verformungen

Abstract:
Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss der Montage eines CMOS-integrierten Sensorsystems auf das Sensorverhalten untersucht. Hierzu wurden Sensorchips einerseits mittels eines epoxidbasierten Klebstoffs und andererseits durch reaktives Fügen auf Zugproben aus Edelstahl befestigt, und es wurde der Einfluss des Fügeprozesses auf die Spannungsverteilung im Sensorchip untersucht. An einer Zugprüfeinrichtung wurden für beide Fügevarianten die Sensorkennlinien aufgenommen. Beide Varianten zeigen ein lineares Sensorverhalten, wobei der reaktiv gefügte Sensorchip eine ca. 2,5-fach höhere Empfindlichkeit aufweist. Zur Ermittlung der Dehnungs-Kopplung wurde für beide Fügevarianten die tatsächliche Chipdehnung mithilfe von Dehnmessstreifen ermittelt und in Relation zur Dehnung der Zugprobe gebracht. Der auf diese Weise ermittelte Kopplungsfaktor beträgt beim geklebten Chip etwa 0,18, beim reaktiv gebondeten Chip liegt er mit 0,43 deutlich darüber.