Dr. Frank Burmeister, Marvin Feuerhelm

Nur wenige Mikrometer dünne Schutz- und Funktionsschichten auf PVD- und CVD-Basis sind in vielen Anwendungen nicht mehr wegzudenken, z.B. als Permeationsbarrieren, zur Lebensdauersteigerung von Lagern und Dichtungen, bei Formgebungsprozessen als auch in der Mikroelektronik, Optik und Medizintechnik. Dabei müssen die Schichten jeweils auf den Anwendungsfall angepasst werden und nicht nur Forderungen zur Funktionalität erfüllen, sondern auch den bauteiltypischen Belastungen, z.B. Temperaturwechselbelastungen, standhalten. Dies erfordert i.d.R. umfangreiche Vortests und längere Phasen der Schichtentwicklung. Den Mitarbeitern des MikroTribologie Centrums µTC ist es nun gelungen, eine Methode zum Hochdurchsatzscreening von Schichten zu erarbeiten, die Entwicklungszeiten erheblich abkürzen kann und mit einer Messung sehr viele Informationen über ein breites Belastungsspektrum bereitstellt.

Dazu wurde mikrolithografisch ein kammähnliches Bauteil mit unterschiedlich langen Biegebalken aus Silizium gefertigt und mittels Magnetronsputtern mit einer 1 µm-dicken Al-Schicht versehen. Danach wurden die einzelnen Biegebalken in ihrer Resonanz angeregt und in Schwingungen versetzt. Auf diese Weise wird eine zyklische Dehnungsermüdung aufgebracht mit den höchsten Dehnungen (~ 0,18) nahe der Einklemmstelle und den geringsten Dehnungen am Biegebalkenende (vgl. Abb. 2) [1]. 

_{[1] Quelle: Burger, S.; High Cycle Fatigue of Al and Cu Thin Films by a Novel High-Throughput Method, Karlsruher Institut für Technologie KIT, Karlsruhe (2013) Link}

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