Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung der mechanischen Festigkeit und Dichtheit von metallischen Bondschichten mikromechanischer Inertialsensoren

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Um ein zuverlässiges Design metallischer Waferbondverbindungen in der Entwurfsphase zu gewährleisten, sind spezielle Methoden und Werkzeuge erforderlich, die die mechanische Festigkeit und Dichtheit der Bondverbindungen bewerten. Diese Arbeit präsentiert ein Verfahren am Beispiel von Aluminium-Germanium (AlGe) Bondverbindungen. Der verwendete Scherversuchsstand ist ein universeller Schnelltest zur Bestimmung der Inertbruchfestigkeit metallischer Bondstrukturen und ermöglicht die Charakterisierung hochfester metallischer Verbindungen. Der Mikro Chevron (MC-) Test wurde erfolgreich auf ein eutektisches Bondsystem ausgeweitet, um die kritische Energiefreisetzungsrate zu bestimmen, wodurch ein bruchmechanischer Materialkennwert zur Verfügung steht. Die Ermittlung der bruchmechanischen Kennwerte erfordert Kenntnisse über das Deformationsverhalten der Bondverbindung. Mit Nanoindenter-Eindrücken und einer entwickelten Schertesteinrichtung im Rasterelektronenmikroskop können geeignete Ansätze zur Beschreibung der Deformation des Bondmaterials bestimmt werden. Für die schnelle Trennung von dichten und undichten Bondverbindungen eignet sich die optische Verformungsmessung einer dünnen Silizium-Membran. Zudem wird die Gaspermeabilität eines metallischen Bondrahmens untersucht, wobei ein mikromechanischer Resonator als hochauflösender Drucksensor dient. Die neu geschaffene Möglichkeit zur Bestimmung der Gaspermeabilität liefert wichtige M