Verformungsmessung von Mikrosystemen bei hohen Temperaturen mit ESPI, DIC und Holographie

Zur Analyse von Belastungen auf Mikrosystemen bei Hochtemperatur-Betrieb wird eine robuste, hoch präzise und zuverlässige Messtechnik benötigt. Optische Methoden zur Form- und Dehnungserfassung sind Werkzeuge zur Erfassung der Belastungswirkung. Unter Verwendung eines speziell konstruierten Vakuum-Messaufbaus konnten Bauteilverformungen mittels Elektronische Speckle-Interferometrie (ESPI) und die Grauwertkorrelation (DIC) bis 500 °C gemessen werden. Störende Einflüsse durch Luftverwirbelungen und Starrkörperverschiebungen, hervorgerufen durch Hochtemperatur, wurden weitestgehend kompensiert. Ein glasgelöteter Test-Chip auf Al2O3 Substrat wurde Schrittweise bis 500 °C erhitzt und die Out-of-Plane Verformung der Chipoberfläche gemessen. Die mittlere Chip-Verformung betrug 4,5 µm. Die Ergebnisse von DIC und ESPI sowie erste Messergebnisse der digitalen Mehrwellenlängen-Holographie zeigen eine gute Übereinstimmung. Abschließend wurden die vorgestellten Methoden vergleichen bezüglich ihrer Eignung zur Belastungsanalyse bei Hochtemperatur bewertet.