Hochempfindliche Folien-Dehnungsmessstreifen auf dem Weg zur technologischen Reife

Abstract

Zusammenfassung Es wird über den Stand der Forschung an hochempfindlichen Folien-Dehnungsmessstreifen berichtet. Die Folien-DMS bestehen aus einer Polyimidfolie, auf welche eine granulare Dünnschicht auf der Basis von Nickel und Kohlenstoff mit einer Schichtdicke von etwa 150 nm aufgesputtert wird. Die k-Faktoren erreichen 20 für die Nickel-Kohlenstoff Version und 10 für eine modifizierte Version aus Nickel-Chrom-Kohlenstoff. Die Strukturierung erfolgt mit einem Ultrakurzzeitlaser, wobei die Laserstrahlung die Schicht lokal abträgt, ohne wesentliche Beeinflussung der Polyimidfolie. Keine photolithographischen Prozesse und Ätzlösungen werden benötigt. In Abhängigkeit der gewählten Geometrie können hohe elektrische Widerstände von bis zu 50 kΩ erzeugt werden. Als einer der letzten Schritte wird eine gegenüber mechanischer und Umwelt-Einflüsse schützende dielektrische Schicht auf die DMS aufgetragen. Der gesamte Herstellungsprozess wird vorgestellt. Muster der neuen Folien-DMS werden auf Kraftsensoren bekannter Geometrie aufgeklebt und charakterisiert. Vorläufige Ergebnisse des Up-scaling-Prozesses mit Messungen der Empfindlichkeiten, der Linearitäts- und Hysteresefehler, der Kriechfehler und der Stabilität bei unterschiedlichen Temperaturen werden präsentiert. Ein Vergleich der hochempfindlichen Folien-DMS mit Metallfolien-DMS rundet die Arbeit ab und weist auf mögliche Anwendungen hin.