Definierte Legierungsabscheidungen für die Mikrosystemtechnik. - In: ZVO Oberflächentage 2006, ISBN 978-3-9806061-6-5, (2006), insges. 15 S.
Die heutige Mikrosystemtechnik des 21. Jahrhundert verlangt immer mehr nach Werkstoffen vor allem Legierungen mit definiert einstellbaren Zusammensetzungen und Eigenschaften. Bei der Herstellung dieser Legierungen ist nicht nur die hohe Reproduzierbarkeit eine Forderung sondern auch deren schnelle Fertigung. Dabei muss man besonders die Beschichtungszeit und Beschichtungstemperatur berücksichtigen, da die hohe Präzision bzw. Legierungszusammensetzung möglichst über die gesamte Bauteilhöhe von mehreren 100 æm bis him zu wenigen mm erhalten bleiben sollte. In diesem Beitrag werden die Probleme und Lösungsvorschläge zur Fertigung von Mikrobauteilen aus Legierungen des anormalen Legierungssystems von Nickel Eisen dargelegt. Das System zeichnet sich besonders durch die starke Abhängigkeit der Legierungszusammensetzung von der Diffusionsschichtdicke aus.
Abscheidung von Palladium und Palladiumlegierungen mit hohen Schichtdicken für die Mikrosystemtechnik. - In: Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde, (2006), S. 211-225
Die Abscheidung von Metallen und Legierungen in Mikrostrukturen erfordert meist eine Schichtdicke größer als 100 [My]m, die der Strukturhöhe entspricht. Für die Nutzung von Edelmetallen in Mikrosystemen ist die Abscheidung von spannungsarmen, rissfreien, porenfreien und duktilen Schichten notwendig. Da die kommerziell abgeschiedenen Edelmetallschichten nur bis etwa 10 [My]m qualitätsgerecht abgeschieden werden können, sind geeignete Zusätze und Variation der Abscheidungsbedingungen erforderlich, um mikrosystemtaugliche Elektrolyte zu entwickeln. Charakterisierung der Schichteigenschaften, Parameter der Abscheidungstechnologie und Anwendungsbeispiele werden aufgegührt. Erste Ergebnisse werden vorgestellt und diskutiert.
Vergleichende Untersuchung elektrochemischer und gravimetrischer Methoden zur Korrosionsgeschwindigkeitsbestimmung von Eisen, Kupfer und Zink in wässrigen Medien. - In: Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde, (2006), S. 203-210
Da im Verlauf der Korrosionsforschung verschiedene Methoden der Korrosionsgeschwindigkeitsmessung entwickelt wurden und sich bis heute keine dieser Messungen als die bessere oder genauere durchsetzen konnte, werden in der aktuellen Literatur diese verschiedenen Methoden mit ihren Ergebnissen parallel veröffentlicht. Die Aufgabenstellung dieser Arbeit ist die vergleichende Untersuchung zweier ausgewählter Verfahren der Korrosiongeschwindigkeitsprüfung und die spätere Diskussion der hierbei ermittelten Ergebnisse. Zum Vergleich wurden die beiden dominierenden Verfahren der Messung der Korrosionsgeschwindigkeit herangezogen. Durch einen Langzeittest mit in verschiedenen Medien eingetauchten Proben aus Fe, Cu und Zn konnte nach bestimmten Zeitabständen der Masseverlust der Probe gravimetrisch ermittelt werden. Die Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkeit durch elektrochemische Methoden aus der Stromdichtepotenzialkurve und die darauf folgende Berechnung des Polarisationswiderstandes ermöglichten den Vergleich und die Bewertung der beiden Methoden zur Messung der Korrosion.
Untersuchung von chemisch abgeschiedenen nanoskaligen Nickeldispersionsschichten. - In: Galvanotechnik, ISSN 0016-4232, Bd. 96 (2005), 5, S. 1214-1224
Polytype control and properties of AlN on silicon. - In: Physica status solidi, ISSN 1610-1642, Bd. 2 (2005), 7, S. 2199-2203
http://dx.doi.org/10.1002/pssc.200461579
Naturwissenschaftliche und technische Grundlagen von Brennstoffzellen. - In: Konferenz Wasserstoff und Brennstoffzellen, (2005), insges. 6 S.
Herstellung und Eigenschaften von Nickeldispersionswerkstoffen mit nanoskaligen Oxidkeramikpartikeln, 2005. - Online-Ressource (PDF-Datei: 148 S., 11,7 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2005
Parallel als Druckausg. erschienen
Der Fortschritt in der Mikrotechnik fordert die Entwicklung neuer funktioneller Werkstoffe für die Erweiterung der technischen Einsatzfelder von Mikrobauteilen bei vertretbaren Kosten. Die Mitabscheidung von nanoskaligen Partikeln bei der galvanischen Beschichtung kann diese Weiterentwicklung fördern. Die vorliegende Arbeit liefert hierzu einen Beitrag mit oxidkeramischen Partikeln aus Al2O3 und TiO2. Der Primärteilchendurchmesser der zusammen mit einem konventionellen Watts-Nickelelektrolyten abgeschiedenen Partikel liegt im Bereich von 10 bis 30 nm. Für die galvanischen Prozesse wurde eine spezielle Laboranlage konzipiert. Theoretische Überlegungen zu den Mechanismen des Partikeltransports in Elektrolyten und den hydrodynamischen Bedingungen während der Abscheidung führten zu einer Modellvorstellung über die Konzentrationsverhältnisse der Partikel bei fortschreitender Dispersionsabscheidung in tiefe Mikrostrukturen. Der Einbau von nanoskaligen Partikeln bei der Abscheidung in Strukturen mit hohen Aspektverhältnissen konnte in der modellhaft vorhergesagten Größenordnung nachgewiesen werden. Das Verhalten der nanoskaligen Partikel in Abhängigkeit von der Konzentration der Bestandteile eines Watts-Nickelelektrolyten wurde untersucht. Zur Messung des mittleren Teilchendurchmessers und des Zetapotentials kam ein "Malvern Zetasizer 3000HS(r)" zum Einsatz. Insbesondere Nickelsulfat führt schon bei geringsten Konzentrationen zu einem verstärkten Agglomeratwachstum. Eine Messmethode zur schnellen und einfachen Bewertung der Einbaurate von Partikeln mit der Photonenkorrelationsspektroskopie (PCS) ist entwickelt und verifiziert worden. Der Einfluss der Anwesenheit von Partikeln auf die Kristallisation, die inneren Spannungen und Textur der abgeschiedenen Nickelschichten wurde mit verschiedenen Methoden wie z.B. Streifenkontraktometer, Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Röntgendiffraktometrie (XRD) untersucht. Ausgehend von Partikeln konnten Zwillingskristalle beobachtet werden, die möglicherweise durch innere Spannungen hervorgerufen wurden. Weitere Eigenschaften der nano-Dispersionsschichten werden im Vergleich zu partikelfrei abgeschiedenen Nickelschichten dargestellt.
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=5308
Prozesskontrolle von galvanischen Elektrolyten mittels LC-MS. - In: Vorträge, (2005), insges. 9 S.
Ziel der Untersuchungen ist es, die Themenschwerpunkte des Fachgebietes Elektrochemie und Galvanotechnik - Dispersions- und Nickellegierungsabscheidung - mit den chemisch-analytischen Methoden zu unterstützen, die eine Reproduzierbarkeit und Konstanz der Abscheidungsbedingungen gewährleisten, insbesondere mittels LC-MS (der Kopplung von Flüssigchromatografie und Massenspektrometrie). - Bezüglich des Analysenverfahrens erfolgt eine kurze Einführung zu den Analysenmöglichkeiten, den Vor- und Nachteilen des Verfahrens sowie zum Nachweis und zur Identifikation einzelner Verbindungen. Die Leistungsfähigkeit der LC-MS wird anhand des Nachweises ausgewählter Zusätze von Nickelelektrolyten wie Netzmitteln, Pyridinium-Verbindungen, Butindiol-Derivaten und Sachharin gezeigt. Neben der Analyse der Einsatzchemikalien, den Einebnern und Glanzbildnern, wird insbesondere auf die qualitative Identifikation der gebildeten Umsetzungsprodukte eingegangen.
Edelmetallabscheidung für die Mikrosystemtechnik unter definierten hydrodynamischen Bedingungen. - In: Vorträge, (2005), insges. 12 S.
Die schnelle Entwicklung der Mikrosystemtechnik macht es erforderlich die zur Zeit standardisierten Technologien der Galvanotechnik den Bedürfnissen der Mikrotechnik anzupassen. Die Entwicklung und Überführung in Industrieanwendungen von zukunftsweisenden Technologien wie das LIGA-Verfahren spielen dabei eine bedeutende Rolle. Die Forderungen betreffen sowohl hohe Präzision der Mikrobauteile als auch das Abscheiden sehr hoher Schichtdicken reiner Edelmetalle größer 200 æm. Diese müssen zudem noch spezielle Eigenschaften wie hohe Härte, niedrige innere Spannungen und gleichmäßige Verteilung der Schichtdicke über der Gesamtstruktur aufweisen. Für die Abscheidung in LIGA-Strukturen wurde eine speziell auf die Edelmetallabscheidung zugeschnittene Strömungszelle konstruiert und erfolgreich erprobt. Dabei werden die Anforderungen, der konstruktive Aufbau und die Erprobung vorgestellt. Die Untersuchung der hydrodynamischen Bedingungen in der Versuchszelle ist ein wichtiger Aspekt für die anschließende Edelmetallabscheidung, da diese sowohl einen starken Einfluss auf die erzielten Schichteigenschaften als auch auf den Edelmetallverbrauch haben. Um die erzwungene Strömungsverteilung vor der Katode nachweisen zu können, wurden als eine Untersuchungsmethode Strömungsplastiken mit Modellelektrolyten auf der Katodenoberfläche erzeugt und qualitativ visuell bewertet. Eine quantitative Messung der Strömungsbedingungen vor der Katode erfolgte über die Bestimmung der Schichtzusammensetzung bei anormaler Legierungsabscheidung. Dieser Typ zeichnet sich durch eine starke Abhängigkeit der Legierungszusammensetzung von der Diffusionsschichtdicke und somit auch von der Hydrodynamik aus. Als Modellelektrolyt wurde ein NiFe-Elektrolyt gewählt. Bei ansonsten konstant gehaltenen Bedingungen kann indirekt über die Schichtzusammensetzung (Fe-Gehalt) bei bekannter Konvektion auf die Strömungsgeschwindigkeiten vor der katode geschlossen werden. Mit dieser Methode ist es möglich, Aussagen über Strömungsverteilung mit einer sehr hohen Ortsauflösung zu treffen. Mit dieser Zelle konnten LIGA-Mikrostrukturen mit Gold der Härte 200 HV 0,05 und einer Strukturhöhe von > 200 æm gleichmäßig gefüllt werden.
Potentiale der Elektrochemie sichern die Zukunft. - In: Neue Materialien und Verfahren in der Beschichtungstechnik, (2005), S. 8-12