Kritische Aufgaben für mikroelektromechanische Systeme
Obwohl mikroelektromechanische Systeme (MEMS) mithilfe von Halbleitertechnologien gebaut werden, handelt es sich bei ihnen nicht um integrierte Schaltkreise. Dadurch weisen sie andere Fehlermechanismen und Zuverlässigkeitsprobleme auf. Die Probleme hinsichtlich der Zuverlässigkeit dieser sehr kleinen Bauteile, die mechanische Komponenten mit Mikrosensoren, Mikroaktuatoren und Stromkreisen auf einem gemeinsamen Substrat aus Silizium kombinieren, betreffen eher mechanische als elektrisch Fehlerarten. HYDROSURF wurde teilweise von der Europäischen Union finanziert. Zielsetzung war die Reduzierung oder Eliminierung von Adhäsionsphänomenen bei der Herstellung der MEMS-Teile, die für die begrenzte Lebensdauer verantwortlich waren. Aufgrund des extremen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen und der Oberflächenglätte der mikrobearbeiteten Strukturen der meisten mikromechanischen Bauelemente können sich eine starke Haftreibung und Adhäsionskräfte entwickeln. Die Größe der Kräfte zwischen zwei Flächen reicht aus, um diese Strukturen zu deformieren und sie an das Substrat anziehen, wodurch ein Defekt im Bauelement hervorgerufen wird. Chemiker, Mikrosystemingenieure und Hersteller arbeiteten mit Kunden von Originalbauteilherstellern zusammen, um die Oberfläche der Mikrostrukturen mit einer selbstorganisierenden monomolekularen Beschichtung zu hydrophobieren und schädliche Auswirkungen der Adhäsion abzumildern. Da die flüssige Phase der Anlagerung der monomolekularen Schicht mit der Produktion großer Mengen umweltschädlicher Abfälle verbunden ist (einschließlich Heptan), haben sich die Forschungsanstrengungen auf die Implementierung einer Dampfphase in den Beschichtungsprozess konzentriert. Für die Charakterisierung der selbstorganisierenden monomolekularen Schicht (self-assembled monolayer - SAM) haben Ingenieure der Technischen Universität Dänemarks Werkzeuge zur Messung des spezifischen Kontaktwinkels entwickelt. Wafer-förmige Substrate unterschiedlicher Materialien wie Silizium, Saphir, Quarz und Pyrex wurden mit spezifischen Test-SAM-Oberflächen beschichtet, um die Messgenauigkeit der Kontaktwinkel zu bewerten, die 0,1° erreichte. In Kombination mit der passenden Oberflächenbehandlung können Kontaktwinkelmessungen zum optimalen Beschichtungsverfahren für industrielle Anwendungen selbstorganisierender monomolekularer Beschichtungen beitragen, die für die Mikrokomponenten der MEMS speziell entwickelt werden.
