Messung und Visualisierung ultrahochfrequenter mechanischer Schwingungen von Mikrosystemen

Es handelt sich dabei um Frequenzen bis in den GHz-Bereich, Amplituden im Pico- und Sub-Picometer-Bereich sowie mechanische Wellenlängen im Bereich von wenigen Mikrometern.

Das neue UHF-120 Ultrahochfrequenz-Vibrometer von Polytec ermöglicht durch sein innovatives Design derartige Bewegungen mit Frequenzen bis 1,2 GHz und Amplituden im sub-pm-Bereich einfach und berührungslos zu messen und auch in „Slow-Motion“ zu visualisieren. Aufgrund seiner Frequenzbandbreite ist das neue Polytec-Messsystem somit das perfekte Werkzeug für die Untersuchung hochfrequenter RF-MEMS. Durch seine hohe laterale Auflösung ist es prädestiniert für die Untersuchung und dynamische Charakterisierung von Systemen mit kurzen akustischen Wellenlängen, beispielsweise SAWs oder BAWs. Auch für die Charakterisierung von Hochleistungs-Ultraschall-Transducern mit hoher Genauigkeit ist es aufgrund des großen Geschwindigkeitsmessbereiches ideal.

Das UHF-120 Ultrahochfrequenz-Vibrometer kann einfach in Wafer-Probe Stations, auch in Vakuumprober, integriert werden.

Applikationsbeispiel: In der Vergangenheit wurden elektronische Filter oder Schwingkreise durch integrierte Schaltungen realisiert, die aber hinsichtlich Energieverbrauch, Stabilität und Drift heutigen Anforderungen nicht mehr genügen. Dies überwindet man bei RF-MEMS durch Umwandlung der elektrischen Frequenzen in mechanische Bewegungen, welche durch einen mechanisch resonanten Aufbau gefiltert und anschließend wieder in elektrische Signale umgewandelt werden. Dadurch erreicht man eine sehr hohe Resonanzgüte bei gleichzeitiger Unempfindlichkeit gegenüber äußeren Störeinflüssen. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich derartige Mikrosystembauteile sehr kostengünstig in großen Stückzahlen fertigen lassen.

Bei hohen Frequenzen sind die Amplituden im Pico- und Subpicometerbereich sowie die mechanischen Wellenlängen im Bereich von wenigen Mikrometern sehr klein – eine Herausforderung für die Messtechnik, wenn man diese Bewegungen direkt und berührungslos untersuchen möchte. Mit dem UHF120 Ultrahochfrequenz-Vibrometer wurden diese Herausforderungen gemeistert. Bisher waren nur elektrische Funktionalitätsuntersuchungen an den Bauelementen möglich. Dies reicht aber für das tiefere Verständnis der Bewegungsvorgänge nicht aus. Surface Acoustic Wave-Filter (SAWs) sind ein Beispiel für solche Mikrofilter mit einfacher rechteckiger Geometrie. Für höhere Funktionalitäten werden andere Geometrien verwendet. Mit dem UHF-120 können nun solche RF-MEMS genauer untersucht und ihre Schwingformen mit Frequenzen über 1GHz aufgenommen und damit entscheidende Erkenntnisse hinsichtlich des dynamischen Verhaltens gewonnen werden. Dies wird in Zukunft zur Verbesserung dieser Bauelemente führen.

Für das neue UHF-120 Ultrahochfrequenz-Vibrometer wurde Polytec von Opticsvalley, einer großen Photonik-Fördergesellschaft in Frankreich, mit dem Innovationspreis „Fibre de l'Innovation 2009“ in der Kategorie „Industrie“ ausgezeichnet.

Zuständig bei Rückfragen
Christina Petzhold
07243/604-0