Noninvasive and simultaneous determination of thickness and sound velocity of layered structures with ultrasound

• Applicant: Professorin Dr. Elfgard Kühnicke
• Subject Area: Measurement Systems
• Term: from 2011 to 2023
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 207003883

Sowohl für die Prozessüberwachung als auch für die Zerstörungsfreie Prüfung ist ein nicht-invasives, zerstörungsfreies Verfahren zur gleichzeitigen Bestimmung von Schichtdicken und Schallgeschwindigkeiten geschichteter Strukturen von großem Interesse. Bei geschichteten Festkörpern in der Elektronikindustrie könnten z.B. Materialparameter und Aufbau von unbekannten Schichtsystemen zerstörungsfrei bestimmt werden. Damit wird die Leistungsfähigkeit einer Qualitätskontrolle massiv erhöht, da eine gleichzeitige Überprüfung von Materialgüte und Probengeometrie möglich wird. Hierfür wurden im Vorgängerprojekt zwei Ultraschall-Verfahren entwickelt. Sie verwenden ein einzelnes Array und setzen keine Reflektoren oder weitere Schallköpfe in bekannten Abständen voraus und funktionieren auch bei einseitig zugänglichen Strukturen. In der ersten Schicht wird eine Genauigkeit von 99% und in der zweiten von 95% erreicht. Damit wurde das Ziel: , Nachweis der Funktionstüchtigkeit, weit übertroffen. Außerdem ergab sich eine Vielzahl von Ideen zur Weiterentwicklung. Im beantragten Projekt soll ein neues Verfahren entwickelt werden, das auf den bereits entwickelten aufsetzt. Da dieses alle im Signal enthaltenen Informationen nutzt, sollte sich die Genauigkeit auch für mehr als drei Schichten signifikant erhöhen. Das Ziel des Projektes ist die Bereitstellung eines robusten, praxistauglichen Messverfahrens zur gleichzeitigen Schichtdicken und Schallgeschwindigkeitsbestimmung.

• DFG Programme: Research Grants