Präzisionsbeschichtung

Wir entwickeln Prozesse und Technologien, um elektrische, optische, akustische oder magnetisch wirksame Schichten und Schichtsysteme mit Vakuumverfahren präzise und homogen auf große Flächen aufzubringen. So legen wir die Grundlagen für neue Produkte in den Branchen Optik, Elektronik und Sensorik, Photovoltaik, Display, Speichermedien sowie Biomedizintechnik.

Für unsere Kunden entwickeln wir kostengünstige Technologien zur Herstellung innovativer Produkte, für die die Kombination verschiedener Schichteigenschaften die Produkteigenschaften wesentlich bestimmen. Die langzeitstabilen Sputterprozesse eignen sich für die Herstellung von Präzisionsschichtsystemen.

Unsere Leistungen umfassen die angepasste Entwicklung von Schlüsselbaugruppen, Verfahren und Schichtsystemen, die Abscheidung von Schichten und Schichtsystemen in unseren Labor- und Pilotanlagen sowie die Aufskalierung der Verfahren und Überführung integrierter Pakete aus Hardware und Technologie in die Produktion.

Das Geschäftsfeld Präzisionsbeschichtung vereinigt vier Arbeitsgruppen aus den Bereichen Sheet-to-Sheet Technologien und der Präzisionsbeschichtung mit folgenden Themenschwerpunkten:

Sheet-to-Sheet
Sputtern und PECVD-Beschichtungen

Dynamische
Präzisionsbeschichtung

Stationäre
Präzisionsbeschichtung

Sputterepitaxie-Technologien

Unser Angebot

Das Fraunhofer FEP bietet umfassende Kompetenzen hinsichtlich der Prozess- und Technologieentwicklung für Beschichtungstechnologien und Schichtsystemen entsprechend Ihrer Anwendung entlang der gesamten Wertschöpfungskette:

  • Markt- und Machbarkeitsstudien, Beratung, Schulung
  • Konzipierung eines F&E-Projektes mit Arbeitspaketen, Meilensteinen, Kosten
  • Entwicklung und Optimierung von Beschichtungstechnologien und Schichtsystemen
  • Entwicklung von Schlüsselbaugruppen
    (Magnetronsputterquellen, Plasmaätzeinrichtungen) angepasst an die Anforderungen der Beschichtungsaufgabe
  • Beschichtung von Mustern
  • Pilotproduktion
  • Demonstratorentwicklung und -fertigung
  • Transfer von integrierten Paketen (bestehend aus Schlüsselkomponenten, vollautomatischer Steuer- und Regelungstechnik sowie Technologie) in Produktionsanlagen
  • Unterstützung bei der Kostenermittlung und der anlagentechnischen Umsetzung
  • Lizenzierung

Diese Entwicklungsarbeiten werden ergänzt und unterstützt durch:

  • Akquisition und Koordination von geförderten Projekten des Landes, des Bundes und der Europäischen Union
  • Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen

Anwendungsbeispiele

Anwendungsfelder

 

Optik, Sensorik und Elektronik

Beschichtungstechnologien für die Wachstumsbranchen Optik, Sensorik und Elektronik gewinnen für eine steigende Anzahl etablierter Produkte beziehungsweise als Voraussetzung für völlig neue Produkte an Bedeutung.
 

Displays und
Wearables

Displays in Endverbraucher- und professionellen Anwendungen werden immer anspruchsvoller. Smartphones, Wearables oder TV sind mit zahlreichen Funktionen ausgestattet um interaktiv die Welt zu erfassen und zu reflektieren.

 

Transport

Heutige Autos spiegeln unsere individuellen Vorlieben wider. Eine Vielfalt von Funktionalitäten in der Optik, Beleuchtung und im Innenraum kann mit Dünnschichttechnologien und mit neuartigen Systemen für vernetzte Mobilität umgesetzt werden.
 

Maschinenbau

Optimierte Oberflächen sind besonders im Maschinenbau die Basis vieler Innovationen. Schichten, die Produkte und Bauteile beständig gegen Korrosion, Verschleiß und Kratzer machen, sind von enormer wirtschaftlicher Bedeutung.
 

Smart-Building und
Architektur

Transparente Wärmereflexions-, Sonnenschutz- und Diffusionsbarriere-Schichten auf Flachglas und flexiblen Kunststoffsubstraten bilden die Basis für energieeffiziente Gebäude. Optimierter Sonnenschutz und energieeffiziente Beleuchtung sind die Hauptmerkmale der modernen Architektur.

 

Kulturguterhalt

Mit unseren Dienstleistungen im Bereich Dünnschichttechnologien wollen wir nicht nur neue Produkte ermöglichen, sondern auch die Vergangenheit am Leben erhalten. Plasmaprozesse und Elektronenstrahl sind die Technologien, die wir nutzen, um das Kulturerbe zu bewahren.
 

Medizinisch-
biotechnologische
Applikationen

Das Wachstum des Medizintechnik-Sektors wird von einer Vielzahl an Innovationen begleitet. Die Entwicklung neuer Produkte und Medizingeräte basiert häufig auf ausgefeilten Ausgangsmaterialien.

 

Flexibles Glas

Ultra-dünnes Glas, bekannt auch als flexibles Glas, ist ein relativ neues Material mit exzellenten Oberflächeneigenschaften und einer niedrigen Substratrauheit.

Sputterepitaxie

  • Schichtsysteme und Gradientenschichten für präzisionsoptische Bauelemente (Filter, Spiegel)
  • Antireflex- und Antireflex-Antistatik-Beschichtungen von optischen Komponenten mit hohen Anforderungen an Stressreduktion und klimatische Beständigkeit (Brillenlinsen, Optiken)
  • Akustisch wirksame Schichten auf Oberflächenwellenbauelementen
  • Schichten und Schichtsysteme für magnetische und optische Speichermedien (Festplatten, CD, DVD)
  • Mechanische Schutzschichten für Magnetköpfe und Sensoren
  • Kontaktschichtsysteme und Diffusionsbarrieren in elektronischen Komponenten für den Einsatz bei erhöhten Temperaturen
  • Elektrische Isolator-, Barriere- und weitere funktionale Schichten für Sensoren (z. B. Gassensorik)
  • Photokatalytische Schichten, Isolator- und Barriereschichten für Komponenten in der Bio- und Medizintechnik
  • Piezoelektrische Schichten für die Ultraschallmikroskopie sowie für die Mikroenergiegewinnung (Energy Harvesting)

Optische Interferenzschichtsysteme

Piezoelektrische Schichten

Elektrische Isolationsschichten

  • Optische Filter für Laseroptiken, Spektroskopie-Anwendungen
  • Antireflex-Schichten auf Brillengläsern
  • Fluoridschichten und fluorhaltige Schichten für UV-Anwendungen
  • Wasserstoffhaltige Schichten für IR-Anwendungen
  • für Mikrosysteme (MEMS), BAW, SAW
  • für die Ultraschallmikroskopie
  • für Systeme zur Mikroenergiegewinnung
  • für Sensoren (u. a. bauteilintegriert)
  • für die Mikroelektronik
  • für die Photovoltaik
  • SiO2, Si3N4, Ta2O5, TiO2, Al2O3, HfO2, Nb2O5
  • geringe thermische Substratbelastung
  • gute Haftung und Lebensdauer auch auf Kunststoffsubstraten
  • sehr niedrige Absorptions- und Streuverluste
  • Beschichtungsraten 1 ... 4 nm/s
  • kristalline AlN- und AlScN-Schichten mit starker c-Achsen-Orientierung
  • Beschichtungsraten: 2 … 4 nm/s
  • piezoelektrische Koeffizienten bis zu
    d33 = 30 pm/V
  • Al2O3, SiO2, Si3N4 als Dünnschichtisolation
    mit sehr guter Isolationswirkung
  • 10-fach höhere Beschichtungsrate
    (2 ... 4 nm/s) als bei HF-Sputtern
  • effektive Abscheidung dicker Isolationsschichten mit Spannungsfestigkeiten bis zu 1500 V

REM-Aufnahme eines SiXTaYOZ- Gradientschichtsystems (Rugate-Design)

REM-Aufnahme einer AlN-Schicht mit starker c-Achsenorientierung

Drucksensoren mit elektrischen Isolationsschichten
Passivierungs-, Schutz- und Barriereschichten Titandioxid-Schichten Funktionelle Schichten
  • für Sensoren
  • für Elektronikbauelemente
  • photokatalytisch, antibakteriell
  • photo-induziert superhydrophil
  • für Gas- und Feuchtesensorik
  • für Oberflächenwellen-Bauelemente,
  • für elektronische und MEMSKomponenten
  • Al2O3, SiO2, Si3N4
    • als Diffusionsbarrieren für Sensorelemente, für die Photovoltaik oder für die organische Elektronik
    • als Ätzstop-Schicht
    • als Passivierungsschicht
  • Härte 7 … 14 GPa einstellbar
  • Brechungsindex (VIS): n = 2,4 … 2,7 einstellbar
  • Struktur: amorph, kristallin (Anatas, Rutil)
  • superhydrophil nach 30 Minuten UV-A-Bestrahlung (1 mW / cm2)
  • SiO2-Schichten für bessere Temperaturstabilität von SAWKomponenten
  • TaN-Schichten für Dünnschichtwiderstände
SiO2 als Passivierungsschicht für Dünnschichtwiderstände Superhydrophile Titandioxid-Schicht (rechts) Oberflächenwellen (SAW)-Bauelemente
Schichttyp Beispiele Beschichtungsrate [nm/s]
Metalle Al, Cr, Cu, … 15 … 25
Legierungen Ni / Al, NiV7, CoNiCr… 10 … 15
binäre Verbindungen Al2O3, AlN, AlF3, SiO2, Si3N4, TiO2, Ta2O5, Nb2O5, TaN, HfO2, …. 2 … 4
ternäre Verbindungen SiXOYNZ, AlXOYNZ, SiXTaYOZ, AlXScYNZ 2 … 4
Gradientschichtsysteme SiO2 → SiXOYNZ → Si3N4
Al2O3 → AlXOYNZ → AlN
SiO2 → SiXTaYOZ → Ta2O5
2 … 4
hybride Verbindungen SiXCPOQHR, SiXCPOQNR, SiXTiYCPOQHR 5 … 15

Technologien

Wir nutzen folgende Technologien zur Umsetzung passgenauer Schichten und Anwendungen für unsere Kunden:

  • langzeitstabiles Hochrate-Magnetronsputtern (DC, MF, RF) für eine Vielfalt von Schichten wie Metalle, Legierungen, Verbindungen, Schichtsystemen und Gradientenschichten
  • reaktives Puls-Magnetron-Sputtern für mehrkomponentige Verbindungs- und Gradientschichtsysteme
  • Beschichtungsverfahren für stationäre und bewegte Substrate
  • Hochrate-PECVD

Vorteile unserer Technologien sind:

  • eine hohe Schichtdickenhomogenität auf großen Flächen
  • hohe Reproduzierbarkeit
  • schädigungsarme Beschichtungen
  • die Möglichkeit der 3D-Beschichtung

Dazu bieten wir in-situ Spektralphotometrie und Ellipsometrie an.
Unter den folgenden Links erfahren Sie mehr über unser Technologieangebot.

 

Plasmagestützte Großflächen- und Präzisionsbeschichtung

Wir entwickeln plasmagestützte Beschichtungsverfahren für die industrielle Produktion sowie die wirtschaftliche und qualitativ hochwertige Großflächenbeschichtung basierend auf PVD- und PECVD-Verfahren. Dazu bieten wir passende Reinigungsverfahren und Plasmavorbehandlungen an.

 

Sputtern

Magnetron-Sputtern:

  • reaktiv und nicht reaktiv
  • DC
  • gepulst
  • MF
  • RF

Sheet-to-Sheet
Beschichtung

Sheet-to-Sheet Beschichtung von flexiblen und starren Materialien

  • Glas
  • Kunststoffe
  • Keramiken
  • (Metalle)
 

Hochrate-PECVD

  • magPECVD
  • arcPECVD
 

Flash-Lamp-Annealing

Blitzlampentemperung

Thermische Nachbehandlung dünner Schichten im Millisekundenbereich:

  • Statisch oder dynamisch
  • Großflächig
  • Vakuum, Luft, reaktive oder inerte Atmosphäre

Weitere Technologien

Zusätzlich zu diesen Beschichtungs-technologien setzen wir weitere ein und entwickeln diese weiter:

  • Verfahren zur Prozesskontrolle
  • In-line Plasmabehandlung
 

Technologische
Schlüsselkomponenten

Wir entwickeln, fertigen und integrieren industrietaugliche Elektronenstrahl-, Beschichtungs- und Plasmaquellen sowie spezifische Versorgungs-, Steuerungs- und Regelungstechnik. Dazu bieten wir Musterbeschichtungen und Substratbehandlungen, Technologieüberführung, Inbetriebnahme und Kundenbetreuung an.

Zur Forschung und Entwicklung sowie Pilotproduktion von Präzisionsbeschichtungen stehen am Fraunhofer FEP mehrere Pilot- und Laboranlagen zur Verfügung. Je nach Anforderung entwickeln wir für Sie die optimale Applikation, Technologie und Schicht. Je nach Substrat, Beschichtungstechnologie und verwendeten Schichtmaterialien können wir für Ihre optimale Lösung auf folgende Anlagen zurückgreifen:

Projekte

Projektname Beschreibung
DANAE Erforschung von Dünnschicht- und Abgleichtechnologien für die nanoskalige Akustoelektronik
TopBePro Erforschung ortsabhängiger Beschichtungsprofile.
Teilthema: Beschichtungstechnologie zur Abscheidung ortsabhängiger Beschichtungsprofile und zur partikelarmen Präzisionsbeschichtung auf 2D- und 3D-Bauteilen 
BiSWind Bauteilintegrierte Sensorik für Kraftübertragungselemente in Windenergieanlagen
FoulingResist Effizienzverbesserung durch Verminderung von Fouling in Wärmeübertragerohren.
Teilthema: Rohr-Innenbeschichtung mit foulingresistenten Dünnschichten 
HiPERFORM High performant Wide Band Gap Power Electronics for Reliable, energy efficient drivetrains and Optimization through Multi-physics simulation
InnoFlash Innovative Pulsmodulation zum Betrieb von Hochleistungsblitzlampen
RadarGlass Auslegung und Herstellung von funktionalen Glasoberflächen zur Manipulation von Radar-Wellen - RadarGlass; Teilvorhaben: Abscheidung transparenter leitfähiger Beschichtungen für frequenzselektive Oberflächen
GLASS4FLEX Neue Prozesstechnologien als Wegbereiter für flexible Glasanwendungen in optischen Systemen
HotSense  
TASG Tragbare, autarke und kompakte Strom-Generatoren
GaNESIS AIN/GaN-Epitaxie auf Silizium mittels reaktiven Puls-Magnetron-Sputterns
Pin3S Pilot Integration 3nm Semiconductor technology
3D-FF Anspruchsvolle Freiformbeschichtung flächiger und 3-dimensionaler Substrate durch Inline-Sputtertechnik
PAR-ALD Verminderung von Korrosion und Fouling durch vollständige Innenbeschichtung von Wärmeübertragern mit funktonellen Oberflächen
PHABULOUS
Pilotlinie mit hochmoderner und robuster Fertigungstechnologie für optische Freiform-Mikrostrukturen
GLASS4FLEX Neue Prozesstechnologien als Wegbereiter für flexible Glasanwendungen in optischen Systemen
CUSTOM Untersuchung des Materialverhaltens von ultradünnem flexiblen Glas im Schichtverbund
WOQ-COMP Eine neue Generation von Schlüsselkomponenten für die drahtlose, optische und Quanten-Kommunikation, basierend auf abstimmbaren ferroelektrischen Nitridschichten

Presse





Weitere Informationen





Ansprechpartner

Die Zusammenarbeit mit unseren Kunden beginnt typischerweise mit einem Telefonanruf oder einer E-Mail des Kunden, um den F&E-Bedarf oder das technologische Problem kurz zu beschreiben oder ein Treffen zu vereinbaren.

Ausgehend davon arbeiten wir sehr eng mit dem Kunden zusammen, um daraus ein Arbeitsprogramm zu entwickeln und zu einem Angebot und schließlich einem F&E-Projekt zu führen. Die Vertraulichkeit kann von Beginn an durch eine Vertraulichkeitsvereinbarung abgesichert werden.

Zögern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren. Sollten wir telefonisch nicht erreichbar sein, dann schicken Sie uns bitte eine kurze E-Mail, wir rufen gern zurück!

Jörg Neidhardt

Contact Press / Media

Dr. Jörg Neidhardt

Geschäftsfeldleiter und Abteilungsleiter S2S-Technologien und Präzisionsbeschichtung

Fraunhofer FEP
Winterbergstraße 28
01277 Dresden 

Telefon +49 351 2586-280

Hagen Bartzsch

Contact Press / Media

Dr. Hagen Bartzsch

Gruppenleiter: Stationäre Präzisionsbeschichtung

Fraunhofer FEP
Winterbergstraße 28
01277 Dresden 

Telefon +49 351 2586-390

Daniel Glöß

Contact Press / Media

Dr. Daniel Glöß

Gruppenleiter: Dynamische Präzisionsbeschichtung

Fraunhofer FEP
Winterbergstraße 28
01277 Dresden 

Telefon +49 351 2586-374

Alexander Martin Hinz

Contact Press / Media

Dr. Alexander Martin Hinz

Gruppenleiter: Sputterepitaxie-Technologien

Fraunhofer FEP
Winterbergstraße 28
01277 Dresden

Telefon +49 351 2586-393

Kerstin Täschner

Contact Press / Media

Dr.-Ing. Kerstin Täschner

Gruppenleiterin: S2S Sputtern und PECVD

Fraunhofer FEP
Winterbergstraße 28
01277 Dresden

Telefon +49 351 2586-376

Nicolas Schiller

Contact Press / Media

Dr. Nicolas Schiller

Bereichsleiter: Plasmatechnik

Fraunhofer FEP
Winterbergstraße 28
01277 Dresden

Telefon +49 351 2586-131

Fax +49 351 258655-131

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