Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl-Versuchsanlage zur Beschichtung von Bauteilen
Kombinationsprozesse von plasmaaktivierter Hochratebedampfung, Magnetronsputtern und PECVD
NOVELLA
Fraunhofer FEP-Elektronenstrahlquelle vom Typ »Easy Beam«
Ein Arbeitsgebiet am Fraunhofer FEP ist die Entwicklung von Technologien für die Vakuum-Beschichtung von Bauteilen nicht ebener Geometrie. In der industriellen Produktion sind die Bogenverdampfung und das Magnetronsputtern etabliert, um Eigenschaften wie Verschleiß- und Korrosionsschutz, elektrische Leifähigkeit, magnetische Abschirmung oder dekorative Effekte von Bauteilen gezielt einzustellen.
Das Fraunhofer FEP bringt seine umfangreiche Kompetenz auf dem Gebiet der Elektronenstrahltechnik auch in das Feld der Bauteilbeschichtung ein. In unserer Versuchsanlage NOVELLA haben wir hierfür die technologischen Voraussetzungen geschaffen: Eine Elektronenstrahlquelle, die Beschichtungen mit höchsten Raten ermöglicht, sowie zwei Hohlkathoden-Plasmaquellen und, optional, ein Sputtermagnetron. Damit können neben einer effektiven Plasmavorbehandlung auch chemische Abscheidungen aus der Dampfphase realisiert werden (PECVD) und es ergeben sich vielfältige Möglichkeiten an Kombinationsprozessen. Mit der Plasmaaktivierung kann die Struktur der aufgedampften Schichten gezielt beeinflusst werden. Dichte, kompakte Schichten sind so auch bei hohen Beschichtungsgeschwindigkeiten von bis zu einigen Mikrometern pro Minute möglich.
Je nach Anforderung an die abzuscheidenden Schichten können PVD- und PECVD-Prozesse zur Erzielung optimierter Eigenschaften herangezogen und kombiniert werden. Die leistungsfähige Bauteil-Transporteinrichtung ermöglicht zahlreiche Bewegungsabläufe, etwa zur Realisierung von Mehrfachlagenschichten auf 3-dimensionalen Substraten. Mit der Anlage NOVELLA haben wir einen Prototypen zur Verfügung, mit dem wir bei sehr hohen Beschichtungsraten äußerst produktive Kurztaktprozesse als Vorstufe zur Umsetzung in industrielle Produktionslinien demonstrieren können.
Technologien
Hohlkathoden-Bogenentladung
Doppel-Magnetron im Pulsbetrieb
- Plasmaaktivierte Hochratebedampfung
- Hohlkathoden-PECVD
- Puls-Magnetron-Sputtern
- Hohlkathodenunterstütztes Sputterätzen
Technische Daten
| Substrate | Durchmesser bis 150 mm Länge bis 300 mm Masse bis 15 kg |
| Substratbewegung | Rotation bis 100 U / min Translation bis 10 m / min |
| Zweikammeranlage | Schleusenkammer inkl. Substratvorbehandlung Beschichtungskammer |
| Vorbehandlung | Sputterätzen Heizen (bis 600 °C) |
| Hohlkathodenplasmaquelle | Stromversorgung 30 kW, 200 A Plasmadichte: 1018 / m3 Argon-Ionenstromdichte: 40 mA / cm2 |
| Sputterquelle | Planares Doppel-Magnetron Stromversorgung max. 60 kW, Pulsfrequenz max. 50 kHz |
| Elektronenstrahlquelle | Plasmakanone 120 kW / 40 kV |
| Verdampfertiegel | wassergekühlte Kupfertiegel heiße keramische Tiegel Sonderformen (Drehtiegel, Tiegel mit Strangnachschub) |
Schema der Anlage
Schichtmaterialien
- Metalle
- Legierungen
- Oxide
- Nitride
- kohlenstoffbasierte Schichten
- weitere Verbundschichten
Unser Angebot
- Machbarkeitsstudien
- Schichtentwicklungen
- Prozessentwicklungen
- Technologie- und Verfahrensentwicklungen
- Musterbeschichtungen
- Lieferung von Schlüsselkomponenten