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, 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 bis zur Aufskalierung und Überführung integrierter Pakete aus Hardware und Technologie in die Produktion.

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

Anwendungsfelder

Anwendungsbeispiele

  • Antireflex-Schichtsysteme für Brillenlinsen
  • Isolatorschichten für Drucksensoren
  • Temperaturkompensationsschichten für Oberflächenwellenbauelemente
  • Gradienten-Schichtsysteme für Rugate-Filter bzw. IR-Kanten-Filter
  • Stationäres reaktives Beschichten von 8“-Substraten
  • Magnetron-Sputtern für CD-Beschichtung
 

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.

  • 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

Unter den folgenden Links erfahren Sie mehr über unser Technologieangebot.

Präzisionsbeschichtung

  • Schichtdickenhomogenität auf großen Flächen
  • Hohe Reproduzierbarkeit
  • Schädigungsarme Beschichtung
  • 3D-Beschichtung
  • In-situ Spektralphotometrie und Ellipsometrie
 

Sputtern

Wir nutzen und entwickeln Sputtertechnologien, um Schichten und Mehrlagen-Schichtsysteme im Vakuum mit guter Effizienz auf große Oberflächen aufzubringen.

 

Hochrate-PECVD

Plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD) mittels Mikrowellen- oder Hochfrequenz (HF)-Plasma ist ein etablierter Prozess, um siliziumbasierte Polymerschichten für verschiedene Anwendungen abzuscheiden.

 

Technologietransfer

  • Aufskalierung von Prozessen und Technologien für F&E und Industrieanlagen
  • Entwicklung und Lieferung von Schlüsselkomponenten sowie Retro-fit bestehender Anlagen
  • Technologietransfer und Inbetriebnahme dieser Prozesse und Anlagen in die Produktion

 

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 

Presse





Weitere Informationen





Ansprechpartner

Peter Frach

Contact Press / Media

Dr. Peter Frach

Bereichsleiter Präzisionsbeschichtung

Fraunhofer FEP
Winterbergstraße 28
01277 Dresden

Telefon +49 351 2586-370

Fax +49 351 258655-370

Hagen Bartzsch

Contact Press / Media

Dr. Hagen Bartzsch

Abteilungsleiter Stationäre Beschichtung

Fraunhofer FEP
Winterbergstraße 28
01277 Dresden 

Telefon +49 351 2586-390

Daniel Glöß

Contact Press / Media

Dr. Daniel Glöß

Abteilungsleiter Dynamische Beschichtung

Fraunhofer FEP
Winterbergstraße 28
01277 Dresden 

Telefon +49 351 2586-374

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