Plasmaquellen

Plasmen sind ein vielseitiges Werkzeug in der Beschichtungstechnik, der Oberflächenaktivierung, der Reinigung und der funktionalen Strukturierung. An den Instituten des Fraunhofer-Verbunds Light & Surfaces werden neben den Anwendungen zur Plasmatechnik auch die notwendigen, systemtechnischen Komponenten entwickelt.

Plasmaquellentwicklung

Das Fraunhofer IST entwickelt und untersucht hierbei neue und spezialisierte Plasmaquellen für die industrielle Anwendung, vor allem zur Oberflächenaktivierung und -beschichtung, Oberflächen-Feinstreinigung, Aufbringung funktioneller Gruppen, biologisch-medizinischen Entkeimung und zur Plasmadiffusion. Physikalische Basis sind Niederdruck-Glimmentladungen und dielektrisch behinderte Entladungen bei Atmosphärendruck. Das Fraunhofer IST verfügt über breite Kompetenzen zur Herstellung der Quellen und der Anlagentechnik, ihrer produktionstechnischen Anwendung, sowie zur Plasma-Diagnostik und -Simulation.

Beschichtungstechnik

Für Anwendungen der Beschichtungstechnik stellt die Plasmatechnik eine wichtige Komponente dar, da hierüber vor allem die Qualität der Beschichtung bei hoher Produktivität gesteuert werden kann. Die wirtschaftliche Vakuumbeschichtung erfordert hohe Beschichtungsraten auf großen Flächen. Der Weg zu immer höheren Beschichtungsraten, besonders bei der Hochratebedampfung, ist insofern erschwert, als dass die mit hoher Rate aufwachsenden Schichten ein ausgeprägtes, stengelförmiges Gefüge aufweisen. Auch für die Verbindungsbildung bei der reaktiven Bedampfung ist die Energie der Dampfteilchen oft nicht ausreichend für eine stöchiometrische Abscheidung von Oxid-, Nitrid- oder Karbidschichten. Ein geeigneter Weg zur Erhöhung der Teilchenenergie ist die Plasmaaktivierung bei der Bedampfung. Benötigt werden dafür leistungsstarke Quellen für dichte Plasmen, die sowohl einer hohen Beschichtungsrate als auch einer Großflächenbeschichtung angepasst sind. Am Fraunhofer FEP wurden dafür Prozesse auf der Grundlage der Kombination der Hochratebedampfung mit verschiedenen, geführten Bogenentladungen entwickelt (SAD- und HAD-Prozess). Das Fraunhofer FEP bietet hierfür folgende Entwicklungsleistungen an:

• produktspezifische Entwicklung des Beschichtungsverfahrens und des Schichtsystems
  
• Entwicklung und Lieferung von Schlüsselbaugruppen (Verdampfer, Plasmaquellen)
• In-situ Qualitätskontrolle und Prozessautomatisierung
• Anlagentechnik und Betreiber-Know-how für plasmaaktivierte Bedampfungsanlagen

Plasma- und Reaktionstechnik

Das Leistungsangebot im Bereich Plasma- und Reaktionstechnik der Fraunhofer Institute Fraunhofer IWS, Fraunhofer FEP und Fraunhofer IST umfasst neben der Entwicklung einzelner Komponenten für Plasmaverfahren, die Entwicklung maßgeschneiderte Beschichtungsanlagen sowie Prototypenbau nach Kundenwunsch und schließt die umfassende Betrachtung der System- und Prozessparameter ein. Hierzu gehören:

• Fluiddynamische Simulationen
• Thermische und plasmagestützte Abscheidung von Funktionsschichten (nm-Bereich)
• Thermisches und plasmagestütztes Ätzen, Feinreinigung, Modifizierung und Strukturierung von Oberflächen (nm-Bereich)
• Prozessentwicklung und Musterbeschichtung