Magnetronsputtern – eine neu entdeckte Technologie zur Abscheidung optischer Hochpräzisionsschichten auf 3D-Komponenten

Beschichtete asphärische plan/konvexe Linsen.
© Fraunhofer IST, Chris Britze
Beschichtete asphärische plan/konvexe Linsen.

Herausforderung 

Zukünftige Anwendungen erfordern weitaus kompliziertere Beschichtungen, die nicht mehr durch klassische Verfahren zu realisieren sind. Das Magnetronsputtern bietet hervorragende Schichtqualität, jedoch werden die gewünschten Schichtverteilungen nicht realisiert. Im Projekt EPIC-Lens werden Möglichkeiten erforscht, Beschichtungsverteilungen intelligent zu steuern und zu kontrollieren.   

Lösung 

Das Problem wurde gelöst durch die Entwicklung einer Technologie, mit der beliebige Schichtdickengradienten auf 2D und auf 3D Komponenten abgeschieden werden können. Dazu wurde eine intelligente, automatisierte Steuerung des Beschichtungsprozesses in Kombination mit einer geeigneten in-situ Überwachung und Kontrolle der Beschichtung vorgenommen.

Mehrwert 

Im Ergebnis lassen sich präziser Gradientenschichten auf planaren und gekrümmten Oberflächen mit gewünschter optischer Funktion erzeugen. In weiteren Schritten erfolgt eine Übertragung in die Produktionstechnik, so dass eine zügige industrielle Umsetzung erfolgen kann.

Weitere Informationen

Schema eines LIDAR-Systems.
© Fraunhofer IST, Falko Oldenburg
Schema eines LIDAR-Systems.
Darstellung der Siliziumdioxid-Linsenblenden, der Linse und des Monitorsubstrats mit den jeweiligen Ratenprofilen auf den Oberflächen. In der Abbildung sind die Targets, die Hauptrotation der Anlage und die Subrotation der Linsen eingezeichnet.
© Fraunhofer IST, Falko Oldenburg
Darstellung der Siliziumdioxid-Linsenblenden, der Linse und des Monitorsubstrats mit den jeweiligen Ratenprofilen auf den Oberflächen. In der Abbildung sind die Targets, die Hauptrotation der Anlage und die Subrotation der Linsen eingezeichnet.
Transmission eines modifizierten Bandpasses für die Einfallswinkel von 0° und 37° mit unpolarisiertem Lichtstrahl. Das Transmissionsspektrum für einen Einfallswinkel von 0° ist für eine Dicke von 100 % dargestellt. Die Transmissionsspektren für einen Einfallswinkel von 37° sind für eine Dicke von 100 % und 106,8 % gezeigt.
© Fraunhofer IST
Transmission eines modifizierten Bandpasses für die Einfallswinkel von 0° und 37° mit unpolarisiertem Lichtstrahl. Das Transmissionsspektrum für einen Einfallswinkel von 0° ist für eine Dicke von 100 % dargestellt. Die Transmissionsspektren für einen Einfallswinkel von 37° sind für eine Dicke von 100 % und 106,8 % gezeigt.
Gemessene und simulierte relative Rate des Tantalpentoxids, bezogen auf die Linsenmitte. Für einen optimalen Schichtdickengradient muss die Linse auf einer Umlaufbahn mit einem Radius von 545 mm gedreht werden.
© Fraunhofer IST
Gemessene und simulierte relative Rate des Tantalpentoxids, bezogen auf die Linsenmitte. Für einen optimalen Schichtdickengradient muss die Linse auf einer Umlaufbahn mit einem Radius von 545 mm gedreht werden.

Förderhinweis

 

 

Die Arbeiten wurden gefördert durch das das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Projektes EPIC-Lens (FKZ 13N14583).