Hochleistungsimpuls-Magnetronsputtern HIPIMS

Inline-Beschichtungsanlage mit Doppelrohrmagnetron zur reaktiven Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-Abscheidung.
© Fraunhofer IST, Falko Oldenburg
Inline-Beschichtungsanlage mit Doppelrohrmagnetron zur reaktiven Al2O3-Abscheidung.

HIPIMS - eine neue Sputtertechnologie

Durch Hochleistungsimpuls-Magnetronsputtern (High Power Impulse Magnetron Sputtering HIPIMS, High Power Pulse Magnetron Sputtering HPPMS) werden Plasmen mit einem hohen Anteil an ionisierten schichtbildenden Atomen erzeugt. Es entstehen Schichtsysteme mit völlig neuen und verbesserten Eigenschaften, z. B. hinsichtlich Dichte, Härte, Rauheit oder Brechungsindex, die bisher mit keiner verfügbaren Technologie realisiert werden können.

Für den Einsatz der HIPIMS-Technologie in der Produktion können vorhandene PVD-Anlagen durch den Einbau einer entsprechenden Pulseinheit kosteneffizient erweitert werden. Die Technologie wird am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST eingesetzt, weiterentwickelt und aktuell zur Produktionsreife geführt.

Gebogene ITO Schicht auf Glas nach einem Temperatur- und Biegeprozess bei 650 °C.
© Fraunhofer IST, Falko Oldenburg
Gebogene ITO Schicht auf Glas nach einem Temperatur- und Biegeprozess bei 650 °C.
Glasröhre von BASF mit transparenter ITO-Heizleiter-Beschichtung. Anwendung: Heizung von Destillierkolonnen in der chemischen Verfahrenstechnik.
© Fraunhofer IST, Jan Benz
Glasröhre von BASF mit transparenter ITO-Heizleiter-Beschichtung. Anwendung: Heizung von Destillierkolonnen in der chemischen Verfahrenstechnik.
Al-Direktmetallisierung von PMMA mittels HIPIMS
© Fraunhofer IST, Falko Oldenburg
Al-Direktmetallisierung von PMMA mittels HIPIMS, hohe Ionisation

Anwendungen und Vorteile

 

TCO-Hochleistungsschichten

  • Verbesserte Stabilität von Dünnschichtsolarzellen gegenüber Umwelteinflüssen
  • Realisierbarkeit von gebogenen Gläsern mit TCO-Beschichtung durch direkte Beschichtung des Glasrohres oder durch Flachglasbeschichtung mit anschließendem Biegeprozess

Optische Schichten

  • Verbesserte Eigenschaftsprofile, z. B. hoher Brechungsindex, minimierte Verluste, hohe Härte, geringe Rauheit und Stress
  • Großflächige reaktive Abscheidung für oxidische Schichten durch spezielle Regelungstechnik für HIPIMS-Verfahren

Sensorische Schichten

  • Verzicht auf Voralterung bei gesputterten Dehnungsmessstreifen auf der Basis von NiCr durch HIPIMS-Abscheidung
  • Reduktion der maximalen thermischen Belastung der Bauteile

Isolationsschichten

  • Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit
  • Reduktion der Defektdichte durch glasartige, dichte Schichten

M-A-X-Schichten

  • Verbesserte elektrische Leitfähigkeit
  • Erhöhung der Dichte zum verbesserten Korrosionsschutz

Tribologische Schichten

  • Haftungsverbesserung durch optimierte Vorbehandlung und
    ionengestützte Beschichtung
  • Kostengünstige Schicht- und Prozessentwicklung auf industriellen Beschichtungsanlagen

Kunststoffmetallisierung

  • Direktmetallisierung
  • Haftungsverbesserung