Metallische Funktionsschichten

Dünne metallische Schichten besitzen vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Bekannte Einsatzgebiete sind die Abschirmung elektromagnetischer Strahlung auf Funktionsteilen aus Plastikmaterialien (elektromagnetische Verträglichkeit - EMV), Spiegel im sichtbaren und infraroten Spektralbereich, dekorative Anwendung im Design von Gebrauchsgütern oder Diffusionsbarrieren. Zudem sind metallische Beschichtungen von größter Bedeutung als Kontaktmaterial für elektronische und elektrische Anwendungen. Die Auswahl des spezifischen Metalls hängt dabei von verschiedenen Parametern ab. Neben der spezifischen Leitfähigkeit (und weiterer elektronischer Parameter) sind dies zumeist chemische und mechanische Eigenschaften die bestimmten Elementen den Vorzug geben oder aber zu deren Ausschluss führen. Aufgrund der im Hause gesammelter Erfahrungen beraten die Mitarbeiter von PT&B gern bei der Auswahl des geeigneten Metalls.

Die Aufbringung der Metallschichten erfolgt mit der so genannten Sputter-Technologie, einer speziellen Form der PVD. (Der Begriff stammt vom englischen Wort sputter“ - deutsch Katodenzerstäubung“). Für die meisten Anwendungen von Metallen ist diese Technologie den anderen PVD-Verfahren wie der Arc-PVD oder dem thermischen Verdampfen deutlich überlegen.

Bei PT&B existieren zwei Typen von Beschichtungsanlagen für die Sputter-Deposition mit Metallen.
Für ebene Substrate:
Wafer-Beschichtungsanlage (5 Zoll) mit zwei Magnetronquellen
Für ebene und dreidimensionale Substrate:
STARON 80-100 Sputter-PVD Beschichtungsanlage für eine stationäre Beschichtung oder dynamisch mit einfacher oder zweifacher Rotation über ein Planetengetriebe mit rechteckigen Magnetronquellen von 30 Zoll. Es können Schichtsysteme aus drei verschiedenen Metallen abgeschieden werden
      Chromium coated Otto     Eine mittels Rapid Prototyping aus Plastikmaterial hergestellte Büste des Magdeburger Physikers Otto von Guericke mit einer gesputterten Chrom Beschichtung. Aufgrund der hohen Oberflächengüte der Chromschicht bietet die Büste die Anmutung von massivem Metall.

Die metallischen Schichten werden mit Dicken von einigen Nanometern bis hin zu etwa 10 µm aufgebracht. Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei der guten Haftung der Schichten auf den verschiedenen Substraten. Zusätzlich können die mechanischen Eigenschaften (insbesondere die Eigenspannung) durch die Prozessparameter beim Sputtern beeinflusst werden. Beispielsweise ist die Abscheidung von "zero stress films" (also Schichten frei von mechanischer Eigenspannung) möglich. Die Temperatur bei der Schichtherstellung liegt im Bereich von ca. 50 bis 300 Grad Celsius und wird über die Wahl geeigneter Prozessparameter eingestellt. Die Reinheit der eingesetzten Gase beträgt 99,999 % (5N), die Reinheit der benutzten Metalltargets liegt - je nach Kundenwunsch - im Bereich von etwa 99 % bis 99,999 %. Somit lassen sich auch hochreine Schichten herstellen. Mithilfe des Einsatzes mehrerer Magnetrons können in den Beschichtungsanlagen auch Multischichten aus Lagen von zwei bzw. drei unterschiedlichen Metallen abgeschieden werden.