Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
HWCVD-Inline-Anlage des Fraunhofer IST.
Heißdrahtaktivierte chemische Gasphasenabscheidung (Heißdraht-CVD)
Die heißdrahtaktivierte chemische Gasphasenabscheidung, kurz: Heißdraht-CVD, ist eine Kernkompetenz des Fraunhofer IST, die insbesondere die Herstellung von kristallinen Diamantschichten auf komplex dreidimensional geformten Oberflächen, aber auch großen Flächen in hoher Qualität erlaubt. Am Fraunhofer IST verfügen wir über die weltweit größte Heißdraht-CVD-Beschichtungsanlage für die Herstellung von Diamantschichten auf Flächen von bis zu 0,5 x 1 m2. Damit können wir komplexe Bauteile und Werkzeuge mit höchster Qualität und Wirtschaftlichkeit beschichten. Zudem können mit weiterer Anlagentechnologie siliziumbasierte Schichtsysteme mit hoher Effizienz und einzigartigen Eigenschaften hergestellt werden.
»Mit der weltweit größten Diamantbeschichtungsanlage und unserem Know-how haben wir die Möglichkeit, dieses einzigartige Material für Ihre Ideen verfügbar zu machen.«
Dr.-Ing. Christian Stein, Gruppenleiter
Technologie- und Prozessentwicklung zur Herstellung von CVD-Diamant- und von siliziumbasierten Schichtsystemen
Sowohl im Fall der Diamant- als auch der Siliziumabscheidung entwickeln wir sowohl Technologien und Beschichtungsmodule als auch die zugehörigen Prozesse. Die möglichen Anwendungen kristalliner Diamantschichten und siliziumbasierter Schichtsysteme mittels Heißdraht-CVD sind vielfältig: Neben Bauteil- und Werkzeuganwendungen umfassen sie optische und elektronische Komponenten, hocheffiziente Solarzellen, Sensoren, z. B. MEMS (mikro-elektro-mechanische Systeme), sowie Mikrosysteme. CVD-Diamantschichten haben mit Naturdiamant vergleichbare Eigenschaften und zeichnen sich durch maximale Härte, extreme Verschleißbeständigkeit, minimale Reibwerte und eine hohe chemische Beständigkeit aus. Die einzigartigen Materialeigenschaften sorgen für erhebliche Leistungssteigerungen und langlebige Produkte. Aktuelle Anwendungsfelder sind z. B. Hochleistungswerkzeuge für die Zerspanung und Umformtechnik und hochbelastete Bauteile wie Gleitringdichtungen, Lager oder Führungskomponenten.
Prozess- und System-Know-how
Wir verfügen über eine langjährige Expertise bei der Auslegung und Herstellung von CVD-Diamantbeschichtungen, die sowohl spezifische Behandlungsabfolgen (Werkstoffauswahl, Vorbehandlung, Schicht- und Prozessentwicklung, Qualifizierung) als auch die Anwendung umfasst. Wir unterstützen in der zugehörigen Produktions- und Prozesskettenbetrachtung, beim Test und bei der Bewertung von Systemen sowie beim Technologietransfer bis hin zur individuellen Auslegung von Schichtsystemen, Prozessen und Heißdraht-CVD-Beschichtungstechnologie.
Heißdraht-CVD-Anlagen für die Diamantbeschichtung
Heißdraht-CVD-Beschichtungsanlage CVDiamond XXL.
Am Fraunhofer IST entwickelte vollautomatisierte HFCVD-Anlagen erlauben die Beschichtung auf Flächen bis zu 1000 x 500 mm². Zusätzlich sind Anlagen und Prozesse für die Diamantbeschichtung von komplexen Bauteilen und Werkzeugen und für die Innenbeschichtung mit Diamant vorhanden. Die möglichen Werkstoffe für die Beschichtung umfassen u.a. Hartmetalle, Keramik (insbesondere SiC, Si3N4) hochschmelzende Metalle, Silizium und Gläser.
Spezifikationen / technische Daten
- Großflächenbeschichtung (500 x 1000 mm2) mit polykristallinen Diamantschichten
- Diamantbeschichtung von Bauteilen und Werkzeugen und für die Innenbeschichtung mit Diamant
Heißdraht-CVD-Inline-Anlage
Beladung der Durchlaufanlage zur Abscheidung von Silizium und Siliziumnitridschichten mit dem Heißdraht-CVD-Verfahren. Maximale Substratabmessungen: 500 mm x 600 mm.
Auch bei der Herstellung von siliziumbasierten Schichten bietet die Heißdraht-CVD gegenüber bewährten plasmaunterstützten Beschichtungsverfahren entscheidende Vorteile:
- Hohe Gasausbeuten
- Hohe Beschichtungsraten
- Einfache Anlagentechnologie
- Leichte Aufskalierbarkeit auf große Beschichtungsflächen
- Sanfter Beschichtungsprozess ohne Schädigung von Substrat und wachsender Schicht durch hochenergetischen Teilchenbeschuss
- Hohe Energieeffizienz
- Geringe »Total Cost of Ownership«
Mit unserer Inline-Anlage können Flächen von bis zu 600 x 500 mm² beschichtet werden.