Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Entschichten mit Strahlverfahren

17.05.2016

Das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP präsentiert auf der parts2clean, vom 31. Mai – 02. Juni 2016, in Stuttgart, am Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik in Halle 7, Stand-Nr. B41, den Elektronenstrahl als alternatives Strahlwerkzeug zur Entschichtung.

Der präzise, selektive Abtrag einer Schicht von einem Substrat spielt eine wesentliche Rolle in einer Vielzahl von industriellen Produktionsprozessen. Beispielhaft seien hier die Herstellung von Präzisionswiderständen, die Sensorfertigung oder die Displayproduktion genannt.


Fertigung funktionaler Mikrostrukturen durch präzises Elektronenstrahl-Entschichten

© Fraunhofer FEP

Eine typische Aufgabe besteht darin, elektrische Funktionsschichten auf Kunststoff-, Keramik- oder Glassubstraten im Mikrometermaßstab zu strukturieren und so die gewünschten Eigenschaften gezielt einzustellen: der präzise Abgleich von elektrischen Widerständen, die Einstellung von Sensorgrößen sowie die Definition kleinster Funktionseinheiten.

Wichtig ist dabei der möglichst rückstandfreie Abtrag der Schicht bei einer gleichzeitig minimalen thermischen und mechanischen Belastung des Trägersubstrates, was insbesondere bei Kunststoffen eine große Herausforderung darstellt.

Strahlwerkzeuge bieten hier entscheidende Vorteile, da sie die geforderte Genauigkeit bei gleichzeitiger Berührungslosigkeit der Bearbeitung ermöglichen. Ein in vielen Anwendungsfeldern etabliertes Werkzeug ist der Laser, der die zu entfernenden Schichtbereiche durch einen intensiven, gepulsten Energieeintrag absprengt bzw. ablatiert.

Auf der diesjährigen parts2clean stellt das Fraunhofer FEP im Themenschwerpunkt „Entschichten“ den Elektronenstrahl als ein alternatives, trotz seiner vielfältigen Einsatzmöglichkeiten weit weniger bekanntes Strahlverfahren einem breiten Publikum vor. Die Wissenschaftler am Fraunhofer FEP beschäftigen sich seit vielen Jahrzehnten mit Design und Herstellung entsprechender Strahlquellen und entwickeln zusammen mit Kunden angepasste Lösungen für spezifische Bearbeitungsaufgaben.

Spezielle Eigenschaften eröffnen der Elektronenstrahltechnologie beim Schichtabtrag einige wichtige Vorteile gegenüber anderen Verfahren: Im Unterschied zum Laser, dessen Energie insbesondere bei metallischen Schichten bereits an der Oberfläche absorbiert wird, erfolgt die Absorption beim Elektronenstrahl im Volumen der Schicht, wobei die Eindringtiefe entsprechend der vorhandenen Schichtdicken exakt eingestellt werden kann. Das bestrahlte Volumen wird so direkt ohne den Umweg über Wärmeleitungsprozesse erhitzt und schmelzflüssig aus der Bearbeitungsspur entfernt. Dabei unterscheidet der Elektronenstrahl nicht zwischen optisch transparenten und absorbierenden Schichten, sodass für beide Materialtypen ein und dieselbe Strahlquelle Verwendung finden kann. Durch die beschriebene Tiefenselektivität und durch die Möglichkeit einer sehr schnellen Führung des kontinuierlichen Strahls kann die thermische Belastung der Substrate gering gehalten werden, wodurch auch ein Einsatz an flexiblen Kunststoffsubstraten möglich wird. Bei gleichem Arbeitsabstand kann der Elektronenstrahl in der Mikrobearbeitung ca. 10- bis 15-mal schneller abgelenkt werden als ein Laserstrahl.

„Der Durchmesser des Elektronenstrahls kann entsprechend der Anwendung angepasst werden, was die Einsatzmöglichkeiten nochmals deutlich erweitert. So sind sogar Durchmesser bis in den Nanometerbereich möglich und werden insbesondere für den hochpräzisen Schichtabtrag mittels lokaler, elektronenstrahl-induzierter Gasphasenätzung eingesetzt.“ erklärt Benjamin Graffel, Wissenschaftler in der Abteilung Elektronenstrahlprozesse am Fraunhofer FEP. „Genutzt wird dies z. B. bereits bei der Reparatur von Lithographiemasken für die Mikroelektronik.“

Als größter Nachteil der Elektronenstrahltechnik wird häufig die Notwendigkeit von Vakuumtechnik genannt. Jedoch schafft gerade das Vakuum wichtige Voraussetzungen für den präzisen Abtrag dünner Schichten: das Fehlen von Luft verhindert bei der thermischen Bearbeitung die Oxidation angrenzender Bereiche, der Abgleich von Widerständen ist ohne die Anwesenheit von Luftfeuchtigkeit erfahrungsgemäß deutlich genauer und reproduzierbarer und die Verschmutzung des Substrates wird reduziert.

Fraunhofer FEP ist Mitglied der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik, die sich unter anderem auch dem Thema „Entschichten“ widmet. Die Prozesskette der Reinigungstechnik umfasst mehr als nur unterschiedliche Reinigungsverfahren. Vorgelagerte Prozesse dienen dazu, Verunreinigungen zu vermeiden oder den Reinigungsaufwand zu vermindern. Zu den nachgelagerten Prozessen gehören die Kontrolle des Reinigungserfolgs in der Qualitätssicherung und die umweltgerechte Entsorgung der Verunreinigung und der Reinigungshilfsstoffe. Die Kompetenz der Fraunhofer-Institute schließt die gesamte Prozesskette der Reinigungstechnik ein. In der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik werden die einschlägigen Kompetenzen der Fraunhofer-Institute gebündelt und koordiniert. So wird das gesamte Feld der Reinigungstechnik prozessübergreifend abgedeckt. Für die Kunden aus der Industrie stellen die Fraunhofer-Institute damit ein deutschlandweit einmaliges Leistungsangebot bereit.

Fraunhofer FEP auf der parts2clean 2016

Vortrag

Mittwoch, 1. Juni
Session: Entgraten und Entschichten
Entschichten - Wenn die Funktionsschicht zur Kontamination wird!
Dipl.-Phys. Frank-Holm Rögner, Leiter der Abteilung Elektronenstrahlprozesse

Pressekontakt:

Frau Annett Arnold

Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP
Telefon +49 351 2586 452 | annett.arnold@fep.fraunhofer.de
Winterbergstraße 28 | 01277 Dresden | Deutschland | www.fep.fraunhofer.de

Weitere Informationen:

http://s.fhg.de/k4R

Annett Arnold | Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Laser World of Photonics 2017: Abhörsicher kommunizieren mit verschränkten Photonen
22.06.2017 | Fraunhofer-Gesellschaft

nachricht EMO 2017: Smarte Lösungen für Produktionsoptimierung und Sägetechnologie
20.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften