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Hohlkathodenverfahren

Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik

Hohlkathoden Rundquelle in Betrieb

Überblick

Die Hohlkathoden-Glimmentladung ist ein spezieller Typ einer elektrischen Gasentladung, die bei reduziertem Gasdruck auftritt, vor allem im Fein- und im Grobvakuum. Von der gewöhnlichen Glimmentladung unterscheidet sie sich durch die besondere Form der Kathode, welche die Gestalt eines Hohlkörpers aufweist. Allein diese Form bewirkt eine um bis zu drei Größenordnungen höhere Stromdichte an der Kathode. Hohlkathoden-Glimmentladungen werden in mehreren Technik-Bereichen eingesetzt, aber bisher insgesamt recht selten.

Die Arbeitsgruppe Hohlkathodenverfahren des Fraunhofer-IST hat sich zur Aufgabe gemacht, das Potential dieses Entladungstyps für die Oberflächentechnik zu erschließen.

Das derzeit wichtigste Hohlkathodenverfahren im IST ist das Gasflusssputtern. Die erste Erwähnung stammt aus dem Jahre 1986 (K. Ishi, Utsunomiya Universität, Japan). Die eigenen Arbeiten begannen in 1987, seit 1991 innerhalb des Fraunhofer-IST.

Da Gasflusssputterquellen bis heute nicht kommerziell verfügbar sind, starteten die eigenen Arbeiten mit der Quellenentwicklung. Die Entwicklung erwies sich als langwierig und komplex, führte aber im Laufe der Zeit zu sehr leistungsfähigen, zuverlässigen und doch relativ einfachen Quellen, sowie umfassendem Knowhow. Bald kamen auch intensive Arbeiten zur Prozess- und Schichtentwicklung hinzu, ergänzt durch die Anlagenentwicklung. Das Ziel war von Anbeginn die industrielle Anwendung des Verfahrens. Unsere Gasflusssputterquellen haben heute eine technische Reife erlangt, die ihren Einsatz in der Produktion erlaubt. Parallel zur Quellenentwicklung wurden umfangreiche Erfahrungen zu einer großen Vielfalt von Schichtwerkstoffen und technischen Anwendungen des Verfahrens gesammelt.

Das Gasflussputterverfahren hat sich mittlerweile als sinnvolle Ergänzung zu den etablierten Beschichtungsverfahren Magnetronsputtern, Elektronenstrahlbedampfen, Plasmaspritzen und Galvanik erwiesen und ist diesen bei ausgewählten Anwendungen überlegen.

Im IST stehen derzeit aktuell 8 Gasflusssputter-Anlagen für Applikationen und für die Quellenentwicklung zur Verfügung.

Neben dem Gasflusssputter-Verfahren wurden im IST weitere Hohlkathodenverfahren entwickelt, die teils ebenfalls den PVD-Verfahren zuzurechnen sind, teils den CVD-Verfahren (physical vapour deposition, chemical vapour deposition), und für Spezialanwendungen ein erhebliches technologisches Potential aufweisen.

Zuletzt aktualisiert am: 2013-09-22 21:57:42 CEST
Quelle: http://hohlkathoden.fraunhofer.de/de/ueberblick/
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