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Messtechnik

Prüfung dünner Schichten in der Fertigungslinie

| Autor / Redakteur: Albrecht Brandenburg und Carl Basler / Udo Schnell

Funktionelle Beschichtungen übernehmen vielfältige Aufgaben, etwa als Korrosionsschutz oder Haftvermittler. Ein optisches Verfahren misst die Qualität solcher Schichten schnell und zuverlässig.
Funktionelle Beschichtungen übernehmen vielfältige Aufgaben, etwa als Korrosionsschutz oder Haftvermittler. Ein optisches Verfahren misst die Qualität solcher Schichten schnell und zuverlässig. (Bild: Fraunhofer-IPM)

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Für funktionelle Beschichtungen auf industriell hergestellten Bauteilen gelten, besonders bei Hightechprodukten, hohe Qualitätsanforderungen, was Elementverteilung, Dicke und Vollständigkeit der mitunter nanometerdünnen Beschichtungen angeht. Ein neues optisches Messsystem erfasst diese Parameter erstmals in der Fertigungslinie und wertet sie aus.

Bauteile mit funktionellen Beschichtungen kommen in nahezu allen Branchen zum Einsatz. Die Beschichtungen mit Stärken von einigen zehn Mikrometern bis hinunter in den Bereich von wenigen Nanometern werden mit unterschiedlichen Verfahren auf ein Trägermaterial, vor allem Metalle, aufgebracht. Verbreitet sind Sputtern, Galvanotechniken oder Fällungsreaktionen mit Sprüh- oder Tauchbeschichtung. Solche Schichten übernehmen wichtige Funktionen – als Schutzschichten, Veredelungen oder Passivierungen.

Beschichtungsfehler beeinträchtigen die Qualität des Gesamtproduktes

Metallische Bauteile werden beispielsweise durch Funktionsschichten vor Korrosion geschützt, in der Leistungselektronik dienen hauchdünne Kupferschichten zur Wärmeableitung oder als Kontakt. Häufig werden auch Haftvermittler als dünne Schicht aufgebracht, um die dauerhafte Haltbarkeit weiterer Beschichtungen zu gewährleisten. Solche Haftvermittler stellen an der Grenzfläche eine chemische Bindung her und sorgen so dafür, dass beispielsweise Lackschichten dauerhaft auf metallischen Autokarosserien haften.

Sowohl im Falle von Korrosionsschutzschichten als auch bei Haftvermittlern leuchtet unmittelbar ein, dass Fehler beim Aufbringen der Schichten die Funktion und Qualität des späteren Gesamtprodukts stark beeinträchtigen können. Weil ein homogener Schichtauftrag nicht immer zuverlässig erreicht wird, ist zur Prozesskontrolle und Qualitätssicherung eine permanente Messung der Schichtdicke in der Fertigungslinie von großem Vorteil.

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