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Messtechnik

Prüfung dünner Schichten in der Fertigungslinie

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Eine Herausforderung bei der Entwicklung von Analize-Single war es, einen kontrollierten Materialabtrag durch den Laserpuls zu gewährleisten mit dem Ziel, dass eine hohe Wiederholgenauigkeit bei geringer Tiefe des Materialabtrags erreicht wird. Für die Messung nanometerdünner Schichten ist außerdem eine hohe Sensitivität des Messsystems enorm wichtig. Für den Aufbau von Analize-Single als Inline-Messsystem zur Schichtdickenmessung und Elementanalyse setzt das Fraunhofer-IPM Kurzpulslaser mit hoher Puls-zu-Puls-Stabilität, ein schnelles Spektrometer sowie einen schnellen Autofokus ein, die Messungen in wenigen Millisekunden ermöglichen.

Bei allen Bauteilen handelt es sich um industrieerprobte Komponenten wie Standard-Festkörperlaser, kommerzielle Mikrospektrometer und konventionelle Regelungskomponenten. Entstanden ist ein System, das sehr empfindlich misst und gleichzeitig robust ist gegenüber Störungen. Es weist in der Anwendung deutliche Vorteile gegenüber anderen Analysemethoden auf und erschließt damit Neuland für die Fertigungstechnik.

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Präzise Messung im Labor und in der Fertigungslinie

Analize-Single wird als Laborgerät und als Inlinelösung angeboten. Beide Systeme haben Abmessungen von 90 cm × 60 cm × 60 cm und benötigen weder Wasser- noch Starkstromanschluss. Daher lässt sich die Integration an vielen Stellen bewältigen. Das Fraunhofer-IPM übernimmt dabei nicht nur die Integration, sondern auch die Wartung und den Laserschutz.

Beim Laborgerät liegt die Probe auf einem in zwei Richtungen beweglichen Tisch, sodass sich die Homogenität der Beschichtung bildgebend und automatisiert darstellen lässt. Integriert in die Linie misst das System am schnell laufenden Band. Dabei wird es so positioniert, dass das Blech am Messfleck um eine Umlenkrolle läuft. Schwingungen werden mit einem Positionierlaser erfasst. Die optische Einheit wird nachgeregelt. Soll ein Blech flächig über die gesamte Breite erfasst werden, kann Analize-Single auch traversierend ausgeführt werden: Der Messkopf wird dabei über die Breite des Bandes bewegt und erzeugt eine Karte des gesamten Bandes.

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