Techniklexikon

Beschichtungstechnologien

technische Methoden zur Aufbringung von meist dünnen Schichten auf ein beliebiges festes Material (Substrat). Eine Einteilung kann nach Aggregatzustand und chemischer Zusammensetzung der Ausgangsmaterialien, nach den entstehenden Materialien oder, am häufigsten, nach der Art des Beschichtungsprozesses erfolgen. Ausserdem kann zwischen Beschichtungstechnologien, die unter Atmosphärendruck und solchen, die unter Vakuumbedingungen stattfinden, unterschieden werden.

Typische Beschichtungstechnologien unter Atmosphärenbedingungen sind das Auftragen eines flüssigen schichtbildenden Materials auf das Substrat, wobei die Schichtbildung durch einfaches Eintrocknen oder auch durch eine Schleuderbeschichtung (spin coating) sowie durch Eintauchbeschichtung (dip coating, Langmuir-Blodgett-Technologie) erfolgen kann.

Bei den Vakuumbeschichtungsverfahren liegt das schichtbildende Material in Form von Atomen bzw. Molekülen vor. Ist am Übergang vom gasförmigen in den festen Zustand eine chemische Reaktion beteiligt, wird von chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) gesprochen. Die chemische Reaktion kann dabei durch verschiedene Anregungsprozesse (thermisch, plasmainduziert) ausgelöst werden. Erfolgt die Beschichtung ohne Beteiligung einer chemischen Reaktion, wird die Beschichtungstechnologie als physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) bezeichnet. Diese wird besonders zur Auftragung von dünnen Metall-, Metalloxid- sowie Halbleiterschichten verwendet. Wichtige Methoden dazu sind die Vakuumverdampfung, das Sputtern (Zerstäuben) sowie die Molekularstrahlepitaxie (MBE) und die ionenstrahlgestützte Beschichtung.

Die Beschichtung beginnt mit der Vorbereitung des Substrates (Reinigung, Oberflächenbehandlung). Danach kommt es bei einer sequentiellen Beschichtung zur Keimbildung und anschliessend zum Aufwachsen der Schicht. Häufig wird eine Modifizierung bzw. Funktionalisierung der entstehenden Schichten während der oder nach der Beschichtung durch die Kombination mit zusätzlichen Verfahren (z.B. Ionenimplantation) durchgeführt.

Die technischen Anlagen für die Vakuumbeschichtungsverfahren können häufig auch zur Oberflächenmodifizierung der Substrate sowie bereits vorhandener Schichten verwendet werden. Wegen der Vielzahl heutiger Anwendungen werden neue physikalische Erkenntnisse besonders aus der Festkörperphysik sehr schnell in verbesserte Beschichtungstechnologien umgesetzt. Wichtige Anwendungsgebiete, insbesondere der Vakuumbeschichtungstechnologien, sind die Herstellung von Bauteilen für die Mikroelektronik und die Nanotechnologie sowie die Beschichtung von optischen Elementen (Vergütung von Linsen, Antireflex-Beschichtung u.a. bei Brillengläsern) und von mechanischen Werkzeugen (Verschleissschutz). Ausserdem werden Beschichtungstechnologien häufig zur Herstellung korrosionsschützender und reibungsmindernder Beschichtungen eingesetzt. [AH]