helfen konnten, druckbeständige Sinterformen für die Herstellung von Sputtertargets herzustellen und so die Prozesse deutlich optimiert haben, lesen Sie hier. Fallstudie teilen:
Ohne die Verwendung ultradünner Schichten wären die meisten modernen Technologien nicht möglich.
Beispielsweise funktionieren Touchscreens auf Displays nur, weil auf dem Glas transparente, leitfähige Schichten aufgebracht werden. Bei Solarzellen sorgen spezielle Beschichtungen dafür, dass Licht effizient in Strom umgewandelt werden kann und auch bei der Herstellung von Mikroprozessoren und Speicherchips werden die Halbleiter fein beschichtet.
Die Herstellung der Sputtertargets ist dabei ein technisch hochpräziser Prozess.
Das Ausgangsmaterial besteht häufig aus einer Mischung verschiedener Pulver, die für die Zieleigenschaften des Targets benötigt werden. Das Pulver wird in eine elektrisch leitfähige Form (z. B. Viereck-Platte) gefüllt und unter uniaxialem Druck und Temperatur (joulsche Wärme infolge elektrischer Energie) verdichtet. Es wird so zu einem Festkörper, in diesem Fall einer Platte, gesintert und verfestigt.
Branche:
Beschichtungsindustrie, Pulver-Metallurgie
Verfahren:
FAST/ SPS-Sinterpressen zur Herstellung von Sputter-Targets
(Field-Assisted Sintering Technique/ Spark Plasma Sintering)
Lösung:
Leistungen:
Analyse und Simulation, Neukonstruktion, Produktion von Sinterformen
Ergebnis:
Erhöhung von Prozessstabilität, -qualität und -sicherheit sowie des Outputs pro Ofenlauf
Wenn es um die mechanische Stabilität der Targets geht, stellen insbesondere die hohen thermischen und mechanischen Belastungen der Form eine Herausforderung dar. Die Form kann Risse bekommen oder sich verziehen. Die Pulverform sollte aus diesem Grund so gestaltet sein, induzierte, mechanische und thermische Spannungen ohne Rissbildung aufnehmen zu können (Mehrfachverwendung). Ebenso sollte kein Pulver, das gänzlich für die Ausbringung der Targets erforderlich ist, infolge der Pressung über Spalte, die der Entformbarkeit des Targets aus der Form benötigt werden, verloren gehen.
Hinzu kommt, dass die verwendeten Rohmaterialien extrem teuer sind und Störungen oder Unterbrechungen des Prozesses einen hohen Kostenfaktor darstellen.
Die Prozesssicherheit und -optimierung, Langlebigkeit sowie Nachhaltigkeit bei der Verwertung nach dem Ende des Lebenszyklus sind weitere Schlüsselherausforderungen.
In dem hier behandelten Beispiel konnte die bisherige Sinterform dem Druck infolge der uniaxialen Pressung nicht standhalten – sie platzte während des Ofenlaufs.
Für die Optimierung wurden folgende Ziele gesetzt:
Sinternform überlastet
Auf der Basis der vom Kunden gelieferten Daten und der genannten Rahmenbedingungen wie Temperatur und Druck haben wir eine FEM-Simulation durchgeführt. Dabei konnten wir feststellen, dass eine Veränderung der inneren Eckenradien die beste Option für eine Verbesserung der Form war.
Durch die vorgeschlagenen Änderungen gab es keine Risse mehr in der Form und somit auch keine Unterbrechungen im Produktionsprozess.
Die Optimierung konnte erreicht werden, ohne die Masse der Form zu erhöhen.
Das machte die Änderung kostengünstig und effektiv.
Sinternform optimiert
Durch die Änderung des inneren Radius konnten die Spannungen in der Form um 50 % reduziert werden.
Die Optimierung der Formkontur führte zu einem sicheren und stabilen Prozess unter Mehrfachverwendung der Form. Die Materialausbringung der Targets konnte durch optimierte Spaltmaße gesteigert und damit die Wertschöpfung erhöht werden.
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Graphite Materials GmbH
Rothenburger Straße 76
90522 Oberasbach
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