spezielle materialien für die elektronik: nanokomposite und keramiken

SPEZIELLE MATERIALIEN FÜR DIE ELEKTRONIK:
NANOKOMPOSITE UND KERAMIKEN
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Dr. Thomas Hoyer
Dr. Stefan Barth
www.ikts.fraunhofer.de
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Stand: Oktober 2014
Erfurt-Südost
DDR-Mikroelektronikstandort
Planarisierungsschichten 1990
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Sol-Gel-Chemie zur Herstellung von Spin-On-Glass
(aufgeschleuderte Planarisierungsschichten)
Hydrolyse und
Kondensation
Tetraethoxysilan
Hydrolyse und
Kondensation
Dimethyldiethoxysilan
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Sol-Gel-Chemie zur Herstellung von Spin-On-Glass
(aufgeschleuderte Planarisierungsschichten)
rein anorganisch:
dickere Schichten reißen
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Sol-Gel-Chemie zur Herstellung von Nanokompositschichten:
Vielfalt der Monomere
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Die Rohstoffe sind flüssig ... die Produkte auch
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Nasschemische Beschichtungstechniken
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Kratzschutzbeschichtung für Kunststoffe und (weiche) Metalle
inoCOAT HC
Primerfreie Beschichtungen auf
unterschiedlichen Kunststoffen
PMMA-Oberfläche mit (links) und ohne (rechts)
Nanokompositbeschichtung
nach Stahlwolle-Kratztest
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Beschichtungen für Betonwerksteine und Natursteine
11 µm
30 µm
reaktiv mit Stein verbunden
diffusionsoffen
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fleckresistent
Projekt Terrazzo, gefördert durch BMWI, Reg.-Nr. 309/01
Korrosionsschutz für ...
... Aluminium
... PTC-Keramik
... Gold & Silber
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... Kupfer
Korrosionsschutz für Aluminium
beschichtet
+ Korr.Test
unbeschichtet unbeschichtet
+ Korr.Test
Nanokompositbeschichtete
Aluminiumoberfläche nach
Korrosionstest
(80 °C, 7 d, NaCl-Lsg., pH 8,5)
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(60 °C, 3 d, NaCl-Lsg., pH 3,3)
Korrosionsschutz für Gold & Silber
Auf Leiterplatten können, Gold,
Silber, Kupfer ... vorkommen.
26 500 Zyklen
T-Schock -40 ... +150 °C
Korrosionsschutz vor allem gegen
schwefelhaltige organische
Verbindungen
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Für Edelstahl
Antihaftschichten bis 300 °C
Problem:
PTFE zersetzt sich
Randw inkel (Wasser) in °
nach 48 h Temperung bei 350 °C
oberhalb 260 °C
Sol-Generation
0
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50
150
100
1
2000
2
2003
3
2007
4
2009
Für Edelstahl:
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Anlaufschutzschichten bis 450 °C
Korrosionsschutz für Kupfer
Oxidationsschutz für Kupfer
16 h , 250 °C
beschichtet
unbeschichtet
nicht gegen Wasser beständig
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gegen Wasser beständig
Das Fraunhofer IKTS im Profil
Aktuelle Forschungsprojekte
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Atmosphärisches Plasmaspritzen - Verfahren und Materialien
22 – 45 µm
Vers chleißs chutz: NiCrBSi, Stellite Cr2C3, WC/Co, WC/CrC/Ni, Cr2O3, Al2O3
biom edizinis che S chichten: Ti, Hydroxylapatit
Form körperhers tellung: Al2O3, Cr2O3
Korros ions s chutz: Al, Zn
Antihaft: Al2O3/TiO2, Al2TiO5
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Wärm ebarrieren: ZrO2/CaO, ZrO2/Y2O3, ZrO2/MgO
el. Is olation: Al2O3
PLASMAGEL = Plasmaspritzschicht + Nanokompositversiegelung
Oxide, Carbide
anorganisch-organische Hybridpolymere,
Metalle
ggf. mit Nanopartikeln
Nanokompositversiegelung
durch atmosphärisches
Plasmaspritzen abgeschiedene,
poröse Schicht
Substrat
z. B. Stahl
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PLASMAGEL Anwendungen
Fadenführer:
Verschleißschutz + Antihafteffekt
Chirurgische Instrumente:
elektrische Isolation + Antihafteffekt+ Verschleißschutz
Maschinenteile:
elektrische Isolation + Verschleißschutz + Korrosionsbeständigkeit
Transportwalzen:
Verschleißschutz + Antihafteffekt
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