Dünnschichtfilm-Beschichtungstechnologie für große Glasflächen

Die Glasindustrie hat in den vergangenen 30 Jahren immer wieder hochwertige Beschichtungstechnologien hervorgebracht, um Produkte mit hoher Wertschöpfung entwickeln und den wachsenden Anforderungen an hohe Ästhetik und funktionellem Komfort nachkommen zu können.

Die Beschichtung großer Glasflächen ist hauptsächlich in den Marktbereichen Architektur, Automobil und Displays von Bedeutung. Zu den typischen Beschichtungen in diesen Anwendungsbereichen zählen entspiegelnde Schichten, niedrigemittierende Schichten und Sonnenschutzschichten für die Wärmeregelung sowie transparente leitfähige Schichten (TCOs) für intelligente Fenster und Displays. Für die Beschichtung von Flachglas lassen sich verschiedene Techniken unterscheiden.

Magnetron-Sputtern
Das Magnetron-Sputtern ist eine Dünnschichtfilm-Beschichtungstechnologie, die heute von weltweitem wirtschaftlichem Interesse ist. In den letzten zehn Jahren hat sich dieser Industriezweig rasant entwickelt. Dabei hat die Vakuumbeschichtung durch Magnetron-Sputtern eine größere wirtschaftliche Bedeutung errungen als jede andere Flachglas-Beschichtungstechnik. Die Schlüsselvorteile sind die relativ einfache Skalierbarkeit auf hohe Volumina, die breite Vielfalt an verfügbaren Materialien sowie die Möglichkeit, mit komplexen mehrschichtigen Beschichtungsstapeln alle Arten von Anwendungen durchzuführen.

Rotierbares Magnetron-Sputtern
Die ursprüngliche Sputter-Elektrode hat seit ihrer Erfindung Ende der sechziger Jahre einen weiten Weg zurückgelegt. Aufgrund des strategisch hohen Wertes wurden in den vergangenen Jahren nicht nur gewaltige Kapazitätssteigerungen, sondern auch zahlreiche Veränderungen und Verbesserungen realisiert.

Die bemerkenswerteste Veränderung ist die Entwicklung von rotierenden zylindrischen Magnetronen und hochwertigen rotierenden zylindrischen Sputter-Targets, die es Herstellern ermöglichen, auf zwei bedeutende Herausforderungen zu reagieren: die Steigerung des Beschichtungsdurchsatzes und die gleichzeitige Beibehaltung (und Verbesserung) der Schichtqualität und einer einheitlichen Schichtstärke.

Letztendlich senken diese neuen Produkte die Gesamtbetriebskosten und ermöglichen vielfältigere Anwendungen, in denen die Sputter-Produkte eingesetzt werden können.

Der große Erfolg der rotierenden zylindrischen Magnetrontechnologie kann durch drei einzigartige Vorteile erklärt werden:

1. Größerer Materialbestand und höherer Nutzungsgrad
Ein zylindrisches Target kann mehr Material enthalten und hat im Vergleich zu flachen Targets einen eindeutig höheren Nutzungsgrad (in der Regel mehr als 75 %). Das garantiert wesentlich längere Produktionsläufe sowie kürzere Stillstandzeiten der Maschine und damit einen höheren Durchsatz der Beschichtungsgeräte.

2. Gesteigerte Abscheidungsrate
Ein weiterer Vorteil ist die mögliche Anwendung höherer Leistungsdichten, weil die Hitzebelastung gleichmäßig über den Umfang des Targets verteilt wird. Dadurch kann auch die Abscheidungsgeschwindigkeit gesteigert werden.

3. Verbesserte Leistung in reaktiven Prozessen
Während des reaktiven Sputterns kann eine bessere Leistung erzielt werden. Rotierende zylindrische Magnetrone zeigen im Vergleich zu flachen Magnetronen eine wesentlich geringere Bogensensibilität sowie eine höhere Anodenfunktionalität in Wechselstromprozessen. Diese hochwertigere Prozessstabilität kommt auch der Abscheidungsgeschwindigkeit in reaktiven Prozessen zugute.

Von der Theorie zur Praxis: Die rotierbare Technologie gewinnt Marktanteile
Glasbeschichtungsunternehmen aus aller Welt glauben fest daran, dass sie durch eine Aufrüstung ihrer vorhandenen Beschichtungsgeräte auf die rotierbare Technologie eine bedeutend höhere Wertschöpfung erzielen können.

• Aufgrund der dem rotierenden zylindrischen Magnetron-Sputtern innewohnenden Vorteile wird diese Technologie in vielen verschiedenen Umgebungen eingesetzt, darunter vertikale und horizontale Montage, metallische Prozesse, Wechselstrom, Gleichstrom, Hochleistungsanwendungen, lange Standzeiten und Niedrigspannungsanwendungen.
  
• Enge Partnerschaften mit wichtigen Kunden haben die fortwährende Entwicklung neuer Materialien für rotierbare Sputter-Targets unterstützt. Neben legierten Weichmetallen (ZnAl, ZnSn, ...) werden jetzt auch reine Weichmetalle (Zn, Sn, ...), Keramik (Si+, TiOx, ITO, ...) und Hartmetalle (Cu, Ti, Zr, Cr, Al, ...) verwendet.
  
• Ein weiterer Antrieb war die Entwicklung robuster, zuverlässiger und benutzerfreundlicher Sputter-Hardware. Die Kombination aus Materialien und Hardware sicherte eine fortwährende Reduktion der Gesamtbetriebskosten für das Beschichtungsunternehmen und ist der Schlüssel zum Erfolg dieser Technologie.

Darüber hinaus ermöglichen die aktuellen und hochmodernen Glasbeschichtungsgeräte die erfolgreiche Integration von rotierbaren Kathoden.

Ein Blick in die Zukunft

Das rotierbare Magnetron-Sputtern bietet zahlreiche Wachstumsmöglichkeiten, darunter:

• Fenster werden aktiver Bestandteil ihrer Umgebung. Intelligente Verglasung, Fotovoltaikanwendungen, optische Anwendungen und ähnliche Bereiche werden auf der rotierbaren Sputter-Beschichtungstechnologie basieren.
  
• Der Ersatz von Fließglasproduktionen in geringerer Qualität (China, Russland, Indien und Naher Osten) durch hochwertiges Fließglas führt zu Investitionen in Sputter-Beschichtungslinien, so dass sich der potenzielle Markt für die rotierbare Sputter-Technologie vergrößert.
  
• Für die immer größer werdenden Flachbildschirme bietet die rotierende zylindrische Magnetrontechnologie im Vergleich zum flachen Magnetron-Sputtern eine Reihe wichtiger Vorteile. Bekaert ist das erste Unternehmen, das eine umfassende Palette von rotierbaren Sputter-Lösungen für den Displaymarkt testet, darunter rotierbare ITO-Targets, kompakte Endblöcke und vertikale Magnetrone. Erste Tests haben gezeigt, dass Unternehmen im Bereich Displaybeschichtung, die rotierbare ITO-Targets und rotierende Sputter-Hardware verwenden, die Kosten pro Quadratmeter deutlich senken können.

Schlussfolgerung
Wir können sicher sein, dass die rotierbare Target-Technologie eine der aufstrebenden Technologien der weltweiten Flachglasbeschichtungsindustrie ist.

Die installierte Basis für Glasbeschichtungsanwendungen (exkl. Displayglas) umfasst mehr als 150 Beschichtungslinien weltweit. Auf jährlicher Basis deckt der Verbrauch von rotierbaren Sputter-Targets heute 30 bis 40 % der Target-Anforderungen ab. Vor fünf Jahren lag dieser Anteil noch bei 20 %.

Die Einführung dieser revolutionären Technologie in einer boomenden LCD-Industrie, die vor allem auf bessere Produkte/höhere Qualität und Kostenreduzierungen setzt, wird Erwartungen zufolge große Wirkung zeigen. Bekaert wird sein rotierbares ITO-Target für verschiedene Anwendungen in Kürze auf den Markt bringen.

Sputtern ist ein Vakuumbeschichtungsprozess und eine der Kernmethoden für das Abscheiden von Dünnschichtfolien auf Glas. Bekaert arbeitet eng mit seinen Kunden zusammen, damit diese von der flachen auf die rotierbare Technologie umstellen können. Das Unternehmen garantiert niedrige Betriebskosten durch längere Produktionsläufe, eine schnellere Beschichtungsabscheidung und eine umfassendere Verwendung von Beschichtungsmaterialien. Bekaert hat seine Erfahrung im Bereich der Sputter-Technologie auf seiner eigenen Kunststofffolienbeschichtung für Fensterfolien und industrielle Anwendungen aufgebaut. Bekaert hat als erstes Unternehmen rotierbare Targets auf den Markt gebracht und in erfolgreichen Partnerschaften mit Kunden die anspruchsvollsten und umfassendsten Sputter-Geräte entwickelt, um diese Targets effektiv für Glasbeschichtungslinien weltweit einzusetzen.

Industriekunden, die einen Beschichtungsprozess für Glasanwendungen in den Bereichen Architektur und Automobil (einschließlich Low-E- und Sonnenschutzfolien sowie entspiegelnde Beschichtungen), Displays und Fotovoltaik einsetzen, können von der Anwendung der Sputter-Lösungen und Technologien von Bekaert erheblich profitieren. Kunden können sich außerdem hundertprozentig auf Bekaerts erstklassigen Kundendienst und die führende Forschungs- und Entwicklungsabteilung verlassen.