Industrien und Anwendungen für Aerosol Deposition

Die Aerosol-Beschichtungsmethode kann für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden.

REM AMB

Elektronik

Elektrische Isolierung, Wärmeableitung und elektromagnetische Abschirmung werden überall in der Elektronik gebraucht. Insbesondere die Elektrifizierung des Verkehrs sorgt für gesteigerte Nachfrage. Mit Hilfe der Aerosol Deposition lassen sich die benötigten Schichten aus dem Rohmaterial oder passgenauen Materialmischungen bei Raumtemperatur und exzellenter Haftung herstellen.

Zur elektrischen Isolation von Hochleistungs-Elektronik Bauteilen werden keramische Leiterplatten mit AD-Al2O3 beschichtet. Auf den Abbildungen ist eine solche Beschichtung auf einem AMB (Active Metal Brazed) Si3N4 Substrat zu sehen.

Verbesserung des Abriebs von unbeschichtetem und mit AD-Al2O3 beschichtetem Edelstahl

Schutzschichten

Korrosion, Kratzer, Abrieb – es gibt viele Möglichkeiten, Oberflächen zu beeinträchtigen, insbesondere wenn hohe Temperaturen und erhöhte mechanische Belastungen im Spiel sind. Keramische Beschichtungen helfen, Schäden zu vermeiden und Standzeiten zu verlängern.

Abrieb

In der nebenstehenden Abbildung ist der der Verschleiß eines Werkstücks aus Edelstahl bei einer dynamischen Beanspruchung mit einem keramischen Gegenstück dargestellt (Pin-on-disc Test). Im Vergleich zum unbeschichteten Grundwerkstoff ist mit einer 5µm dicken AD-Al2O3 Beschichtung der Verschleiß am Werkstück um ein vielfaches geringer.

alpha Al2O3 Beschichtung gegen Korrosion

Korrosion

Ni-Legierungen für Hochtemperaturanwendungen sind anfällig für Korrosion. Der Mikroskop-Querschnitt zeigt die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit, die durch die Beschichtung der Legierung mit Aerosol Deposition erreicht werden kann.

 Laden Sie hier unsere neuste Fallstudie zur Verlängerung der Lebensdauer von Hochtemperatur-Nickellegierungen herunter.

Hochtemperatur-Sensor geschützt durch Beschichtung - hergestellt mit Aerosol Deposition

Sensoren

Mehr und mehr Sensoren verwenden dünne Schichten. Sei es als passive Schicht zum Schutz vor äußeren Einflüssen, z.B. vor schädlichen Dotanten aus benachbarten Materialien, oder als aktiver Teil aus dem entsprechenden Material wie z.B. in NTC, Gassensoren und piezoelektrischen Bauteilen. Werden diese Schichten mit Hilfe der Aerosol Deposition hergestellt, verbessert sich das Verhalten der Sensoren deutlich.

 Download Fallstudie Schutzschichten für Hochtemperatursensoren (Englisch)

Vergleich der Plasmaätzrate zwischen APS-Y2O3 und AD-Al2O3

Halbleiterproduktion

In der Halbleiterproduktion, genauer gesagt während des Plasmaätzprozesses in der Chipherstellung beeinträchtigen die aggressiven Ätzgase die Haltbarkeiten der Maschinenkomponenten. Als Nebenprodukt dieser Korrosion entstehen Partikel, die, einmal auf den Wafer gelangt, für Ausschuss sorgen. Das Problem wird dadurch reduziert, dass besonders ätzresistente Beschichtungen, z.B. aus Yttriumoxid, auf den Teilen der Maschine aufgebracht werden, die dem Plasma in besonderer Weise ausgesetzt sind. Diese ätzresistenten Beschichtungen funktionieren besonders gut, wenn sie mittels Aerosol Deposition aufgebracht werden.

Die Grafik zeigt den Vergleich der Plasmaätzresistenz einer konventionell thermisch gespritzten Y2O3 und einer AD-Y2O3 Beschichtung. Bei dieser ist die Korrosionsrate und damit auch der Abtrag von Partikeln in einer Plasmaätzkammer deutlich geringer.

Medizinische Anwendungen

Antiseptische Beschichtungen

In der Medizintechnik gibt es zahlreiche Anwendungsfelder für antiseptische Beschichtungen. Häufig bestehen Sie aus einer aktiven Komponente – zum Beispiel Silber – und einem Trägermaterial wie Keramik. Die Aerosol Deposition ermöglicht, beide Marialien zeitgleich aufzubringen. Die eigentliche Stärke liegt aber darin, Materialien und Materialmischungen auftragen zu können, bei denen Sputtern oder Verdampfen nicht funktioniert. Zum Beispiel die Beschichtung von hitzeempfindlichen Untergründen.

 Lesen Sie mehr über die antiseptische Beschichtungen mit der Aerosol-Deposition-Methode

Hydroxyapatit-Beschichtungen

Beschichtungen aus Hydroxyapatit (HA) werden auf dentalen oder orthopädischen Implantaten aufgebracht, zum Beispiel auf Zahnimplantaten oder Knochenschrauben aus Titan. HA ähnelt dem natürlichen Knochen in der Zusammensetzung und hat eine osteophile Oberfläche. Es zeichnet sich dadurch aus, dass es biokompatibel, bioaktiv und osteokonduktiv ist. Das bedeutet, dass eine solche Beschichtung dem Knochen hilft, sich mit dem Implantat zu verbinden.

Derzeit werden Hydroxyapatit-Beschichtungen häufig über Plasmaspray-Verfahren aufgebracht. HA Beschichtungen die durch Aerosol Deposition aufgebracht werden bieten dichte, rissfreie HA-Filme mit sehr guter Haftung am Implantat.

coating of medical applications

Siliziumnitrid-Beschichtung

Siliziumnitrid (Si3N4) ist eine biokompatible Keramik, die antivirale[1] und antibakterielle Eigenschaften aufweist. Mit herkömmlichen Beschichtungsmethoden, wie z.B. thermischen Spritzen, können keine Si3N4 Schichten hergestellt werden, da sich das Material aufgrund der hohen Prozesstemperatur zersetzt. PVD und CVD Verfahren erlauben nur die Herstellung sehr dünner Beschichtungen im Bereich einiger Nanometer. Die Aerosol Deposition ermöglicht die Herstellung von mehrere Mikrometer dicken Siliziumnitrid Schichten mit hervorragenden Eigenschaften.

 Datenblatt für Aerosol Deposition Siliziumnitrid-Beschichtungen

[1] Pezzotti, G., Boschetto, F., Ohgitani, E. et al. Silicon nitride: a potent solid-state bioceramic inactivator of ssRNA viruses. Nature Sci Rep 11, 2977 (2021)