Dekorative Mehrzweckbeschichtungen für die Elektronik
Dünnfilmbeschichtungen befinden sich in den Bereichen Medizintechnik, Fahrzeug- und Werkzeugmaschinenbau in einem breit angelegten Einsatz. Sie sorgen für eine zusätzliche Beständigkeit gegenüber etlichen Bedingungen, die sich nachteilig auf die Lebensdauer und die Funktion von Bauteilen auswirken. Dünnfilmbeschichtungen sind außerdem für den Elektronik- und Optiksektor von großer Bedeutung. Sie spielen in der Halbleiterbranche und im Zusammenhang mit elektrischen Verbindungen auf Leiterplatten eine wichtige Hauptrolle. Optische Beschichtungen sind allgegenwärtig; sind überall, angefangen bei Spiegeln in jedem Haushalt bis hin zu Photovoltaikzellen, zu finden. In jüngster Zeit haben dekorative Dünnfilmbeschichtungen in vielerlei Farben dafür gesorgt, dass die Geräte der Unterhaltungselektronik ein bisschen abwechselungsreicher als immer nur in Schwarz, Weiß und Silber daherkommen. Europäische Forscher hatten die Aufgabe, im Rahmen des Hardecoat-Projekts ("Development of new hard decorative coatings based on transition metal oxynitrides") neue Beschichtungen für dekorative Zwecke und Anwendungen in der Mikrooptoelektronik zu entwickeln. Die Wissenschaftler erforschten ein neues Spektrum von Beschichtungen, die Übergangsmetalloxynitride (TM-O-N), bei denen die Festigkeit der Nitride mit den unter Einsatz von Oxiden erzielbaren Farben kombiniert sind. Überdies haben Übergangsmetalle interessante elektrochrome Eigenschaften oder verfügen über die Fähigkeit, ihre optischen Eigenschaften in Reaktion auf eine geringe Spannung bei Anwendungen wie "intelligenten" Fenstern oder Röntgenspiegeln zu verändern. Als Metalle können sie außerdem auch als elektrische Leiter oder Halbleiter fungieren. Ziel des Hardecoat-Projekts war es, all diese potenziellen Eigenschaften in einer Klasse von Verbindungen zusammenzufassen und das gewaltige Spektrum möglicher Kombinationen zu erkunden. Außerdem entschieden sich die Forscher dafür, das Verfahren zur physikalischen Gasphasenabscheidung (physical vapour deposition, PVD), insbesondere das reaktive Sputtern, entsprechend der Abscheidung der neuartigen Beschichtungen zu modifizieren. PVD erzeugt weitaus weniger negative Auswirkungen auf die Umwelt als die traditionellen galvanischen oder chemischen Gasphasenabscheidungsverfahren, bei denen giftige Chemikalien zum Einsatz kommen und die eine große Menge an Abfallprodukten hinterlassen. So wurden vier modifizierte reaktive Sputterverfahren zur TM-O-N-Dünnfilmbeschichtung entwickelt. Die Beschichtungen konnten in einer Reihe von Farben und mit den gewünschten optischen und elektrischen Eigenschaften realisiert werden sowie wiesen eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Korrosion und Verschleiß auf. Die Hardecoat-Beschichtungen mit ihrer großen Bandbreite steuerbarer Eigenschaften werden einen maßgeblichen Einfluss auf den Sektor der dekorativen Beschichtungen, die Optoelektronik und die Mikrotechnologie haben. Produzenten und Konsumenten gleichermaßen werden die kostengünstigen und umweltfreundlichen Abscheideverfahren begrüßen.
