Die homogene Beschichtung großer Flächen mittels Doppel-Magnetron-Sputtern stellt höchste Anforderungen an die eingesetzte Stromversorgung. Dies gilt insbesondere für kritische Materialien und Prozesse wie die reaktive Aufbringung von SiO2 auf Architekturglas, die anspruchsvolle Al2O3 -Beschichtung bei der Flachbildschirmherstellung oder die Abscheidung von keramischem Material wie Nb2O5, welches bei der Produktion von Wärmeschutzverglasung notwendig ist. Die Generatorreihe TruPlasma MF Serie 7000 (G2) von TRUMPF Hüttinger wurde speziell für solche anspruchsvollen Prozesse entwickelt: Die Mittelfrequenz-Prozessstromversorgungen der neuesten Generation ermöglichen die Aufbringung dünnster (wenige nm), hochfester und absolut homogener Schichten, und dies bei Spitzenwirkungsgraden von 90 Prozent und mehr. Damit lassen sich herausragende Schichtqualitäten bei zugleich höchster Produktivität realisieren.

Die Generatoren der TruPlasma MF Serie 7000 (G2) sind mit Ausgangsleistungen zwischen 50 und 150 kW mit Ausgangsströmen von 110 bis 400 A erhältlich. Dank ihres breiten, von Ausgangsleistung, -strom und -spannung nahezu unabhängig einstellbaren Frequenzbereichs von wahlweise 20 bis 70 kHz ermöglicht die neue Produktfamilie eine besonders flexible und ideale Abstimmung auf die gewünschte Prozessfrequenz.

Produktivitätssteigerung dank patentiertem Arc-Management
Besonders stolz ist man bei TRUMPF Hüttinger auf das neue und patentierte Arc-Management. „Da wir seit 1999 weltweiter Marktführer in der Großflächenbeschichtung sind, haben wir eine jahrzehntelange Beziehung zu unseren Kunden und wissen daher, wie das ideale Arc-Management aussehen sollte. Nach mehrjähriger Entwicklung können wir nun offiziell das schnellste und zuverlässigste Arc-Management seiner Klasse vorstellen. Die Arc-Erkennung erfolgt innerhalb von 0,7 Nanosekunden und wird typischerweise in 0,8 – 1,3µs mit unserem „UltraFastTreatment“ behandelt. Speziell bei kritischen Prozessen bedeutet das für unsere Kunden eine immense Produktivitätssteigerung gegenüber bisherigen Geräten“, erläutert Nicolas Löffler, Produktmanager für MF-Technologie bei TRUMPF Hüttinger.

Ermöglicht wird die Performance-Steigerung aufgrund des Einsatzes von modernster Prozessortechnologie mit Echtzeit-Datenbearbeitung. „Dies wiederum erlaubt es, Arcs praktisch in Echtzeit zu erkennen, je nach Prozess sogar noch bevor es zu einem Anstieg des Ausgangsstroms kommt“, betont Löffler.

Die Reduzierung auf die zwei wesentlichen Parameter für die Arc-Erkennung und die schnelle Unterbindung der Energiezufuhr in den Prozess  erlaubt es den Anwendern auf einfache Weise selbst die optimale Balance zwischen der Empfindlichkeit der Arc-Behandlung und dem gewünschten Durchsatz in seinem Prozess einzustellen. Auch der Zündverlauf des Plasmas lässt sich individuell regeln und auf diese Weise das Arc-Risiko minimieren.

Spannungsgeregelter Übergangsbereich „Transition Mode“
Um eine optimale Sputterrate und Schichtqualität bei reaktiven Prozessen zu erreichen, ist es notwendig, den Prozess im sogenannten Übergangsbereich oder „Transition Mode“ zu betreiben. Hierbei wird das Target in einem Zustand zwischen metallisch und oxidiert gehalten. Das neue Design der Regler in der TruPlasma MF Serie 7000 (G2) gewährleistet eine besonders schnelle Reaktion auf Änderungen dieses instabilen Prozesszustandes. Die Regelung für Ausgangsleistung, -strom und -spannung hängt bei entsprechender Voreinstellung allein von der Target-Impedanz ab und wechselt ohne zu über- oder untersteuern zwischen den einzelnen Reglern. Damit erlauben sie es, die Ausgangsleistung des Generators binnen 10 ms von 10 auf 90 Prozent hochfahren und so äußerst schnell in den „Transition Mode“ zurückzukehren. Hierdurch lassen sich auch sehr kritische Prozesse, beispielsweise SiO2 und Al2O3, stabil führen.

Geringere Betriebskosten und robuste Technik für weltweiten Einsatz
In der Plasmabeschichtung steigen nicht nur die Anforderungen an die Schichtqualität, sondern auch an die Wirtschaftlichkeit der Prozesse. „Wir haben die TruPlasma MF Serie 7000 (G2) konsequent auf geringen Ressourcenverbrauch hin optimiert. Spitzenwirkungsgrade von bis zu 91 Prozent sorgen dafür, dass selbst bei Teillastbetrieb von 10 Prozent noch ein Betriebswirkungsgrad von über 80 Prozent erreicht wird“, beschreibt Ulrich Richter, Systemarchitekt der TruPlasma MF Serie 7000 (G2) und Leiter der Hardware-Entwicklung bei TRUMPF Hüttinger, die Effizienz der Generatoren. „Die entsprechend geringe Verlustleistung sorgt zugleich für eine signifikante Reduktion des Kühlwasserverbrauchs.“

Um auch die Wartungskosten niedrig zu halten, hat TRUMPF Hüttinger zudem ein besonderes Augenmerk auf die robuste Auslegung aller technischen Komponenten gelegt. Das Ergebnis ist eine sehr hohe Anlagenverfügbarkeit selbst unter schwierigen Installations- und Klimabedingungen. So lassen sich die Generatoren der TruPlasma MF Serie 7000 (G2) auch in tropischen Ländern problemlos einsetzen, da sie mit hohen Kühlwassertemperaturen von bis zu 45 °C und geringen Differenzdrücken von 2,5 bar zurechtkommen. Zudem ermöglicht der hochdichte (IP 54) Schaltschrank einen Betrieb mit Trockenluftspülung, der die Bildung von Kondensat im Gerät verhindert. Bei Bedarf können die Generatoren zusätzlich mit einer aktiven Schaltschrankentfeuchtung ausgestattet werden.

Auch hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften wurden die Generatoren der TruPlasma
MF Serie 7000 (G2) sehr flexibel ausgelegt. Mit einem breiten Anschlussspannungsbereich von 342 bis 528 V sind sie ohne technische Anpassungen weltweit einsetzbar, kostenaufwändige Anpassungen der vor Ort vorhandenen Installationen sind daher in der Regel nicht erforderlich. Ein weiterer Pluspunkt bilden die vielseitigen integrierten Kommunikationsschnittstellen der TruPlasma MF Serie 7000 (G2): Neben gängigen Schnittstellen wie RS232/485, Ethernet, Profibus und A/D2 unterstützen die neuen Generatoren in Kürze auch PROFINET. „Unsere Kunden können somit sicher sein, in eine zukunftssichere Technik zu investieren, die rund um den Globus flexibel einsetzbar ist“, bekräftigt Nicolas Löffler.