Fraunhofer-Gesellschaft

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PVD‐Abscheidung von CoSm‐Schichten für magnetische Maßstäbe

Hohlkathoden‐Gasfluss‐Sputtern (GFS) für hochwertige Hartmagnetschichten
PVD deposition of hard magnetic - CoSm coatings for magnetic scales
 
: Bandorf, Ralf; Ortner, Kai; Krau, Marco

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Volltext ()

Vakuum in Forschung und Praxis 32 (2020), Nr.5, S.28-32
ISSN: 0947-076X
ISSN: 1522-2454
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz, Elektronische Publikation
Fraunhofer IST ()

Abstract
Magnetische Funktionsschichten werden seit Jahrzehnten als zuverlässige und hochgenaue Informationsträger beispielsweise in Festplattenspeichern oder auf Magnetkarten eingesetzt. Neben der Datenspeicherung bieten Magnetschichten auch in mechanischen und elektromechanischen Elementen ein großes Potenzial, um Position, Geschwindigkeit oder Winkel von bewegten Bauteilen zu messen. Im Rahmen der Elektromobilität steigt hier auch die Nachfrage nach hochgenauen magnetischen Messsystemen. Darüber hinaus können Magnetschichten zur Codierung von Werkstück‐Informationen oder als Element von miniaturisierten Antrieben eingesetzt werden. Für die Herstellung der magnetischen Schichten werden verschiedene Verfahren eingesetzt, die ihre spezifischen Vorteile und Grenzen aufweisen. Für dünnere Schichten finden galvanische Verfahren häufiger Verwendung, während für dickere Schichten beispielsweise Sinterverfahren genutzt werden. Speziell die wirtschaftliche Herstellung von leistungsfähigen Schichten im Bereich von einigen Mikrometern bis zu einigen zehn Mikrometern stellt hierbei eine technologische Herausforderung dar. Am Fraunhofer IST werden seit längerer Zeit weich‐ und hartmagnetische Schichten für unterschiedliche Anwendungen entwickelt. Hierbei kommt ein spezielles Niederdruck‐Beschichtungsverfahren, das Hohlkathoden‐Gasfluss‐Sputtern (GFS) zum Einsatz, das ebenfalls am Fraunhofer IST in den letzten 20 Jahren entwickelt und industrialisiert wurde. In Kooperation mit ITK Dr. Kassen GmbH wurden mit dem Verfahren hartmagnetische Schichten entwickelt, die als Maßstäbe für hochgenaue Positionierung in kompakten Mikroskoptischen zum Einsatz kommen. In der betrieblichen Praxis haben sich diese Schichten als äußert zuverlässig und robust gegen äußere Einflüsse gezeigt, sodass eine hohe Zuverlässigkeit auch unter schwierigen Bedingungen erreicht werden konnte. Die entwickelten Schichten erlauben dabei die Beschreibung mit reproduzierbaren Marken, die in Kombination mit einem speziellen Auswertealgorithmus höchste Auflösungen liefert. Die Tische ermöglichen durch das integrierte Messsystem eine Absolutbestimmung der Position, ohne Referenzieren, mit einer Positionsauflösung im Nanometerbereich.

 

Magnetic functional layers have been used for decades as reliable and highly accurate information carriers, for example in hard disk storage or on magnetic cards. In addition to data storage, magnetic layers also offer great potential in mechanical and electromechanical elements for measuring the position, speed or angle of moving components. In the context of electro‐mobility, the demand for high‐precision magnetic measurement systems is also increasing. Furthermore, magnetic layers can be used for encoding workpiece information or as an element of miniaturised drives. Various processes are used for the production of magnetic layers, which have their specific advantages and limitations. For thinner layers, galvanic processes are often used, while sintering processes, for example, are used for thicker layers. However, the economic production of high‐performance coatings in the range of a few micrometers to a few tens of micrometers represents a technological challenge. At the Fraunhofer IST, soft and hard magnetic coatings for various applications have been under development for a long time. A special low‐pressure coating process, hollow cathode gas flow sputtering (GFS), which has also been developed and industrialised at Fraunhofer IST over the last 20 years, is used for this purpose. In cooperation with ITK Dr. Kassen GmbH, hard magnetic coatings were developed with this process, which are used for measurement scales for high‐precision positioning in compact microscope stages. In operational practice, these coatings have proven to be extremely reliable and robust against outside influences, so that a high reliability could be achieved even under difficult conditions. The developed layers allow the magnetic coding with reproducible marks, which in combination with a special evaluation algorithm provide very high positioning resolution. Due to the integrated measuring system, the microscope stages enable an absolute determination of the position, without referencing, with a position resolution in the nanometer range.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-605804.html