PVD‐Abscheidung von CoSm‐Schichten für magnetische Maßstäbe

Zusammenfassung 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.