SCHICHTDICKENMESSUNG WIKI
Schichtdickenmessung
Die Schichtdickenmessung dient dazu, die Dicke von aufgebrachten Schichten oder Beschichtungen auf einem Grundmaterial präzise zu bestimmen. Diese Messung ist in vielen Bereichen der Industrie und Technik von großer Bedeutung. Abhängig von der Art der Beschichtung, dem Substratwerkstoff und der Schichtdicke wird die Schichtdickenmessung mit unterschiedlichen Verfahren durchgeführt. So werden Schichtdicken von Einzelschichten und Mehrschichtsystemen mit Dicken im Mikrometer- bis in den Nanometerbereich bestimmt.
Als Steinbeis-Transferzentrum wählen wir die für das jeweilige Schichtsystem am besten geeignete Methode aus und führen Schichtdickenmessungen als Dienstleistung durch.
Beispiele für Beschichtungen
- Galvanische Beschichtungen
- Pulverbeschichtungen
- PVD-Beschichtungen
- CVD-Beschichtungen
- Thermisch gespritzte Beschichtungen
- Oxidschichten
- Eloxalschichten
- Lackschichten
Wozu dient die Schichtdickenmessung?
Die Schichtdickenmessung dient dazu, die Dicke von Materialschichten auf Oberflächen präzise zu bestimmen. Sie ist in vielen Branchen und Anwendungen von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei der Herstellung und Kontrolle von Produkten, die eine präzise Materialdicke erfordern.
- Qualitätssicherung: Eine gleichmäßige und präzise Schichtdicke ist oft entscheidend für die Funktion und Haltbarkeit von beschichteten Produkten. In der Fertigung wird die Schichtdickenmessung verwendet, um sicherzustellen, dass die produzierten Schichten den Spezifikationen entsprechen, z. B. bei Lackierungen, Metallbeschichtungen oder Halbleiterbauteilen.
- Korrosionsschutz: Bei metallischen Bauteilen werden Schutzschichten wie Lacke, Zink oder andere Materialien aufgetragen, um Korrosion zu verhindern. Die Schichtdicke ist dabei entscheidend, um die nötige Schutzwirkung zu erzielen. Ist die Schicht zu dünn, kann Korrosion schneller eintreten.
- Funktionsschichten: In der Elektronik, Optik oder Halbleitertechnologie spielen präzise Schichtdicken eine Rolle, da sie die elektrischen, optischen oder mechanischen Eigenschaften beeinflussen. So hängt z. B. die Effizienz von Solarzellen oder die Funktionsfähigkeit von Mikroprozessoren von der genauen Dicke der Schichten ab.
- Kostenkontrolle: Durch die Kontrolle der Schichtdicke kann verhindert werden, dass zu viel Material aufgetragen wird, was Materialkosten senkt.
- Automobil- und Luftfahrtindustrie: Hier werden Schutz- und Funktionsschichten aufgetragen, die nicht nur das Erscheinungsbild verbessern, sondern auch mechanische Eigenschaften beeinflussen, wie z. B. die Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischer Beanspruchung sowie gegenüber Umwelteinflüssen.
- Medizinische Anwendungen: In der Medizintechnik, wie bei Implantaten oder medizinischen Geräten, werden dünne Schichten aufgebracht, die biokompatibel sind oder spezielle Funktionen haben, z. B. die Abgabe von Medikamenten. Die Schichtdickenmessung stellt sicher, dass diese Schichten korrekt aufgetragen werden.
Was bietet unser Steinbeis-Transferzentrum?
- Präzise Schichtdickenmessung: Unsere modernen Messgeräte ermöglichen eine präzise und zuverlässige Bestimmung von Schichtdicken.
- Fachkundige Expertise: Die Messungen werden von qualifizierten Mitarbeitern/innen durchgeführt, die Ihnen bei Fragen gerne zur Verfügung stehen.
- Kundenzentrierter Ansatz: Jeder Auftrag ist individuell und deshalb sind unsere Analysen auf die jeweiligen kundenspezifischen Anforderungen zugeschnitten.
Dienstleistungen
Zerstörende Verfahren
-
Beliebige Schichten auf beliebigen Werkstoffen
Querschliff-Methode - Stufenhöhenmessung
-
Hartstoffschichten mit Dicken im Bereich 1 – 20 μm
Kalottenschliff-Methode
Nicht zerstörende Verfahren
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Schichten mit Dicken im Bereich 5 nm – 10 μm auf beliebigen Werkstoffen
Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, XRF)
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Sehr dünne Schichten mit Dicken im Bereich 5 – 200 nm
Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX)
Optische Schichtdickenmessung
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Transparente Schichten mit Dicken im Bereich 10 nm – 100 μm auf beliebigen Werkstoffen
Optische Schichtdickenmessung - Spektroskopisches Reflektometer
- Weißlichtinterferometer
- Laser-Scanning-Mikroskop
Sondenmesstechnik
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Elektrisch nicht leitende Schicht ab 5 μm auf unmagnetischen metallischen Werkstoffen
Wirbelstrom-Verfahren
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Nicht magnetische Schichten ab 5 μm auf ferromagnetischen Werkstoffen (Stahl, Eisen)
Magnetinduktives Verfahren
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für eine Schichtdickenmessung.
Querschliff-Methode
Mit der Querschliffmethode können Schichtdicken von fast allen Arten von Beschichtungen auf beliebigen Substratwerkstoffen präzise bestimmt werden – von Einzelschichten und von Mehrschichtsystemen. Um die Schichtdicke im Querschliff mikroskopisch bestimmen zu können, wird zunächst der Querschnitt freigelegt und präpariert. Dazu wird dem zu untersuchenden Bauteil ein Probe mittels Präzisionstrennschleifer entnommen, in eine Einbettmasse eingebettet, geschliffen und ggfs. poliert. Anschließend wird die Querschnittsfläche der Beschichtung mit einem Lichtmikroskop oder mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) analysiert. Damit lassen sich Aussagen zur Gleichmäßigkeit der Schichtdickenverteilung erzielen und die Beschichtung hinsichtlich Fehler bewerten.
Schichtdickenmessung mittels REM am Querschliff
Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA / XRF)
Die Schichtdickenmessung mit Hilfe der Röntgen-Fluoreszenz-Verfahren (RFA), im Englischen X-RAY Fluorescence Spectroscopy (XRF), beruht auf der kombinierten Wechselwirkung der Schicht (oder Schichten) und des Grundwerkstoffs mit einem starken, häufig gebündelten schmalen Strahl einer Röntgenstrahlung. Bei dieser Wechselwirkung wird eine Sekundärstrahlung erzeugt, deren Wellenlänge oder Energie für die Elemente, aus denen Schicht(en) und Grundwerkstoff zusammengesetzt sind, charakteristisch ist. Die geeignete Anregungsstrahlung wird mit Hilfe einer Röntgenröhre erzeugt. Die RFA-Methode nutzt die Röntgenfluoreszenzanregung der Elemente der Schichtmaterialien und/oder des Substrats als Signalquelle.
Mit der RFA/XRF-Methode können Schichtdicken von Einzelschichten und Mehrschichtsystemen zerstörungsfrei bestimmt werden. Voraussetzung ist, dass die Elemente, aus denen die Schicht(en) besteht/bestehen, und gegebenenfalls auch die Elemente des Substrates mit der RFA messbar sind. Außerdem dürfen die Schichten nicht so dick sein, dass sich das Messsignal mit der Schichtdicke nicht mehr ändert, d.h. je nach Zusammensetzung liegen diese im Bereich von 5 nm bis 10 µm. Das Verfahren wird häufig zur Schichtdickenmessung galvanisch abgeschiedener Schichten eingesetzt.
Kalottenschliff-Methode (Calotest)
Der Kalottenschliff ist ein Verfahren für die Schichtdickenmessung von Hartstoffschichten. Hierbei wird mit einer Stahlkugel und einer Schleifsuspension eine Kalotte auf der zu prüfenden Beschichtung eingeschliffen. Anschließend wird anhand der mikroskopischen gemessenen Größe der eingeschliffenen Kalotte die Schichtdicke berechnet. Damit lassen sich die Schichtstärken von Einzelschichten- und Mehrlagenschichtsysteme ermitteln. Da die Schichtdicke relativ klein im Verhältnis zum Kugeldurchmesser ist, erfolgt das Anschleifen der Beschichtung unter einem flachen Winkel, wodurch die Größe der Schichtdicke vergrößert wird. Diese Schichtverbreiterung erhöht die Genauigkeit der mikroskopischen Bestimmung der geringen Schichtdicke, die üblicherweise mit einem Auflichtmikroskop erfolgt.
Querschliff Methode
Optische Schichtdickenmessung
Die zerstörungsfreien Messung von transparenten Schichten erfolgt durch Messgeräte, welche die Schichtdicke optisch messen. Mit diesen werden die Stärken von sehr dünnen Funktionsschichten, Oxidschichten, transparenten Schutzlacken, Ölfilmen und transparenter Folien bestimmt. Die optische Schichtdickenmessung beruht darauf, dass beim Auftreffen von Licht auf eine Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex ein Teil der Strahlung reflektiert und ein anderer transmittiert wird. Je nach Schichtdicke kommen die nachstehenden Messgeräte zum Einsatz.
Optische Schichtdickenmessung