09.01.2013

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IKV: Spektroskopisches Plasmamonitoring - Prozessdatenermittlung zur Online-Qualitätssicherung im Plasmaprozess

Die Beschichtung von Kunststoffen mittels Plasma zur Verbesserung der Barriereeigenschaften ist schon Stand der Technik. Zur Online-Überwachung plasmagestützter Prozesse erforscht das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen das spektroskopische Plasmamonitoring. Die Emissionen des Plasmas sind stark von den Prozessparametern wie Druck, eingebrachter Leistung und Gasfluss abhängig. Insbesondere bei komplexen oder sehr schnellen Prozessen fehlt bisher für eine industriell nutzbare Online-Qualitätssicherung die zeitliche Verknüpfung zwischen den Prozessgrößen und den Plasmaeigenschaften, um qualitätsrelevante Prozessdaten liefern zu können, erläutert das IKV den Hintergrund.

Basierend auf der optischen Emissionsspektroskopie (OES) lassen sich demnach mithilfe des spektroskopischen Plasmamonitoring während des Behandlungs- bzw. Beschichtungsvorgangs nun Aussagen zum Prozess treffen. Z.B. können der Zustand der Kammer, wie Kontamination oder Dichtigkeit, die Reproduzierbarkeit des Prozesses sowie die zu erwartenden Schichteigenschaften wie Kratzfestigkeit, Permeationsbarriere oder Benetzbarkeit beurteilt werden.

Dazu wurde am IKV eine Anlagensteuerung auf Basis einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) entwickelt. In Zusammenarbeit mit dem PLASUS Ingenieurbüro, Kissing, wurde das PLASUS EmiCon-System über eine PROFIBUS Kommunikationsschnittstelle in die Anlagensteuerung eingebunden. Alle zur Verfügung stehenden Prozessdaten können damit zeitgleich zu den gemessenen Plasmaemissionen erfasst und ausgewertet werden. Bei komplexen Prozessen könne somit auch schnell auf Prozessschwankungen reagiert werden. Zeit- und kostenintensive Stichprobenkontrollen zur Qualitätssicherung würden durch die durchgängige Prozesskontrolle auf ein Minimum reduziert.

Weitere Untersuchungen zur Prozessüberwachung, z.B. zur Erfassung der Prozesshomogenität bei großflächigen Beschichtungen während des Beschichtungsvorgangs, sollen folgen.