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Plasmagenerator

Plasmagenerator

Der RÜBIG Plasmagenerator ist das Herzstück jeder Anlage in der RÜBIG MICROPULS® Serie und generiert, wie der Name indiziert, Plasma. Plasma, neben fest, flüssig und gasförmig der 4. Aggregatszustand, entsteht, indem man einem Gas sehr große Mengen Energie zuführt. Diese kann entweder durch Hitze, Strahlung oder, wie im Fall des RÜBIG Generators, durch elektrische Spannung erreicht werden. Die Rezipientenwand dient als Anode; die Bauteile als Kathode. Elektronen stoßen auf ihrem Weg von der Kathode zur Anode mit (Prozess-) Gasmolekülen zusammen. Durch diese Kollision werden die Gasmoleküle aufgebrochen und Elektronen aus der Hülle katapultiert. Während diese wiederum auf weitere Gasmolekülen prallen und sich der Aufspaltungsprozess wiederholt, wandern die zurückbleibenden, ionisierten Gasmoleküle in Richtung Bauteil und leiten den Sputtervorgang ein.

Bauteile im Plasma
Aufspaltung der Moleküle

Die Prozessgase (i.d.R. Wasserstoff, Stockstoff, Argon oder Methan) werden zu einem erfolgreich ionisierten, leitfähigen Gas, sobald ein Spannungswert überschritten wird und es zur Zündung des Plasmas, sprich zur Glimmentladung, kommt. Der Generator nimmt dabei die Funktionen eines Spannungsumformers, auch Inverter genannt, wahr. Das heißt er wandelt gewöhnliche 400 V AC Dreiphasen Wechselspannung, sprich Kraft- oder Drehstrom, in galvanisch getrennte, rechteckförmig gepulste Gleichspannung um. Erst diese gepulste Ausgangsspannung kombiniert mit einem Druckbereich im maximal zweistelligen Millibar-Bereich ermöglicht eine Plasmazündung.

 

Spannung, Strom und Frequenz sind dabei innerhalb der folgenden Grenzen variabel einstellbar:

  • Spannung
0 - 700 V
  • Strom
0 - 300 A
  • Frequenz
125 Hz - 20 kHz

 


Die Anlage kann entweder in spannungsgeregeltem (Strom stellt sich ein) oder stromgeregeltem (Spannung stellt sich ein) Modus betrieben werden. Anhand von Gasmischung, Druck, Temperatur und Abstand der chargierten Bauteile zueinander und zur Anodenwand wird der Widerstand definiert. So pendelt sich nach dem Ohm’schen Gesetz die jeweilige Variable ein. Im Basispaket kann darüber hinaus in jedem Modul zwischen Monopuls, bipolarem Betrieb oder reinem DC (Gleichstrom) gewählt werden. Auch der Ausgang kann umgepolt werden, das heißt die Polarität kann je nach Spezifikation positiv oder negativ eingestellt werden. Da sowohl im Monopuls- als auch im bipolaren Betrieb Pulslänge und -pause individuell steuerbar sind, kann auch die Plasmaleistung gezielt festgelegt werden. RÜBIG Plasmageneratoren garantieren so eine größtmögliche Prozessflexibilität. Definiert werden diese Parameter in der Visualisierung. Dort, bzw. im Systembereich Arc Function, können auch die Grenzwerte für das Arc Management festgelegt werden. Ein Arc oder Bogen ist eine Entladung zwischen dem positiv (Anode) und negativ (Kathode) geladenen Pol, sprich ein Blitz in der Plasmawolke. Nur durch eine schnellstmögliche Bogenerkennung können Schäden an der Charge vermieden werden. RÜBIG Generatoren sehen in diesem Punkt Sicherheitsmechanismen vor, die die gängigen Industriestandards übertreffen. Das integrierte Arc Detection System kontrolliert den Strom unentwegt und schaltet innerhalb eines dreistelligen Nanosekunden-Bereiches (in der Regel unter 300ns) ab, sollte der Bogen zu stark nach oben ausreißen. Ein detailliertes Protokoll über die Prozessaufzeichnung ermöglicht eine exakte Fehleranalyse und in weiterer Folge eine entsprechende Feinjustierung des Prozesses.

Anwendungsbereiche


RÜBIG Generatoren zeichnen sich neben ihrer zuverlässigen, energieeffizienten Leistung auch durch ihre Modularität aus. Durch ihr kompaktes Design können sie rasch in bestehende Fertigungslinien integriert werden. Auch Upgrades zu einem späteren Zeitpunkt stellen kein Problem dar.

RÜBIG Plasmageneratoren sind vor allem für folgende Anwendungen geeignet:

  • Plasmanitrieren (mit oder ohne anschließender Oxidation)
  • DLC-Beschichten
  • PVD-Beschichten
  • Plasma-Aufkohlen
  • Magnetron-Sputtern
  • Plasma-Feinreinigung und -Sterilisation
  • Plasma-Ätzen
  • Vorbehandlung von Kunststoffen (Plasmareinigung, -aktivierung)
  • Oberflächenbehandlung von nichtleitenden Materialien durch Wechselpulsbetrieb
  • Nachrüstung von bestehenden Nitrier- und Beschichtungsanlagen (auch anderer Hersteller)

 

 

MICROPULS® Plasmagenerator