Heizschicht

Eine Heizschicht ist eine elektrisch leitfähige Schicht, die durch Widerstandserwärmung Wärme erzeugt. Sie wird auf ein Substrat aufgebracht, um gezielt Wärme in einem Bauteil oder System zu erzeugen oder zu verteilen. Heizschichten kommen in der Mikroelektronik, in Laborgeräten, in Sensoren und in der Temperatur- bzw. Prozesssteuerung zum Einsatz.

Materialien und Aufbau: Typische Heizschichten bestehen aus widerstandsgeeigneten Materialien wie Nickel-Chrom (NiCr), Wolfram, Platin, Kohlenstoff oder gedopftem Silizium (Polysilizium). Je nach Anwendung können Dünnfilme oder dicke Pasten verwendet werden. Die Dicke reicht von wenigen Nanometern bis mehreren Mikrometern; die Schicht wird oft durch Sputtern, thermisches Verdampfen, CVD oder Siebdruck hergestellt. Die Schicht wird in Musterungen wie Linien oder Ringen ausgebildet, um die Wärmeverteilung zu steuern.

Betrieb und Regelung: Die Heizleistung ergibt sich aus der angelegten Spannung oder dem Strom (P = V^2/R oder P = I^2R). Die erreichbare Temperatur hängt von Material, Dicke, Geometrie und Wärmeverlusten durch Substrat, Luft und Umgebung ab. Typischerweise wird die Heizschicht in eine Regelung mit Sensoren (z. B. Thermistor, RTD) und einer Steuereinheit integriert, um eine konstante Temperatur sicherzustellen.

Anwendungen: Heizschichten finden Anwendung in MEMS, Lab-on-a-Chip, PCR-Temperierung, Mikrofluidikheizung, optischen Systemen und der gezielten Temperierung von Proben in Mess- und Prüfsystemen.

Zuverlässigkeit: Heizschichten können durch Oxidation, Delamination, mechanische Spannungen oder Alterung der Widerstandsmaterialien in ihrer Leistung nachlassen. Schutzschichten, geeignete Substrate und ein durchdachter Prozessfluss verbessern Haltbarkeit und Zuverlässigkeit.