Substrat

Ein Substrat ist das Basismaterial oder die Oberfläche, auf die ein anderes Material aufgebracht, appliziert oder verarbeitet wird. In der Fertigung ist es fast immer passiv: es dient dazu, etwas anderes aufzunehmen. Das Substrat spielt keine aktive Rolle in der chemischen oder mechanischen Arbeit; es bleibt einfach an Ort und Stelle, während andere Materialien darauf haften, hineingeätzt oder darauf aufgebaut werden.

Substrate unterscheiden sich je nach Branche erheblich. In der Halbleiterfertigung ist ein Substrat ein Silizium-Wafer, typischerweise 300 mm Durchmesser und 0,75 mm stark, auf den Transistoren und Schaltkreise geätzt und aufgebracht werden. Bei Leiterplatten ist das Substrat üblicherweise Epoxidharz, verstärkt mit Fiberglas, und Kupferleiterbahnen werden entweder laminiert oder aus einer darauf klebenden Kupferschicht weggeätzt. Bei Beschichtungsvorgängen kann das Substrat Stahlblech, Aluminium, Holz, Glas oder Kunststoff sein, je nachdem was Schutz oder Oberflächenfinish benötigt. Bei Dünnschichtabscheidung können Substrate Glas, Keramik oder Metallfolie sein.

Material und Geometrie sind wichtig

Die Wahl des Substralmaterials beeinflusst, wie gut nachfolgende Schichten haften, wie Wärme abgeführt wird, wie das fertige Teil funktioniert und was es kostet. Unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten zwischen Substrat und Beschichtung können beim Abkühlen zu Abplatzungen oder Rissen führen. Oberflächenvorbereitung, einschließlich Reinigung, Aufrauen, Grundierung oder chemische Behandlung, ist oft für die Haftung entscheidend und wird eher als Teil der Substratbehandlung betrachtet denn als separate Arbeit. Die Dicke, Ebenheit und Sauberkeit eines Substrats bestimmen, ob das Endprodukt die Spezifikation erfüllt.

Der Begriff stammt aus dem Lateinischen substare und bedeutet darunter stehen oder tragen. In Biologie und Chemie bezeichnet er auch das Material oder die Oberfläche, auf dem ein Organismus wächst oder auf der eine chemische Reaktion stattfindet; die industrielle Verwendung erweitert dieses Prinzip auf die Fertigung. Ein Substrat ist im übertragenen Sinne tragend: es muss robust genug sein, um nicht zu verformen, zu verschlechtern oder mit dem reagieren, was darauf aufgebracht wird.