St. Marys erleuchtet die Welt

Eine Technologie mit zentraler Bedeutung für die Zukunft sind die Halbleiter. Sie werden immer leistungsfähiger und dienen als Basis für LEDs sowie Computerchips. Durch eine Investition in Millionenhöhe am US-Standort St. Marys baut die SGL Carbon ihre Position weiter aus, um ihre Kunden in der Industrie als Lösungsanbieter optimal zu begleiten.

Will man das Thema Digitalisierung lokalisieren, und dann auch noch in den USA, geht es meist schnell. Das Silicon Valley mit seinen Tech-Firmen gilt als der digitale Innovationshub schlechthin. Namen wie Apple, HP, Facebook oder Google sind Synonyme für die Schaffenskraft unseres Jahrtausends.

Im Kontrast dazu steht ein kleiner Ort namens St. Marys, auf halber Strecke zwischen New York und Cleveland im Bundesstaat Pennsylvania gelegen. Dass auch dieser eine große Bedeutung für die Digitalisierung hat, vermutet man kaum. Doch genau dort, am Rande des idyllischen Allegheny-Waldgebiets, werden wesentliche Materialien und Komponenten entwickelt und produziert, ohne die der digitale Wandel gar nicht möglich wäre.

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Ohne Graphit könnten Sie im Silicon Valley nur Schafe züchten.

Werbeanzeige der SGL Carbon aus dem Jahr 1995

Auf dem Weg in den Ort mit seinen knapp 13.000 Einwohnern warnen Schilder vor wilden Bären. Andere wiederum künden von den vielen Carbon- und Graphitunternehmen, die sich im beschaulichen St. Marys niedergelassen haben. Die Geschichte des Werks der SGL Carbon geht zurück bis ins Jahr 1899 – und trägt seit einigen Jahren die Digitalisierung von St. Marys aus in die Welt. Die Produktion hier im größten Ort im Elk County, wie die Region genannt wird, ist ein zentraler Standort innerhalb der SGL-Produktionskette, ohne den die weltweite Digitalisierung und speziell die LED- sowie Halbleitertechnologie als Basis für Computerchips nicht möglich wären.

Im Fertigungsprozess setzen viele Hersteller von LEDs und Halbleitern auf Anlagenteile aus St. Marys. Und zwar in Form von mit Siliziumcarbid (SiC) beschichteten Graphit-Trägerplatten, den sogenannten Waferträgern, produziert von der SGL Carbon. Bei der Herstellung von LEDs oder Halbleitern werden die Rohlinge der Chips nämlich auf den runden rotierenden Trägerplatten in vorgefertigten Vertiefungen abgelegt und dann wiederum selbst mit verschiedenen Halbleitermaterialien beschichtet. In diesem Prozess werden maßgeblich auch die Eigenschaften der LEDs definiert, etwa deren Farbe oder Lichtstärke.

Bevor der Reinraum betreten werden kann, müssen alle Mitarbeiter eine sogenannte "Luftreinigung"-Schleuse passieren. SGL-Kollegin Karen Hammonds wartet darauf, diesen Schritt zu durchlaufen.

Moderne Gaskontrollsysteme kontrollieren die Hochtemperaturprozesse bei der Beschichtung der graphitbasierten Waferträger.

Zusätzlich zur robotergestützten Inspektion werden die Waferträger auch noch händisch unter Reinraum-Konditionen geprüft.

Landwirtschaft dank LEDs

„LEDs und Halbleiter werden unser Leben noch mehr als bisher schon beeinflussen“, sagt Barry Hancox, Produktmanager für diesen Bereich bei SGL Carbon. Gerade LEDs halten mehr und mehr Einzug in unseren Alltag. Nicht nur in Bildschirmen bei Smartphones oder Fernsehgeräten, sondern auch in der Automobilindustrie werden sie als Scheinwerfer, Tagfahrlicht, Hecklicht, Blinker oder als Innenbeleuchtung eingesetzt. Immer mehr Beschilderungssysteme kommen ohne LEDs nicht mehr aus. Im Rahmen der vertikalen Landwirtschaft ersetzen spezielle LED-Farbkombinationen das Sonnenlicht und machen so den ganzjährigen und ortsunabhängigen Anbau von Salat und Gemüse möglich.

Auch bei Halbleitern für Computerchips ist der Markt dynamisch. Unter Branchenexperten gelten Leistungshalbleiter aus Siliziumcarbid als disruptiver Marktbrecher. Im Vergleich zu Halbleitern aus regulärem Silizium sind sie schneller, robuster und effizienter. So dürfte laut Analysen die weltweite Nachfrage im Technologiebereich SiC mit zweistelligen jährlichen Wachstumsraten bei über drei Milliarden Euro im Jahr 2025 liegen. Die Zahlen zu LEDs sind noch beeindruckender: Von 16 Milliarden Euro im Jahr 2014 dürfte der Umsatz laut Studien auf 45,5 Milliarden Euro im Jahr 2022 steigen. Begünstigt wird der Umsatzanstieg dadurch, dass seit 2012 bis auf einige Ausnahmen keine Glühlampen mehr verkauft werden dürfen.

Reinraum statt Staub

Von Graphitstaub ist in den Anlagen in St. Marys tatsächlich keine Spur. Statt blauem Arbeitskittel tragen die Mitarbeiter Reinraummäntel. Die Endprodukte werden mit weißen Handschuhen angefasst und die Oberflächen mit Hochleistungsmikroskopen analysiert. Reinheit und die ständige Entwicklung der Qualität haben oberste Priorität.

Das starke Wachstum befeuert auch die Nachfrage nach SiC-beschichteten Waferträgern von der SGL Carbon. Um den immer höheren Anforderungen gerecht zu werden, investiert das Unternehmen in den Ausbau der SiC-Beschichtungsanlagen sowie die weitere Entwicklung seiner Anlagen, Lösungen und Kompetenzen am Standort St. Marys bis Mitte 2018 insgesamt 25 Millionen Euro. Im Fokus stehen dabei neben dem Ausbau der Kapazitäten vor allem auch eine extreme Reinheit in der Produktion sowie Prozessinnovationen. „Unsere Kunden arbeiten in steriler Umgebung, und diesem Standard müssen wir uns ständig anpassen, um die bevorzugte Wahl zu bleiben“, berichtet Tom Detsch, der den Standort in St. Marys leitet und auch den Ausbau koordiniert. Installiert wird dafür unter anderem eine erweiterte Oberflächeninspektion, die zum Auffinden von Oberflächenanomalien auf den Trägertaschen ausgelegt ist. „Wir reden hier über das Entdecken von Abweichungen im Mikrometerbereich. Die Reinheit der Träger bestimmt schließlich auch die Reinheit und damit die Leistungsfähigkeit der Chips“, erklärt Tom Chiodo, Qualitätsmanager in St. Marys.

Neue thermische Simulationen wiederum sollen schon im Vorhinein analysieren, wie hoch die Belastungen für die Waferträger während des Produktionsprozesses sind und an welchen Stellen optimiert werden muss. „Es geht darum, Materialfehler frühzeitig zu vermeiden und damit die Kosten zu minimieren. Gleichzeitig wird es immer wichtiger, den Kunden auch eigene Impulse für Weiterentwicklungen zu geben, etwa in Form von neuen Modellen zur Steuerung der Produktionsprozesse oder auch für neue Designs“, sagt Tom Detsch. Um diesem Anspruch gerecht zu werden, ist der Ausbau nicht nur eine Erweiterung und Modernisierung der Anlagen. Er beinhaltet auch den Aufbau neuer Forschungs- und Entwicklungskompetenzen.

Gerade der Austausch mit den Kunden ist von besonderer Bedeutung. So kommen regelmäßig Kundenvertreter und interdisziplinäre Teams der SGL vor Ort zusammen, um neue Lösungsansätze zu entwickeln. Der Standort St. Marys steht damit heute schon exemplarisch dafür, wohin sich das gesamte Unternehmen SGL Carbon entwickelt: vom Materiallieferanten zum Technologietreiber, der mit seinen Partnern richtungsweisende Lösungen finden will.

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LEDs und Halbleiter werden unser Leben noch mehr als bisher schon beeinflussen.

Barry Hancox, Produktmanager bei der SGL Carbon

Die Zukunft hat längst begonnen – auch in St. Marys. Mikro-LEDs etwa sind ein Trend der nächsten Generation. Sie sind weniger als 100 Mikrometer lang und haben die Breite eines menschlichen Haares. Sie werden hauptsächlich in den Bereichen Smartphones, Smartwatches, TVs und für Anwendungen in der virtuellen Realität eingesetzt werden. Diese Displays bieten ein noch leuchtenderes Bild, sind zugleich dünner und stromsparender. Ob kleine oder große LEDs – eines ist klar: Ohne die Graphit-Materialien und Lösungen aus dem SGL-Produktionsstandort im Elk County wäre die Welt sehr viel dunkler.

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Wenn Sie weitere Fragen zu unseren Lösungen im Bereich Automobil haben oder sich mit mir darüber austauschen möchten, freue ich mich auf Ihre E-Mail oder Ihren Anruf.

Barry Hancox
Global Product Manager
Telefon: +44 77 68542739
E-Mail: barry.hancox@remove-this.sglcarbon.com