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Die
Erfindung betrifft allgemein das Abscheiden von Glasschichten, insbesondere
die Herstellung von Glasschichten durch Aufdampfen.
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Beim
Aufdampfen von Glasschichten können
vielfältige
Probleme auftreten. So kann die Oberfläche von Partikeln belegt sein,
wodurch vielfach keine einheitliche Schicht, sowie keine homogen
dichte Schicht erhalten wird. Es kommt, vor allem mit Materialien,
deren thermischer Ausdehnungskoeffizient von dem der aufgedampften
Glasschicht verschieden ist, zur Ausbildung von Spannungen, wobei
sowohl Druck-, als auch Zugspannungen entstehen können. Weiterhin
kann es bei mechanischer Beanspruchung, beispielsweise einer Verbiegung
rasch zu Beschädigungen
der aufgedampften Glasschicht kommen, zumal sich Risse ungehindert ausbreiten
können.
Dieses Problem ist insbesondere bei flexiblen Substraten bedeutsam.
Schließlich
kann die Haftung der Glasschicht auf verschiedenen Oberflächen sehr
unterschiedlich sein und kann zu partiellem Abspringen, Abblättern oder
einer Rissbildung führen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Probleme
bei der Abscheidung von Glasschichten durch Aufdampfen zu beseitigen.
Diese Aufgabe wird bereits in höchst überraschend
einfacher Weise durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Demgemäß sieht
die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Glaschicht auf
einer Oberfläche
einer Unterlage vor, bei welchem Glas thermisch verdampft und der
Dampf auf der Unterlage als Schicht niedergeschlagen wird, dadurch
gekennzeichnet, daß auf
der Unterlage eine Polymer-haltige Schicht aufgebracht wird, auf
welche die Glasschicht abgeschieden wird.
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Ein
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
herstellbares Erzeugnis umfaßt
dann demgemäß eine Unterlage,
eine darauf aufgebrachte Polymer-haltigen Schicht und eine auf der
Polymer-haltigen Schicht abgeschiedene Aufdampfglas-Schicht.
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Besonders
bevorzugt wird zur Erzeugung der Glasschicht ein zumindest binäres Glas
aufgedampft. Das Erzeugnis weist in diesem Fall dann dementsprechend
eine Glasschicht mit einem zumindest binären Glas auf. Als zumindest
binäres
Glas wird dabei ein Material verstanden, welches eine Synthese aus
zumindest zwei chemischen Verbindungen darstellt und eine glasartige
Struktur, also eine Struktur einer ohne oder zumindest ohne wesentliche
Kristallstruktur erstarrten Schmelze aufweist. Ein solches binäres glasartiges
System hat die vorteilhafte Eigenschaft, besonders dichte Schichten
zu bilden. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein solches binäres Glas
aufgedampft wird, welches alkalihaltig ist. Das Alkalimetall kann
dabei vorzugsweise in oxidischer Form Bestandteil des Glases sein.
Alkalimetalle können
Zwischenräume
in der Matrix des Glases sehr gut auffüllen und schaffen damit eine
sehr dichte Struktur. Gute Eigenschaften für das Aufdampfen, also das
Abscheiden aufs der Dampfphase mittels thermischer Verdampfung des
oder der Ausgangsmaterialien werden insbesondere mit Borosilikat- Gläsern, vorzugsweise
alkalihaltigen Borosilikat-Gläsern
erreicht. Bevorzugte Gläser
sind dabei nicht nur binär,
sondern weisen mehr als zwei Komponenten auf, um vorteilhafte Verarbeitungs-
und Schichteigenschaften zu erzielen.
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Als
besonders geeignet als Aufdampfglas für das erfindungsgemäße Verfahren
und die damit herstellbaren Erzeugnisse haben sich dabei Gläser erwiesen,
die folgende Zusammensetzungsbereiche in Gewichtsprozent aufweisen:
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Bevorzugte
Aufdampfgläser
aus diesen Gruppen sind Gläser
mit der folgenden Zusammensetzung in Gewichtsprozent:
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die genannten Zusammensetzungen sich
nicht auf die abgeschiedenen Schichten beziehen. Die Zusammensetzung
kann sich vielmehr beim Aufdampfen auch ändern.
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Die
bevorzugt verwendeten Gläser
besitzen insbesondere die in der nachstehenden Tabelle aufgeführten Eigenschaften:
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Als
besonders geeignet zum Aufdampfen poröser Glasschichten hat sich
das Aufdampfglas Typ 8329 der Firma Schott erwiesen, welches folgende
Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist:
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Durch
den Aufdampfprozeß und
die unterschiedliche Flüchtigkeit
der Komponenten dieses Systems ergeben sich leicht unterschiedliche
Stöchiometrien
zwischen dem Targetmaterial und der aufgedampften Schicht. In der
aufgedampten Schicht wurden dabei leicht abweichende Zusammensetzungen
mit etwas erhöhtem
Alkaligehalt von 3,3 Gewichtsprozent gegenüber 2,3 Gewichtsprozent im
Auf dampfmaterial, sowie einem erniedrigtem Al2O3-Gehalt in der Schicht von 0,5 Gewichtsprozent
gefunden.
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Der
elektrische Widerstand des Ausgangsmaterials beträgt ungefähr 1010 Ω/cm
(bei 100°C),
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Dieses
Glas weist in reiner Form ferner einen Brechungsindex von etwa 1,470
auf.
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Die
Dielektrizitätskonstante ε liegt bei
etwa 4,8 (bei 25°C,
1MHz), tgδ beträgt etwa
45 × 10-4 (bei 25°C, 1
MHz).
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß die Polymer-haltige
Zwischenschicht die Zähigkeit
und Festigkeit des Verbunds so verbessert, daß auch flexible Unterlagen
einsetzbar werden. Auch kann diese Schicht vorteilhaft isolierend
wirken. Elektrisch isolierende Eigenschaften sind unter anderem
dann wichtig, wenn die erfindungsgemäße Beschichtung für Bauteile
mit parallel angeordneten Kontakten oder Durchführungen verwendet wird, die
sich nicht kurzschließen
dürfen.
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Um
die Haftung der Aufdampfglas-Schicht zu verbessern, kann die Oberfläche der
Polymer-haltigen Schicht vor dem Abscheiden der Glasschicht vorteilhaft
aktiviert werden. Eine geeignete Methode dazu ist unter anderem
die Aktivierung mit einer Plasmabehandlung. Beispielsweise kann dazu
eine Glimm-Entladung eingesetzt werden. Auch eine Corona-Entladung
kann zur Erhöhung
der Oberflächenenergie
der Polymer-haltigen Schicht eingesetzt werden. Mittels einer Plasmabehandlung
ist es zur Verbesserung der Haftung der Glasschicht auch möglich, die
Oberfläche
der Polymerhaltigen Schicht teilweise zu oxidieren. Dies kann beispielsweise
in einem sauerstoffhaltigen Plasma geschehen.
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Das
Abscheiden der Glasschicht geschieht vorzugsweise mittels Elektronenstrahl-Verdampfung.
Auf diese Weise kann die Heizenergie durch geeignete Fokussierung
des Elektronenstrahls lokal gut begrenzt werden. Dies ist unter
anderem vorteilhaft, um die vom Glastarget abgegebene Strahlungswärme und
damit auch die Aufheizung der zu beschichtenden Unterlage zu begrenzen.
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Besonders
geeignet ist weiterhin eine Polymer-haltige Schicht mit einer Dicke
im Bereich von 0,25 μm bis
200 μm,
bevorzugt im Bereich von 0,5 μm
bis 100 μm.
Mit Schichtdicken in diesen Bereichen lassen sich typische Partikelbelegungen
auf der Oberfläche
noch abdecken.
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Neben
den üblichen
Auftragsverfahren für
Polymerschichten ist auch daran gedacht, Vakuumprozesse für die Abscheidung
der Polymer-haltigen Schicht einzusetzen. Dazu kann Plasmapolymerisation,
insbesondere in Verbindung mit einer Abscheidung der Schicht auf
der Unterlage mittels plasmaunterstützer chemischer Dampfphasenabscheidung
aus (PECVD="Plasma-enhanced
chemical vapor deposition")
aus einem Plasma in einem Prozeßgas
erfolgen. Bevorzugt wird dazu das PICVD-Verfahren („Plasma
Impulse Chemical Vapor Deposition") verwendet, bei welchem ein gepulstes
Plasma durch elektromagnetische Pulse in einer Prozeßgasatmosphäre erzeugt
wird. Die Vakuumabscheidung der Polymer-haltigen Schicht, etwa mittels PECVD
bietet unter anderem den Vorteil daß das Aufdampfen der Glasschicht
in derselben Vorrichtung erfolgen kann. Auch kann eine Aktivierung
einer solche Schicht in der Vakuumkammer durch Erzeugung eines Plasmas
durchgeführt
werden, ohne daß die
Unterlage in eine andere Vorrichtung überführt werden muß.
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Weiterhin
wird besonders bevorzugt eine Polymer-haltige Schicht abgeschieden,
die Silizium enthält. Beispielsweise
kann eine Polymer-haltige Schicht, mit einem SiOxHyhaltigen Polymer abgeschieden werden. Speziell
kann eine solche Schicht Silikon enthalten. Unter andere derartige
SiOxHy-Polymere
bieten den Vorteil, daß sie
auch in einem Vakuumbeschichtungsprozeß auf der Unterlage herstellbar
sind. So können
solche Schichten mittels Plasmapolymerisation, vorzugsweise PICVD
(Plasmaimpulsinduzierte chemische Dampfphasenabscheidung) mit einem
HMDSO-haltigen Prozeßgas
(HMDSO=Hexamethyldisiloxan) als Precursor auf der Unterlage abgeschieden
werden.
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In
der Polymer-haltigen Schicht vorhandene Siliziumatome sind günstig aufgrund
der guten Anbindung von oxidischen Bestandteilen des Aufdampfglases
an diese Atome. Besonders geeignet ist in diesem Zusammenhang eine
Aktivierung, insbesondere eine Oxidation in einem Sauerstoffplasma,
bei welcher Si-O-Bindungen an der Oberfläche erzeugt werden. Der besondere
Vorteil hier ist die chemische Ähnlichkeit
zur nachfolgend aufgebrachten Glasschicht und damit verbunden eine
gute Kompatibilität
an der Grenzfläche.
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Neben
reinen Kunststoff-Phasen können
beispielsweise auch polymere Blendsysteme als Bestandteil der Polymer-haltigen
Schicht abgeschieden werden. Weiterhin können die Eigenschaften der
Polymer-haltigen Schicht auch durch Füllstoffe vorteilhaft verändert und
den Bedingungen angepaßt
werden. Dabei ist besonders an Nanopartikel gedacht. Diese können unter
anderem in der Polymer-haltigen Schicht eingebettet werden. Zum
Beispiel kann eine Polymerhaltige Schicht aufgebracht werden, die
Nanoröhren
enthält.
Derartige Partikel können
unter anderem die Wärmeleitfähigkeit
der Polymer-haltigen Schicht deutlich verbessern.
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Um
eine Silizium enthaltende Polymer-haltige Schicht zu erhalten, kann
auch eine Polymer-haltige Schicht abgeschieden werden, welche Silizium-haltige
Partikel enthält.
Diese Partikel können
insbesondere Silizium-Partikel
und/oder SiOx-Partikel sein.
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Auch
kann die Oberfläche
der Polymer-haltigen Schicht mit Nanopartikeln belegt werden, um
die Oberflächeneigenschaften
der mit der Polymer-haltigen Schicht beschichteten Unterlage für die Abscheidung der
Glasschicht günstig
zu beeinflussen. Die Abscheidung kann dabei aus der flüssigen,
dabei besonders bevorzugt aber wasserfreien Phase, beispielsweise
durch Drucken, Dippen oder andere dem Fachmann bekannte Auftragstechniken
erfolgen. Um die Oberfläche
mit Nanopartikeln zu belegen, ist insbesondere auch ein Elektrobeschichtungsverfahren
geeignet, bei welchem die Partikel von der Oberfläche der
Polymer-haltigen Schicht bei der Belegung durch unterschiedliche
Ladungen auf Oberfläche
und Partikeln angezogen werden. Hierbei wird die Abscheidung vorzugsweise
aus der Dampfphase vorgenommen. Weiterhin können die Nanopartikel auch
in fester, beziehungsweise Pulverform auf die Oberfläche aufgebracht
und dann beispielsweise durch Laminieren in die Oberfläche eingearbeitet
werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, daß Nanopartikel in der Glasschicht
eingebettet sind. Dazu können
Nanopartikel und Glas gleichzeitig aufgebracht werden.
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Durch
die Nanopartikel -in und/oder unter der Glasschicht angeordnet-
ergeben sich in überraschender
Weise neuartige mechanische Eigenschaften der abgeschiedenen Glasschichten.
So zeigt sich eine deutlich reduzierte Rissbildungs-Neigung. Offenbar
werden die Risse durch die statistisch verteilt in der Glasschicht vorhandenen
Partikel gestoppt. Auch zeigt sich eine größere Härte der Glasschicht.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird vor der Abscheidung der Glasschicht eine Haftvermittlerschicht
auf der Polymer-haltigen Schicht hergestellt, um die Haftung der
darauf abgeschiedenen Glasschicht zu verbessern. Selbstverständlich kann
zusätzlich
die Oberfläche
der Polymer-haltigen Schicht aktiviert werden, beispielsweise durch
oberflächennahe
Oxidation in einem Sauerstoff-Plasma und/oder durch eine Corona-Entladung.
Die Haftvermittlerschicht wird dabei auf der Polymer-haltigen Schicht
mit einer Dicke kleiner 50 nm, vorzugsweise kleiner 20 nm, besonders
bevorzugt kleiner 10 nm erzeugt. Die Haftvermittlerschicht kann,
um eine gute Haftung der nachfolgenden Glasschicht zu erreichen,
zumindest einen der Bestandteile
- –ein Metall,
insbesondere Si, Al, B, Ti, V, Cr,
- –ein
Oxid, insbesondere ein Alkali- oder Erdalkalioxid, oder ein Oxid
von Si, Al, B, Ti, V, Cr, -ein Halogenid, insbesondere ein Alkali-
oder Erdalkalihalogenid,
- –eine
schichtbildende Verbindung, insbesondere MoS2 enthalten.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung wird zur Erzeugung einer Haftvermittlerschicht
eine Schicht auf der Polymerhaltigen Schicht mit einer Precursor-Verbindung
abgeschieden, welche sich bei Erwärmung in eine haftvermittelnde
Verbindung umwandelt. Eine solche Schicht kann insbesondere eine
Precursor-Verbindung enthalten, welche bei Erwärmung ein Alkalioxid bildet.
Dies ist beispielsweise mit Alkaliformiaten möglich.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
Dabei verweisen gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Teile.
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Es
zeigen:
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1 bis 3 anhand
schematischer Querschnittansichten Verfahrensschritte zur Herstellung
erfindungsgemäßer Erzeugnisse,
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4 eine
Variante des in 3 gezeigten Erzeugnisses mit
in der Glasschicht eingebetteten Nanopartikeln,
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5 eine
Variante der in 3 und 4 gezeigten
Erzeugnisse mit auf der Oberfläche
der Polymer-haltigen Schicht aufgebrachten Nanopartikeln,
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6 ein
Ausführungsbeispiel
mit zusätzlicher
Haftvermittlerschicht,
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7 und 8 Anwendungsbeispiele
der Erfindung.
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Die
Erfindung besteht darin, eine geeignete Oberfläche für eine abzuscheidende Aufdampfglas-Schicht
herzustellen, durch welche die folgenden Probleme gelöst oder
zumindest abgemildert werden können:
- • Ein
generelles Problem ist die unerwünschte
Belegung der Oberfläche
mit Partikeln. Dadurch kann es zur Ausbildung eine inhomogenen und
uneinheitlichen Glasschicht kommen.
- • Es
kommt, vor allem mit Materialien, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient
von dem der abgeschiedenen. Glasschicht verschieden ist, zur Ausbildung
von Stress, je nachdem, ob Zug- oder Druckspannungen generiert werden.
- • Bei
mechanischer Beanspruchung, zum Beispiel einer Verbiegung können Beschädigungen
der Glasschicht, insbesondere Risse auftreten.
- • Wenn
die Oberfläche
inhomogen und die Haftung der Glasschicht partiell unterschiedlich
ist, kann dies zu einem partiellen Abspringen, Abblättern oder
Rissbildung der Glasschicht führen.
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Das
im folgenden anhand der 1 bis 3 beschriebene
Verfahren zur Vermeidung dieser Probleme basiert darauf, daß Glas thermisch
verdampft und der Dampf auf einer Unterlage als Schicht niedergeschlagen
wird, wobei auf der Unterlage eine Polymer-haltige Schicht aufgebracht
wird, auf welche die Glasschicht abgeschieden wird.
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1 zeigt
im Querschnitt eine solche Unterlage 3 mit gegenüberliegenden
Seiten 31, 32. Auf der Seite 31 der Unterlage
ist eine Polymer-haltige Schicht 5 aufgebracht, welche
eine Polymer-Matrix 7 mit darin eingebetteten Nanopartikeln 9 umfasst.
Die Nanopartikel 9 dienen als Füllstoff. Vorzugsweise werden
Silizium-haltige Partikel in Form von Silizium- oder SiOx-Partikel verwendet. Diese Partikel geben
der Schicht eine erhöhte
Haltbarkeit und Festigkeit. Zudem verbessern die Partikel 9 die
Anbindung der später
aufgebrachten Glasschicht. Neben Si- oder SiOx-Partikeln können auch
beispielsweise Nanoröhren
zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit
der Polymer-haltigen Schicht 5 beigemengt werden.
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Zur
Herstellung der Schicht 5 in der in 1 schematisch
dargestellten Ausprägung
können
die Füllstoffe
einfach dem Matrix-Material beigemengt und dann mit dem Matrix-Material
gemeinsam verarbeitet werden. Die Polymer-Matrix 7 der
Schicht 5 wird dabei vorzugsweise mit einem Nassprozeß, beziehungsweise aus
der flüssigen
Phase aufgebracht. Dabei werden die auf der Oberfläche befindlichen
Partikel gleichmäßig zugedeckt,
wenn die Dicke der Schicht 5 zumindest vergleichbar mit
den maximalen Durchmessern von auf der Oberfläche der Unterlage vorhandenen
Partikeln ist. Gleichermassen werden die auf der Oberfläche der Unterlage 3,
beziehungsweise hier auf der Seite 31 vorhandenen Defekte,
wie etwa Mikrorisse, Kratzer und Absätze ausgefüllt und dabei geglättet.
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Vorzugsweise
weist die Polymer-haltige Schicht 5 eine Dicke im Bereich
von 0,25 μm
bis 200 μm,
bevorzugt im Bereich von 0,5 μm
bis 100 μm
auf. Die Herstellung der Polymer-haltigen Schicht führt zur
Bildung einer neuen, jungfräulichen
Oberfläche 51,
die von den Aufdampfmaterialien unter Herstellung einer guten Verbindung
perfekt bedeckt werden kann.
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Als
Material für
die Matrix 7 wird vorzugsweise ein SiOxHyhaltiges
Polymer oder ein Polymerisat der Zusammensetzung SiOxHy, wie beispielsweise Silikon verwendet.
Auch ein Polymer-Blendsystem, insbesondere mit einem SiOxHy-Polymer oder
Silikon als Bestandteil kann verwendet werden. Solche siliziumhaltigen Bestandteile
der Polymer-haltigen Schicht 5 sind unter anderem günstig, um
eine gute Anbindung der nachfolgend aufgebrachten Schichten, insbesondere
der Glasschicht zu erreichen. Eine solche Schicht kann alternativ
auch durch Abscheiden mittels PECVD und Plasmapolymerisation hergestellt
werden.
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In
einem nachfolgenden, in 2 dargestellten Schritt vor
dem Abscheiden der Glasschicht wird die Oberfläche der Polymer-haltigen Schicht 5 aktiviert.
Die Aktivierung umfasst vorzugsweise eine Plasmabehandlung. Auch
eine Corona-Entladung kann eingesetzt werden. In beiden Fällen werden
Moleküle
in einer oberflächennahen
Schicht 11 zerlegt und es können sich Radikale bilden,
an denen sich andere Moleküle
leicht anlagern.
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Durch
die Plasma- oder Corona-Behandlung erhöht sich die Oberflächenenergie
der Oberfläche 51. Bei
dem in 2 gezeigten Beispiel wird die Polymer-haltigen
Schicht 5 in der oberflächennahen
Schicht 11 teilweise oxidiert. Dies wird durch die Behandlung
in einem sauerstoffhaltigen Plasma erreicht. Durch die Oxidation
kommt es zur Ausbildung von Si-O-Gruppen im Silikon-haltigen Matrix-Material in der Schicht 11 durch eine
chemische Reaktion. An diese Si-O-Gruppen lassen sich Si-O-haltige
Gruppen von Bestandteilen des Aufdampfglases leicht anlagern. Der
besondere Vorteil hier ist die chemische Ähnlichkeit der Oberfläche 51 zu der
sich bildenden Aufdampfglasschicht, wodurch eine gute Kompatibilität erreicht
wird.
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3 zeigt
das fertiggestellte Erzeugnis 1 nach dem Abscheiden der
Glasschicht 15. Das Abscheiden der Glasschicht 15 erfolgt
durch thermisches Verdampfen eines Glastargets mittels Elektronenstrahl-Verdampfung
und Niederschlag des erzeugten Dampfes auf der Oberfläche 51.
Als Target wird dazu besonders bevorzugt ein binäres Glas mit zumindest zwei
verschiedenen Metalloxid-Bestandteilen verwendet, wobei das Glas besonders
bevorzugt auch Alkalioxid, wie etwa Na2O
und/oder K2O enthält. Das Glas kann dabei insbesondere ein
alkalihaltiges Borosilikatglas mit den oben angegebenen Zusammensetzungsbereichen
sein. Die Alkaliionen füllen
dann Zwischenräume
in der Struktur der aufgedampften Glasschicht auf, so daß eine besonders dichte
Struktur mit sehr geringer Permeabilität erhalten wird. Diese Schicht
hat damit auch sehr gute Passivierungseigenschaften für das Substrat.
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4 zeigt
eine Variante des in 3 gezeigten Erzeugnisses 1.
Bei dieser Variante wurden die Nanopartikel 9 nicht zusammen
mit der Matrix 7 für
die Polymer-haltige Schicht 5, sondern gleichzeitig mit
dem Glas der Glasschicht 15 aufgebracht. Vorzugsweise werden
dabei die Nanopartikel 9 als Teilchen aus der Dampfphase
abgeschieden. Damit wird eine Glasschicht 15 mit eingebetteten
Nanopartikeln 9 erhalten.
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5 zeigt
eine weitere Variante der in 3 und 4 gezeigten
Erzeugnisse 1. Bei der in 5 dargestellten
Variante wurde die Oberfläche 51 der
Polymer-haltigen Schicht 5 mit Partikeln, insbesondere
mit Nanopartikeln 9 belegt. Beispielsweise können die
Partikel aus einer auf die Oberfläche aufgetragenen Dispersion
oder Suspension abgeschieden werden. Weiterhin können sie auch als Pulver aufgetragen
und einlaminiert werden. Bei der Belegung können Oberfläche und Partikel 9 auch
unterschiedlich aufgeladen werden, so daß die Nanopartikel 9 von
der Oberfläche 51 angezogen
werden. Dies ist beispielsweise beim Aufbringen aus einem Aerosol
oder allgemein aus der Dampfphase von Vorteil.
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Auf
die aufgebrachten Nanopartikel 9 und die darunterliegende
Oberfläche 51 der
Polymer-haltigen Schicht 5 wird dann die Glasschicht 15 abgeschieden.
Auch hier werden, wie anhand von 5 zu erkennen ist,
die Nanopartikel 9 zumindest teilweise in die Glasschicht 15 eingebettet.
Durch die eingebetteten Nanopartikel, beispielsweise wieder Si-
oder insbesondere SiOx-Partikel wird die
Glasschicht 15 der in den 4 und 5 gezeigten
Ausführungsbeispiele
insgesamt widerstandsfähiger
und rißfester.
Die Nanopartikel 9 auf der Oberfläche 51 können außerdem als
Haftvermittler für
eine bessere Haftung der Glasschicht 15 wirken.
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Selbstverständlich können die
jeweils unterschiedlichen Anordnungen der Nanopartikel, wie sie
die 3 bis 5 zeigen, auch jeweils miteinander
kombiniert werden. So können
bei den in 4 und 5 gezeigten
Ausführungsbeispielen
selbstverständlich
auch zusätzlich
Nanopartikel in der Matrix 7 der Polymer-haltigen Schicht 5 eingebettet
sein.
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6 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Erzeugnisses,
bei welchem vor der Abscheidung der Glasschicht 15 eine
Haftvermittlerschicht 20 auf der Polymer-haltigen Schicht 3 hergestellt
wurde, um die mit der Glasschicht 15 in Kontakt kommenden
Oberfläche
noch weiter an die Eigenschaften des Glases anzugleichen. Die Haftvermittlerschicht
kann dünn
gehalten werden, wobei im allgemeinen eine Dicke kleiner 50 nm,
vorzugsweise kleiner 20 nm, besonders bevorzugt kleiner 10 nm bereits
ausreichend ist. Die Haftvermittlerschicht 20 kann beispielsweise
aus einem Oxid bestehen. Geeignete Oxide sind dabei Alkali- oder
Erdalkalioxide, oder ein Oxid von Si, Al, B, Ti, V, Cr, sowie Mischoxide.
Auch Halogenid-Schichten,
insbesondere mit Alkali- oder Erdalkalihalogeniden, oder Schichten
mit schichtbildenden Verbindungen, wie MoS2 sind
geeignet. Noch eine Möglichkeit besteht
darin, Metalle wie Si, Al, B, Ti, V, Cr oder Legierungen mit diesen Elementen
als Haftvermittlerschichten zu verwenden.
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Weiterhin
können
die vorgenannten Materialien auch miteinander oder mit weiteren
Schichtbestandteilen kombiniert werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung
wird zur Herstellung der Haftvermittlerschicht 20 zunächst eine
Schicht mit einer Precursor-Verbindung auf der Polymer-haltigen
Schicht abgeschieden. Die Precursor-Verbindung wandelt sich dann
bei Erwärmung
in eine haftvermittelnde Verbindung um. Dabei kann die Umwandlung
vorteilhaft auch durch die beim Aufdampfen verursachte oder eingestellte
Erwärmung
verursacht werden. Ein Beispiel ist eine Precursor-Verbindung, welche
bei Erwärmung
ein Alkalioxid bildet. Dazu kann unter anderem Alkali-Formiat als
Schichtbestandteil verwendet werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist unter anderem besonders dazu geeignet, elektrische oder elektronische,
insbesondere optoelektronische Bauelemente zu verkapseln. Die Aufdampfglasschicht
ist nahezu impermeabel, zudem sind die Abscheideraten höher als
mit anderen Beschichtungsverfahren, wie etwa durch Sputtern.
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7 zeigt
ein solches Erzeugnis mit einem elektrischen oder elektonischen,
insbesondere optoelektronischen Bauelement. Die Unterlage 3 ist
in diesem Fall ein Halbleiter-Substrat 21, wobei auf der
Seite 31 eine Sensorfläche 22,
beispielsweise in Gestalt einer matrixförmigen Pixel-Anordnung vorhanden
ist. Auf der Seite 31 sind außerdem Anschlußflächen 24 zur
Kontaktierung der Sensorfläche 22 vorgesehen.
Elektrisch leitende Kontaktkanäle 26 verbinden
die Anschlußflächen 24 mit
der Rückseite 32 des
Substrats.
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Auf
die Kanäle 26 können noch
Lötperlen 28 aufgebracht
werden, um das Bauteil in SMT-Technologie befestigen und anschließen zu können. Die
Seite 31 mit der Sensorfläche 22 ist in diesem
Beispiel erfindungsgemäß mit einer
Polymerhaltigen Schicht 5 und einer darauf durch Aufdampfen
abgeschiedenen Glasschicht 15 versehen. Auf diese Weise
wird ein hermetische Verkapselung der aktiven Seite 31 des
Bauelements erreicht.
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Es
können
auch organische elektronische oder optoelektronische Bauelemente,
wie unter anderem OLED-Bauelemente,
wie Leuchtelemente, organische Displays, sowie organische photovoltaische
Elemente, organische Schaltkreise und/oder organische Feldeffekttransistoren
(FET) mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
verkapselt werden. Ein Beispiel eines dementsprechend verkapselten
OLED-Elements ist in 8 dargestellt. Auf der Seite 31 des
hier transparenten Substrats 39 ist ein OLED-Schichtsystem 40 aufgebracht.
Dieses Schichtsystem 40 umfaßt eine erste Elektrodenschicht 41,
eine organische elektrolumineszente Schicht 42 und eine
weitere Elektrodenschicht 43, wobei sich die organische
elektrolumineszente Schicht 42 zwischen den beiden Elektrodenschichten 41, 43 befindet.
Diese Schichtabfolge einer OLED ist als einfaches Beispiel zu verstehen.
So kann eine OLED noch weitere Schichten zwischen den Elektrodenschichten 41, 43 umfassen.
Beispielsweise kann die elektrolumineszente Schicht 42 selbst
wieder ein Mehrschichtsystem mit mindestens einer elektrolumineszierenden
Schicht sein. So werden vielfach neben einer Schicht mit dem elektrolumineszenten
Material zur Erhöhung
der Effizienz elektronen- und lochleitende Schichten eingesetzt,
zwischen welchen das elektrolumineszente Material angeordnet ist.
Der Aufbau und die Schichtabfolge einer solchen OLED sind dem Fachmann
bekannt.
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Die
Elektrodenschicht 41 ist als transparente leitfähige Schicht,
beispielsweise in Gestalt einer Indium-Zinn-Oxidschicht oder einer Fluor-dotierten
Zinnoxidschicht ausgebildet. Das von der elektrolumineszenten Schicht 42 emittierte
Licht kann dann durch die Elektrodenschicht 41 und das
Substrat 39 hindurch auf der Seite 32 des Substrats
austreten. Das empfindliche OLED-Schichtsystem 40 ist hier
erfindungsgemäß mit einer
Polymer-haltigen Schicht 5 und einer darauf durch Aufdampfen
abgeschiedenen Glasschicht 15 verkapselt, wobei die Außenseite
der Elektrodenschicht 43 die beschichtete Seite der Unterlage 3 mit
Substrat 39 und OLED-Schichtsystem 40 bildet.
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Da
die Glasschicht 15 transparent ist, ist es weiterhin auch
möglich,
einen inversen Aufbau des OLED-Schichtsystems zu wählen, bei
welchem die Elektrodenschicht 43 transparent ist und das
Licht durch die aufgedampfte Glasschicht 15 nach außen tritt.
In diesem Fall braucht auch das Substrat 39 nicht transparent
sein. In Verbindung mit einem transparenten Substrat kann sowohl
mit einem normalen, wie auch mit einem inversen Schichtaufbau sogar
ein transparentes Bauteil geschaffen werden.
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Es
ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen
beispielhaft zu verstehen sind, und die Erfindung nicht auf diese
beschränkt
ist, sondern in vielfältiger
Weise variiert werden kann, ohne den Geist der Erfindung zu verlassen.
