DE102006030094A1 - Highly reflective layer system for coating substrates applies functional highly reflective layers to the surfaces of substrates - Google Patents

Highly reflective layer system for coating substrates applies functional highly reflective layers to the surfaces of substrates Download PDF

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Abstract

A bonding agent layer on a functional reflective layer can consist of a metal, a metal oxide, a metal nitride or a mixture of these substances. It also contains one or more components from a group of zinc oxide, titanium oxide, tin oxide and aluminum oxide. A transparent low-refractive dielectric silicon oxide layer forms over the bonding agent layer. An independent claim is also included for a method for producing a coating system for substrates.

Description

Die Erfindung betrifft ein hochreflektierendes Schichtsystem zur Beschichtung von Substraten mit reflexionserhöhenden Schichten sowie ein Verfahren zur Herstellung des Schichtsystems.The The invention relates to a highly reflective coating layer system of substrates with reflection-enhancing Layers and a method for producing the layer system.

Zur Verbesserung der Reflexionseigenschaften von Produktoberflächen ist es bekannt, diese Oberflächen mit dünnen Schichten hochreflektierender Materialien zu beschichten. Hierfür sind verschiedene Verfahren gebräuchlich, wie beispielsweise die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) mit oder ohne Plasmaunterstützung, bei der an der heißen Oberfläche eines Substrates aufgrund einer chemischen Reaktion aus der Gasphase eine Feststoffkomponente abgeschieden wird oder die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), bei der das Material, das abgeschieden werden soll, in fester Form vorliegt. Zu den PVD-Verfahren zählen beispielsweise das thermische Bedampfen, Sputtern und Ionenplattieren. Mit den verschiedenen PVD-Varianten können fast alle Metalle und auch Kohlenstoff in sehr reiner Form abgeschieden werden. Führt man dem Prozess Reaktivgase wie Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlenwasserstoffe zu, lassen sich auch Oxide, Nitride oder Karbide abscheiden.to Improvement of the reflection properties of product surfaces is it's known these surfaces with thin ones Coating layers of highly reflective materials. There are different ones for this Method in use, such as chemical vapor deposition (CVD) with or without plasma support, at the on the hot surface of a Substrates due to a chemical reaction from the gas phase Solid component is deposited or the physical vapor deposition (PVD), in which the material to be deposited, in solid form is present. Count among the PVD procedures For example, thermal vapor deposition, sputtering and ion plating. With the different PVD variants almost all metals and Also carbon be deposited in a very pure form. If you lead that Process reactive gases such as oxygen, nitrogen or hydrocarbons to, can also deposit oxides, nitrides or carbides.

Zur Erzielung einer besonders hochreflektierenden Oberfläche ist erfindungsgemäß vorgesehen, auf einem Substrat (S0) einen mehrlagigen Schichtaufbau herzustellen, der mindestens folgende Schichten umfasst:
Auf der Oberfläche des Substrats (S0) ist eine funktionelle Reflexionsschicht (S3) aufgetragen. Die funktionelle Reflexionsschicht (S3) kann aus Metall oder einer Metalllegierung, beispielsweise Silber oder einer Silberlegierung, bestehen. Darüber ist eine Haftvermittlerschicht (S4) vorgesehen. Die Haftvermittlerschicht (S4) kann aus einem Metall, Metalloxid, Metallnitrid oder einer Mischung dieser Stoffe bestehen. Vorteilhaft enthält die Haftvermittlerschicht (S4) einen oder mehrere Bestandteile aus der Gruppe Zinkoxid, Titanoxid, Zinnoxid, Aluminiumoxid.In order to achieve a particularly highly reflective surface, it is provided according to the invention to produce a multilayer layer structure on a substrate (S0) which comprises at least the following layers:
On the surface of the substrate (S0), a functional reflection layer (S3) is applied. The functional reflection layer (S3) may be made of metal or a metal alloy, for example silver or a silver alloy. In addition, a bonding agent layer (S4) is provided. The adhesion promoter layer (S4) may consist of a metal, metal oxide, metal nitride or a mixture of these substances. Advantageously, the adhesion promoter layer (S4) contains one or more constituents from the group zinc oxide, titanium oxide, tin oxide, aluminum oxide.

Vorzugsweise ist dabei die Dicke der Haftvermittlerschicht (S4) so gewählt, dass die Haftvermittlerschicht (S4) im Bereich sichtbaren Lichts im Wesentlichen optisch unwirksam ist. Der Begriff "im Wesentlichen optisch unwirksam" soll dabei bedeuten, dass die Haftvermittlerschicht (S4) sichtbares Licht, das auf sie auftrifft, um nicht mehr als 5% abgeschwächt, das heißt, dass mindestens 95% des auftreffenden Lichts die Haftvermittlerschicht durchdringt und höchstens 5% dieses Lichts reflektiert werden. Dies wird in einer bevorzugten Ausgestaltung des Schichtsystems dadurch erreicht, dass die Dicke der Haftvermittlerschicht (S4) kleiner oder gleich 20 nm ist.Preferably is the thickness of the adhesive layer (S4) chosen so that the adhesion promoter layer (S4) in the visible light range substantially optically ineffective. The term "substantially optically ineffective" is intended to mean the primer layer (S4) has visible light on it that does not hit more than 5%, that is At least 95% of the incident light is the primer layer permeates and at most 5% of this light will be reflected. This is in a preferred Design of the layer system achieved in that the thickness of the Adhesive layer (S4) is less than or equal to 20 nm.

Über der Haftvermittlerschicht (S4) folgt eine transparente niedrigbrechende dielektrische Schicht (S5). Die transparente niedrigbrechende dielektrische Schicht (S5) kann beispielsweise aus Siliziumoxid bestehen. Über der transparenten niedrigbrechenden dielektrischen Schicht (S5) ist eine transparente hochbrechende dielektrische Schicht (S6) angeordnet. Diese kann beispielsweise aus Titanoxid bestehen.Above the Adhesive layer (S4) follows a transparent low-refractive index dielectric layer (S5). The transparent low-refractive dielectric Layer (S5) may for example consist of silicon oxide. Above the transparent low-refractive dielectric layer (S5) a transparent high refractive dielectric layer (S6) is arranged. This can for example consist of titanium oxide.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Substrat (S0) und der funktionellen Reflexionsschicht (S3) eine Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) angeordnet. Die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) kann vorteilhaft eine Oxidschicht sein, die beispielsweise durch Anodisieren gebildet ist. Weiter vorteilhaft kann die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) eine Lackschicht sein.According to one Embodiment of the invention is between the substrate (S0) and the functional reflection layer (S3) a hard material and / or smoothing layer (S1) arranged. The hard material and / or smoothing layer (S1) can be advantageous an oxide layer formed by, for example, anodizing is. Further advantageously, the hard material and / or smoothing layer (S1) be a lacquer layer.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Substrat (S0) und der funktionellen Reflexionsschicht (S3) eine Haftvermittlerschicht (S2) angeordnet. Diese besteht vorteilhaft aus einem Metall, Metalloxid, Metallnitrid oder einer Mischung dieser Stoffe. Vorteilhaft enthält die Haftvermittlerschicht (S2) einen oder mehrere Bestandteile aus der Gruppe Zinkoxid, Titanoxid, Zinnoxid, Aluminiumoxid, Siliziumoxid. Ist sowohl eine Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) als auch eine Haftvermittlerschicht (S2) vorgesehen, so ist vorteilhaft die Haftvermittlerschicht (S2) auf der Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) angeordnet, die ihrerseits direkt auf dem Substrat (S0) angeordnet ist.According to one Another embodiment of the invention is between the substrate (S0) and the functional reflective layer (S3) a primer layer (S2) arranged. This advantageously consists of a metal, metal oxide, Metal nitride or a mixture of these substances. Advantageously, the adhesion promoter layer contains (S2) one or more constituents from the group of zinc oxide, titanium oxide, Tin oxide, alumina, silica. If both a hard material and / or smoothing layer (S1) as well as a primer layer (S2) is provided Advantageously, the adhesion promoter layer (S2) on the hard material and / or smoothing layer (S1) arranged in turn directly on the substrate (S0) is.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist auf der transparenten hochbrechenden dielektrischen Schicht (S6) mindestens eine weitere transparente dielektrische Schicht (S7), (S8) usw. angeordnet.According to one Another embodiment of the invention is on the transparent high-refractive dielectric layer (S6) at least one further transparent dielectric layer (S7), (S8), etc. arranged.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist auf der transparenten dielektrischen Schicht (S7) eine weitere transparente dielektrische Schicht (S8) angeordnet.According to one Another embodiment of the invention is on the transparent dielectric layer (S7) another transparent dielectric layer (S8) arranged.

Die Haftvermittlerschicht (S4) verbessert die Haftung der nachfolgenden Schichten, namentlich der transparenten niedrigbrechenden dielektrischen Schicht (S5). Ohne die Haftvermittlerschicht (S4) ist es schwierig, eine haftfeste Verbindung von beispielsweise SiO2 auf eine funktionelle Reflexionsschicht (S3), beispielsweise Silber, zu erreichen. Dies gilt insbesondere bei der Aufbringung der transparenten niedrigbrechenden dielektrischen Schicht (S5) durch Elektronenstrahl-Verdampfungstechniken.The Adhesive layer (S4) improves the adhesion of the following Layers, namely the transparent low-refractive dielectric layer (S5). Without the primer layer (S4) it is difficult to get a adherent bond of, for example, SiO 2 to a functional Reflection layer (S3), such as silver, to achieve. This especially applies to the application of the transparent low refractive index dielectric layer (S5) by electron beam evaporation techniques.

Das erfindungsgemäße Schichtsystem ermöglicht die Herstellung hochreflektiver Oberflächen auf einer Vielzahl von Produkten, bei denen eine solche Oberfläche gefordert wird. Der Anwendungsbereich der Erfindung betrifft alle derartigen Produkte, die von der Erfindung ausdrücklich mit umfasst sind. Bezüglich des Materials des zu beschichtenden Substrats (S0) gibt es keine Einschränkungen. Besonders vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemäße Schichtsystem jedoch auf metallischen Substraten (S0) anwenden, die eine hochreflektive Oberfläche erhalten sollen.The layer system according to the invention enables the production of highly reflective surfaces on a variety of products where such a surface is required. The scope of the invention relates to all such products, which are expressly included by the invention. With respect to the material of the substrate to be coated (S0), there are no restrictions. However, the layer system according to the invention can be used particularly advantageously on metallic substrates (S0) which are to have a highly reflective surface.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung des erfindungsgemäßen Schichtsystems auf einem Substrat (S0).The inventive method allows the production of the layer system according to the invention on a Substrate (S0).

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Schichtsystems der oben beschriebenen Art ist vorgesehen, dass die funktionelle Reflexionsschicht (S3) durch Elektronenstrahlverdampfung aufgebracht wird.at the method according to the invention for producing a layer system of the type described above is provided that the functional reflection layer (S3) by Electron beam evaporation is applied.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die transparente niedrigbrechende dielektrische Schicht (S5) durch Elektronenstrahlverdampfung aufgebracht wird.According to one Embodiment of the invention is provided that the transparent Low refractive dielectric layer (S5) by electron beam evaporation is applied.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die hochbrechende dielektrische Schicht (S6) durch Elektronenstrahlverdampfung aufgebracht wird.According to one Another embodiment of the invention provides that the high-index dielectric layer (S6) applied by electron beam evaporation becomes.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Haftvermittlerschicht (S4) durch Sputtern, beispielsweise Magnetronsputtern, von einem keramischen Target aufgebracht wird.According to one Another embodiment of the invention provides that the adhesive layer (S4) by sputtering, for example magnetron sputtering, from one ceramic target is applied.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) durch Anodisieren gebildet wird.According to one Another embodiment of the invention provides that the hard material and / or smoothing layer (S1) is formed by anodizing.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) durch Auftragen einer Lackschicht gebildet wird.According to one Another embodiment of the invention provides that the hard material and / or smoothing layer (S1) is formed by applying a lacquer layer.

S0S0
Substratsubstratum
S1S1
Hartstoff- und/oder Glättungsschichthard material and / or smoothing layer
S2S2
HaftvermittlerschichtBonding layer
S3S3
funktionelle Reflexionsschichtfunctional reflective layer
S4S4
HaftvermittlerschichtBonding layer
S5S5
transparente niedrigbrechende dielektrische Schichttransparent low refractive dielectric layer
S6S6
transparente hochbrechende dielektrische Schichttransparent high refractive dielectric layer
S7S7
transparente dielektrische Schichttransparent dielectric layer
S8S8
transparente dielektrische Schichttransparent dielectric layer

Claims (25)

Hochreflektives Schichtsystem zur Beschichtung von Substraten (S0), dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem mindestens folgende Schichten enthält: S3 funktionelle Reflexionsschicht S4 Haftvermittlerschicht S5 transparente niedrigbrechende dielektrische Schicht S6 transparente hochbrechende dielektrische SchichtHighly reflective layer system for coating substrates (S0), characterized in that the layer system contains at least the following layers: S3 functional reflection layer S4 adhesion promoter layer S5 transparent low-index dielectric layer S6 transparent high-index dielectric layer Schichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionelle Reflexionsschicht (S3) aus Metall oder einer Metalllegierung besteht.Layer system according to claim 1, characterized that the functional reflection layer (S3) made of metal or a Metal alloy exists. Schichtsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionelle Reflexionsschicht (S3) aus Silber oder einer Silberlegierung besteht.Layer system according to claim 1 or 2, characterized that the functional reflection layer (S3) made of silver or a Silver alloy exists. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (S4) aus einem Metall, Metalloxid, Metallnitrid oder einer Mischung dieser Stoffe besteht.Layer system according to one of the preceding claims, characterized in that the adhesion promoter layer (S4) is made of a metal, Metal oxide, metal nitride or a mixture of these substances. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (S4) einen oder mehrere Bestandteile aus der Gruppe Zinkoxid, Titanoxid, Zinnoxid, Aluminiumoxid enthält.Layer system according to one of the preceding claims, characterized in that the adhesion promoter layer (S4) has one or more Ingredients from the group zinc oxide, titanium oxide, tin oxide, aluminum oxide contains. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Haftvermittlerschicht (S4) so gewählt ist, dass die Haftvermittlerschicht (S4) im Bereich sichtbaren Lichts im Wesentlichen optisch unwirksam ist.Layer system according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the adhesion promoter layer (S4) is so chosen in that the primer layer (S4) is in the visible light range is essentially optically ineffective. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Haftvermittlerschicht (S4) kleiner oder gleich 20 nm ist.Layer system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the thickness of the adhesive layer (S4) is smaller or equal to 20 nm. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente niedrigbrechende dielektrische Schicht (S5) aus Siliziumoxid besteht.Layer system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the transparent low-refractive dielectric Layer (S5) consists of silicon oxide. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hochbrechende dielektrische Schicht (S6) aus Titanoxid besteht.Layer system according to one of the preceding claims, characterized in that the high-index dielectric layer (S6) made of titanium oxide. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Substrat (S0) und der funktionellen Reflexionsschicht (S3) eine Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) angeordnet ist.Layer system according to one of the preceding claims, characterized in that between the substrate (S0) and the functional reflection layer (S3) a hard material and / or smoothing layer (S1) is arranged. Schichtsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) eine Oxidschicht ist.Layer system according to claim 10, characterized that the hard material and / or smoothing layer (S1) is an oxide layer. Schichtsystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) durch Anodisieren gebildet ist.Layer system according to claim 10 or 11, characterized in that the hard material and / or smoothing layer (S1) is formed by anodizing is. Schichtsystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) eine Lackschicht ist.Layer system according to claim 10 or 11, characterized in that the hard material and / or smoothing layer (S1) is a lacquer layer is. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Substrat (S0) und der funktionellen Reflexionsschicht (S3) eine Haftvermittlerschicht (S2) angeordnet ist.Layer system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that between the substrate (S0) and the functional Reflection layer (S3) an adhesive layer (S2) arranged is. Schichtsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (S2) aus einem Metall, Metalloxid, Metallnitrid oder einer Mischung dieser Stoffe besteht.Layer system according to claim 14, characterized in that the adhesion promoter layer (S2) consists of a metal, metal oxide, Metal nitride or a mixture of these substances. Schichtsystem nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (S2) einen oder mehrere Bestandteile aus der Gruppe Zinkoxid, Titanoxid, Zinnoxid, Aluminiumoxid, Siliziumoxid enthält.Layer system according to claim 14 or 15, characterized in that the adhesion promoter layer (S2) has one or more Constituents from the group of zinc oxide, titanium oxide, tin oxide, aluminum oxide, Contains silica. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Substrat (S0) und der funktionellen Reflexionsschicht (S3) eine Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) und eine Haftvermittlerschicht (S2) vorgesehen sind, wobei die Haftvermittlerschicht (S2) auf der Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) angeordnet ist, die ihrerseits direkt auf dem Substrat (S0) angeordnet ist.Layer system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that between the substrate (S0) and the functional Reflection layer (S3) a hard material and / or smoothing layer (S1) and a primer layer (S2) are provided, wherein the adhesion promoter layer (S2) on the hard material and / or smoothing layer (S1), which in turn directly on the substrate (S0) is arranged. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der transparenten hochbrechenden dielektrischen Schicht (S6) mindestens eine weitere transparente dielektrische Schicht (S7), (S8) usw. angeordnet ist.Layer system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that on the transparent high refractive dielectric layer (S6) at least one further transparent dielectric layer (S7), (S8), etc. is arranged. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es auf einem Substrat (S0) aus Metall oder einer Metalllegierung angeordnet ist.Layer system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that it is on a substrate (S0) of metal or a metal alloy is arranged. Verfahren zur Herstellung eines Schichtsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionelle Reflexionsschicht (S3) durch Elektronenstrahlverdampfung aufgebracht wird.Process for producing a layer system according to one of the claims 1 to 19, characterized in that the functional reflection layer (S3) is applied by electron beam evaporation. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente niedrigbrechende dielektrische Schicht (S5) durch Elektronenstrahlverdampfung aufgebracht wird.Method according to claim 20, characterized in that the transparent low-refractive dielectric layer (S5) is applied by electron beam evaporation. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die hochbrechende dielektrische Schicht (S6) durch Elektronenstrahlverdampfung aufgebracht wird.Method according to claim 20 or 21, characterized that the high-index dielectric layer (S6) by electron beam evaporation is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (S4) durch Sputtern von einem keramischen Target aufgebracht wird.Method according to one of claims 20 to 22, characterized in that the adhesion promoter layer (S4) is formed by sputtering from a ceramic target is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) durch Anodisieren gebildet wird.Method according to one of claims 20 to 23, characterized that the hard material and / or smoothing layer (S1) is formed by anodizing. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) durch Auftragen einer Lackschicht gebildet wird.Method according to one of claims 20 to 23, characterized that the hard material and / or smoothing layer (S1) is formed by applying a lacquer layer.
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