DE102006060408A1 - Method for manufacturing of corrosion resistant metal surfaces, involves providing metal layers and metal of one of metal layer has high resistance against chemical action or corrosion than metal of another layer - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine korrosionsbeständige Metalloberfläche, insbesondere für einen Reflektor an einem Gehäuse eines optoelektronischen Bauelementes.The The present invention relates to a corrosion-resistant metal surface, in particular for one Reflector on a housing an optoelectronic component.
Optoelektronische Bauelemente werden in eigens dafür konzipierten Gehäusen montiert, die zum Beispiel bei Leuchtdioden mit Reflektorflächen versehen sind. Durch den Reflektor soll eine hohe Effizienz bei der Auskopplung der erzeugten Strahlung erreicht werden. Zu diesem Zweck soll die Reflektorfläche nicht nur einen hohen Reflexionsgrad, also ein möglichst gutes Reflexionsvermögen, aufweisen, sondern auch eine lange Lebensdauer, während deren sich der Reflexionsgrad nicht oder allenfalls geringfügig verschlechtert. Eine langlebige und korrosionsbeständige Reflektorfläche soll außerdem auf kostengünstige und einfache Weise hergestellt werden können.Optoelectronic Components are in specially for this designed housings mounted, for example, provided with light emitting diodes with reflector surfaces are. Due to the reflector is a high efficiency in the decoupling the generated radiation can be achieved. For this purpose, the reflector surface not only have a high reflectance, so the best possible reflectivity, but also a long life while the reflectance of which does not worsen or at most slightly deteriorates. A durable and corrosion-resistant reflector surface should Furthermore on low cost and easy way can be made.
Für optoelektronische Bauelemente werden insbesondere Gehäusebauformen aus keramischen Materialien verwendet. Hierbei sind die Reflektoren auf keramischen Trägern angeordnet, wobei vorzugsweise metallische Beschichtungen der Träger als Reflektoren verwendet werden.For optoelectronic Components are in particular housing designs made of ceramic materials used. Here, the reflectors are arranged on ceramic supports, wherein preferably metallic coatings of the carrier as Reflectors are used.
Für die Metallschicht eines Reflektors werden bestimmte Metalle wegen ihrer guten Reflexionseigenschaften bevorzugt. Dazu gehören beispielsweise Silber, Zinn, Nickel und Aluminium. Bei diesen Metallen tritt jedoch das Problem auf, dass die daraus gebildeten Metallschichten an der Atmosphäre und/oder bei kurzwelliger Bestrahlung korrodieren. Das kann dadurch verhindert werden, dass die reflektierenden Metallflächen durch geeignete dünne Beschichtungen vor den Wechselwirkungen mit der Atmosphäre geschützt werden. Silber kann beispielsweise durch Bedampfen mit Rhodium oder durch organische Beschichtungen geschützt werden. Aluminium kann durch eine Siliziumnitridschicht passiviert werden. Derartige Beschichtungen verändern jedoch die Reflexionseigenschaften der Reflektorfläche.For the metal layer of a reflector become certain metals because of their good reflection properties prefers. This includes for example, silver, tin, nickel and aluminum. For these metals However, the problem arises that the metal layers formed therefrom in the atmosphere and / or corrode during short-wave irradiation. This can be prevented be that the reflective metal surfaces by appropriate thin coatings protected from the interactions with the atmosphere. Silver can, for example by vapor deposition with rhodium or by organic coatings protected become. Aluminum can be passivated by a silicon nitride layer. Change such coatings however, the reflection properties of the reflector surface.
In der elektrochemischen Spannungsreihe werden die chemischen Elemente nach der Größe ihres in Volt gemessenen Normalpotenzials E0 angeordnet, das ein Maß für die Resistenz einer von dem Element gebildeten Oberfläche gegen chemische Einwirkung, insbesondere gegen Korrosion, ist. Für Metalle ist das Normalpotenzial die charakteristische Spannung in Volt, die als das elektrische Potenzial einer Metallelektrode, die in eine Lösung ihres Metallsalzes mit einer Ionenaktivität von 1 mol/L eintaucht, gegenüber einer Normalwasserstoffelektrode mit der Wasserstoffionenaktivität 1 mol/L und einem Gasdruck von 100 kPa bei 25°C gemessen wird. Hohe Werte des Normalpotenzials stehen für edle, das heißt, weitgehend korrosionsbeständige Oberflächen, während sich niedrige Werte des Normalpotenzials für unedle Oberflächen ergeben.In the electrochemical series of voltages, the chemical elements are arranged according to the magnitude of their normal potential E 0 measured in volts, which is a measure of the resistance of a surface formed by the element to chemical attack, in particular to corrosion. For metals, the normal potential is the characteristic voltage in volts, which is the electric potential of a metal electrode immersed in a solution of its metal salt having an ionic activity of 1 mol / L, compared to a normal hydrogen electrode having a hydrogen ion activity of 1 mol / L and a gas pressure of 100 kPa at 25 ° C is measured. High values of the normal potential stand for noble, that is, largely corrosion-resistant surfaces, while low values of the normal potential result for non-precious surfaces.
Folgende
Werte des Normalpotenzials für Redox-Paare
von Metallen in wässriger
Lösung
mit pH-Wert 0 sind Beispiele aus
Gold: Au/Au3 +, E0 = +1,498 V;
Silber: Ag/Ag2 +,
E0 = +1,390 V; Platin: Pt/Pt2 +, E0 = +1,188 V;
Zinn: Sn/Sn2 +, E0 = –0,137
V; Nickel: Ni/Ni2 +,
E0 = –0,257V; Aluminium:
Al/Al3 +, E0 = –1,676
V.The following values of the normal potential for redox pairs of metals in aqueous solution with pH 0 are examples
Gold: Au / Au 3 + , E 0 = +1.498 V; Silver: Ag / Ag 2 + , E 0 = +1.390 V; Platinum: Pt / Pt 2 + , E 0 = +1.188 V; Tin: Sn / Sn 2 + , E 0 = -0.137 V; Nickel: Ni / Ni 2 + , E 0 = -0.257V; Aluminum: Al / Al 3 + , E 0 = -1.676 V.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit zur Bereitstellung korrosionsbeständiger Metalloberflächen für Reflektoren anzugeben.task The present invention is an opportunity to provide corrosion-resistant metal surfaces for reflectors specify.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Metalloberflächen mit den Merkmalen des Anspruches 1 beziehungsweise mit dem Reflektor mit metallischer Oberfläche mit den Merkmalen des Anspruches 9 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Ansprüchen.These Task is with the method for producing corrosion-resistant metal surfaces with the features of claim 1 and with the reflector with metallic surface with the features of claim 9 solved. Embodiments result themselves from the respective dependent ones Claims.
Erfindungsgemäß wird eine Metalloberfläche dadurch korrosionsbeständig gemacht, dass in das Metall Atome eines edleren Metalles eingebracht werden. Das kann durch Einlegieren oder Eindiffundieren geschehen. Auf diese Weise kann das elektrochemische Potenzial der Metalloberfläche erhöht werden. Dadurch wird die Metalloberfläche unempfindlicher gegen chemische Einwirkungen, insbesondere gegen Korrosion, und die Alterungsbeständigkeit der Metalloberfläche und insbesondere eines damit gebildeten Reflektors wird verbessert. Das Einlegieren oder Eindiffundieren des edleren Metalls in das Grundmetall der zu modifizierenden Metallschicht, insbesondere eines metallischen Reflektors, kann von der Rückseite aus erfolgen. Auf diese Weise werden die Reflexionseigenschaften, insbesondere der Reflexionsgrad, der als Reflektorfläche vorgesehenen freien Oberfläche der Metallschicht nicht oder allenfalls unwesentlich verändert. Auf eine zusätzliche Beschichtung der Reflektorfläche kann verzichtet werden.According to the invention is a Metal surface by corrosion-resistant made that in the metal atoms of a nobler metal are introduced. This can be done by alloying or by diffusing. To this In this way, the electrochemical potential of the metal surface can be increased. This will make the metal surface less sensitive to chemical agents, especially against Corrosion, and aging resistance the metal surface and in particular a reflector formed thereby is improved. The alloying or indiffusion of the nobler metal in the Base metal of the metal layer to be modified, in particular one metallic reflector, can be done from the back. To this Way the reflection properties, in particular the reflectance, the as a reflector surface provided free surface the metal layer not changed or at most negligible. On an additional Coating the reflector surface can be dispensed with.
Es folgt eine genauere Beschreibung von Beispielen des Verfahrens und des Reflektors anhand der beigefügten Figuren.It follows a more detailed description of examples of the method and of the reflector based on the attached Characters.
Die
Die
Die
Die
erste Metallschicht
Mit
einem Prozess, der bei erhöhter
Temperatur und unter definierter Atmosphäre (vorzugsweise chemisch inerte
oder reduzierende Atmosphäre, um
eine chemische Veränderung
der freien Oberseite der zweiten Metallschicht
Zunächst befindet
sich das Normalpotenzial der edleren ersten Metallschicht
Die
Dicken der ersten und zweiten Metallschicht werden je nach den verwendeten
Metallen und dem Herstellungsverfahren (z. B. galvanisches Abscheiden)
der Metallschichten so gewählt
und die Prozessparameter während
des Temperschrittes so eingestellt, dass in dem Temperschritt genügend Fremdatome
bis zur Reflektorfläche
Als
geeignete Kombinationen der Materialien der ersten Metallschicht
- a) die erste Metallschicht
3 aus Gold und die zweite Metallschicht4 aus Silber, Zinn, Nickel oder Aluminium; - b) die erste Metallschicht
3 aus Palladium und die zweite Metallschicht4 aus Silber, Zinn, Nickel oder Aluminium; - c) die erste Metallschicht
3 aus Platin und die zweite Metallschicht4 aus Zinn, Nickel oder Aluminium.
- a) the first metal layer
3 made of gold and the second metal layer4 of silver, tin, nickel or aluminum; - b) the first metal layer
3 from palladium and the second metal layer4 of silver, tin, nickel or aluminum; - c) the first metal layer
3 made of platinum and the second metal layer4 made of tin, nickel or aluminum.
Eine
Vielzahl weiterer Kombinationen von Metallen ist je nach den an
die Reflexionseigenschaften des unedleren Metalles gestellten Anforderungen geeignet.
Weitere geeignete Materialien können
aus der elektrochemischen Spannungsreihe gefunden werden, indem
das Metall der ersten Metallschicht
Nach dem beschriebenen Prinzip lässt sich ein Reflektor mit metallischer Oberfläche realisieren, bei dem eine Reflektorfläche aus einer Metallschicht gebildet ist, die ein Grundmetall und darin eingelagerte Fremdatome eines weiteren Metalles aufweist. Die Reflektorfläche einer derart modifizierten Metallschicht besitzt eine höhere Resistenz gegen chemische Einwirkung oder Korrosion als eine Metallschicht aus dem Grundmetall allein, also ohne eingelagerte Fremdatome. Bevorzugt wird dieser Reflektor mit einer Schichtfolge aus erster und zweiter Metallschicht ausgebildet, da auf diese Weise das Einlagern der Fremdatome mit dem beschriebenen Verfahren von der Rückseite der Reflektorfläche aus vorgenommen werden kann und sich hierbei keine Verschlechterung des Reflexionsgrads der Reflektorfläche im Vergleich zu dem Reflexionsgrad des reinen Grundmetalls ergibt.According to the described principle, it is possible to realize a reflector with a metallic surface, in which a reflector surface is formed from a metal layer which has a base metal and foreign atoms of a further metal embedded therein. The Reflector surface of such a modified metal layer has a higher resistance to chemical attack or corrosion than a metal layer of the parent metal alone, ie without embedded foreign atoms. Preferably, this reflector is formed with a layer sequence of first and second metal layer, since in this way the incorporation of the foreign atoms can be made with the described method from the back of the reflector surface and this case no deterioration of the reflectance of the reflector surface in comparison to the reflectance of pure base metal results.
Die
Auf
einer inneren Oberseite der Basisplatte
Die
strichpunktierte Linie gibt eine Symmetrieachse des Gehäuses an.
Die Innenfläche
des Trägers
Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Reflektors ist es möglich, sehr helle und langlebige Gehäuse für optoelektronische Bauelemente zu realisieren.Under Use of the reflector according to the invention Is it possible, very bright and durable housing for optoelectronic To realize components.
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- 2006-12-20 DE DE200610060408 patent/DE102006060408A1/en not_active Withdrawn
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Date | Code | Title | Description |
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |
Effective date: 20131221 |