DE102009007874B4

DE102009007874B4 - Platte aus dielektrischem Material mit ESD-geschützter Oberfläche und Herstellverfahren für eine solche Platte

Info

Publication number: DE102009007874B4
Application number: DE200910007874
Authority: DE
Inventors: Günther Irlbacher; Herbert Tischler
Original assignee: Irlbacher Blickpunkt Glas GmbH
Current assignee: Irlbacher Blickpunkt Glas GmbH
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2029-02-07
Also published as: DE102009007874A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Platte aus dielektrischem Material mit einer ESD-geschützten Oberfläche (7), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
– Bereitstellen eines Substrats (5) aus Glas oder Glaskeramik,
– Aufbringen einer hochohmigen Beschichtung (7) mit einem elektrisch leitenden Material auf mindestens eine Oberfläche (6) des Substrats (5), wobei der Widerstand der hochohmigen Beschichtung (7) in einem Bereich von 10⁶ bis 10¹⁰ Ohm liegt,
– Beschichten des Substrats (5) mit Farbe und/oder Leitpaste, wobei die Leitpastenschichten (10) zumindest teilweise so ausgebildet sind, dass ein kapazitiver Sensor (11) ausgebildet wird und
– Gleichzeitiges Einbrennen der Farb- (9) und/oder Leitpastenschichten (10) mit der hochohmigen Beschichtung (7) aus elektrisch leitendem Material.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Platte aus einem dielektrischen Material mit einer ESD-geschützten Oberfläche. Ferner betrifft die Erfindung auch eine nach diesem Verfahren hergestellte beschichtete Platte aus dielektrischem Material mit einem Substrat aus Glas oder Glaskeramik, an dessen Rückseite elektronische Bauelemente angeordnet sind.
ESD (Electrostatic Discharge) steht für elektrostatische Entladung und ist ein durch große Potentialdifferenz in einem elektrisch isolierenden Material entstehender Funke oder Durchschlag, der einen sehr kurzen hohen elektrischen Stromimpuls verursacht. Berührt ein Benutzer, der elektrostatisch aufgeladen ist, eine nicht ESD-geschützte Oberfläche einer Platte aus einem dielektrischen Material, z. B. einer Bedienplatte, so kann schon ein Bruchteil dieser Spannung (statische Aufladung) elektronische Bauteile beschädigen oder zerstören. Die Spannung kann bis zu mehreren tausend Volt betragen. Für bestimmte Geräte wird daher ein ESD-Schutz gefordert, so dass keine schädlichen Ladungen entstehen und bei Berührung des Geräts durch einen Benutzer eventuell vorhandene Ladungen umgehend abgeleitet werden.
Es ist bereits bekannt, Platten bzw. Bedienplatten aus Kunststoffmaterialien herzustellen, die einen ESD-Schutz aufweisen. Dazu wird der Kunststoff aus Mischgranulaten, die elektrisch leitfähige Partikel, wie beispielsweise Grafit enthalten, hergestellt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, alternative Herstellverfahren zum Herstellen robuster Platten aus einem dielektrischen Material, z. B. Bedienplatten, aufzuzeigen, wobei die Sensorik der Bedienplatten nicht beeinflusst werden soll. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

– Bereitstellen eines Substrats aus Glas oder Glaskeramik,
– Aufbringen einer hochohmigen Beschichtung mit einem elektrisch leitenden Material auf mindestens eine Oberfläche des Substrats, wobei der Widerstand der hochohmigen Beschichtung in einem Bereich von 10⁶ bis 10¹⁰ Ohm liegt,
– Beschichten des Substrats mit Farbe und/oder Leitpaste, wobei die Leitpastenschichten zumindest teilweise so ausgebildet sind, dass ein kapazitiver Sensor ausgebildet wird, und
– gleichzeitiges Einbrennen der Farb- und Leitpastenschichten mit der hochohmigen Beschichtung aus elektrisch leitendem Material.

Eine Berührung der Oberfläche der Platte, die z. B. in einem Bildschirm eingesetzt werden kann, durch einen elektrostatisch aufgeladenen Benutzer verursacht nun keine Schäden an der Platte bzw. an elektronischen Bauteilen, die der Benutzer berührt bzw. in Händen hält, da die Ladung über die spezielle hochohmige Beschichtung sehr schnell abgeleitet wird. Da der Widerstand der hochohmigen Beschichtung im oben genannten Bereich liegt, wird die Sensorik der Bedienplatte nicht beeinflusst. Dennoch ist ein guter Schutz möglich. Die Beschichtung besteht vorzugsweise aus einem elektrisch ableitenden Material metallischer, organischer oder anorganischer Natur, das keine Ladungen entstehen lässt. Durch die Beschichtung aus elektrostatisch ableitendem Material wird auch eine Antistatik-Wirkung erreicht. Die Platte lädt sich nicht auf. Schmutz und Staub bleiben nicht so leicht an der Oberfläche haften. Oberflächen bzw. Teile kleben nicht so leicht aneinander, es ist ein leichteres Handling möglich. Als Material für das Substrat sind selbstverständlich auch Sicherheitsglas sowie Verbundglas eingeschlossen. Das Substrat ist daher sehr stabil und weist eine glatte, leicht reinigbare Oberfläche auf. Dies ist insbesondere bei dem Einsatz der Bedienplatte in sensibler Umgebung, beispielsweise in Labors, vorteilhaft. Da nur ein Einbrennschritt durchgeführt werden muss, wird eine optimierte, kostengünstige Fertigung ermöglicht. Es ist kein mechanischer Schalter an der Bedienplatte notwendig, wodurch eine geschlossene Bedienoberfläche ausgebildet wird. Dadurch ist eine gute Reinigbarkeit der Bedienoberfläche möglich, Verschmutzungen können nicht an die elektronischen Bauelemente der Bedienplatte vordringen.
Zwar ist aus der DE 24 50 260 A1 bereits bekannt, Glasgegenstände, beispielsweise Glasflaschen, mit einer elektrisch leitfähigen Zinndioxidschicht zu versehen. Hierdurch soll es aber ermöglicht werden, die Glassubstrate mittels elektrostatischer Pulverbeschichtung mit Kunststoffpulver zu beschichten. Hierbei wird das aufgeladene Kunststoffpulver im elektrischen Feld von einer Sprühpistole zum Glassubstrat hin transportiert. Der Feldaufbau erfolgt hierbei mit Bezug auf das Substrat. Um diesen Feldaufbau zu ermöglichen, weist die Zinndioxidschicht auf dem Glassubstrat eine reziproke Oberflächenleitfähigkeit zwischen 10⁶ und 10⁸ Ohm auf. Die DE 39 32 343 C2 zeigt ein Ver fahren zum Erzeugen einer antistatischen Beschichtung aus Zinndioxid auf einer Kathodenstrahlröhre. Um eine Vibration der Kathodenstrahlröhre im Betrieb zu vermeiden, soll der Oberflächenwiderstand der Beschichtung in einem Bereich von 5·10⁷ bis 1·10¹¹ Ohm liegen. Die US 6,087,769 A zeigt ebenfalls ein Verfahren zum Beschichten einer Kathodenstrahlröhre mit einer antistatischen Beschichtung aus Zinndioxid. Die Beschichtung soll auch antistatisch wirken und weist daher einen Oberflächenwiderstand in einem Bereich von 1·10⁴ bis 1·10¹⁰ Ohm auf.
Vorzugsweise kann vorgesehen werden, dass der Widerstand der hochohmigen Beschichtung in einem Bereich von 10⁷ bis 10⁸ Ohm liegt. Versuche haben gezeigt, dass bei einem Widerstand der hochohmigen Beschichtung im Bereich von 10⁷ bis 10⁸ Ohm eine sehr kurze Entladezeit erreicht wird.
In einer zweckmäßigen Variante des Verfahrens kann vorgesehen werden, dass das elektrisch leitende Material durch Aufsprühen, Sputtern, Aufdampfen oder Tauchen auf das Substrat aufgebracht wird. Dadurch wird eine gute und homogene Verteilung des Materials auf dem Substrat erreicht und die Beschichtung weist eine gleichmäßige Schichtdicke auf. Das Material haftet gut an der Oberfläche des Substrats an und ist nach dem Aufbringen bereits vorgefestigt und funktionsfähig.
Um eine höhere Festigkeit der Beschichtung zu erhalten, kann in einer weiteren Verfahrensvariante vorgesehen werden, dass das Substrat mit der darauf aufgebrachten hochohmigen Beschichtung aus elektrisch leitendem Material einer Temperaturbehandlung unterworfen wird, so dass das elektrisch leitende Material zumindest teilweise in das Substrat einbrennt. Die Beschichtung verschmilzt dadurch besser mit der Substratoberfläche, zudem kann durch die Temperaturbehandlung der gewünschte Widerstand eingestellt bzw. optimiert werden.
Gemäß noch einer weiteren Variante des Verfahrens kann vorgesehen werden, dass die Oberfläche des Substrats vor dem Aufbringen der hochohmigen Beschichtung aus elektrisch leitendem Material bearbeitet wird. Dadurch kann die Benutzerfreundlichkeit der Bedienplatte erhöht werden. Beispielsweise können Markierungen oder Vertiefungen, wie Fingerkuppenschliffe oder Slider, in die Oberfläche eingefräst werden, so dass eine verbesserte Benutzerführung ermöglicht wird. Es können auch strukturierte Oberflächen z. B. mit Ornamenten versehene oder chemisch behandelte (geätzte) Oberflächen, transparente, transluzente oder matte Oberflächen erzeugt und beschichtet werden.
In einer weiteren Verfahrensvariante kann vorgesehen werden, dass die Oberfläche des Substrats vollflächig beschichtet wird. Die Oberfläche des Substrats kann auch im Bereich von Markierungen oder Vertiefungen, wie z. B. Fingerkuppenschliffen oder Slidern, beschichtet werden. Dadurch wird ein guter und gleichmäßiger Schutz der gesamten Bedienoberfläche erzielt.
Alternativ kann auch vorgesehen werden, dass die Oberfläche des Substrats nur bereichsweise beschichtet wird. Der Schutz wird daher nur in den benötigten Bereichen, in denen eine Berührung durch einen Benutzer stattfindet, aufgebracht.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Beschichtung des Substrats mit Zinndioxid (SnO₂) erfolgt. Durch eine Beschichtung des Substrats mit Zinndioxid wird eine transparente, hitzebeständige Schicht erzielt, die sehr kratzfest und zudem noch chemisch beständig ist. Zudem ist die Zinndioxidschicht durch Einbrennen härtefähig, so dass eine sehr robuste Bedienoberfläche erhalten wird. Der Widerstand der Beschichtung aus Zinndioxid erhöht sich beim Einbrennen, so dass der gewünschte Widerstandsbereich noch etwas angepasst werden kann.
Ferner bezieht sich die Erfindung auch auf eine beschichtete Platte aus dielektrischem Material, die gemäß dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wird, mit einem Substrat aus Glas oder Glaskeramik, an dessen Rückseite elektronische Bauteile angeordnet sind.
Es ist auch hier die Aufgabe, robuste Platten, bzw. Bedienplatten, bereitzustellen.
Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Vorderseite des Substrats zumindest teilweise eine hochohmige Beschichtung aus einem elektrisch leitenden Material mit einem Widerstand im Bereich von 10⁶ bis 10¹⁰, vorzugsweise 10⁷ bis 10⁸, Ohm aufweist. Wie bereits beschrieben, zeichnet sich eine solche Platte dadurch aus, dass eine Berührung der Oberfläche durch elektrostatisch aufgeladene Benutzer keine Schäden an der Platte und an elektronischen Bauteilen, die der Benutzer berührt bzw. in Händen hält, verursacht, da die Ladung über die hochohmige Beschichtung abgeleitet wird. Die Ableitung erfolgt sehr schnell. Selbstverständlich kann als Material für das Substrat auch Sicherheitsglas eingesetzt werden. Es kann dann eine stabile, glatte Oberfläche der Bedienplatte erzielt werden, die leicht reinigbar ist und daher auch gut in sensiblen Umgebungen eingesetzt werden kann. Zwar besitzt Glas selbst schlechte ESD-Eigenschaften, durch die Beschichtung mit dem elektrisch leitenden Material wird aber ein ESD-Schutz erzielt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Beschichtung zumindest teilweise aus Zinndioxid (SnO₂) besteht. Die Beschichtung ist dann transparent und weist nur eine sehr leichte Tönung im Bereich von wenigen Prozent auf. Die Farbe der Beschichtung ist typischerweise gelblich, bräunlich oder auch gräulich, was von Benutzern üblicherweise als nicht störend empfunden wird. Im Gegenteil, es wird eine gewisse Kontrasterhöhung erzielt. Zudem ist die Beschichtung aus Zinndioxid hitzebeständig, sehr kratzfest, chemisch beständig und härtefähig, so dass durch einen zusätzlichen Temperprozess eine Oberflächengüte ähnlich wie bei Hartcoating erreicht wird. Durch die Härtung erhöht sich der Widerstand der Beschichtung, so dass leicht ein Widerstand im gewünschten Bereich eingestellt werden kann.
Noch eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die hochohmige Beschichtung eine Schichtdicke im Bereich von 10 bis 500 Nanometer, vorzugsweise 30 bis 180 Nanometer, aufweist. Bei einer zu dünnen Schicht erfolgt keine ausreichende Ableitung der Ladung. Bei zu dicker Schicht reduziert sich die Transmission extrem und bewirkt ggf. eine Teilreflexion ähnlich eines Spionspiegels. Dadurch wird die Sensorik der Platte stark be einflusst. Versuche haben gezeigt, dass eine Schichtdicke der Beschichtung im Bereich von 30 bis 180 Nanometern eine optimale Funktion der Platte ermöglicht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen werden, dass die Glas- oder Glaskeramikplatte als Bedienplatte ausgebildet ist. Durch die Einstellung des Widerstands in dem genannten Bereich wird die Sensorik der Bedienplatte nicht beeinflusst. Versuche haben gezeigt, dass vor allem in dem Bereich von 10⁷ bis 10⁸ Ohm eine sehr kurze Entladezeit erzielt wird. Die Beschichtung kann aus einem Material metallischer, organischer oder anorganischer Natur bestehen und lässt keine Ladungen auf der Bedienoberfläche entstehen.
Vorzugsweise kann vorgesehen werden, dass auf der Rückseite des Substrats mindestens ein kapazitiver Sensor angebracht ist. Durch die wie beschrieben ausgebildete Beschichtung wird die Sensorik nicht beeinflusst, der kapazitive Sensor kann störungsfrei funktionieren. Es sind keine mechanischen Schalter an der Bedienplatte notwendig, wodurch eine geschlossene Bedienoberfläche ausgebildet wird, die eine gute Reinigbarkeit ermöglicht.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 Draufsicht auf eine Bedienplatte,
2 Schnitt durch die Bedienplatte aus 1 entlang der Linie II-II und
3 Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Bedienplatte mit Vertiefung, wie z. B. Fingerkuppe, in Längsrichtung.
1 zeigt eine Draufsicht auf eine Bedienplatte 1 mit einer ESD-geschützten Bedienoberfläche 2. Auf der Bedienoberfläche 2 kann ein Tastfeld 3 vorgesehen sein, dessen Berührung durch einen Benutzer einen Schaltvorgang auslöst. Neben dem Tastfeld 3 kann eine Anzeige 4 vorgesehen sein, die beispielsweise einen durch das Tastfeld 3 zu verändernden Parameter anzeigt.
In 2 ist ein Schnitt in Längsrichtung der Bedienplatte 1 entlang der Linie II-II aus 1 dargestellt. Die Bedienplatte 1 umfasst ein Substrat 5 aus einem dielektrischen Material, auf dessen Vorderseite 6 eine hochohmige Beschichtung 7 angebracht ist. Als Substrat 5 wird eine Platte aus Glas oder Glaskeramik eingesetzt. Das Substrat 5, bzw. die Platte, kann eine beliebige Geometrie aufweisen. Es können unterschiedlichste Vered lungen des Substratmaterials, z. B. Sicherheitsglas oder Verbundglas, eingesetzt werden. Die hochohmige Beschichtung 7 besteht aus einem elektrisch leitenden Material metallischer, organischer oder anorganischer Natur und weist einen Widerstand im Bereich von 10⁶ bis 10¹⁰ Ohm auf. Vorzugsweise liegt der Widerstand der hochohmigen Beschichtung 7 im Bereich von 10⁷ bis 10⁸ Ohm. An der Rückseite 8 des Substrats 5 können weitere Beschichtungen angebracht werden. Es sind aber auch diverse Kombinationen von zusätzlichen Schichten auf Vorder- und/oder Rückseite des Substrats möglich. Im dargestellten Beispiel ist auf der Rückseite 8 des Substrats eine Farbschicht 9 aufgebracht. Auf der Farbschicht 9 ist eine Schicht 10 aus Leitpaste aufgebracht. Die Schicht 10 aus Leitpaste erstreckt sich vorzugsweise nicht über die gesamte Rückseite 8 des Substrats 5, sondern ist nur in gewissen Bereichen aufgebracht und bildet Leiterbahnen aus. Im Bereich des Tastfelds 3 ist die Leitpastenschicht 10 auf der Rückseite 8 des Substrats vorzugsweise so ausgebildet, dass sie zumindest einen kapazitiven Sensor 11 ausbildet.
Berührt ein Benutzer die Bedienplatte 1 im Bereich des Tastfelds 3, so wird dies durch den kapazitiven Sensor 11 registriert und ein Schaltvorgang ausgelöst. Damit die Sensorik nicht beeinflusst wird und der kapazitive Sensor 11 trotz der ESD-Schutzbeschichtung 7 noch funktioniert, muss der Ohm'sche Widerstand der Beschichtung 7 ausreichend hoch sein. Liegt der Ohm'sche Widerstand der Beschichtung 7 in dem oben genannten Bereich von 10⁶ bis 10¹⁰, vorzugsweise 10⁷ bis 10⁸, Ohm, so funktioniert der kapazitive Sensor noch einwandfrei und detektiert Kapazitätsänderungen, z. B. bei der Berührung mit einem Finger.
Auf der Rückseite 8 des Substrats 5 können weitere Bauelemente angebracht werden, beispielsweise die Anzeige 4 und ein Auswerte- bzw. Steuerchip 12. Der Steuerchip 12 ist durch in der Leitpastenschicht 10 ausgebildete Leiterbahnen mit dem kapazitiven Sensor 11 und der Anzeige 4 verbunden, wertet die Signale des Sensors 11 aus und gibt Befehle an die Anzeige 4.
Die Beschichtung 7 besteht vorzugsweise aus Zinndioxid (SnO₂). Die Zinndioxidbeschichtung 7 ist transparent und hat nur eine sehr leichte Tönung im Bereich von wenigen Prozent. Dadurch erhält die Bedienplatte einen angenehmen bräunlichen, gräulichen Farbstich. Die Beschichtung 7 ist hitzebeständig, sehr kratzfest, chemisch beständig und härtefähig. Die Schichtdicke d der Beschichtung 7 liegt in einem Bereich von 10 bis 500 Nanometer. Bei dieser Schichtdicke d wird eine gute ESD-Ableitung der Bedienplatte 1 gewährleistet. Bei einer zu dünnen Schicht kann keine Ladungsableitung mehr gewähr leistet werden. Eine zu dicke Schicht reduziert die Transmission extrem und bewirkt ggf. eine Teilreflexion ähnlich einem Spionspiegelm. Der kapazitive Sensor 11 funktioniert dann nicht mehr optimal. Vorzugsweise liegt die Schichtdicke in einem Bereich von 30 bis 180 Nanometern, besonders bevorzugt in einem Gereicht von 30 bis 60 Nanometern. In diesem Bereich wird eine sehr gute Funktion des kapazitiven Sensors 11 ermöglicht. Berührt ein elektrostatisch aufgeladener Benutzer die Bedienplatte 1, so beträgt die Entladezeit weniger als 1 Sekunde, vorzugsweise ca. 0,2 bis 0,5 Sekunden. Die Messung der Entladezeit erfolgt gemäß der ESD-Anforderungen üblicherweise bei 100 bis 1.000 Volt. Eine Anpassung der Beschichtung aus elektrisch ableitendem Material auf eine höhere Spannung (bis ggf. mehrere Tausend Volt) ist möglich. Die Ableitung der Ladung erfolgt bei einer hochohmigen Zinndioxidbeschichtung mit einem Widerstand von ca. 10⁷ bis 10⁸ Ohm also innerhalb des gewünschten Zeitfensters von ≤ 1 Sekunde. Die allgemeinen Anforderungen zum Schutz von Bauelementen gegen elektrostatische Entladung sind beispielsweise in DIN EN 61340-5-1 und in VDE 0300 festgelegt.
3 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Bedienplatte 1' in Längsrichtung der Bedienplatte 1'. Die Bedienplatte 1' ist im Wesentlichen wie oben beschrieben ausgebildet. Die Bedienplatte 1' umfasst ebenfalls ein Substrat 5 aus einem dielektrischen Material. Vorzugsweise ist das Substrat 5 aus Glas oder Glaskeramik ausgebildet. Um eine erhöhte Betriebssicherheit zu erreichen, kann vorgesehen sein das Substrat 5 aus Sicherheitsglas, beispielsweise Einscheibensicherheitsglas, auszubilden. Die Vorderseite 6 des Substrats 5 weist ebenfalls eine hochohmige Beschichtung 7 aus einem elektrisch leitendem Material auf. Vorzugsweise wird als Material Zinndioxid (SnO₂) eingesetzt. Die Beschichtung kann aber aus einem beliebigen, elektrisch ableitenden Material metallischer, organischer oder anorganischer Natur bestehen. Dies gilt auch für das erste Ausführungsbeispiel. Wesentlich ist, dass die Beschichtung einen Widerstand im Bereich von 10⁶ bis 10¹⁰, vorzugsweise 10⁷ bis 10⁸, Ohm aufweist. Die Schichtdicke d der hochohmigen Beschichtung 7 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 30 bis 180 Nanometern. Bei dem in der 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel weist die Vorderseite 6 des Substrats im Bereich des Tastfelds 3 eine Vertiefung 13 auf. Diese Vertiefung kann als Fingerkuppenschliff oder Slider ausgebildet sein. Dadurch wird eine hohe Benutzerfreundlichkeit erzielt.
In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind keine weiteren Beschichtungen auf der Rückseite 8 des Substrats 5 vorgesehen. Der kapazitive Sensor 11 und der Steuerchip 12 sind direkt an der Rückseite des Substrats 5 angebracht. Vorzugsweise sind der kapazitive Sensor 11 und der Steuerchip 12 über mindestens eine Leiterbahn verbunden.
Kombinationen der beiden beschriebenen Ausführungsbeispiele sind möglich. So kann vorgesehen sein, dass das erste in 2 beschriebene Ausführungsbeispiel eine bearbeitete Oberfläche aufweist, so dass an der Vorderseite des Substrats Vertiefungen zur Benutzerführung oder Mattierungen vorgesehen sind. Vorzugsweise ist die hochohmige Beschichtung vollflächig auf der Vorderseite des Substrats ausgebildet. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die hochohmige Beschichtung nur Teile der Vorderseite des Substrats überdeckt und/oder weitere Seiten des Substrats bedeckt.
Durch die hochohmige Schicht ist die Platte auch mit einer Antistatik-Wirkung versehen. Staub und Schmutz bleiben nicht an der Oberfläche haften. Oberflächen bzw. mehrere Platten bleiben nicht so leicht aneinander haften. Es ist ein leichteres Handling möglich.
Ferner ist es auch möglich, lediglich eine erfindungsgemäß beschichtete Platte aus Glas oder Glaskeramik herzustellen. Die beschichtete Platte weist dann an ihrer Oberfläche einen ESD-Schutz auf und kann beispielsweise in einem Bildschirm eingesetzt werden.
Im Folgenden wird das Verfahren zur Herstellung einer beschichteten Platte, z. B. einer Bedienplatte, beschrieben. Bei dem Verfahren wird zunächst ein Substrat 5 aus einem dielektrischen Material bereitgestellt. Als Material wird Glas oder Glaskeramik, besonders bevorzugt Sicherheitsglas, eingesetzt. Auf das Substrat 5 wird eine hochohmige Beschichtung 7 aus einem elektrisch leitenden Material aufgebracht. Vorzugsweise wird die Vorderseite 6 des Substrats 5 beschichtet. Der Widerstand der hochohmigen Beschichtung 7 liegt in einem Bereich von 10⁶ bis 10¹⁰ Ohm, vorzugsweise 10⁷ bis 10⁸, Ohm. Als Material für hochohmige Beschichtung 7 wird vorzugsweise Zinndioxid (SnO₂) eingesetzt. Dieses elektrisch leitende Material wird partikelförmig bereitgestellt und durch Aufsprühen, Sputtern, Aufdampfen oder Tauchen auf das Substrat 5 bzw. auf die Vorderseite 6 des Substrates 5 aufgebracht. Es bildet sich auf der Vorderseite 6 des Substrats 5 eine Schicht 7 aus dem elektrisch leitenden Material aus, die eine Schichtdicke von 10 bis 500 Nanometern, vorzugsweise 30 bis 180 Nanometern aufweist. Diese Schicht bzw. Beschichtung 7 ist nach dem Aufbringen bereits vorgefestigt und funktionsfähig.
Anschließend kann das Substrat mit der darauf angebrachten hochohmigen Beschichtung 7 aus Zinndioxid einem Temperprozess bzw. einer Temperaturbehandlung bei einer Temperatur bei 600° bis 700°C unterworfen werden. Dadurch wird das Zinndioxid zumindest teilweise in das Substrat 5 eingebrannt. Gleichzeitig wird das Substrat aus Glas oder Glaskeramik gehärtet. Bei dem Einbrennen der Zinndioxid-Beschichtung 7, d. h. dem thermischen Härten, erhöht sich der Widerstand der Beschichtung 7 üblicherweise um eine Potenz. Beträgt der Widerstand der Beschichtung vor dem Härten 10⁷ Ohm, so erhöht er sich durch das Härten auf ca. 10⁸ Ohm. Dieser Hartcoatingschritt ist nicht zwingend notwendig, da durch das Aufsprühen, Sputtern, Aufdampfen oder Tauchen des partikelförmigen Zinndioxids auf das Substrat bereits eine vorverfestigte Beschichtung 7 erreicht wird, die sehr gut auf der Vorderseite 6 des Substrates 5 anhaftet und auch bereits funktionsfähig ist.
Es kann ferner vorgesehen werden, dass das Substrat 5 mit Farbe und/oder Leitpaste beschichtet wird. Sind Farbschichten und/oder Leitpastenschichten 10 auf dem Substrat 5 aufgebracht, so werden vorzugsweise sowohl die hochohmige Beschichtung 7 aus Zinndioxid, die Farbschicht 9 und die Schicht aus Leitpaste 10 gleichzeitig eingebrannt. In diesem Schritt wird das Substrat auch gehärtet. Es ist dann nur ein Einbrennschritt notwendig. Die Farbschicht 9 kann auch auf der Vorderseite des Substrates 5 angebracht werden.
Die Schicht aus Leitpaste 10 wird vorzugsweise so aufgebracht, dass Leiterbahnen ausgebildet werden. Dabei kann auch vorgesehen werden, dass die Schicht 10 aus Leitpaste einen kapazitiven Sensor 11 ausbildet.
Vorzugsweise wird die Vorderseite 6 des Substrates 5 vollflächig mit der hochohmigen Beschichtung 7 überzogen. Es kann aber auch vorgesehen werden, dass die Vorderseite 6 des Substrats 5 nur bereichsweise beschichtet wird. Zudem kann vorgesehen werden, dass das Substrat an mehreren Seiten mit der hochohmigen Beschichtung versehen ist.
Bevor das Substrat 5 mit der hochohmigen Beschichtung 7 und den Farbschichten 9 sowie der Schicht 10 aus Leitpaste beschichtet wird, kann die Vorderseite 6 des Substrates 5 bearbeitet werden. Beispielsweise können Mattierungen angebracht werden oder Vertiefungen 13 in Form von Slidern oder Fingerkuppenschliffen eingefräst werden.
Durch die hochohmige ESD-Beschichtung mit einem Widerstand in Bereich von 10⁶ bis 10¹⁰, vorzugsweise 10⁷ bis 10⁸, Ohm ist es möglich, Kapazitätsänderungen, beispielsweise durch einen Finger, mittels des kapazitiven Sensors 11 zu detektieren.
Bei einer niederohmigen Beschichtung mit einem geringeren Widerstand wird das kapazitive Feld des Sensors größtenteils durch die Beschichtung abgeschirmt. Auch Feldänderungen durch Berührung würden durch die Beschichtung abgeschirmt werden, der kapazitive Sensor würde nicht reagieren.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Platte aus dielektrischem Material mit einer ESD-geschützten Oberfläche (7), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Substrats (5) aus Glas oder Glaskeramik, – Aufbringen einer hochohmigen Beschichtung (7) mit einem elektrisch leitenden Material auf mindestens eine Oberfläche (6) des Substrats (5), wobei der Widerstand der hochohmigen Beschichtung (7) in einem Bereich von 10⁶ bis 10¹⁰ Ohm liegt, – Beschichten des Substrats (5) mit Farbe und/oder Leitpaste, wobei die Leitpastenschichten (10) zumindest teilweise so ausgebildet sind, dass ein kapazitiver Sensor (11) ausgebildet wird und – Gleichzeitiges Einbrennen der Farb- (9) und/oder Leitpastenschichten (10) mit der hochohmigen Beschichtung (7) aus elektrisch leitendem Material.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand der hochohmigen Beschichtung in einem Bereich von 10⁷ bis 10⁸ Ohm liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Material durch Aufsprühen, Sputtern, Aufdampfen oder Tauchen auf das Substrat (5) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (5) mit der darauf aufgebrachten hochohmigen Beschichtung (7) aus elektrisch leitendem Material einer Temperaturbehandlung unterworfen wird, so dass das elektrisch leitende Material zumindest teilweise in das Substrat (5) einbrennt.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (6) des Substrats (5) vor dem Aufbringen der hochohmigen Beschichtung (7) aus elektrisch leitendem Material bearbeitet wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (6) des Substrats (5) vollflächig beschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (6) des Substrats (5) nur bereichsweise beschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung des Substrats (5) mit Zinndioxid (SnO₂) erfolgt.
Beschichtete Platte aus dielektrischem Material, hergestellt gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem Substrat (5) aus Glas oder Glaskeramik, an dessen Rückseite (8) elektronische Bauteile (4, 11, 12) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite (6) des Substrats (5) zumindest teilweise eine hochohmige Beschichtung (7) aus einem elektrisch leitenden Material mit einem Widerstand im Bereich von 10⁶ bis 10¹⁰ Ohm, vorzugsweise 10⁷ bis 10⁸, Ohm aufweist.
Beschichtete Platte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (7) zumindest teilweise aus Zinndioxid (SnO₂) besteht.
Beschichtete Platte nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die hochohmige Beschichtung (7) eine Schichtdicke im Bereich von 10 bis 500 Nanometer, vorzugsweise 30 bis 180 Nanometer aufweist.
Beschichtete Platte nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte als Bedienplatte (1; 1') ausgebildet ist.
Beschichtete Platte nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Rückseite (8) des Substrats (5) mindestens ein kapazitiver Sensor (11) angebracht ist.