DE102010041230A1 - Use of diamond like carbon layers in the application of metal ion-free semiconductor inks - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung zumindest einer Kohlenstoff-Wasserstoff-Schicht auf zumindest einer Oberfläche einer Vorrichtung, die Flächengebilde transportiert und/oder pulvrige, pastöse und/oder flüssige Medien auf diese Flächengebilde aufbringt, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kohlenstoff-Wasserstoff-Schicht oder -Schichten zumindest eine amorphe Kohlenstoff-Wasserstoff Struktur aufweist oder ist.The invention relates to the use of at least one carbon-hydrogen layer on at least one surface of a device which transports flat structures and / or applies powdery, pasty and / or liquid media to these flat structures, which is characterized in that the carbon-hydrogen Layer or layers has at least one amorphous carbon-hydrogen structure.
Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung amorpher Kohlenstoff-Wasserstoff-Schichten in Vorrichtungen zum Aufbringen fester und/oder flüssiger Medien auf Flächengebilde.The invention relates to the use of amorphous carbon-hydrogen layers in devices for applying solid and / or liquid media to fabrics.
Amorphe Kohlenstoff-Wasserstoff-Schichten, dem Fachmann auch als a:CH-Schichten, „diamond-like hydrocarbon” Schichten (DLHC-Schichten), oder bei Abwesenheit von Wasserstoff als „diamond-like carbon” (DLC-Schichten), bekannt, sind in der Technik seit langem bekannt und genutzt. Eine Beschreibung ihrer Eigenschaften und Herstellmethoden findet sich beispielsweise bei
Verschiedenste Materialien sind mit Oberflächenbeschichtungen aus DLHC oder DLC vor Korrosion oder Abrasion geschützt.Various materials are protected against corrosion or abrasion with surface coatings made of DLHC or DLC.
Bisher bekannte Verwendungen von Kohlenstoff-Wasserstoff-Schichten zielen auf das ästhetische Erscheinungsbild eines Objektes, sollen Werkzeug vor Korrosion bzw. Abrasion schützen, oder dienen dem Notverschleißschutz bewegter Teile bei reibungsbedingter Überhitzung, um zum Beispiel das Fressen von Lager zu vermeiden, dienen ferner als Barriereschicht gegen Gase, oder als Antihaftmittel. In biologisch/medizinischen Anwendungen blockieren Kohlenstoff-Wasserstoff-Schichten das unerwünschte Vordringen von Mikroorganismen, in der Elektronik verwendet man DLC-Schichten zum Schutz gegen elektrostatische Störungen.Heretofore known uses of carbon-hydrogen layers are aimed at the aesthetic appearance of an object, are intended to protect tools from corrosion or abrasion, or serve the emergency wear protection of moving parts with overheating due to friction, for example, to avoid the seizure of bearings, also serve as a barrier layer against gases, or as an anti-adhesive agent. In biological / medical applications carbon-hydrogen layers block the unwanted penetration of microorganisms, in electronics DLC layers are used to protect against electrostatic disturbances.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, weitere Verwendungen von Kohlenstoff-Wasserstoff-Schichten bereit zu stellen.The object of the present invention was therefore to provide further uses of carbon-hydrogen layers.
Es wurde gefunden, dass Kohlenstoff-Wasserstoff-Schichten in der Technik der Beschichtung von Flächengebilden geeignet sind, elektronische Bandstrukturen störende Kontaminationen mit Molekülen, Atomen, und/oder Ladungsträgern zu vermeiden, da die Kohlenstoff-Wasserstoff-Schichten als Diffusionsbarriere wirken. Unter Kontaminationen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung solche Kontaminationen verstanden, die elektronische Eigenschaften der Flächengebilde und/oder des aufzubringenden Mediums verändern.It has been found that carbon-hydrogen layers in the technique of coating fabrics are suitable for avoiding electronic band structures from interfering contaminations with molecules, atoms and / or charge carriers, since the carbon-hydrogen layers act as a diffusion barrier. Contaminations in the context of the present invention are understood as meaning contaminants which alter the electronic properties of the fabrics and / or the medium to be applied.
Gegenstand der Erfindung ist also die Verwendung zumindest einer Kohlenstoff-Wasserstoff-Schicht auf zumindest einer Oberfläche einer Vorrichtung, die Flächengebilde transportiert und/oder pulvrige, pastöse und/oder flüssige Medien auf diese Flächengebilde aufbringt, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kohlenstoff-Wasserstoff-Schicht oder -Schichten zumindest eine amorphe Kohlenstoff-Wasserstoff Struktur aufweist oder ist.The invention thus relates to the use of at least one carbon-hydrogen layer on at least one surface of a device that transports fabrics and / or powdery, pasty and / or liquid media applies to these fabrics, which is characterized in that the carbon-hydrogen Layer or layers has or is at least one amorphous carbon-hydrogen structure.
Die Verwendung solcher Schichten hat den Vorteil, Kontaminationen des aufgebrachten Mediums und/oder des Flächengebildes mit Atomen und/oder Ladungsträgern zu vermeiden. Deshalb bleiben die elektronischen Eigenschaften des Systems aus Flächengebilde und Medium, bei einem halbleitendem System zum Beispiel die für die Halbleiter typischen Bandstrukturen, während und nach dem Passieren der Vorrichtung erhalten. Ein weiterer Vorteil ist, dass die amorphen Kohlenstoff-Wasserstoff-Schichten auf einfachste Weise angewendet werden können, und es besteht weder ein aufwendiger Anpassungsbedarf der Vorrichtung, noch der Kohlenstoff-Wasserstoff-Schichten selbst an die Erfordernisse der verarbeiteten Edukte. Es kann also auf die im Stand der Technik bekannten Materialien und Verfahren zurückgegriffen werden, insbesondere auf die Verfahren, DLC- und/oder DLHC-Schichten zu erzeugen.The use of such layers has the advantage of avoiding contamination of the applied medium and / or the sheet with atoms and / or charge carriers. Therefore, the electronic properties of the sheet and media system, in a semiconductive system, for example, the band structures typical of the semiconductors, are maintained during and after the device has passed. Another advantage is that the amorphous carbon-hydrogen layers can be applied in the simplest way, and there is neither a complicated adaptation of the device, nor the carbon-hydrogen layers themselves to the requirements of the processed educts. It is therefore possible to make use of the materials and methods known in the art, in particular the methods of producing DLC and / or DLHC layers.
DLC-Schichten können wegen ihrer größeren Härte und diffusionsverhindernden Wirkung besonders bevorzugt verwendet werden.DLC layers can be used with particular preference because of their greater hardness and diffusion-preventing effect.
In der erfindungsgemäßen Verwendung kann die Vorrichtung eine mehrschichtige Kohlenstoff-Wasserstoff-Schicht aufweisen, zum Beispiel bei der Herstellung elektronischer Halbzeuge oder elektronischer Schaltungen. Bevorzugte Verwendung ist weiterhin bei der Herstellung flächiger Halbleiter, licht- und/oder wärmeempfindlicher Widerstände, photovoltaischer Zellen, elektrooptischer Kristalle, elektronischer Schaltungen, oder einer Kombination dieser Gebilde.In the use according to the invention, the device may comprise a multi-layer carbon-hydrogen layer, for example in the manufacture of electronic semi-finished products or electronic circuits. Preferred use is furthermore in the production of planar semiconductors, light and / or heat-sensitive resistors, photovoltaic cells, electro-optical crystals, electronic circuits, or a combination of these structures.
Unter dem Transportieren von Flächengebilden werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Transport, das Auf- und Abwickeln, Umlenken, Wenden, Umlegen, sowie alle fachüblichen Vorgänge beim Kalandrieren verstanden. Dies umfasst ebenfalls gleiche oder unterschiedliche Drehzahlen in beliebigen das Flächengebilde transportierenden Kombinationen aus Walzen, einschließlich deren gleich- oder gegensinnige Rotation. In the context of the present invention, the transporting of fabrics is understood to mean the transport, the winding and unwinding, the deflection, the turning, the folding, as well as all the usual processes in calendering. This also includes the same or different speeds in any of the fabric transporting combinations of rollers, including their equal or opposite rotation.
In einer weiteren Ausprägung der erfindungsgemäßen Verwendung umfasst oder ist die Vorrichtung zumindest eine rotierende ebene Fläche, zum Beispiel eine rotierende Scheibe im Rahmen des Spin Coating Verfahrens.In a further embodiment of the use according to the invention, the device comprises or is at least one rotating planar surface, for example a rotating disk in the context of the spin coating method.
Unter dem Aufbringen im Rahmen der beanspruchten Erfindung wird jeder dem Fachmann bekannte Prozess des Aufbringens von Medien auf Flächen verstanden, zum Beispiel Beschichten, Tauchen, Rakeln, und/oder Drucken. Eine bevorzugte Art der Aufbringung ist die Nassfilmbeschichtung, besonders bevorzugt die Verwendung der Nassfilmbeschichtung für die Erzeugung einer oder mehrerer Schichten bei der Herstellung von Bauteilen für die Solar- bzw. Halbleitertechnik.The application within the scope of the claimed invention means any process known to those skilled in the art for applying media to surfaces, for example coating, dipping, knife coating, and / or printing. A preferred mode of application is the wet film coating, more preferably the use of the wet film coating for the production of one or more layers in the manufacture of components for solar or semiconductor technology.
Das Aufbringen kann außerdem jede übliche Art der Vor-, End- und/oder Nachbehandlung des erhaltenen Produktes umfassen, beispielsweise Reinigung, fachübliche Aktivierungsmethoden, z. B. Coronabehandlung, sowie Mischen, Erwärmen, Trocknen, Eintragen elektromagnetischer Energie, Beströmen mit gasförmigen oder flüssigen Medien, oder Beschuss mit oder Implantieren von Teilchen jedweder Art.The application can also include any conventional type of pre-, final and / or post-treatment of the product obtained, for example, cleaning, customary activation methods, eg. Corona treatment, as well as mixing, heating, drying, introducing electromagnetic energy, flowing with gaseous or liquid media, or bombarding or implanting particles of any kind.
Die Behandlung kann unter Normalbedingungen, Inertgasatmosphäre, und/oder unter erhöhtem oder erniedrigtem Gasdruck vorgenommen werden. Auch Prozesse unter Vakuumbedingungen lassen sich bei der erfindungsgemäßen Verwendung überraschend gut führen, werden doch mit geringem Evakuierungsaufwand gewünschte Vakuumbedingungen auch dann erreicht, wenn die Vorrichtung Material mit hohem Dampfdruck aufweist.The treatment may be carried out under normal conditions, inert gas atmosphere, and / or under elevated or reduced gas pressure. Even processes under vacuum conditions can be surprisingly well performed in the inventive use, but with low evacuation effort desired vacuum conditions are also achieved when the device has material with high vapor pressure.
Das Aufbringen von Medien kann des Weiteren deren Verdichtung mit einschließen, zum Beispiel das Kompaktieren pulvriger oder pastöser Medien. Ebenso kann die erfindungsgemäße Verwendung auch das Kompaktieren oder Verdichten nachbehandelter Produkte einschließen, zum Beispiel das Verdichten von aufgebrachten Schichten nach deren Trocknung.The application of media may further include their densification, for example, the compacting of powdery or pasty media. Likewise, the use of the invention may also include compacting or densifying post-treated products, for example compacting applied layers after drying.
Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Verwendung als Diffusionsbarriere gegen Atome und/oder Ladungsträger des Materials der Vorrichtung gegen den Kontakt dieser Teilchen mit dem Flächengebilde, gegen das Eindringen dieser Teilchen in das Flächengebilde und/oder in das aufgebrachte Medium. Aufgrund der Ladungsträgerdiffusion verhindernden Eigenschaft erfindungsgemäß verwendeter Kohlenstoff-Wasserstoff-Schichten erspart dies das aufwendige Vermessen oder Kontrollieren der halbleitenden Charakteristika des geplanten Produktes, zum Beispiel aufwendige Stichprobennahme, denn die elektronische Struktur des erhaltenen Produktes bleibt unverändert erhalten.Also advantageous is the use according to the invention as a diffusion barrier against atoms and / or charge carriers of the material of the device against the contact of these particles with the sheet, against the penetration of these particles into the sheet and / or in the applied medium. Due to the charge carrier diffusion-preventing property used according to the invention carbon-hydrogen layers this saves the laborious measuring or controlling the semiconducting characteristics of the planned product, for example, elaborate sampling, because the electronic structure of the product obtained is retained unchanged.
Die Kohlenstoff-Wasserstoff-Schicht oder -Schichten können außerdem als dem Fachmann bekannte Mehrschichtsysteme ausgeprägt sein, zum Beispiel in Form von Multilayer-Beschichtungen oder Sandwich-Strukturen. Die Phasengrenzen an den Kontaktflächen der Multilayer- oder Sandwich-Ebenen bilden gegen Teilchen oder Ladungsträger ein Labyrinth.The carbon-hydrogen layer or layers may also be in the form of multi-layer systems known to those skilled in the art, for example in the form of multilayer coatings or sandwich structures. The phase boundaries at the contact surfaces of the multilayer or sandwich planes form a labyrinth against particles or charge carriers.
Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Verwendung als Hilfsmittel zur Adsorption und/oder Spreitung des Mediums auf der Oberfläche der Vorrichtung. Dies vereinfacht oder ermöglicht erst das Aufbringen besonders feiner Strukturen, unterbrechungsfreier Bahnen des aufgebrachten Mediums, oder kontrollierter Dicken auf dem Flächengebilde. Außerdem lässt sich durch eine solche Ausprägung der erfindungsgemäßen Verwendung die Menge an eingesetztem Medium minimieren.Also advantageous is the use according to the invention as an aid for the adsorption and / or spreading of the medium on the surface of the device. This simplifies or only allows the application of particularly fine structures, uninterrupted paths of the applied medium, or controlled thicknesses on the sheet. In addition, such an expression of the use according to the invention makes it possible to minimize the amount of medium used.
Die Vorrichtung im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung kann ausgewählt sein aus zumindest einer Walze, Rolle, Stempel, Gießer, Siebdruckrahmen, Tauchrahmen, Rakel, Platte, Düse, Scheibe, oder eine Kombination dieser Auftragswerke. Weiterhin kann die Vorrichtung im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung Druckplatten und/oder alle dem Fachmann bekannten Teile für Sprühbeschichtung, sogenannt „Spray Coating”, oder Teile für die Tintenstrahl-Beschichtung, sogenannt „Ink-Jet”, aufweisen oder aus solchen Teilen bestehen.The apparatus in the context of the use according to the invention may be selected from at least one roller, roller, stamp, caster, screen printing frame, dipping frame, doctor blade, plate, nozzle, disk, or a combination of these commissioned works. Furthermore, in the context of the use according to the invention, the device can have printing plates and / or all parts known to the person skilled in the art for spray coating, so-called "spray coating", or parts for ink-jet coating, so-called "ink-jet", or consist of such parts.
Die Walze kann im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung eine sandgestrahlte oder nicht sandgestrahlte Glattwalze, Rasterwalze, Transportwalze, oder Umlenkwalze sein. Des Weiteren kann die Düse eine Schlitzdüse, Kaskadendüse, slit coating Düse, oder eine Düse zur Vorhangbeschichtung sein. Weiterhin kann die Düse auch eine für alle weiteren fachüblichen Verfahrensweisen geeignete Düse sein, zum Beispiel Düsen für das „Zone Casting”, „Meniscus-Coating”, und/oder „Capillary Coating”. Düsen für letzteres Verfahren sind auch als „Kapillardüsen” bekannt.Within the scope of the use according to the invention, the roller may be a sandblasted or non-sandblasted smooth roller, anilox roller, transport roller or deflection roller. Furthermore, the nozzle may be a slot nozzle, cascade nozzle, slit coating nozzle, or a curtain coating nozzle. Furthermore, the nozzle may also be a suitable nozzle for all other conventional methods, for example, nozzles for "zone casting", "meniscus coating", and / or "capillary coating". Nozzles for the latter method are also known as "capillary nozzles".
Die Düsen im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung können dem Fachmann bekannte Fertigungs- bzw. Funktionstoleranzen aufweisen. Die Düsen, die eine verwendungsgemäße Kohlenstoff-Wasserstoff-Schicht oder -schichten aufweisen, können vorzugsweise auf eine dem Fachmann bekannte Weise nachgearbeitet sein, beispielsweise durch Läppen, um geforderte Toleranzen zu erzielen. Wegen der großen Härte der amorphen Kohlenstoff-Wasserstoff-Schichten, besonders bevorzugt DLC-Schichten, hat dies den Vorteil großer Standfestigkeit. Es können aber auch alle weiteren fachüblichen Hilfsmittel im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung mit DLC- und/oder DLHC-Schichten ausgestattet und in fachüblicher Weise nachgearbeitet sein. Des Weiteren können ganz oder teilweise die Hilfsmittel in allen weiteren dem Fachmann bekannten Auftragsverfahren mit DLC- und/oder DLHC-Schichten ausgestattet und in fachüblicher Weise nachgearbeitet sein.The nozzles in the context of the use according to the invention may have manufacturing or functional tolerances known to the person skilled in the art. The nozzles, which have a carbon Having hydrogen layer or layers may preferably be reworked in a manner known in the art, for example by lapping to achieve required tolerances. Because of the high hardness of the amorphous carbon-hydrogen layers, more preferably DLC layers, this has the advantage of high stability. However, it is also possible to equip all further customary auxiliaries in the context of the use according to the invention with DLC and / or DLHC layers and to work them up in a customary manner. Furthermore, all or some of the auxiliaries in all other application methods known to the person skilled in the art can be provided with DLC and / or DLHC layers and reworked in a customary manner.
Es kann weiterhin vorteilhaft sein, das Medium in der erfindungsgemäßen Verwendung auszuwählen aus Fluid zur Herstellung von leitenden oder halbleitenden Schichten, Interconnectmedium, Dielektrikum, Dotiermittel, Dispersion aus Partikeln und Dispergiermittel, oder zur Herstellung einer Kombination dieser Systeme.It may furthermore be advantageous to select the medium in the use according to the invention from fluid for the production of conductive or semiconducting layers, interconnect medium, dielectric, dopant, dispersion of particles and dispersants, or for producing a combination of these systems.
Das Fluid kann eine Lösung oder Dispersion einer oder mehrerer Substanzen sein, die nach dem Auftrocknen, Härten, oder fachüblichem Vor-, Be- und/oder Nacharbeiten eine Schicht, Linie oder Bahn mit definierten elektronischen Eigenschaften ist. Beispiele dafür sind dem Fachmann bekannte Tinten oder Massen, die während oder nach dem Auftrocknen leitfähig oder halbleitfähig sind. Bei diesen Medien ist bei Stand der Technik gemäßen Verwendungen der Kontakt mit kontaminierenden Metallen besonders kritisch für die Funktion des gewünschten Halbleitersystems. Die erfindungsgemäße Verwendung vereinfacht also gerade die Herstellung von Halbleiterprodukten und Produkten, die für die Photovoltaik relevant sind.The fluid may be a solution or dispersion of one or more substances which, after drying, curing or customary preliminary, working and / or finishing, is a layer, line or web with defined electronic properties. Examples thereof are inks known in the art or masses which are conductive or semiconductive during or after drying. In these media, in prior art uses, contact with contaminating metals is particularly critical to the function of the desired semiconductor system. The use according to the invention thus just simplifies the production of semiconductor products and products which are relevant for photovoltaics.
Außerdem können die Flächengebilde in der erfindungsgemäßen Verwendung ausgewählt sein aus Platte, Vlies, Gewebe, Gewirke, Metallfolie, Glasfolie, Kunststofffolie, oder eine Kombination dieser Flächengebilde. Das Material des Flächengebildes kann auch jedes andere im Stand der Technik bekannte Material sein, oder Zellulose aufweisen oder daraus bestehen. Das Flächengebilde kann transparent und/oder durchscheinend sein.In addition, the sheets in the use according to the invention can be selected from sheet, fleece, woven fabric, knitted fabric, metal foil, glass sheet, plastic film, or a combination of these sheets. The material of the sheet may also be any other material known in the art, or comprise or consist of cellulose. The sheet may be transparent and / or translucent.
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Effective date: 20150401 |