DE102017127332A1 - Shielding element against electrical and / or magnetic fields and method for producing such a shielding element - Google Patents

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Abstract

Ein Abschirmelement (1) gegen elektrische und/oder magnetische Felder soll bei hoher Zuverlässigkeit besonders günstig herstellbar sein. Dazu umfasst das Abschirmelement (1) ein auf zumindest einer seiner Seiten mit an der Oberfläche angeordneten, vorzugsweise quader- oder pyramidenartig ausgeformten, Strukturelementen (16) einer mittleren Höhe von mindestens 0,02 µm und höchstens 0,5 µm, vorzugsweise von etwa 0,15 µm, versehenes Glassubstrat (2), wobei die mit den Strukturelementen (16) versehene Oberfläche mit einer durch ein mehrlagiges Schichtsystem gebildeten Antireflexionsbeschichtung (4) beschichtet ist, wobei das Abschirmelement (1) bei Lichteinfall unter Normlichtart D65 und einem Beobachterwinkel von 10° einen Lichttransmissionsgrad von mindestens 70% und bzgl. eines elektromagnetischen Feldes eine Feldunterdrückung von mindestens 50% aufweist.A shielding element (1) against electric and / or magnetic fields should be able to be produced particularly economically with high reliability. For this purpose, the shielding element (1) comprises on at least one of its sides arranged on the surface, preferably cuboid or pyramid-like shaped structural elements (16) a mean height of at least 0.02 microns and at most 0.5 microns, preferably from about zero , 15 .mu.m, provided glass substrate (2), wherein the surface provided with the structural elements (16) coated with an antireflection coating (4) formed by a multilayer coating system, wherein the shielding element (1) under incident light D65 and an observer angle of 10 ° has a light transmittance of at least 70% and with respect to an electromagnetic field, a field suppression of at least 50%.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abschirmelement gegen elektrische und/oder magnetische Felder. Sie betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Abschirmelements.The invention relates to a shielding against electrical and / or magnetic fields. It further relates to a method for producing such a shielding element.

Die Abschirmung elektrotechnischer Geräte, Einrichtungen und Räume dient dazu, elektrische und/oder magnetische Felder von diesen fernzuhalten oder umgekehrt die Umgebung vor den von der Einrichtung ausgehenden Feldern zu schützen. Eine solche Abschirmung ist für eine Vielzahl von Anwendungen notwendig oder wünschenswert, beispielsweise aus Gründen der betrieblichen Sicherheit, d. h. um Funktionsstörungen an Geräten durch elektromagnetische Felder zu vermeiden, oder aber auch aus Geheimhaltungsgründen, d. h. bei der Absicherung von Räumen gegen Signalzugriff von außen. Zur wirksamen Abschirmung werden üblicherweise elektrisch leitfähige Flächenelemente wie beispielsweise metallische Platten oder Folien verwendet. Diese reagieren auf elektrische oder magnetische Felder durch Ladungsverschiebungen oder Wirbelströme (so genannter Faraday'scher Effekt) und bewirken somit die gewünschte Abschirmung.The shielding of electrical equipment, facilities and spaces serves to keep electric and / or magnetic fields therefrom or, conversely, to protect the environment from the fields emanating from the equipment. Such a shield is necessary or desirable for a variety of applications, for example, for operational safety, i. H. to prevent malfunction of equipment by electromagnetic fields, or for reasons of secrecy, d. H. in the protection of rooms against signal access from outside. For effective shielding usually electrically conductive surface elements such as metallic plates or films are used. These react to electrical or magnetic fields by charge shifts or eddy currents (so-called Faraday effect) and thus cause the desired shielding.

Derartige metallische Elemente oder Folien sind in der Regel undurchsichtig und für Licht undurchdringlich. Für zahlreiche Anwendungen werden aber für optische Wellenlängen transparente Materialien benötigt, die gleichzeitig elektrische Felder wirksam abschirmen sollen, beispielsweise zur Absicherung von mit Fenstern oder Sichtelementen versehenen Besprechungs- oder Konferenzräumen oder um die EMV- („elektromagnetische Verträglichkeit“) Eigenschaften von elektronischen Geraten zu verbessern. Aus Beleuchtungs- oder Designgründen lassen sich die hierfür eigentlich naheliegenden aber im visuellen Spektralbereich untransparenten Metalle nicht immer einsetzen.Such metallic elements or films are generally opaque and impermeable to light. For many applications, however, transparent optical materials are required for optical wavelengths, which should simultaneously shield electrical fields effectively, for example to secure windows or visual elements provided meeting or conference rooms or to improve the EMC ("electromagnetic compatibility") properties of electronic devices , For lighting or design reasons, the metals that are actually obvious but not transparent in the visual spectral range can not always be used.

Vor diesem Hintergrund sind elektrische Felder abschirmende und gleichzeitig optisch transparente Abschirmelemente oder Oberflächen wünschenswert. Derartige Elemente können auf der Basis von beschichteten Glas- oder anderweitig transparenten Substraten mittels dünner, ggf. entspiegelter Metallschichten, mittels Schichten aus transparenten leitfähigen Oxiden wie beispielsweise ITO oder AZO oder aber auch durch eine Anordnung dünner Metalldrähte in der Art eines Gitters oder Netzes auf einem transparenten Material wie z.B. Glas dargestellt werden. Die solchermaßen auf das Substrat aufgebrachten zusätzlichen Funktionsschichten sind jedoch in der Herstellung vergleichsweise aufwendig und mit zusätzlichen Kosten in der Herstellung verbunden.Against this background, electrical shielding and at the same time optically transparent shielding elements or surfaces are desirable. Such elements may be based on coated glass or otherwise transparent substrates by means of thin, possibly anti-reflective metal layers, by means of layers of transparent conductive oxides such as ITO or AZO or by an arrangement of thin metal wires in the manner of a grid or network on a transparent material such as Glass are shown. However, the additional functional layers thus applied to the substrate are comparatively expensive to manufacture and are associated with additional manufacturing costs.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Abschirmelement der oben genannten Art anzugeben, das bei hoher Zuverlässigkeit besonders günstig herstellbar ist. Des Weiteren soll ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung eines derartigen Abschirmelements angegeben werden.The invention is therefore based on the object to provide a shielding element of the type mentioned above, which is particularly inexpensive to produce with high reliability. Furthermore, a particularly suitable method for producing such a shielding element is to be specified.

Bezüglich des Abschirmelements wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit einem auf zumindest einer seiner Seiten mit an der Oberfläche angeordneten, vorzugsweise quader- oder pyramidenartig ausgeformten, Strukturelementen einer mittleren Höhe von mindestens 0,02 µm und höchstens 0,5 µm, vorzugsweise von etwa 0,15 µm, versehenen Glassubstrat, wobei die mit den Strukturelementen versehene Oberfläche mit einer durch ein mehrlagiges Schichtsystem gebildeten Antireflexionsbeschichtung beschichtet ist, wobei das Abschirmelement bei Lichteinfall unter Normlichtart D65 und einem Beobachterwinkel von 10° einen Lichttransmissionsgrad von mindestens 70% und bzgl. eines elektromagnetischen Feldes eine Feldunterdrückung von mindestens 50% aufweist.With regard to the shielding element, this object is achieved according to the invention with a structural element of at least 0.02 μm and not more than 0.5 μm, preferably approximately 0 μm, arranged on at least one of its sides on the surface, preferably parallelepiped or pyramid-shaped. 15 microns, provided glass substrate, wherein the surface provided with the structural elements is coated with a formed by a multilayer coating system antireflection coating, wherein the shielding element when incident under normal light D65 and an observer angle of 10 ° has a light transmittance of at least 70% and with respect to an electromagnetic field, a field suppression of at least 50%.

Die Feldunterdrückung ist dabei insbesondere zu bestimmen unter Verwendung des Messgeräts „Field Coupling Tester“ des Herstellers Quantum Research Group. Dieses Messgerät gibt nach vorheriger Kalibrierung für eine Probe die Feldunterdrückung eines elektrischen Testfeldes aus, wobei ein Mess- oder Anzeigewert von 100% einer vollständigen Feldunterdrückung und somit einer vollständigen Abschirmung entspricht, wie sie beispielsweise durch ein metallisches Schirmelement gegeben wäre.The field suppression is to be determined in particular using the measuring device "Field Coupling Tester" of the manufacturer Quantum Research Group. This meter, after prior calibration for a sample, outputs the field suppression of an electrical test field, with a reading or reading of 100% corresponding to complete field suppression and thus complete shielding, such as would be provided by a metallic shielding element.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass eine besonders effiziente und kostengünstige Herstellung eines für optische Wellenlängen transparenten Abschirmelements möglich ist, indem die bei transparenten Gläsern üblicherweise ohnehin vorhandene Beschichtung konsequent multifunktional ausgelegt wird. Gerade für Verglasungen oder Fensterelemente von Räumen, aber auch in anderen, technischen Geräten, werden nämlich üblicherweise beschichtete Glassubstrate oder -elemente verwendet, wobei die Beschichtung als Antireflexionsbeschichtung, beispielsweise zur Vermeidung unerwünschter Spiegel- oder Blendeffekte, ausgeführt ist. Wie sich völlig überraschend herausgestellt hat, kann eine solche Antireflexionsbeschichtung in der Art einer Zusatzfunktion auch als Funktionsschicht zur Abschirmung ausgeführt werden, wenn das verwendete Substrat auf seiner die Beschichtung tragenden Seite mit einer geeignet gewählten Aufrauhung versehen wird.The invention is based on the consideration that a particularly efficient and cost-effective production of a transparent for optical wavelengths shielding is possible by the transparent glass usually already existing anyway coating is designed to be multifunctional. Especially for glazing or window elements of rooms, but also in other technical devices, usually coated glass substrates or elements are used, the coating is designed as an anti-reflection coating, for example, to avoid unwanted mirror or glare effects. As has been found out completely surprisingly, such an antireflection coating in the manner of an additional function can also be embodied as a functional layer for shielding if the substrate used is provided with a suitably selected roughening on its side bearing the coating.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Vorteilhafterweise ist das Glassubstrat mit einer Antireflexbeschichtung umfassend jeweils eine Schicht aus Zinnoxid, Nioboxid, Siliziumdioxid, besonders bevorzugt mit dem Schichtaufbau Zinnoxid-Nioboxid-Siliziumdioxid, versehen. Vorteilhafterweise sind dabei die in Antireflexbeschichtungen typischerweise verwendeten Schichtdicken von jeweils bis zu etwa 100 nm vorgesehen. Die Schichten sind zweckmäßigerweise mittels eines Magnetron-Sputterprozesses als Beschichtungsverfahren aufgebracht. Advantageously, the glass substrate is provided with an antireflection coating comprising in each case a layer of tin oxide, niobium oxide, silicon dioxide, particularly preferably the layer structure tin oxide-niobium oxide-silicon dioxide. Advantageously, the layer thicknesses typically used in antireflection coatings of up to about 100 nm in each case are provided. The layers are expediently applied by means of a magnetron sputtering process as a coating method.

In ganz besonders vorteilhafter Ausgestaltung weisen die Strukturelemente im Mittel eine Abmessung Länge × Breite × Höhe von etwa 2 µm × 2 µm × der mittleren Höhe, vorzugsweise von etwa 2 × 2 × 0,15 µm3, auf.In a particularly advantageous embodiment, the structural elements have on average a dimension length × width × height of about 2 μm × 2 μm × the average height, preferably of about 2 × 2 × 0.15 μm 3 .

Vorteilhafterweise weisen die Strukturelemente zudem auf der Oberfläche einen mittleren Minimalabstand voneinander von etwa der Hälfte des mittleren Abstands ihrer Mittelpunkte voneinander auf. Bei einem mittleren Abstand der Mittelpunkte voneinander von beispielsweise 10 µm beträgt der mittlere Mindestabstand somit vorzugsweise etwa 5 µm. Wie sich weiterhin völlig überraschend herausgestellt hat, scheint die Kontur der eine Aufrauhung bildenden Strukturelemente für die Ausbildung der abschirmenden Eigenschaften bedeutsam zu sein. In ganz besonders vorteilhafter Ausgestaltung sind dabei zumindest einige der Strukturelemente in der Art von an der Oberfläche angeformten Aufsatzstrukturen ausgebildet, die jeweils eine Anzahl von relativ zur Oberflächennormale, bezogen auf die Basisflcähe des Glassubstrats, um einen Verkippungswinkel von höchstens 45°, vorzugsweise von höchstens 15°, geneigten Seitenflächen aufweisen. Ein solcher geringer Verkippungswinkel ist gleichbedeutend mit einer möglichst steil aufragenden Seitenfläche, d. h. entsprechend eng an der Oberflächennormalen orientiert. Auch „negative“ Verkippungswinkel sind dabei möglich, entsprechend einem Überhang.Advantageously, the structural elements also have on the surface a mean minimum distance from each other of about half of the average distance of their centers from each other. With a mean distance between the centers of, for example, 10 microns, the average minimum distance is thus preferably about 5 microns. As has further been found, completely surprisingly, the contour of the structure forming a roughening appears to be important for the formation of the shielding properties. In a particularly advantageous embodiment, at least some of the structural elements are formed in the manner of surface-mounted attachment structures, each having a number relative to the surface normal, based on the Basisflcähe the glass substrate by a tilt angle of at most 45 °, preferably of at most 15 °, have inclined side surfaces. Such a small tilt angle is synonymous with a steep as possible towering side surface, d. H. closely oriented to the surface normals. Also "negative" tilt angles are possible, according to an overhang.

Ein Glassubstrat oder -element mit aufgerauter Oberfläche mit derartigen Strukturelementen mit den vorgenannten Eigenschaften ist ableitbar aus der US2016/0236974A1 . A glass substrate or element with a roughened surface having such structural elements with the aforementioned properties is derivable from the US2016 / 0236974A1 ,

Bezüglich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe gelöst, indem auf eine mit Strukturelementen mit einer mittleren Höhe von mindestens 0,02 µm und höchstens 0,5 µm versehene Oberfläche eines Glassubstrats durch ein Vakuumbeschichtungsverfahren eine eine Mehrzahl von Schichten aufweisende Antireflexionsbeschichtung aufgebracht wird, die anschließend in einem Aktivierungsschritt mit einer Lichtquelle bestrahlt wird.With regard to the method, the stated object is achieved by applying to a surface of a glass substrate provided with structural elements with an average height of at least 0.02 μm and at most 0.5 μm by vacuum coating method a multi-layer antireflection coating, which is subsequently coated in an activation step is irradiated with a light source.

Wie sich völlig überraschend herausgestellt hat, kann durch eine derartige Lichtbehandlung eine Antireflexionsbeschichtung dahin gehend aktiviert werden, dass sie nachfolgend die für eine Abschirmwirkung erforderliche elektrische Leitfähigkeit (?) zeigt, wenn die Beschichtung auf ein geeignet aufgerautes Substrat aufgebracht wurde. Besonders hochwertige Ergebnisse können dabei erzielt werden, wenn in besonders vorteilhafter Weiterbildung der Aktivierungsschritt mindestens 12, vorzugsweise etwa 24, besonders bevorzugt etwa 48, Stunden lang durchgeführt wird.As has been found quite surprisingly, by such a light treatment, an antireflection coating may be activated so as to subsequently exhibit the electrical conductivity ()) required for a shielding effect when the coating has been applied to a suitably roughened substrate. Particularly high-quality results can be achieved if, in a particularly advantageous embodiment, the activation step is at least 12 , preferably about 24 , more preferably for about 48 hours.

Als besonders geeignet und damit besonders bevorzugt hat es sich erwiesen wenn zur Durchführung des Aktivierungsschritts eine Lichtquelle verwendet wird, die das Spektrum des Sonnenlichts einschließlich dessen UV-A und UV-B-Anteilen simuliert. In alternativer oder zusätzlicher vorteilhafter Ausgestaltung wird der Aktivierungsschritt mit einer Bestrahlungsstärke durchgeführt, die in etwa der der mitteleuropäischen Mittagssonne entspricht.It has proven to be particularly suitable and therefore particularly preferred if a light source which simulates the spectrum of sunlight, including its UV-A and UV-B contents, is used to carry out the activation step. In an alternative or additional advantageous embodiment, the activation step is carried out with an irradiation intensity which corresponds approximately to that of the mid-European midday sun.

Durch das genannte Verfahren, insbesondere in den bevorzugten Ausführungsformen, ist das Abschirmelement auf besonders günstige und zuverlässige Weise erhältlich.By means of said method, in particular in the preferred embodiments, the shielding element is obtainable in a particularly favorable and reliable manner.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch das Aufbringen einer Antireflexionsbeschichtung mit an sich üblichen Schichtparametern und - materialien auf ein Glassubstrat mit geeigneter Aufrauhung seiner Oberfläche in Kombination mit der anschließenden Behandlung durch Bestrahlung die Antireflexionsbeschichtung „aktiviert“ und für eine zusätzliche Funktionalität, nämlich eine Abschirmwirkung, ertüchtigt werden kann. Dadurch ist es auf besonders einfache und wirkungsvolle Weise möglich, ein optisch transparentes Element als Abschirmelement gegen elektrische und/oder magnetische Felder auszugestalten, ohne dass hierfür weitere Beschichtungen oder sonstige Komponenten aufgebracht werden müssten.The advantages achieved by the invention are, in particular, that the antireflection coating is "activated" by applying an antireflection coating with conventional layer parameters and materials to a glass substrate with suitable roughening of its surface in combination with the subsequent treatment by irradiation and for additional functionality , namely a shielding effect, can be upgraded. This makes it possible in a particularly simple and effective manner to design an optically transparent element as a shield against electrical and / or magnetic fields, without the need for further coatings or other components would be applied.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

  • 1 ausschnittsweise ein Abschirmelement im Querschnitt,
  • 2 ein für das Abschirmelement nach 1 verwendetes Glassubstrat in Draufsicht, und
  • 3 ein Strukturelement auf der Oberfläche des Glassubstrats nach 2 im Querschnitt.
An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:
  • 1 a section of a shielding in cross section,
  • 2 one for the shield after 1 used glass substrate in plan view, and
  • 3 a structural element on the surface of the glass substrate after 2 in cross section.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical parts are provided with the same reference numerals in all figures.

Das Abschirmelement 1 gemäß 1 ist für Anwendungen vorgesehen, bei denen eine zuverlässige Abschirmung elektrischer und/oder magnetischer Felder und gleichzeitig optische Transparenz gewünscht ist, also beispielsweise als Fensterelement in einem abgeschirmten, ggf. abhörsicher ausgestalteten Konferenzraum. Das Abschirmelement 1 umfasst dazu auf einem als transparenter Träger vorgesehenen Glassubstrat 2 eine aufgebrachte Antireflexionsbeschichtung 4. Diese ist als mehrlagiges Schichtsystem oder Mehrschichtsystem ausgeführt und umfasst jeweils eine Zinnoxid-Schicht 6 (unmittelbar auf dem Glassubstrat 2), eine Nioboxid-Schicht 8 und eine Siliziumdioxid-Schicht 10. Bei der Herstellung des Abschirmelements werden die die Antireflexbeschichtung 4 bildenden Schichten 6, 8, 10 durch herkömmliche Oberflächen-Beschichtungsverfahren, insbesondere ein Magnetron-Sputterverfahren, auf das Glassubstrat 2 aufgebracht.The shielding element 1 according to 1 is intended for applications where a reliable shielding of electrical and / or magnetic fields and at the same time optical transparency is desired, that is, for example, as a window element in a shielded, possibly tap-proof designed conference room. The shielding element 1 comprises on a glass substrate provided as a transparent support 2 an applied antireflection coating 4 , This is designed as a multilayer system or multilayer system and each comprises a tin oxide layer 6 (directly on the glass substrate 2 ), a niobium oxide layer 8th and a silicon dioxide layer 10 , In the manufacture of the shielding, they become the antireflective coating 4 forming layers 6 . 8th . 10 by conventional surface coating methods, in particular a magnetron sputtering method, on the glass substrate 2 applied.

Die dem Glassubstrat 2 benachbarte Zinnoxid-Schicht 6 hat dabei vorzugsweise eine Schichtdicke von 30 bis 50nm, die Nioboxid-Schicht 8 60 bis 80nm und die Siliziumdioxid-Schicht 10 80 bis 100nm.The glass substrate 2 adjacent tin oxide layer 6 preferably has a layer thickness of 30 to 50 nm, the niobium oxide layer 8th 60 to 80nm and the silicon dioxide layer 10 80 to 100nm.

Das Abschirmelement 1 weist im Hinblick auf die gewünschten Eigenschaften, nämlich optische Transparenz einerseits und hohe Abschirmwirkung gegen elektrische und/oder magnetische Felder andererseits, bei Lichteinfall unter Normlichtart D65 und einem Beobachterwinkel 12 von 10° (gegenüber der durch den Pfeil 14 symbolisierten Flächennormalen) einen Lichttransmissionsgrad von mindestens 70% auf. Des Weiteren weist das Abschirmelement 1 bzgl. eines elektromagnetischen Feldes eine Feldunterdrückung von mindestens 50% auf, wobei die Feldunterdrückung vorzugsweise festgestellt wird unter Verwendung des Messgeräts „Field Coupling Tester“ des Herstellers Quantum Research Group. Die Gebrauchsanleitung zu diesem Gerät ist beispielsweise erhältlich unter https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Quantum%20PDFs/Field%20Coupling%20 Tester%20Instructions.pdf.The shielding element 1 has with regard to the desired properties, namely optical transparency on the one hand and high shielding effect against electrical and / or magnetic fields on the other hand, in the case of light under Normlichtart D65 and an observer angle 12 of 10 ° (opposite to the arrow 14 symbolized surface normals) to a light transmittance of at least 70%. Furthermore, the shielding element 1 with respect to an electromagnetic field to a field suppression of at least 50%, the field suppression is preferably determined using the meter "Field Coupling Tester" manufacturer Quantum Research Group. For example, the instructions for using this device are available at https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Quantum%20PDFs/Field%20Coupling%20 Tester% 20Instructions.pdf.

Des Weiteren ist die mit der Antireflexionsbeschichtung 4 versehe Oberfläche des Glassubstrats 2 zumindest auf seiner beschichteten Seite aufgeraut ausgeführt. Die Oberfläche ist dabei im Ausführungsbeispiel mit einer Vielzahl von an der Oberfläche angeordneten, quader- oder pyramidenartig ausgeformten Strukturelementen 16 ausgeführt. Diese weisen im Ausführungsbeispiel im Mittel eine Abmessung Länge × Breite × Höhe von etwa 2 µm × 2 µm × der mittleren Höhe, vorzugsweise von etwa 2 × 2 × 0,15 µm3, auf.Furthermore, the one with the antireflection coating 4 the surface of the glass substrate 2 roughened at least on its coated side. The surface is in the embodiment with a plurality of arranged on the surface, cuboid or pyramid-like shaped structural elements 16 executed. In the exemplary embodiment, these have on average a dimension length × width × height of about 2 μm × 2 μm × the average height, preferably of about 2 × 2 × 0.15 μm 3 .

Zur näheren Erläuterung ist in 2 das unbeschichtete Glassubstrat 2 mit seiner aufgerauten Oberfläche in Draufsicht als REM-Aufnahme dargestellt. Wie dort ersichtlich weisen die Strukturelemente 16 auf der Oberfläche einen mittleren Abstand von etwa 10 µm voneinander auf. In der bevorzugten Ausführungsform wie dargestellt entspricht dies einem mittleren Abstand ihrer Mittelpunkte voneinander von etwa 20 µm, also dem Doppelten ihres gemittelten Minimumabstands. Ein solches Glassubstrat 2, das als Basiskörper zur Herstellung des Abschirmelements 1 besonders geeignet ist, ist beispielsweise aus der US2016/0236974A1 bekannt.For further explanation see 2 the uncoated glass substrate 2 shown with its roughened surface in plan view as an SEM image. As can be seen there, the structural elements 16 on the surface an average distance of about 10 microns from each other. In the preferred embodiment, as shown, this corresponds to a mean distance of their centers from each other of about 20 microns, so twice their average minimum distance. Such a glass substrate 2 used as a base body for the production of the shielding element 1 is particularly suitable, for example, from the US2016 / 0236974A1 known.

Die Kontur der eine Aufrauhung bildenden Strukturelemente 16 ist für die Ausbildung der abschirmenden Eigenschaften des Abschirmelements 1 bedeutsam. Wie der Darstellung des Profils eines solchen Strukturelements 16 im Querschnitt gemäß 3 entnehmbar ist, sind dabei besonders geeignete und somit bevorzugte Strukturelemente 16 in der Art von an der Oberfläche des Glassubstrats 2 angeformten Aufsatzstrukturen 18 ausgebildet, die jeweils eine Anzahl von relativ zur Oberflächennormale um einen Verkippungswinkel 20 von höchstens 45°, vorzugsweise von höchstens 15°, geneigten Seitenflächen 22 aufweisen. Die Oberflächennormale ist in 3 dabei durch die strichlierte Linie 24 repräsentiert. Besonders bevorzugt sind dabei „lokal nahezu senkrecht stehende Ränder“ (entsprechend einem Verkippungswinkel 20 von höchstens 45°, vorzugsweise von höchstens 15° für die Seitenflächen). Es sind sogar Verkippungswinkel <0° möglich; damit ist gemeint, dass der Dachbereich, also in der beispielhaften Darstellung gem. 3 die oberen drei Abschnitte 26, übersteht bzw. in die Grundfläche hineinragt, vergleichbar einem Überhang.The contour of the structural elements forming a roughening 16 is for the formation of the shielding properties of the shielding 1 significant. As the representation of the profile of such a structural element 16 in cross-section according to 3 is removable, are particularly suitable and thus preferred structural elements 16 in the manner of on the surface of the glass substrate 2 molded attachment structures 18 each formed a number of relative to the surface normal by a tilt angle 20 of at most 45 °, preferably of at most 15 °, inclined side surfaces 22 respectively. The surface normal is in 3 thereby by the dotted line 24 represents. Particularly preferred are "locally almost vertical edges" (corresponding to a tilt angle 20 of not more than 45 °, preferably not more than 15 ° for the side surfaces). There are even tilt angle <0 ° possible; this means that the roof area, ie in the exemplary representation acc. 3 the top three sections 26 , protrudes or projects into the base area, comparable to an overhang.

Bei der Herstellung des Abschirmelements 1 gemäß 1 unter Verwendung des in den 2,3 gezeigten Glassubstrats 2 wird auf die aufgeraute Oberfläche des Glassubstrats 2 durch ein Vakuumbeschichtungsverfahren zunächst die Antireflexionsbeschichtung 4 aufgebracht. Die Schichtdicken der einzelnen Schichten 6, 8, 10 können dabei gerade in den Bereichen der steilen Flanken oder Seitenränder 22 deutlich geringer sein als in den planen Abschnitten.In the manufacture of the shielding element 1 according to 1 using the in the 2 . 3 shown glass substrate 2 is applied to the roughened surface of the glass substrate 2 by a vacuum coating method, first the antireflection coating 4 applied. The layer thicknesses of the individual layers 6 . 8th . 10 can do just in the areas of steep flanks or margins 22 be significantly lower than in the plan sections.

Anschließend wird das beschichtete Glassubstrat 2 in einem Aktivierungsschritt mit einer in 1 symbolisch dargestellten Lichtquelle 30 bestrahlt. Der Aktivierungsschritt wird dabei über einen Behandlungszeitraum von mindestens 40, vorzugsweise etwa 48, Stunden lang durchgeführt. Für besonders hochwertige und günstige Ergebnisse wird dabei zur Durchführung des Aktivierungsschritts eine Lichtquelle 30 verwendet, die das Spektrum des Sonnenlichts einschließlich dessen UV-A und UV-B-Anteilen simuliert. Der Aktivierungsschritt wird dabei mit einer Bestrahlungsstärke durchgeführt, die in etwa der der mitteleuropäischen Mittagssonne entspricht.Subsequently, the coated glass substrate 2 in an activation step with an in 1 symbolically represented light source 30 irradiated. The activation step is over a treatment period of at least 40 , preferably about 48 Carried out for hours. For particularly high-quality and favorable results, a light source is used to carry out the activation step 30 which simulates the spectrum of sunlight including its UV-A and UV-B contents. The activation step is carried out with an irradiation intensity which corresponds approximately to that of the mid-European midday sun.

An einem Ausführungsbeispiel wurden testweise vor und nach der Bestrahlungsbehandlung die charakteristischen optischen Eigenschaften ermittelt. Dabei wurde erhalten:

  • Vor der Bestrahlung:
    • Anzeige in einem Field-Coupling-Tester 16%
    • Lichtreflexion Lichtart D65/10°: 4,67%
    • Reflexionsfarbwerte D65/10°: a*=1,40 b*=-3.97
    • Lichttransmission D65/10°: 94,8%
    • Transmissionsfarbwerte D65/10°: a*=-0,4 b*=-0,8
  • Nach der Bestrahlung:
    • Anzeige in einem Field-Coupling-Tester 100% (vollständige Abschirmung)
    • Lichtreflexion Lichtart D65/10°: 4,72%
    • Reflexionsfarbwerte D65/10°: a*=1,53 b*=-4,10
    • Lichttransmission D65/10°: 94,6%
    • Transmissionsfarbwerte D65/10°: a*=-0,4 b*=-0,8
In one embodiment, before and after the irradiation treatment were tested characteristic optical properties determined. It was obtained:
  • Before the irradiation:
    • Display in a Field Coupling Tester 16%
    • Reflection of light D65 / 10 °: 4.67%
    • Reflection color values D65 / 10 °: a * = 1.40 b * = - 3.97
    • Light transmission D65 / 10 °: 94.8%
    • Transmittance color values D65 / 10 °: a * = - 0.4 b * = - 0.8
  • After irradiation:
    • Display in a Field Coupling Tester 100% (full shielding)
    • Reflection of light D65 / 10 °: 4,72%
    • Reflection color values D65 / 10 °: a * = 1.53 b * = - 4.10
    • Light transmission D65 / 10 °: 94.6%
    • Transmittance color values D65 / 10 °: a * = - 0.4 b * = - 0.8

Durch die nachträgliche Bestrahlung mit einer starken Lichtquelle 30, insbesondere in Kombination mit der verwendeten Oberflächenstruktur des Glassubstrats 2, wird somit eine Struktur innerhalb des Schichtsystems 4 erzeugt, die überraschenderweise der Oberfläche eine elektrisch abschirmende Wirkung vermittelt, ohne dass sich die optischen Eigenschaften (Lichtreflexion, Reflexionsfarbe, Lichttransmission) des beschichteten Glassubstrats 2 signifikant bzw. sichtbar verändern. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Strukturierung und die Antireflexbeschichtung 4 für hochwertige „Antiglare-/Antireflex-“Oberflächen ohnehin benötigt werden und die zusätzliche Funktionalität der Abschirmung allein durch eine zusätzliche Bestrahlung der Oberfläche erzeugt wird, ohne hierfür weitere Funktionsschichten oder zusätzliche Materialien eingesetzt werden müssten.By the subsequent irradiation with a strong light source 30 , in particular in combination with the surface structure of the glass substrate used 2 , thus becomes a structure within the layer system 4 surprisingly, the surface provides an electrically shielding effect, without affecting the optical properties (light reflection, reflection color, light transmission) of the coated glass substrate 2 change significantly or visibly. A particular advantage of the invention is that the structuring and the anti-reflection coating 4 are required anyway for high-quality "Antiglare / Antireflex" surfaces and the additional functionality of the shielding is produced solely by an additional irradiation of the surface, without additional functional layers or additional materials would have to be used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Abschirmelementshielding
22
Glassubstratglass substrate
44
AntireflexionsbeschichtungAnti-reflection coating
66
Zinnoxid-SchichtTin oxide layer
88th
Nioboxid-SchichtNiobium oxide layer
1010
Siliziumdioxid-SchichtSilicon dioxide layer
1212
Beobachterwinkelobserver angle
1414
Pfeilarrow
1616
Strukturelementstructural element
1818
Aufsatzstrukturtower structure
2020
Verkippungswinkeltilt
2222
Seitenflächeside surface
2424
Linieline
2626
Abschnittsection
3030
Lichtquellelight source

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2016/0236974 A1 [0013, 0025]US 2016/0236974 A1 [0013, 0025]

Claims (10)

Abschirmelement (1) gegen elektromagnetische Felder, umfassend ein auf zumindest einer seiner Seiten mit an der Oberfläche angeordneten, vorzugsweise quader- oder pyramidenartig ausgeformten, Strukturelementen (16) einer mittleren Höhe von mindestens 0,02 µm und höchstens 0,5 µm, vorzugsweise von etwa 0,15 µm, versehenes Glassubstrat (2), wobei die mit den Strukturelementen (16) versehene Oberfläche mit einer durch ein mehrlagiges Schichtsystem gebildeten Antireflexionsbeschichtung (4) beschichtet ist, wobei das Abschirmelement (1) bei Lichteinfall unter Normlichtart D65 und einem Beobachterwinkel von 10° einen Lichttransmissionsgrad von mindestens 70% und bzgl. eines elektromagnetischen Feldes eine Feldunterdrückung von mindestens 50% aufweist.Shielding element (1) against electromagnetic fields, comprising on at least one of its sides arranged on the surface, preferably cuboid or pyramid-like shaped structural elements (16) a mean height of at least 0.02 microns and at most 0.5 microns, preferably from about 0.15 microns, provided glass substrate (2), wherein the surface provided with the structural elements (16) coated with an antireflection coating (4) formed by a multilayer coating system, wherein the shielding element (1) under incident light under D65 and an observer angle of 10 ° has a light transmittance of at least 70% and with respect to an electromagnetic field, a field suppression of at least 50%. Abschirmelement (1) nach Anspruch 1, dessen die Antireflexionsbeschichtung (4) bildendes Schichtsystem jeweils eine Schicht (6,8,10) aus Zinnoxid, Nioboxid und/oder Siliziumdioxid aufweist.Shielding element (1) after Claim 1 of which the antireflection coating (4) forming layer system each having a layer (6,8,10) of tin oxide, niobium oxide and / or silicon dioxide. Abschirmelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Strukturelemente (16) im Mittel eine Abmessung Länge × Breite × Höhe von etwa 2 µm × 2 µm × der mittleren Höhe, vorzugsweise von etwa 2 × 2 × 0,15 µm3, aufweisen.Shielding element (1) after Claim 1 or 2 in which the structural elements (16) have on average a dimension length × width × height of about 2 μm × 2 μm × the mean height, preferably of about 2 × 2 × 0.15 μm 3 . Abschirmelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Strukturelemente (16) auf der Oberfläche einen mittleren Abstand von mindestens 5 µm und höchstens 25 µm, vorzugsweise von etwa 10 µm, voneinander aufweisen.Shielding element (1) according to one of Claims 1 to 3 in which the structural elements (16) on the surface have an average spacing of at least 5 μm and at most 25 μm, preferably of approximately 10 μm, from one another. Abschirmelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem zumindest einige der Strukturelemente (16) in der Art von an der Oberfläche angeformten Aufsatzstrukturen (18) ausgebildet sind, die jeweils eine Anzahl von relativ zur Oberflächennormale um einen Verkippungswinkel (20) von höchstens 45°, vorzugsweise von höchstens 15°, geneigten Seitenflächen (22) aufweisen.Shielding element (1) according to one of Claims 1 to 4 in which at least some of the structural elements (16) are in the form of surface-shaped attachment structures (18) each having a number relative to the surface normal about a tilt angle (20) of at most 45 °, preferably of at most 15 °, have inclined side surfaces (22). Verfahren zur Herstellung eines Abschirmelements (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem auf eine mit Strukturelementen (16) mit einer mittleren Höhe von mindestens 0,02 µm und höchstens 0,5 µm versehene Oberfläche eines Glassubstrats (2) durch ein Vakuumbeschichtungsverfahren eine eine Mehrzahl von Schichten (6,8,10) aufweisende Antireflexionsbeschichtung (4) aufgebracht wird, die anschließend in einem Aktivierungsschritt mit einer Lichtquelle (30) bestrahlt wird.Method for producing a shielding element (1) according to one of the Claims 1 to 5 in which an antireflection coating having a plurality of layers (6, 8, 10) is provided on a surface of a glass substrate (2) provided with structural elements (16) with an average height of at least 0.02 μm and at most 0.5 μm by a vacuum coating method (4) is applied, which is then irradiated in an activation step with a light source (30). Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Aktivierungsschritt mindestens 12, vorzugsweise etwa 24, besonders bevorzugt etwa 48, Stunden lang durchgeführt wird.Method according to Claim 6 in which the activation step is carried out for at least 12, preferably about 24, more preferably for about 48, hours. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem zur Durchführung des Aktivierungsschritts eine Lichtquelle (30) verwendet wird, die das Spektrum des Sonnenlichts einschließlich dessen UV-A und UV-B-Anteilen simuliert.Method according to Claim 6 or 7 in which a light source (30), which simulates the spectrum of sunlight, including its UV-A and UV-B contents, is used to carry out the activation step. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem der Aktivierungsschritt mit einer Bestrahlungsstärke durchgeführt wird, die in etwa der der mitteleuropäischen Mittagssonne entspricht.Method according to one of Claims 6 to 8th in which the activation step is carried out with an irradiation intensity which corresponds approximately to that of the mid-European midday sun. Abschirmelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9.Shielding element (1) according to one of Claims 1 to 5 obtainable by a method according to any one of Claims 6 to 9 ,
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