DE102017127332B4 - Method of manufacturing a shielding element against electromagnetic fields - Google Patents

Method of manufacturing a shielding element against electromagnetic fields Download PDF

Info

Publication number
DE102017127332B4
DE102017127332B4 DE102017127332.8A DE102017127332A DE102017127332B4 DE 102017127332 B4 DE102017127332 B4 DE 102017127332B4 DE 102017127332 A DE102017127332 A DE 102017127332A DE 102017127332 B4 DE102017127332 B4 DE 102017127332B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
shielding element
until
activation step
procedure according
structural elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102017127332.8A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102017127332A1 (en
Inventor
Thomas Höing
Franz Jungbauer
Joachim Ebmeier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FLABEG AUTOMOTIVE GERMANY GMBH, DE
Original Assignee
Flabeg Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Flabeg Deutschland GmbH filed Critical Flabeg Deutschland GmbH
Priority to DE102017127332.8A priority Critical patent/DE102017127332B4/en
Publication of DE102017127332A1 publication Critical patent/DE102017127332A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102017127332B4 publication Critical patent/DE102017127332B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0073—Shielding materials
    • H05K9/0094—Shielding materials being light-transmitting, e.g. transparent, translucent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/3411—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
    • C03C17/3417—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials all coatings being oxide coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/70—Properties of coatings
    • C03C2217/73—Anti-reflective coatings with specific characteristics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/70—Properties of coatings
    • C03C2217/77—Coatings having a rough surface
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/32—After-treatment

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Abschirmelements (1) gegen elektromagnetische Felder, 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, wobei das Abschirmelement (1) bei Lichteinfall unter Normlichtart D65 und einem Beobachterwinkel von 10° gegenüber der Oberflächennormalen einen Lichttransmissionsgrad von mindestens 70% und bezüglich eines elektromagnetischen Feldes eine Feldunterdrückung von mindestens 50% aufweist.Method for producing a shielding element (1) against electromagnetic fields, in which a plurality of antireflection coating (4) comprising layers (6,8,10) is applied, which is then irradiated with a light source (30) in an activation step, the shielding element (1) being exposed to light incidence under standard illuminant D65 and an observer angle of 10° compared to the Surface normal 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 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Abschirmelements gegen elektromagnetische Felder.The invention relates to a method for producing a shielding element against electromagnetic fields.

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 electrotechnical devices, facilities and rooms serves to keep electrical and/or magnetic fields away from them or, conversely, to protect the environment from the fields emanating from the facility. Such a shield is necessary or desirable for a large number of applications, for example for reasons of operational safety, i. H. to avoid malfunctions in devices caused by electromagnetic fields, or for reasons of secrecy, d. H. when securing rooms against external signal access. Electrically conductive surface elements such as metallic plates or foils are usually used for effective shielding. These react to electrical or magnetic fields through charge shifts or eddy currents (the so-called Faraday effect) and thus bring about 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 foils are generally opaque and impenetrable to light. For numerous applications, however, materials that are transparent to optical wavelengths are required, which at the same time should effectively shield electric fields, for example to secure meeting or conference rooms with windows or visual elements or to improve the EMC ("electromagnetic compatibility") properties of electronic devices . For lighting or design reasons, the metals that are actually obvious but opaque in the visual spectral range cannot 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, shielding elements or surfaces that shield electrical fields and are at the same time optically transparent are desirable. Such elements can be based on coated glass or other transparent substrates using thin, possibly anti-reflective metal layers, using 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 net on a transparent material such as glass. However, the additional functional layers applied to the substrate in this way are comparatively complex to produce and are associated with additional costs in production.

Aus der US 2016/0236974 A1 ist ein Glassubstrat bekannt, das auf zumindest einer seiner Seiten an der Oberfläche angeordnete Strukturelemente einer mittleren Höhe im Submikrometerbereich hat, wobei die mit den Strukturelementen versehene Oberfläche mit einer durch ein mehrlagiges Schichtsystem gebildeten Antireflexionsbeschichtung beschichtet ist. Als Bestandteil des möglichen Schichtsystems wird dort Siliziumdioxid angegeben.From the US 2016/0236974 A1 a glass substrate is known which has structural elements of an average height in the submicron range arranged on at least one of its sides on the surface, the surface provided with the structural elements being coated with an antireflection coating formed by a multi-layer system. Silicon dioxide is specified there as a component of the possible layer system.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässiges und günstiges Verfahren zur Herstellung eines Abschirmelements der oben genannten Art anzugeben.The invention is based on the object of specifying a reliable and inexpensive method for producing a shielding element of the type mentioned above.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a method having the features of claim 1.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein Abschirmelement hergestellt 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.The method according to the invention produces a shielding element with at least one of its sides having structural elements arranged on the surface, preferably cuboid or pyramid-shaped, with an average height of at least 0.02 μm and at most 0.5 μm, preferably about 0. 15 µm, provided glass substrate, wherein the surface provided with the structural elements is coated with an anti-reflection coating formed by a multi-layer layer system, wherein the shielding element has a light transmittance of at least 70% and with regard to an electromagnetic field when light falls under standard illuminant D65 and an observer angle of 10° has 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 "Field Coupling Tester" measuring device from the manufacturer Quantum Research Group. After prior calibration, this measuring device outputs the field suppression of an electrical test field for a sample, with a measured or displayed value of 100% corresponding to complete field suppression and thus complete shielding, as would be the case with a metallic shielding element, for example.

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 shielding element that is transparent for optical wavelengths is possible by consistently configuring the coating that is usually present in transparent glasses anyway in a multifunctional manner. Coated glass substrates or elements are usually used specifically for glazing or window elements in rooms, but also in other technical devices, with the coating being designed as an anti-reflection coating, for example to avoid undesirable mirror or glare effects. As it turned out to be completely surprising, such an anti-reflection coating can the type of an additional function can also be implemented as a functional layer for shielding if the substrate used is provided with a suitably selected roughening on its side bearing the coating.

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 a layer of tin oxide, niobium oxide, silicon dioxide, particularly preferably with the layer structure tin oxide-niobium oxide-silicon dioxide. Advantageously, the layer thicknesses typically used in antireflection coatings of up to approximately 100 nm in each case are provided. The layers are expediently applied using a magnetron sputtering process as the 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 mit einer mittleren Höhe von 0,15 µm, auf.In a particularly advantageous embodiment, the structural elements have an average length×width×height of about 2 μm×2 μm×the average height, preferably with an average height of 0.15 μm.

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 Basisfläche 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 an average minimum distance from one another on the surface of approximately half the average distance between their center points. With a mean distance between the center points of, for example, 10 μm, the mean minimum distance is preferably about 5 μm. As has also been found, completely surprisingly, the contour of the structural elements 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 in the form of attachment structures formed on the surface, each of which has a number of tilting angles relative to the surface normal, based on the base area of the glass substrate, of at most 45°, preferably at most 15° °, have inclined side surfaces. Such a low tilting angle is equivalent to a lateral surface that rises as steeply as possible, i. H. correspondingly closely oriented to the surface normal. "Negative" tilting angles are also possible, corresponding 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 with such structural elements with the aforementioned properties can be derived from US2016/0236974A1 .

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird 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, die anschließend in einem Aktivierungsschritt mit einer Lichtquelle bestrahlt wird.To carry out the method according to the invention, an anti-reflection coating having a plurality of layers is applied 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 a vacuum coating process, which is then activated in an activation step with a light source is irradiated.

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, completely surprisingly, such a light treatment can activate an antireflection coating in such a way that it subsequently exhibits the electrical conductivity required for a shielding effect if the coating has been applied to a suitably roughened substrate. Particularly high-quality results can be achieved if, in a particularly advantageous development, the activation step is carried out for at least 12 hours, preferably about 24 hours, particularly preferably 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 components is used to carry out the activation step. In an alternative or additional advantageous embodiment, the activation step is carried out with an irradiance that roughly corresponds to that of the Central European midday sun.

Durch das genannte Verfahren, insbesondere in den bevorzugten Ausführungsformen, ist das Abschirmelement auf besonders günstige und zuverlässige Weise erhältlich.The shielding element can be obtained in a particularly favorable and reliable manner by the method mentioned, in particular in the preferred embodiments.

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 with the invention are, in particular, that by applying an anti-reflection coating with conventional layer parameters and materials to a glass substrate with a suitable roughening of its surface in combination with the subsequent treatment by irradiation, the anti-reflection coating “activates” and for additional functionality , namely a shielding effect, can be strengthened. This makes it possible in a particularly simple and effective manner to design an optically transparent element as a shielding element against electrical and/or magnetic fields without having to apply further coatings or other components for this purpose.

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 is explained in more detail with reference to a drawing. Show in it:
  • 1 a section of a shielding element in cross section,
  • 2 one for the shielding element 1 used glass substrate in top view, and
  • 3 a structural element on the surface of the glass substrate 2 in cross section.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical parts are provided with the same reference symbols 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 in which reliable shielding of electrical and/or magnetic fields and at the same time optical transparency is desired, for example as a window element in a shielded conference room that may be bug-proof. For this purpose, the shielding element 1 comprises an anti-reflection coating 4 applied to a glass substrate 2 provided as a transparent carrier. This is designed as a multi-layer system or multi-layer system and comprises a tin oxide layer 6 (directly on the glass substrate 2), a niobium oxide layer 8 and a silicon dioxide -Layer 10. During the manufacture of the shielding element, the layers 6, 8, 10 forming the antireflection coating 4 are applied to the glass substrate 2 by conventional surface coating methods, in particular a magnetron sputtering method.

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 tin oxide layer 6 adjacent to the glass substrate 2 preferably has a layer thickness of 30 to 50 nm, the niobium oxide layer 8 60 to 80 nm and the silicon dioxide layer 10 80 to 100 nm.

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.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, the shielding element 1 has a Light transmittance of at least 70%. Furthermore, the shielding element 1 has a field suppression of at least 50% with respect to an electromagnetic field, with the field suppression preferably being determined using the “Field Coupling Tester” measuring device from the manufacturer Quantum Research Group. For example, the instruction manual for this device is 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 surface of the glass substrate 2 provided with the antireflection coating 4 is roughened at least on its coated side. In the exemplary embodiment, the surface is designed with a multiplicity of structural elements 16 arranged on the surface and shaped like a cuboid or pyramid. In the exemplary embodiment, these have an average length×width×height of approximately 2 μm×2 μm×the average height, preferably approximately 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 US 2016/0236974 A1 bekannt.For a more detailed explanation, see 2 the uncoated glass substrate 2 with its roughened surface is shown in a plan view as an SEM image. As can be seen there, the structural elements 16 on the surface have an average distance of about 10 μm from one another. In the preferred embodiment as shown, this corresponds to an average distance between their centers of about 20 μm, ie twice their average minimum distance. Such a glass substrate 2, which is particularly suitable as a base body for the production of the shielding element 1 is, for example, from US 2016/0236974 A1 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 16 forming a roughening is important for the formation of the shielding properties of the shielding element 1 . As illustrated in cross-section, the profile of such a structural member 16. FIG 3 can be removed, particularly suitable and thus preferred structural elements 16 are designed in the form of attachment structures 18 formed on the surface of the glass substrate 2, each of which has a number of tilting angles 20 relative to the surface normal of at most 45°, preferably at most 15°, have inclined side surfaces 22. The surface normal is in 3 represented by the broken line 24 . Particularly preferred are “locally almost vertical edges” (corresponding to a tilting angle 20 of at most 45°, preferably at most 15° for the side surfaces). Tilt angles <0° are even possible; this means that the roof area, ie in the exemplary representation acc. 3 the upper three sections 26 protrudes or protrudes 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 production of the shielding element 1 according to 1 using the in the 2 , 3 In the glass substrate 2 shown, the antireflection coating 4 is first applied to the roughened surface of the glass substrate 2 by a vacuum coating process. The layer thicknesses of the individual layers 6, 8, 10 can be significantly smaller in the areas of the steep flanks or side edges 22 than in the planar 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 is activated in an activation step with an in 1 symbolically illustrated light source 30 irradiated. The activation step is carried out over a treatment period of at least 40 hours, preferably about 48 hours. For particularly high-quality and favorable results, a light source 30 is used to carry out the activation step, which covers the spectrum of sunlight including its UV-A and UV-B proportions simulated. The activation step is carried out with an irradiance that roughly corresponds to that of the Central 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, the characteristic optical properties were determined in a test before and after the irradiation treatment. The following was obtained:
  • Before irradiation:
    • Display in a field coupling tester 16%
    • Light reflection Illuminant D65/10°: 4.67%
    • Reflection color values D65/10°: a*=1.40 b*=-3.97
    • Light transmission D65/10°: 94.8%
    • Transmission color values D65/10°: a*=-0.4 b*=-0.8
  • After irradiation:
    • Display in a field coupling tester 100% (complete shielding) Light reflection Illuminant D65/10°: 4.72%
    • Reflection color values D65/10°: a*=1.53 b*=-4.10
    • Light transmission D65/10°: 94.6%
    • Transmission 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.Subsequent irradiation with a strong light source 30, in particular in combination with the surface structure of the glass substrate 2 used, produces a structure within the layer system 4 which surprisingly gives the surface an electrically shielding effect without the optical properties (light reflection, Reflection color, light transmission) of the coated glass substrate 2 change significantly or visible. A particular advantage of the invention is that the structuring and the anti-reflection coating 4 are required anyway for high-quality "anti-glare/anti-reflection" surfaces and the additional functionality of the shielding is generated solely by additional irradiation of the surface, without further functional layers or additional ones materials would have to be used.

BezugszeichenlisteReference List

11
Abschirmelementshielding element
22
Glassubstratglass substrate
44
Antireflexionsbeschichtunganti-reflective 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
Aufsatzstrukturessay structure
2020
Verkippungswinkeltilt angle
2222
Seitenflächeside face
2424
Linieline
2626
Abschnittsection
3030
Lichtquellelight source

Claims (8)

Verfahren zur Herstellung eines Abschirmelements (1) gegen elektromagnetische Felder, 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, wobei das Abschirmelement (1) bei Lichteinfall unter Normlichtart D65 und einem Beobachterwinkel von 10° gegenüber der Oberflächennormalen einen Lichttransmissionsgrad von mindestens 70% und bezüglich eines elektromagnetischen Feldes eine Feldunterdrückung von mindestens 50% aufweist.Method for producing a shielding element (1) against electromagnetic fields, in which a plurality of of layers (6,8,10) having antireflection coating (4) is applied, which is then irradiated with a light source (30) in an activation step, wherein the shielding element (1) with light incidence under standard illuminant D65 and an observer angle of 10° compared to the Surface normal has a light transmittance of at least 70% and with respect to an electromagnetic field a field suppression of at least 50%. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Aktivierungsschritt mindestens 12, vorzugsweise etwa 24, besonders bevorzugt etwa 48, Stunden lang durchgeführt wird.procedure after claim 1 wherein the activation step is carried out for at least 12, preferably about 24, more preferably about 48 hours. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, 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.procedure after claim 1 or 2 , in which a light source (30) is used to carry out the activation step, which simulates the spectrum of sunlight including its UV-A and UV-B components. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Aktivierungsschritt mit einer Bestrahlungsstärke durchgeführt wird, die in etwa der der mitteleuropäischen Mittagssonne entspricht.Procedure according to one of Claims 1 until 3 , in which the activation step is carried out with an irradiance that roughly corresponds to that of the Central European midday sun. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das die Antireflexionsbeschichtung (4) bildende Schichtsystem jeweils eine Schicht (6,8,10) aus Zinnoxid, Nioboxid und Siliziumdioxid aufweist.Procedure according to one of Claims 1 until 4 , wherein the layer system forming the antireflection coating (4) has a layer (6,8,10) of tin oxide, niobium oxide and silicon dioxide. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Strukturelemente (16) im Mittel eine Abmessung Länge x Breite x Höhe von etwa 2 µm x 2 µm x der mittleren Höhe, vorzugsweise mit einer Höhe von 0,15 µm, aufweisen.Procedure according to one of Claims 1 until 5 , wherein the structural elements (16) have an average length x width x height of about 2 μm x 2 μm x the average height, preferably with a height of 0.15 μm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Strukturelemente (16) auf der Oberfläche einen mittleren Abstand von mindestens 5 µm und höchstens 25 µm, vorzugsweise von etwa 10 µm, voneinander aufweisen.Procedure according to one of Claims 1 until 6 , wherein the structural elements (16) on the surface have an average distance of at least 5 μm and at most 25 μm, preferably about 10 μm, from one another. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zumindest einige der Strukturelemente (16) in der Art von an der Oberfläche angeformten Aufsatzstrukturen (18) ausgebildet sind, die jeweils eine Anzahl von relativ zur Oberflächennormalen um einen Verkippungswinkel (20) von höchstens 45°, vorzugsweise von höchstens 15°, geneigten Seitenflächen (22) aufweisen.Procedure according to one of Claims 1 until 7 , wherein at least some of the structural elements (16) are designed in the manner of attachment structures (18) formed onto the surface, each of which has a number of structures inclined relative to the surface normal by a tilting angle (20) of at most 45°, preferably at most 15° Have side surfaces (22).
DE102017127332.8A 2017-11-20 2017-11-20 Method of manufacturing a shielding element against electromagnetic fields Active DE102017127332B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017127332.8A DE102017127332B4 (en) 2017-11-20 2017-11-20 Method of manufacturing a shielding element against electromagnetic fields

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017127332.8A DE102017127332B4 (en) 2017-11-20 2017-11-20 Method of manufacturing a shielding element against electromagnetic fields

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102017127332A1 DE102017127332A1 (en) 2019-05-23
DE102017127332B4 true DE102017127332B4 (en) 2022-12-08

Family

ID=66336213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017127332.8A Active DE102017127332B4 (en) 2017-11-20 2017-11-20 Method of manufacturing a shielding element against electromagnetic fields

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017127332B4 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040157044A1 (en) 2001-08-01 2004-08-12 Samsung Corning Co., Ltd. Anti-reflective and anti-static multi-layer thin film for display device
US20160236974A1 (en) 2014-07-09 2016-08-18 Agc Glass Europe Low sparkle glass sheet

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040157044A1 (en) 2001-08-01 2004-08-12 Samsung Corning Co., Ltd. Anti-reflective and anti-static multi-layer thin film for display device
US20160236974A1 (en) 2014-07-09 2016-08-18 Agc Glass Europe Low sparkle glass sheet

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017127332A1 (en) 2019-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69814508T2 (en) Antireflection layer with electromagnetic shielding effect and optical component with this antireflection layer
DE69738228T2 (en) Transparent laminates and optical filters for display devices using the same
DE69828936T2 (en) Photoelectric converter and its manufacturing method
DE102017203105B4 (en) Glazing unit, process for their preparation and their use
EP3110771B1 (en) Method for producing a bird protection device and bird protection device
DE19508042A1 (en) Transparent, heat-reflecting coating for electrical radiation
EP2790916A1 (en) Laminated glass for use in vehicles or in architecture
DE102010004439A1 (en) solar cell module
DE102015010191A1 (en) Security element with subwavelength grid
EP3660550A2 (en) Reflective composite material with an aluminum substrate and with a silver reflective layer
DE102017127332B4 (en) Method of manufacturing a shielding element against electromagnetic fields
WO2009074146A2 (en) Method for producing a reflection-reducing layer and optical element having a reflection-reducing layer
DE202011003479U1 (en) Structured silicon layer for an optoelectronic component and optoelectronic component
DE102008014900A1 (en) Coating system for heating optical surfaces and simultaneous reflection reduction
EP2337090A1 (en) Method for producing semitransparent photovoltaic modules and photovoltaic module
EP3039718B1 (en) Partly-transparent thin-film solar module
WO2019081171A1 (en) Door for a household microwave appliance
DE102018109337A1 (en) Method for producing a TCO layer and article with a TCO coating
DE2914682C3 (en) Process for the production of a glass plate acting as a light screen and a glass plate produced according to this process
EP2666054A1 (en) Transparent disk with reflective surface
DE212019000468U1 (en) Electrodes for electro-optical devices
DE202019005640U1 (en) Coated pane with see-through area
WO2003004571A2 (en) Particulate coating
WO2000017942A1 (en) Method for structuring transparent electrode layers
DE102008013166A1 (en) Method for producing an interference color-free protective layer

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: FLABEG AUTOMOTIVE GERMANY GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: FLABEG DEUTSCHLAND GMBH, 93437 FURTH IM WALD, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: TAYLOR WESSING PARTNERSCHAFTSGESELLSCHAFT MBB, DE