DE102018132945B4

DE102018132945B4 - Plattenförmiger Gegenstand, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung

Info

Publication number: DE102018132945B4
Application number: DE102018132945.8A
Authority: DE
Inventors: Annika Lange; Silke Knoche; Franz-Josef Junkers; Roland Dudek; Birgit Dörk
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2020-12-31
Anticipated expiration: 2038-12-20
Also published as: DE102018132945A1; CN111333344A

Abstract

Plattenförmiger Gegenstand, umfassend ein Glaskeramik-Teil (20), mit zumindest einer Auflagefläche (11) zur Auflage eines zu prozessierenden Gegenstandes,wobei zumindest die Auflagefläche (11) des plattenförmigen Gegenstandes aus einer homogenen Schicht (30) aus mit dem Glaskeramik-Teil (20) verbundenen Borosilikatglas gebildet ist unddie Schicht (30) eine mittels einer taktilen Messung bestimmte mittlere Rauheit Ra in einem Bereich zwischen 0,7µm und 4,5µm undeine mittels einer taktilen Messung bestimmte gemittelte Rautiefe Rz in einem Bereich zwischen 2,0µm und 45µm aufweist,dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Rz zu Ra der Schicht (30) in einem Bereich zwischen 3 und 15 liegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen plattenförmigen Gegenstand, insbesondere Träger, umfassend ein Glaskeramik-Teil, insbesondere zur Verwendung in thermischen, physikalischen und/oder chemischen Fertigungsprozessen, mit zumindest einer Auflagefläche zur vorzugsweise flächigen Auflage eines zu prozessierenden Gegenstandes.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines plattenförmiger Gegenstandes, insbesondere Trägers, mit einem Glaskeramik-Teil, insbesondere zur Verwendung in thermischen, physikalischen und/oder chemischen Fertigungsprozessen und dergleichen, mit zumindest einer Auflagefläche zur vorzugsweise flächigen Auflage eines zu prozessierenden Gegenstandes, wobei das Glaskeramik-Teil durch Keramisieren aus einem glasigen Vorprodukt oder aus einem glaskeramischen Vorprodukt hergestellt wird.
Stand der Technik
Platten- oder scheibenförmige Materialien für thermisch beanspruchte Anwendungen, insbesondere aus Glaskeramik, sind seit vielen Jahren bekannt und finden beispielsweise als Kamin- oder Ofensichtscheiben oder als Kochflächen Verwendung. Auch werden Platten oder Scheiben aus Glaskeramiken als Unterlagsplatten bei industriellen Prozessen verwendet. Solche aus Glaskeramik hergestellte Trägerplatten, auch Carrier oder Setter genannt, werden beispielsweise in Prozessen eingesetzt, bei denen schnelle Temperaturwechsel bzw. hohe Temperaturen erforderlich sind. Sie kommen bei chemischen und physikalischen Fertigungsprozessen zum Einsatz, wo sie, gegebenenfalls zusätzlich zu den schnellen Temperaturwechseln und hohen Temperaturen, aggressiven chemischen Stoffen ausgesetzt sind. Die aufgrund ihrer Eigenschaften hohe Widerstandsfähigkeit von Glaskeramik gegenüber solchen Umgebungseinflüssen, insbesondere ihre geringe thermische Dehnung, macht sie zum bevorzugten Carrier-Material. Beispiele für Fertigungsprozesse, bei denen Glaskeramik als Trägerplatten verwendet wird, sind die OLED- Herstellung, die Solarzellen-Fertigung sowie die Halbleiterindustrie.
In der Verwendung der aus Glaskeramik hergestellten Trägerplatten sind häufig kontinuierliche Prozesse vorgesehen, bei denen auf den Carrier bzw. Setter ein zu prozessierendes Substrat insbesondere flächig aufgelegt werden kann. Das Substrat wird auf dem Carrier bzw. Setter liegend durch ein oder mehrere aufeinanderfolgende Fertigungsaggregate bewegt. Dabei wird das Substrat einem oder mehreren Fertigungsprozessen, beispielsweise einer Materialabscheidung, einer Temperaturbehandlung und dergleichen, zugeführt.
An die Trägerplatten ergeben sich verschiedene Anforderungen, die in Abhängigkeit von den vorgesehenen Fertigungsprozessen variieren können. So darf das zu prozessierende Substrat beim Auflegen auf die Trägerplatte sowie bei Veränderungen der Transportgeschwindigkeit nicht oder nur in einem zulässigen Rahmen verrutschen. Dies erfordert eine gesonderte Oberflächenbeschaffenheit des Carriers bzw. Setters, welche zu ausreichend hohen Reibwerten zwischen der Auflagefläche der Trägerplatte und dem aufliegenden Substrat führt. Ebenfalls bestehen hohe Anforderungen an die Ebenheit der Trägerplatte, die auch bei hohen Temperaturen über beispielsweise 600°C und bei schnellen Temperaturwechseln bestehen bleiben. Weiterhin muss die Trägerplatte den bei Temperaturwechsel auftretenden Spannungen widerstehen können, was Anforderungen an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten und/oder die Biegefestigkeit der Trägerplatte definiert. Die Trägerplatte muss sicherstellen, dass der geforderte Wärmeübertrag an das zu tempemde Material effizient erfolgt. Dazu muss beispielsweise ihre Dicke so angepasst sein, dass sie beispielsweise bei möglichen Temperaturgradienten, die durch Unter- und Oberhitze auftreten können, homogenisierend wirken kann. Die Trägerplatte darf keine oder nur in sehr begrenztem Umfang Fremdstoffe in den Fertigungsprozess einbringen bzw. auf das aufliegende Substrat übertragen. Solche Fremdstoffe können beispielsweise aus dem Trägermaterial herausgelöst werden oder auf dessen Oberfläche adsorbiert vorliegen. Die Trägerplatte sollte daher keine offenen Poren aufweisen, wie dies häufig bei Keramiken der Fall ist. Solche offenen Poren können beispielsweise zu einer erhöhten Wasserabsorption führen, welches bei Temperatur- und Vakuumprozessen wieder abgegeben wird und den Prozessablauf beeinträchtigt. Auch dürfen unter den herrschenden Prozessbedingungen keine Stoffe oder nur eine geringe Menge an Stoffen, beispielsweise mobile Ionen, von der Trägerplatte in das darauf liegende Substrat migrieren.
Umgekehrt soll möglichst ein Eindringen von Fremdstoffen aus der Prozessumgebung sowie von dem aufliegenden Substrat in das Material der Trägerplatte unterbunden sein, da dies die Materialeigenschaften der Trägerplatte verändern und dadurch eine Wiederverwendung verhindern kann. Die Fremdstoffe können aus der im Prozess vorherrschenden Atmosphäre, den für die Fertigung verwendeten Materialien, beispielsweise Beschichtungsmaterialien, sowie dem aufliegenden Substrat auf die Trägerplatte übertragen werden. Häufig werden als zu prozessierende Substrate Kalk-Natron-Gläser eingesetzt, die mit ca. 12 bis 16 % Alkaliionenanteil einen relativ hohen Anteil an mobilen Ionen aufweisen. Diese diffundieren gerade bei höheren Temperaturen leicht in die Trägerplatte ein. Sie migrieren in den Oberflächenbereich der Trägerplatte und ändern dadurch deren chemische Zusammensetzung, was zu einer Änderung der physikalischen Eigenschaften führen kann. Bei aus Glaskeramik, beispielsweise aus LAS-Glaskeramik (Lithium-Alumino-Silikat-Glaskeramik), hergestellten Trägerplatten führt die Eindiffusion von Alkaliionen nach einer gewissen Zeit und in Abhängigkeit von der vorliegenden Temperatur, der lonenkonzentration, der Glaskeramik-Zusammensetzung und der Atmosphäre des Prozesses zu einer Änderung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten in deren oberflächennahen Bereichen. Bei Temperaturänderungen, insbesondere beim Abkühlen, führt dies zu einer unerwünschten Verwölbung der Trägerplatte. Eine solche Verwölbung kann sich auf das aufgelegte Substrat übertragen oder dazu führen, dass das Substrat beim Transport gegenüber der Trägerplatte verrutscht. Darüber hinaus muss die Trägerplatte auch den handlingsüblichen mechanischen Belastungen standhalten, was eine hinreichend hohe Biegefestigkeit der Trägerplatte erfordert.
Scheiben oder Platten aus Glaskeramik werden in großer Stückzahl als Kochflächen verwendet. In der Regel weisen solche Scheiben oder Platten aus Glaskeramik Oberflächenbeschichtungen auf, insbesondere zur Markierung bestimmter Oberflächenbereiche oder zum Aufdrucken von Logos. Auch ist es möglich, Maskierungsschichten aufzubringen, sodass beispielsweise an der vom Betrachter abgewandten Seite der Scheibe oder Platte aus Glaskeramik angebrachte Bauteile nicht sichtbar sind oder Streulicht von Beleuchtungseinrichtungen vermieden wird.
Die auf einer Glaskeramik aufgebrachten Beschichtungen können dabei eine Reihe unterschiedlicher Funktionen aufweisen, insbesondere auch aufgebracht sein, um beispielsweise bestimmte optische Anmutungen zu erzeugen, beispielsweise eine matte oder auch glänzende metallische Oberfläche. Hierbei weist die Beschichtung in der Regel neben einer eher ästhetischen Wirkung noch eine Reihe von funktionalen Eigenschaften auf, insbesondere vor dem Hintergrund des jeweils adressierten Anwendungsgebiets.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 103 38 165 A1 betrifft eine Glaskeramik-Kochfläche mit schwarz anmutender Dekorierung. Hierzu wird auf eine schwarz eingefärbte Glaskeramikplatte eine Dekorfarbe, welche einen auf der Glaskeramik farblos aufschmelzenden Glasfluss sowie einen Anteil von schwarzen Pigmenten im Bereich von 0 Gew.-% bis 10 Gew.-% enthält, aufgebracht und eingebrannt. Auf diese Weise werden Schichten erhalten, welche eine sehr geringe Rauheit und eine tief schwarze Anmutung aufweisen. Bezogen auf eine Anwendung als Trägerplatte für Fertigungsprozesse führt die geringe Rauheit zu einer geringen Haft- und Gleitreibung zwischen der Trägerplatte und dem aufliegenden Substrat. Dieses kann dadurch bedingt während des Fertigungsprozesses, beispielsweise beim Auflegen oder bei Änderungen der Transportgeschwindigkeit, leicht verrutschen, wodurch es für einen nachfolgenden Fertigungsschritt fehlerhaft ausgerichtet ist, oder an ein benachbart auf der Trägerplatte aufliegendes Substrat anstößt.
Aus der DE 10 2004 002 766 B4 ist eine als Kochfläche oder als Kamin- bzw. Ofensichtscheibe ausgebildete Glaskeramikplatte mit zumindest einem mattierten Bereich bekannt, wobei der mattierte Bereich eine Rauheit R_a ≤ 0,6 µm aufweist. Der mattierte Bereich ist durch eine Druckschicht aus Borosilikatglas gebildet, welches einen hohen Erweichungspunkt > 750 °C, einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten < 7·10^-6 K^-1 und einen von dem Glaskeramik-Material um mehr als 0,03 verschiedenen Brechungsindex aufweist. Die Herstellung erfolgt mit einem in einem Siebdruckmedium gebundenen Glaspulver mit einer Korngröße d₉₉<10µm und einem Einbrand der mittels Siebdruck aufgetragenen Schicht, beispielsweise während der Keramisierung. Durch die vorgeschlagene Temperaturbeaufschlagung während des Einbrandes der Druckschicht, der Korngrößenverteilung des verwendeten Glaspulvers sowie der Aufbereitung der Siebdruckpaste wird die relativ geringe Rauheit erreicht, wie sie als Anwendung für Kochflächen vorteilhaft, für die Anwendung als Träger für schnell bewegte Substrate während eines Fertigungsprozesses jedoch zu gering ist.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2011 115 379 A1 zeigt ein beschichtetes Glas- oder Glaskeramiksubstrat, welches haptische Eigenschaften aufweist. Hierzu wird auf das Substrat eine Schicht aufgebracht, welche anorganische und/oder Polysiloxan-basierte Partikel umfasst, die in einem Matrix-bildenden Material eingebettet sind, womit eine fühlbare Oberflächenstruktur erzeugt wird. Die Rauheit der so hergestellten Schichten liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen Ra = 0,2 und Ra = 1,2 µm. Damit lassen sich, bezogen auf eine Anwendung als Trägerplatte, gute Haft- und Gleitreibungskoeffizienten zwischen der Trägerplatte und dem aufliegenden Substrat erreichen, wodurch ein Verrutschen des Substrates während des Fertigungsprozesses vermieden werden kann. Nachteilig müssen in die Schicht Partikel eingebracht werden. Diese weisen unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten zu der Matrix und dem Basismaterial auf, was insbesondere bei hohen Temperaturen und Temperaturwechseln dazu führen kann, dass Teile der Schicht abplatzen. Abgesehen davon, dass dadurch die Biegefestigkeit der Trägerplatte deutlich reduziert wird, gelangen die so abgelösten Schichtbestandteile in den Fertigungsprozess, welcher zumeist hochreine Umgebungsbedingungen erfordert, und können, beispielsweise durch Anlagerung an dem zu prozessierenden Substrat, zu Fehlproduktionen führen. Weiterhin können aus den Partikeln Fremdstoffe abdampfen und in den Fertigungsprozess gelangen bzw. in das aufliegende Substrat migrieren.
Die Gebrauchsmusterschrift DE 20 2012 012 372 U1 offenbart ebenfalls ein beschichtetes Glas- oder Glaskeramiksubstrat mit durch eine Beschichtung erzielten, haptischen Eigenschaften. Die DE 10 2014 220 457 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines beschichten, scheibenförmigen Substrats, beispielsweise einer Glaskeramik. Dabei wird auf eine Seite des Substrats ein mit Partikeln versetztes Glaspulver aufgebracht und aufgeschmolzen. Die Partikel und das Substrat weisen einen im Vergleich zu dem Glaspulver höheren Erweichungspunkt auf. Die Partikel bilden somit nach dem Temperaturprozess zum Aufschmelzen des Glaspulvers über die Glasschicht ragende Erhebungen aus, was zu einer rauen Oberfläche führt. In einem zweiten Temperaturprozess kann die gegenüberliegende Seite des Substrats beschichtet werden. Dabei liegt das Substrat auf den durch die Partikel bewirkten Erhebungen der ersten Schicht auf und kann somit nicht mit der Unterlage reagieren bzw. an dieser anhaften. Die Rauheit der mit Partikeln versetzten Schicht liegt insbesondere in einem Bereich zwischen Ra von 0,1 bis 1,5µm. Auch eine solche Schicht ermöglicht, bezogen auf eine Anwendung als Trägerplatte in Fertigungsprozessen, die Ausbildung guter Reibwerte zwischen der Trägerplatte und dem aufliegenden Substrat, wobei auch hier die Nachteile, wie sie sich entsprechend der vorangegangenen Darstellung aus der Verwendung von Partikeln in der Schicht ergeben, bestehen.
Die japanische Schrift JP (A) 2005-49050 betrifft eine Glaskeramik-Kochfläche mit einer glasigen Beschichtung. In die aus Borosilikatglas hergestellte Glasmatrix der Beschichtung sind Partikel eingeschmolzen. Diese stehen über die Oberfläche der Glasschicht über und führen vorteilhaft zu einer erhöhten Haft- und Gleitreibung eines auf die Glaskeramik-Kochstelle aufgestellten Kochgeschirrs.
Aus der DE 10 2016 216 442 A1 ist ein beschichtetes Substrat aus Glas oder Glaskeramik für die Anwendung als Kochfläche und ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt. Dabei ist die glasige Beschichtung derart ausgebildet, dass sich ein niedriger Gleitreibungskoeffizient für aufgestellte Töpfe ergibt. Die zur Herstellung der glasigen Beschichtung verwendete Glasfritte weist dazu eine Partikelgröße von D90 von 10nm bis 50µm auf.
Aus der Schrift DE 10 2010 023 407 A1 ist ein Glaskeramik-Gegenstand für die Herstellung von Photovoltaik-Elementen bekannt. Der Glaskeramik-Gegenstand kann als Substrat einer insbesondere Dünnschicht-Solarzelle, als Trägerplatte für solche Substrate oder auch als Auskleidung von Öfen oder Prozesskammern verwendet werden. Durch Vorgabe eines zumindest vorliegenden Wassergehalts der Glaskeramik und einer Begrenzung des Na₂O- und K₂O-Gehalts werden eine hohe chemische Beständigkeit gegenüber korrosiven Atmosphären bei hohen Temperaturen sowie eine geringe Abgabe von für die Eigenschaften von Halbleitern schädlichen Stoffen erreicht. Der Glaskeramik-Gegenstand weist vorzugsweise eine Rauheit rms von weniger als 100 nm auf und kann mit einer diffusionshemmenden Beschichtung, beispielsweise aus SiO₂, versehen sein. Die geringe Rauheit kann nachteilig dazu führen, dass die Substrate bei Änderungen der Transportgeschwindigkeit auf der Trägerplatte verrutschen.
Die DE 10 2010 006 232 A1 offenbart eine Hochleistungsglaskeramik und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Hochleistungsglaskeramik. Die Hochleistungsglaskeramik umfasst zumindest drei Gefüge, die sich aus amorphen Bereichen sowie Hochquarz-Mischkristall-Phasen und Keatit-Mischkristall-Phasen bilden. Zur Herstellung der Hochleistungsglaskeramik wird ein Temperaturprozess vorgeschlagen, bei dem keine oder nur eine kurze Haltezeit bei einer Maximaltemperatur T_max vorgesehen ist, wobei sich während des Temperaturprozesses ein Teil einer zuvor ausgebildeten Hochquarz-Mischkristall-Phase in eine Keatit-Mischkristall-Phase umwandelt. Es wird so eine Glaskeramik mit einer hohen mechanischen und chemischen Beständigkeit erhalten.
Die europäische Patentanmeldung EP 3 067 334 A1 betrifft ein beschichtetes Substrat mit einem geräuschoptimierten Dekor auf Glasbasis sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Das Dekor nach der EP 3 067 334 A1 beschreibt aber keine spezielle Anpassung der Rauheit, mittels welcher ein bestimmtes Verhältnis von mittlere Rauheit R_a und Rautiefe Rz erhalten oder überhaupt adressiert würde.
Zur Vergrößerung der Haft- und Gleitreibung zwischen einem Glaskeramik-Träger und einem aufgelegten Substrat ist es bekannt, die Oberfläche des Glaskeramik-Trägers mittels Druckluftstrahlen mit einem festen Strahlmittel aufzurauen. Dabei wird beispielsweise gemahlenes Borosilikatglas als Strahlmittel verwendet. Vorteilhaft erfolgt die Oberflächenbehandlung vor der Keramisierung des Glaskeramik-Trägers, da eine Behandlung nach der Keramisierung zu einer signifikanten Verringerung der Festigkeit des Glaskeramik-Trägers führen kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen plattenförmigen Gegenstand, insbesondere einen plattenförmigen Träger, bereitzustellen, welcher den Transport eines zu prozessierenden Gegenstandes durch einen Fertigungsprozess ermöglicht. Dabei soll ein Verrutschen des zu prozessierenden Gegenstandes während des Prozesses vermieden werden. Ebenso soll ein Einschleppen von Fremdmaterialien in den Fertigungsprozess sowie eine Veränderung der chemischen und physikalischen Eigenschaften des plattenförmigen Gegenstandes durch den Fertigungsprozess zumindest weitestgehend vermieden werden. Der plattenförmige Gegenstand soll eine homogene Temperaturverteilung begünstigen.
Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen plattenförmigen Gegenstandes bereitzustellen.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Verwendung für den plattenförmigen Gegenstand zu finden.
Die Aufgabe der Erfindung wird jeweils durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Demgemäß sieht die Erfindung einen plattenförmiger Gegenstand, insbesondere Träger, umfassend ein Glaskeramik-Teil, insbesondere zur Verwendung in thermischen, physikalischen und/oder chemischen Fertigungsprozessen, mit zumindest einer Auflagefläche zur vorzugsweise flächigen Auflage eines zu prozessierenden Gegenstandes, vor, wobei zumindest die Auflagefläche des plattenförmigen Gegenstandes aus einer homogenen Schicht aus mit dem Glaskeramik-Teil verbundenen Borosilikatglas gebildet ist und die Schicht eine mittels einer taktilen Messung bestimmte mittlere Rauheit Ra in einem Bereich zwischen 0,7 µm und 4,5 µm, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1,2 µm und 4,0 µm, und eine mittels einer taktilen Messung bestimmte gemittelte Rautiefe Rz in einem Bereich zwischen 2,0 µm und 45 µm, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 6 µm und 41 µm, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Rz zu Ra der Schicht in einem Bereich zwischen 3 und 15 liegt.
Wie sich überraschenderweise gezeigt hat, kann durch eine geeignete Prozessführung bei der Beschichtung des Glaskeramik-Teils mit einem Borosilikatglas eine Rauheit der Auflagefläche erreicht werden, welche ausreichend hohe Haft- und Gleitreibungskoeffizienten zu auf der Auflagefläche aufgelegten, zu prozessierenden Substraten ergeben, um diese durch Fertigungsanlagen zu transportieren, ohne dass die Substrate gegenüber dem plattenförmigen Gegenstand verrutschen. Insbesondere ist dazu das Einbringen von Partikeln in die Schichtmatrix, welche bei dem Einbrennen der Schicht nicht aufschmelzen, nicht erforderlich. Die Beschichtung besteht somit aus einem homogenen Borosilikatglas. Durch das Einbrennen wird eine gute Haftung zwischen dem Borosilikatglas und dem Glaskeramik-Teil erreicht. Das Borosilikatglas weist eine geringe thermische Dehnung aus. Damit ist der Unterschied im Ausdehnungsverhalten der Schicht zu dem Glaskeramik-Teil gering. Das Borsilikatglas ist thermisch neutral. Das bedeutet, dass durch den geringen Unterschied der thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Borosilikatglases und der Glaskeramik keine hohen und damit kritischen Spannungen entstehen, was zu der guten Haftung der Schicht aus Borosilikatglas auf dem Glaskeramik-Teil beiträgt. Es besagt auch, dass sich im Einsatz keine oder nur geringe Änderungen der Eigenschaften der Schicht aus Borosilikatglas ergeben, beispielsweise von deren Dichte oder Porosität, so dass zyklische Temperatur-Zeit-Belastungen nicht zu einer kontinuierlichen Verformung des plattenförmigen Gegenstandes führen. Die gute Haftung und der vergleichsweise geringe Unterschied in der thermischen Ausdehnung des Glaskeramik-Teils und der Borosilikatglasschicht führen dazu, dass auch bei hohen Temperaturen und Temperaturwechseln keine Teile aus der Schicht abplatzen. Ausmuschelungen, bei denen sich aufgrund unterschiedlichen Dehnungsverhaltens und dadurch induzierter Spannungen Risse unter der Schicht und oberflächennah innerhalb des Glaskeramik-Teils ausbreiten und zum Auslösen von Teilen der Beschichtung und der Glaskeramik und zu einer unzulässigen Festigkeitsreduzierung führen, können vermieden werden. Das Glaskeramik-Teil weist eine hohe Formstabilität auch bei hohen oder sich schnell ändernden Temperaturen auf. Die Auflagefläche des plattenförmigen Gegenstandes bleibt somit während ihrer vorgesehenen Verwendung sehr eben. Dadurch wird ein Verrutschen aufgelegter Substrate, wie es bei unebenen Auflageflächen möglich ist, vermieden.
Borosilikatglas weist auch bei hohen Temperaturen eine hervorragende chemische Beständigkeit auf. Es ist somit sichergestellt, dass keine oder nur eine geringe Menge an Fremdstoffen aus der Schicht aus Borosilikatglas an das aufliegende Substrat oder in den Fertigungsprozess abgegeben werden. Ebenfalls ist sichergestellt, dass das Borosilikatglas keine oder nur eine geringe Menge an Stoffen aus dem Fertigungsprozess aufnimmt und dadurch seine chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften verändert.
Das Borosilikatglas bildet weiterhin eine Pufferschicht bzw. Auffangschicht für das darunterliegende Glaskeramik-Teil aus. Die Schicht vermeidet, dass Bestandteile der Glaskeramik in schädlichen Mengen in den Fertigungsprozess gelangen oder auf das aufliegende Substrat übertragen werden. Auch verhindert die Schicht aus Borosilikatglas, dass Stoffe aus dem Fertigungsprozess oder aus dem aufliegenden Substrat in unzulässigen Mengen in die Glaskeramik eindiffundieren und deren chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften beeinträchtigen. Dies gilt insbesondere für den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Glaskeramik, welcher so auch in ihren oberflächennahen Bereichen auf dem für thermische Prozesse zwingend notwendigen und für Glaskeramiken typischen niedrigen Wert erhalten bleibt.
Durch eine mittlere Rauheit der Auflagefläche in einem Bereich zwischen 0,7 µm und 4,5 µm und eine gemittelte Rautiefe Rz in einem Bereich zwischen 2,0 µm und 45 µm wird eine gute Haft- und Gleitreibung zwischen der Auflagefläche und dem aufliegenden Substrat erreicht. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass das Substrat aufgrund der Lagerung auf den Erhöhungen der Schicht, insbesondere bei thermischen Fertigungsprozessen, nicht an dem plattenförmigen Gegenstand anhaftet. Durch die raue Oberfläche ergibt sich eine Vielzahl punktueller Auflagepunkte. Der tatsächliche Kontakt zwischen der rauen Auflagefläche und dem Substrat findet somit im Vergleich zu einer glatten Auflagefläche auf einer geringen Fläche statt. Die ohnehin sehr geringe direkte Migration von Stoffen aus der Borosilikatglasschicht in das Substrat und umgekehrt ist dadurch auf die vergleichsweise geringe Fläche begrenzt und entsprechend in ihrem Umfang zusätzlich eingeschränkt.
Die erzielte Haft- und Gleitreibung kann durch eine Einschränkung der mittlere Rauheit Ra auf einen Bereich zwischen 0,7 µm und 1,3 µm und der gemittelten Rautiefe Rz auf einen Bereich zwischen 6,0 µm und 41 µm weiter an die Erfordernisse im Fertigungsprozess angepasst werden. Dabei genügen die innerhalb der Bereiche liegende geringere mittlere Rauheit Ra und Rautiefe Rz den Anforderungen an die erzielbare Haft- und Gleitreibung für schnelle Wechsel der Transportgeschwindigkeit. Die obere Grenze für die mittlere Rauheit Ra und gemittelte Rautiefe Rz ist so gewählt, dass eine Verletzung des aufliegenden Substrats bzw. der Schicht aus Borosilikatglas sicher vermieden wird. Dabei gewährleistet die Begrenzung der Rauheit der Oberfläche eine vereinfachte Reinigung des plattenförmigen Gegenstandes.
Die Angaben der mittleren Rauheit Ra und der gemittelten Rautiefe Rz beziehen sich auf eine taktile Messung, vorliegend mit einem Messgerät MarSurf M300 und RD18 der Fa. Mahr bei einer Messstrecke von 17,5 mm, Messkraft 0,00075 N und einer Tastspitze von 2 µm. Dieses Messverfahren ist eine Möglichkeit für eine produktionsnahe Kontrolle. Davon abweichende Messmethoden, beispielsweise mittels Weißlichtinterferometrie, können zu abweichenden Werten führen und sind entsprechend umzurechnen.
Es ist vorgesehen, dass das Verhältnis von Rz zu Ra der Schicht in einem Bereich zwischen 3 und 15, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 5 und 10, liegt. Wie sich in Versuchen herausgestellt hat, wird die Haft- und die Gleitreibung der Auflageschicht zu einem Substrat dann auf für viele Fertigungsprozesse optimale Werte eingestellt, wenn die gemittelte Rautiefe Rz in einem geeigneten Verhältnis zu der mittleren Rauheit Ra vorliegt. Dabei ist ein Verhältnis in einem Bereich zwischen 3 und 15 fertigungstechnisch leicht herstellbar. Eine Einschränkung des Verhältnisses auf einen Bereich zwischen 5 und 10 ist fertigungstechnisch aufwändiger, führt jedoch zu definierteren Haft- und Gleitreibungskoeffizienten.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass die der Auflagefläche gegenüberliegende Fläche und/oder die Kanten des plattenförmigen Gegenstandes entsprechend der Auflagefläche beschichtet sind. Ist die der Auflagefläche gegenüberliegende Fläche mit Borosilikatglas beschichtet, so kann auch diese als Auflagefläche verwendet werden. Der plattenförmige Gegenstand kann so vorteilhaft beidseitig verwendet werden. Besonders vorzugsweise ist der Unterschied im Ausdehnungsverhalten der Schicht zu dem Glaskeramik-Teil gering. Ein geringer Unterschied in der thermischen Ausdehnung des Glaskeramik-Teils und einer Borosilikatglasschicht führen dazu, dass auch bei hohen Temperaturen und Temperaturwechseln keine Teile aus der Schicht abplatzen. Bei einer einseitigen Beschichtung führt ein möglichst geringer Unterschied in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Beschichtung und Substrat darüber hinaus auch zur Vermeidung oder Verminderung von Spannungen in der Glaskeramik. Sind auch die Kanten des plattenförmigen Gegenstandes beschichtet, so sind diese vor mechanischen und chemischen Angriff geschützt. Ein Stoffaustausch zwischen dem Glaskeramik-Teil und seiner Umgebung kann auf diese Weise auch außerhalb der Auflagefläche bzw. Auflageflächen weitestgehend unterbunden werden. Die Beschichtung kann vollflächig aufgebracht sein, oder auch nur in Teilbereichen. Weiterhin können Bereiche mit Mustern/Schriftzeichen versehen sein. Die Substrate können Aussparungen wie Bohrungen oder andere geometrischen Formen aufweisen.
Die erforderliche Rauheit der Auflagefläche kann dadurch erreicht werden, dass die Schicht aus einem Pulver aus Borosilikatglas mit einer Partikelgröße D50 in einem Bereich zwischen 3,5 µm und 12 µm und einer Partikelgröße D90 in einem Bereich zwischen 5 µm und 45 µm hergestellt ist. Wie sich überraschenderweise gezeigt hat, wird beim Einbrand des Pulvers aus Borosilikatglas mit der genannten Größenverteilung der Partikel eine Rauheit der Oberfläche der Borosilikatglas-Schicht in dem erforderlichen und zuvor beschriebenen Bereich erhalten. Die Erfinder gehen davon aus, dass bei geeigneter Prozessführung beim Einbrennen des Borosilikatglases bevorzugt die kleineren Partikel und verzögert die größeren aufschmelzen. Weiterhin können sich Agglomerate ausbilden, die ebenfalls verzögert aufschmelzen. Dadurch entstehen beim Einbrennen der Borosilikatglas- Schicht im Bereich der größeren Partikel bzw. der Agglomerate Erhöhungen, während die Schichtdicke im Bereich kleinere Partikel ohne Agglomerate geringer ausgebildet ist. Es bildet sich so eine vergleichsweise raue Oberfläche der Schicht aus Borosilikatglas aus.
Die Rauheit der Auflagefläche kann dadurch gezielt eingestellt werden, dass die Schicht aus einer Mischung von zumindest zwei Pulveranteilen aus Borosilikatglas mit unterschiedlicher Körnung hergestellt ist, dass ein erster Pulveranteil eine Partikelgröße D50 in einem Bereich zwischen 2 µm und 7 µm und einer Partikelgröße D90 in einem Bereich zwischen 3 µm und 20 µm aufweist und dass ein zweiter Pulveranteil eine Partikelgröße D50 in einem Bereich zwischen 12 µm und 25 µm und einer Partikelgröße D90 in einem Bereich zwischen 15 µm und 50 µm aufweist. Es wird eine bimodale Verteilung der Partikelgrößen des Borosilikatglas-Pulvers erhalten. Dadurch wird der Effekt der verlangsamt aufschmelzenden, größeren Partikel und der gebildeten Agglomerate und der schneller aufschmelzenden kleineren Partikel verstärkt.
Vorteilhaft kann es vorgesehen sein, dass die Dicke der Schicht aus Borosilikatglas in einem Bereich zwischen 1 µm und 20 µm liegt, vorzugsweise, dass die Dicke der Schicht aus Borosilikatglas in einem Bereich zwischen 5 µm und 15 µm liegt, besonders bevorzugt, dass die Dicke der Schicht aus Borosilikatglas in einem Bereich zwischen 7 µm und 12 µm liegt. Eine derart ausgebildete Schicht ist ausreichend dick, um eine Migration von Stoffen in das Glaskeramik-Teil oder aus dem Glaskeramik-Teil heraus zumindest weitestgehend zu unterbinden. Gleichzeitig ist die Schicht dünn genug gewählt, um Spannungen aufgrund der nicht exakt aufeinander abgestimmten Ausdehnungskoeffizienten des Glaskeramik-Teils und der Borosilikatglas-Schicht abzubauen bzw. gering zu halten und eine unzulässige Festigkeitsreduzierung zu verhindern. Schichtablösungen können so verhindert werden.
Verwerfungen des plattenförmigen Gegenstandes, insbesondere bei hohen und schnellen Temperaturänderungen, können dadurch vermieden werden, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient der Schicht aus Borosilikatglas kleiner 4,5* 10^-6/K ist, vorzugsweise kleiner 3,5* 10^-6/K ist, besonders bevorzugt 3,3* 10^-6/K beträgt. Die hohen Anforderungen an die Ebenheit des plattenförmigen Gegenstandes können durch die geringe thermische Dehnung des Schichtmaterials und den dadurch erreichten, geringen Unterschied des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Schicht aus Borosilikatglas im Vergleich zu dem Glaskeramik-Teil auch bei hohen Temperaturen und schnellen Temperaturwechseln gewährleistet werden. Auch wird durch die geringen Unterschiede der thermischen Ausdehnungskoeffizienten die Ausbildung mechanischer Spannungen innerhalb der Schicht und dem Glaskeramik-Teil zumindest gering gehalten. Die Ausbildung von durch mechanische Spannungen verursachten Rissen in der Schicht und dem Glaskeramik-Teil kann so vermieden werden. Dies führt zu einer hohen Festigkeit des plattenförmigen Gegenstandes. Ablösungen der Schicht aus Borosilikatglas werden vermieden.
Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Differenz zwischen dem Verarbeitungspunkt Va und dem Erweichungspunkt Ew des Borosilikatglases der Schicht größer als 300 °C, bevorzugt größer als 350 °C, besonders bevorzugt größer als 400 °C, ganz besonders bevorzugt größer als 450 °C, ist. Der Verarbeitungspunkt Va entspricht einer Temperatur, bei welcher das Glas eine Viskosität von 10⁴ dPas aufweist, während der Erweichungspunkt Ew einer Temperatur entspricht, bei welcher die Viskosität des Glases 10^7,6 dPas beträgt. Um die gewünschte Rauheit zu erreichen ist es vorteilhaft, wenn die Temperatur zum Einbrennen der Schicht aus Borosilikatglas zwischen dem Erweichungspunkt Ew und dem Verarbeitungspunkt Va des Borosilikatglases gelegt wird. Das Überschreiten des Erweichungspunktes Ew ist wichtig, um eine Haftung der Schicht aus Borosilikatglas zu dem Glaskeramik-Teil zu erreichen. Wird der Verarbeitungspunkt Va nicht überschritten, so bleibt eine ausreichende Rauheit der Schicht erhalten. Dabei kann über den Abstand der maximalen Temperatur Tmax, welche beim Einbrand der Schicht vorliegt, und dem Verarbeitungspunkt Va die Rauheit der Schicht beeinflusst werden. So führen ein großer Abstand zu einer hohen und ein kleiner Abstand zu einer niedrigen Rauheit. Vorzugsweise werden sogenannte lange Gläser verwendet, welche einen großen Temperaturabstand zwischen dem Erweichungspunkt Ew und dem Verarbeitungspunkt Va aufweisen. Bei solchen langen Gläsern haben Prozessschwankungen nur einen geringen Einfluss auf die mittlere Rauheit Ra und die gemittelte Rautiefe Rz der erhaltenen Schicht aus Borosilikatglas.
Eine hohe chemische Beständigkeit des Glaskeramik-Teils gegenüber einer korrosiven Atmosphären bei hohen Temperaturen sowie eine gute Verträglichkeit des Glaskeramik-Teils, insbesondere mit zu prozessierenden Halbleitern, kann dadurch erreicht werden, dass das Glaskeramik-Teil aus einer Aluminosilikat-Glaskeramik gebildet ist und dass der Wassergehalt der Aluminosilikat-Glaskeramik zumindest 0,04 Mol pro Liter Glaskeramikvolumen beträgt, gemessen mit Transmissionsspektroskopie, und/oder dass der Gehalt an Na₂O und K₂O in der Aluminosilikat-Glaskeramik in Summe höchstens zwei Gewichtsprozent beträgt. Eine solche Glaskeramik ist beispielsweise in der Schrift DE 10 2010 023 407 A1 offenbart und kann in der dort beschriebenen Form als Glaskeramik-Teil für den erfindungsgemäßen plattenförmigen Gegenstand verwendet sein. Das Glaskeramik-Teil kann auch durch eine Glaskeramik, wie sie in der EP 1 837 312 A1 oder in der EP 1 873 314 A1 offenbart ist, gebildet sein.
Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass das Glaskeramik-Teil an seiner äußeren und an seiner der Schicht aus Borosilikatglas zugewandten Oberfläche ein amorphes Gefüge mit einem Kristallit-Gehalt von vorzugsweise maximal 10 Volumenprozent aufweist und dass das Glaskeramik-Teil nach innen an das amorphe Gefüge angrenzend ein Gefüge mit einem überwiegenden Anteil an Hochquarz-Mischkristall aufweist oder dass das Glaskeramik-Teil zum Inneren des Glaskeramik-Teils hin an das amorphe Gefüge angrenzend ein Gefüge mit einem überwiegenden Anteil an Hochquarz-Mischkristall und daran zum Inneren des Glaskeramik-Teils hin anschließend ein Gefüge mit einem überwiegenden Anteil an Keatit-Mischkristall aufweist oder dass das Glaskeramik-Teil nach innen an das amorphe Gefüge angrenzend ein Gefüge mit einem überwiegenden Anteil an Keatit-Mischkristall aufweist. Glaskeramiken mit Hochquarz-Mischkristall als vorherrschender Phase weisen eine sehr geringe thermische Dehnung auf. Eine Glaskeramik mit einer äußeren Hochquarz-Mischkristall-Phase und einer inneren Keatit-Mischkristall-Phase und deren Herstellung ist beispielsweise in der Schrift DE 10 2010 006 232 A1 der Anmelderin beschrieben und kann als Glaskeramik-Teil für den erfindungsgemäßen plattenförmigen Gegenstand verwendet sein. Sie weist eine hohe mechanische und chemische Beständigkeit auf. Glaskeramiken mit Keatit als vorherrschender Phase sind thermisch sehr beständig.
Der plattenförmige Gegenstand besitzt für die Verwendung in verschiedenen Fertigungsprozesse eine ausreichende mechanische Belastbarkeit, wenn vorgesehen ist, dass der plattenförmige Gegenstand eine mittlere Biegefestigkeit von mindestens 60MPa, vorzugsweise von mindestens 80MPa, besonders bevorzugt von mindestens 100MPa aufweist, gemessen mit der Doppelringmethode nach EN 1288 Teil 5 (R45). Im Vergleich hierzu erreichen Trägerplatten, bei denen die obengenannten Rauigkeitswerte durch den Prozess des Sandstrahlens erzeugt werden, mittlere Biegefestigkeiten von typischen nur 50 MPa.
Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass ein Pulver aus Borosilikatglas mit einer Partikelgröße D50 in einem Bereich zwischen 3,5µm und 12µm und einer Partikelgröße D90 in einem Bereich zwischen 5µm und 45µm gemahlen wird, dass das Pulver als solches oder in Kombination mit vorzugsweise organischen Hilfsstoffen auf zumindest eine die Auflagefläche bildende Seite des Glaskeramik-Teils oder eines Vorprodukts des Glaskeramik-Teils aufgebracht wird und dass das Glaskeramik-Teil oder das Vorprodukt des Glaskeramik-Teils zusammen mit dem aufgetragenen Pulver aus Borosilikatglas über den Erweichungspunkt des Borosilikatglases auf eine Maximaltemperatur Tmax erwärmt und das Borosilikatglas eingebrannt wird, derart, dass die Schicht eine mittels einer taktilen Messung bestimmte mittlere Rauheit Ra in einem Bereich zwischen 0,7µm und 4,5µm, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1,2µm und 4,0µm, und eine mittels einer taktilen Messung bestimmte gemittelte Rautiefe Rz in einem Bereich zwischen 2,0µm und 45µm, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 6µm und 41µm, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Rz zu Ra der Schicht (30) in einem Bereich zwischen 3 und 15 liegt.
Das Pulver aus Borosilikatglas ermöglicht in der angegebenen Größenverteilung seiner Glaspartikel (D50 im Bereich zwischen 3,5 µm und 12µm und D90 im Bereich zwischen 5 µm und 45 µm) überraschenderweise die Ausbildung einer Borosilikatglas-Schicht mit einer mittleren Rauheit Ra in einem Bereich zwischen 0,7µm und 4,5µm und einer gemittelten Rautiefe Rz in einem Bereich zwischen 2,0µm und 45µm. Durch eine geeignete und auf den Einbrand der Borosilikatglas-Schicht optimierten Prozessführung kann die mittlere Rauheit Ra auf den bevorzugten Bereich zwischen 0,7µm und 1,3µm und die gemittelte Rautiefe Rz auf den ebenfalls bevorzugten Bereich zwischen 2,0µm und 45µm eingeschränkt werden. Die erzielte Rauheit führt in dem erweiterten und insbesondere in dem eingeschränkten Bereich dazu, dass die Auflagefläche zu einem aufliegenden Substrat eine Haft- und Gleitreibung ausbildet, welche eine hohe Beschleunigung und Abbremsung des plattenförmigen Gegenstandes während eines Fertigungsprozesses erlaubt, ohne dass sich ein darauf abgelegtes Substrat gegenüber dem plattenförmigen Gegenstand verschiebt. Nach vorliegender Theorie schmelzen beim Einbrennen der Borosilikat-Schicht zunächst die kleineren Glaspartikel auf und verzögert die größeren Partikel bzw. aus Partikeln gebildete Agglomerate. Durch eine geeignete Temperaturführung wird beim Einbrennen der Schicht auf diese Weise die raue Oberfläche der Borosilikatglas-Schicht erhalten. Dabei beeinflussen bei bekanntem Erweichungspunkt des Borosilikatglases die gewählte Temperatur beim Einbrennen der Schicht wie auch die Dauer, wie lang der Erweichungspunkt während des Temperprozesses überschritten ist, die erzielte Rauheit. Dadurch, dass beim Einbrennen der Borosilikatglas-Schicht der Erweichungspunkt Ew des Borosilikatglases überschritten wird, wird eine gute Haftung der Schicht aus Borosilikatglas auf dem Glaskeramik-Teil erreicht.
Durch die Zugabe von vorzugsweise organischen Hilfsstoffen zu dem Borosilikatglaspulver kann ein Glasfluss erstellt werden, welcher durch bekannte Flüssigbeschichtungsverfahren appliziert werden kann. Bevorzugt wird der Glasfluss mittels Siebdruck aufgetragen. Es ist jedoch auch denkbar, einen Offset-Druck oder Tampondruck vorzusehen. Weitere mögliche Flüssigbeschichtungsverfahren sind die Sprüh-, Tauch- oder Rollenbeschichtung, Abziehbildverfahren, Rakeln, Fluten, Spin-Coating-Verfahren, eine Bedruckung mittels Inkjet oder 3D-Druckverfahren. Durch Herstellen eines geeigneten Toners, welcher das Pulver aus Borosilikatglas enthält, können auch Laserdruckverfahren zum Applizieren der Borosilikatglasschicht vorgesehen sein.
Eine raue Oberfläche der Schicht aus Borosilikatglas kann dadurch erhalten werden, dass das Glaskeramik-Teil oder das Vorprodukt des Glaskeramik-Teils zusammen mit dem aufgetragenen Pulver aus Borosilikatglas auf eine Maximaltemperatur T_max erwärmt wird, die niedriger als der Verarbeitungspunkt Va des Borosilikatglases ist. Bei Maximaltemperaturen Tmax, die oberhalb des Verarbeitungspunktes Va liegen, bildet sich eine glatte Oberfläche aus, die als Auflagefläche für ein bewegtes Substrat nicht geeignet ist.
Ist es vorgesehen, dass das Glaskeramik-Teil oder das Vorprodukt des Glaskeramik-Teils zusammen mit dem aufgetragenen Pulver aus Borosilikatglas auf eine Maximaltemperatur T_max erwärmt wird, die 50°C bis 450°C, bevorzugt 70°C bis 400°C, besonders bevorzugt 100°C bis 350°C höher als der Erweichungspunkt Ew des Borosilikatglases ist, so wird eine gute Haftung zwischen der Schicht aus Borosilikatglas und dem Glaskeramik-Teil erreicht.
Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass das Glaskeramik-Teil oder das Vorprodukt des Glaskeramik-Teils zusammen mit dem aufgetragenen Pulver aus Borosilikatglas auf eine Maximaltemperatur T_max erwärmt wird, die 50°C bis 450°C, bevorzugt 100°C bis 400°C, besonders bevorzugt 150°C bis 350°C niedriger als der Verarbeitungspunkt Va des Borosilikatglases ist. Liegt die Maximaltemperatur Tmax in der Nähe des Verarbeitungspunktes Va, bildet sich eine Schicht aus Borosilikatglas mit einer vergleichsweise geringen Rauheit aus. Ist der Abstand zwischen der Maximaltemperatur Tmax und dem Verarbeitungspunkt Va groß, ohne dass die Maximaltemperatur T_max den Verarbeitungspunkt Va überschreitet, so wird eine Schicht mit einer hohen Rauheit erhalten. Dabei ist es wichtig, dass die Maximaltemperatur Tmax über dem Erweichungspunkt Ew liegt. Durch einen Temperaturbereich für T_max, der 50°C bis 450°C niedriger als der Verarbeitungspunkt Va liegt, wird eine Rauheit der Auflagefläche erreicht, welche für viele Anwendungen eine geeignete Haftung zu einem aufgelegten Substrat bewirkt. Durch einen kleineren Temperaturbereich von bevorzugt 100°C bis 400°C, besonders bevorzugt 150°C bis 350°C, unterhalb des Verarbeitungspunktes Va wird eine enger tolerierte Rauheit erreicht, wodurch eine definierte Reibung zwischen der Auflagefläche und einem aufgelegten Substrat erhalten wird.
Die Rauheit der Auflagefläche kann dadurch in dem geforderten Bereich eingestellt werden, dass ein erster Pulveranteil mit einer Partikelgröße D50 in einem Bereich zwischen 2µm und 7µm und einer Partikelgröße D90 in einem Bereich zwischen 3µm und 20µm gemahlen wird, dass ein zweiter Pulveranteil mit einer Partikelgröße D50 in einem Bereich zwischen 12µm und 25µm und einer Partikelgröße D90 in einem Bereich zwischen 15µm und 50µm gemahlen wird, dass die Pulveranteile gemischt und als solche oder in Kombination mit vorzugsweise organischen Hilfsstoffen auf zumindest eine die Auflagefläche bildende Seite des Glaskeramik-Teils oder des Vorprodukts des Glaskeramik-Teils aufgebracht werden und dass das Glaskeramik-Teil oder das Vorprodukt des Glaskeramik-Teils zusammen mit dem aufgetragenen Pulver aus Borosilikatglas über den Erweichungspunkt des Borosilikatglases erwärmt und das Borosilikatglas eingebrannt wird.
Ein besonders kostengünstiges Herstellungsverfahren des plattenförmigen Gegenstandes kann dadurch erreicht werden, dass das Pulver als solches oder in Kombination mit vorzugsweise organischen Hilfsstoffen auf ein Grünglas als glasiges Vorprodukt des Glaskeramik-Teils aufgetragen wird und dass das Borosilikatglas bei einem Keramisierungsprozess zur Umwandlung des Grünglases in das Glaskeramik-Teil oder ein glaskeramisches Vorprodukt des Glaskeramik-Teils eingebrannt wird. Das Grünglas wird als glasiges Vorprodukt des Glaskeramik-Teils vorzugsweise durch einen Schmelzprozess, einer nachfolgenden Heißformgebung, einem Zuschnitt und einer Kantenbearbeitung erhalten. Vorteilhaft erfolgt der Einbrand der Borosilikatglas-Schicht in einem gemeinsamen Temperaturprozess während des ohnehin erforderlichen Keramisierens des Glaskeramik-Teils. Es ist somit kein gesonderter Temperaturschritt zum Aufschmelzen des Borosilikatglases erforderlich.
Bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass die Keramisierung des Grünglases und der gleichzeitige Einbrand des Borosilikatglases nach folgendem Temperaturprozess erfolgt:

- Aufheizen innerhalb von 33-50 Minuten von Raumtemperatur auf 750°C bis 850°C, vorzugsweise auf 790°C
- 14-30 Minuten Haltezeit bei 750°C bis 850°C, vorzugsweise bei 790°C
- Aufheizen innerhalb von 24- 30 Minuten von 750°C bis 850°C, vorzugsweise von 790°C auf 900°C bis 1200°C (Maximaltemperatur)
- 7-10 Minuten Haltezeit bei Maximaltemperatur
- Abkühlen innerhalb von 10 Minuten bis 30 Minuten von 900°C-1200 °C auf 720°C bis 820°C, vorzugsweise innerhalb von 30 Minuten von 900°C auf 750°C oder innerhalb von 10 Minuten von 910°C auf 800°C
- Schnelle Abkühlung auf Raumtemperatur

Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass die Keramisierung des Grünglases und der gleichzeitige Einbrand des Borosilikatglases nach folgendem Temperaturprozess erfolgt:

- Aufheizen innerhalb von 33-50 Minuten von Raumtemperatur auf 750°C bis 850°C, vorzugsweise auf 790°C
- 14-30 Minuten Haltezeit bei 750°C bis 850°C, vorzugsweise bei 790°C
- Aufheizen innerhalb von 24-30 Minuten von 750°C bis 850°C, vorzugsweise von 790°C, auf 900°C-910°C

- 7-10 Minuten Haltezeit bei 900°C-910°C
- Abkühlen innerhalb von 10 Minuten bis 30 Minuten von 900°C bis 910°C 720°C bis 820°C, vorzugsweise innerhalb von 30 Minuten von 900°C auf 750°C oder innerhalb von 10 Minuten von 910°C auf 800°C
- Schnelle Abkühlung auf Raumtemperatur

Dabei führen vergleichsweise geringe Maximaltemperaturen und kurze Haltezeiten bei der jeweiligen Maximaltemperatur T_max zu vergleichsweise hohen gemittelten Rautiefen Rz und hohe Maximaltemperaturen und lange Haltezeiten bei der Maximaltemperatur T_max zu vergleichsweise geringen gemittelten Rautiefen Rz.
Eine weitere Ausführungsform basiert darauf, dass das Pulver als solches oder in Kombination mit vorzugsweise organischen Hilfsstoffen auf das glaskeramisches Vorprodukt des Glaskeramik-Teils aufgetragen wird und dass das Borosilikatglas bei einem Keramisierungsprozess zur Umwandlung des glaskeramischen Vorprodukts in das Glaskeramik-Teil eingebrannt wird, wobei eine erste Kristall-Phase des glaskeramischen Vorproduktes zumindest anteilig in eine zweite Kristall-Phase des Glaskeramik-Teils weiter keramisiert wird. So ist es denkbar, aus einem in seiner Herstellung zuvor beschriebenen, zugeschnittenen und kantenbearbeiteten Grünglas zunächst in einem ersten Keramisierungsschritt das glaskeramische Vorprodukt mit beispielsweise Hochquarzmischkristall (HQM) als vorherrschender Kristallphase herzustellen. Auf dieses kann dann das Pulver aus Borosilikatglas oder der daraus hergestellte Glasfluss aufgetragen werden. In einem weiteren Keramisierungsschritt wird nachfolgend zumindest ein Anteil der vorherrschenden Hochquarzmischkristallphase in eine Keatitmischkristallphase umgewandelt. Dabei bildet sich die Keatitmischkristallphase bevorzugt im inneren Bereich des Glaskeramik-Teils aus und geht nach außen hin in einen Bereich mit Hochquarzmischkristall als vorherrschender Kristallphase und abschließend in einen für Glaskeramiken typischen, amorphen Bereich über. Eine derartige aus zumindest drei Gefügen gebildete Glaskeramik kann durch eine geeignete Temperaturführung beim Keramisieren bezüglich ihrer Eigenschaften, wie Transmission, Festigkeit und thermischer Ausdehnung, beeinflusst und für die jeweiligen Anforderungen als Setter bzw. Carrier optimiert werden. Dabei erfolgt vorteilhaft der Einbrand der Borosilikatglas-Schicht während des zweiten, ohnehin vorzusehenden Keramisierungsschrittes.
Die Eigenschaften des Glaskeramik-Teils und der Borosilikatglasschicht können dadurch an die Anforderungen an einen plattenförmigen Gegenstand angepasst werden, dass die Keramisierung des glaskeramischen Vorproduktes und der gleichzeitige Einbrand des Borosilikatglases bevorzugt nach folgendem Temperaturprozess erfolgt:

- Aufheizen innerhalb von 30 bis 40 Minuten, vorzugsweise innerhalb von 33 Minuten, von Raumtemperatur auf 750°C bis 850°C, vorzugsweise auf 790°C,
- 20 bis 50 Minuten Haltezeit, vorzugsweise 30 Minuten Haltezeit, bei 750°C bis 850°C, vorzugsweise bei 790°C
- Aufheizen innerhalb von 25 Minuten bis 35 Minuten, vorzugsweise 32 Minuten, von 750°C bis 850°C, vorzugsweise von 790°C, auf 1050°C bis 1150°C, vorzugsweise auf 1100°C
- 5 bis 15 Minuten, vorzugsweise 7 Minuten, Haltezeit bei 1050°C bis 1150°C, vorzugsweise bei1100°C
- Schnelle Abkühlung auf Raumtemperatur

Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante kann es vorgesehen sein, dass das Pulver als solches oder in Kombination mit vorzugsweise organischen Hilfsstoffen auf das Glaskeramik-Teil aufgetragen wird und dass nachfolgend der Einbrand des Borosilikatglases nach folgendem Temperaturprozess erfolgt:

- Aufheizen innerhalb von 38-50 Minuten von Raumtemperatur auf 750°C bis 850°C, vorzugsweise auf 790°C
- 14-30 Minuten Haltezeit bei 750°C bis 850°C, vorzugsweise bei 790°C
- Aufheizen innerhalb von 24- 30 Minuten von 750°C bis 850°C, vorzugsweise 790°C, auf 900°C-910°C
- 7-10 Minuten Haltezeit bei 900°C bis 910°C
- Abkühlen innerhalb von 10 Minuten bis 30 Minuten von 900°C bis 910°C auf 720°C bis 820°C, vorzugsweise innerhalb von 30 Minuten von 900°C auf 750°C oder. innerhalb von 10 Minuten von 910°C auf 800°C
- Schnelle Abkühlung auf Raumtemperatur

Das Borosilikatglas-Pulver wird gemäß dieser Verfahrensvariante auf ein bereits abschließend keramisiert vorliegendes Glaskeramik-Teil aufgetragen. Der zum Einbrand des Borosilikatglases vorgesehene Temperaturprozess muss demnach nicht den für eine geeignete Keramisierung erforderlichen Bedingungen folgen. Er kann entsprechend optimiert für die Ausbildung einer im Rahmen der Vorgaben rauen Oberfläche der Auflagefläche ausgelegt werden.
Vorzugsweise kann es vorgesehen sein, dass bei einem Einbrand des Borosilikatglases, vorzugsweise während einer Keramisierung des Glaskeramik-Teils, die Maximaltemperatur T_max höchstens zwei Minuten gehalten wird oder dass bevorzugt direkt nach Erreichen der Maximaltemperatur T_max gekühlt wird, ohne dass eine Haltezeit bei dieser Maximaltemperatur Tmax eingehalten wird und/oder dass eine Heizrate zur Erreichung der Maximaltemperatur T_max gefahren wird, die größer als 10 K/min ist und besonders bevorzugt zwischen 14 und 36 K/min liegt. Durch die geringe Verweilzeit bei der Maximaltemperatur T_max bzw. die vorzugsweise schnelle Aufheizzeit wird erreicht, dass die größeren Partikel bzw. Partikel-Agglomerate des Borosilikatglases verzögert und zumindest nicht vollständig aufschmelzen. Es bildet sich dadurch eine gewünscht raue Auflagefläche des plattenförmigen Gegenstandes aus.
Eine beidseitige Beschichtung des plattenförmigen Gegenstandes mit einer Schicht aus Borosilikatglas kann dadurch erfolgen, dass in einem ersten Beschichtungsprozess eine erste Seite des Glaskeramik-Teils oder des Vorprodukts des Glaskeramik-Teils mit dem Pulver aus Borosilikatglas beschichtet und in einem anschließenden ersten Temperaturprozess eingebrannt wird und dass nachfolgend eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite des Glaskeramik-Teils oder des Vorprodukts des Glaskeramik-Teils mit dem Pulver aus Borosilikatglas beschichtet und in einem weiteren Temperaturprozess eingebrannt wird. Beim Einbrennen des auf die erste Seite applizierten Borosilikatglases kann das Glaskeramik-Teil oder dessen Vorprodukt auf der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite abgelegt werden. Zum Einbrennen des auf die zweite Seite aufgebrachten Borosilikatglases kann das Glaskeramik-Teil oder dessen Vorprodukt dann auf die bereits beschichtete und eingebrannte erste Seite gelegt werden.
Besonders vorteilhaft kann es vorgesehen sein, dass während des ersten Temperaturprozesses die Keramisierung eines glasigen Vorproduktes in das Glaskeramik-Teil und gleichzeitig der Einbrand des auf die erste Seite des glasigen Vorproduktes aufgetragenen Borosilikatglases erfolgt und dass in dem weiteren Temperaturprozess der Einbrand des auf die zweite Seite des Glaskeramik-Teils aufgebrachten Borosilikatglases erfolgt oder dass während des ersten Temperaturprozesses die Keramisierung eines glasigen Vorproduktes in ein glaskeramisches Vorprodukt des Glaskeramik-Teils und gleichzeitig der Einbrand des auf der ersten Seite des glasigen Vorproduktes aufgetragenen Borosilikatglases erfolgt und dass in dem weiteren Temperaturprozess die Keramisierung des glaskeramischen Vorproduktes in das Glaskeramik-Teil und gleichzeitig der Einbrand des auf die zweite Seite des glaskeramischen Vorproduktes aufgebrachten Borosilikatglases erfolgt.
Es können so beidseitig beschichtete plattenförmige Gegenstände hergestellt werden. Der gleichzeitige Einbrand des Borosilikatglases während eines Keramisierungsschrittes führt zu niedrigen Herstellkosten des plattenförmigen Gegenstandes. Erfolgt einer der Einbrände des Borosilikatglases separat, so kann auf dieser Seite die Temperaturführung während des Einbrennens optimiert für die Ausbildung der Schicht aus Borosilikatglas mit der gewünschten Rauheit vorgesehen werden. Werden beispielsweise das Borosilikatglas auf der ersten Seite während eines Keramisierungsschrittes und das Borosilikatglas auf der zweiten Seite separat eingebrannt, so kann die geforderte Rauheit der Oberfläche auf der zweiten Seite eingestellt werden, während beispielsweise die erste Seite mit der bei der Keramisierung eingebrannten Schicht aus Borosilikatglas eine auf Grund der hohen Temperaturen geringere Rauheit aufweist. Die zweite Seite bildet dann die Auflagefläche, auf der der zu prozessierende Gegenstand bei der Verwendung des plattenförmigen Gegenstandes abgelegt wird. Die auf der gegenüberliegenden ersten Seite applizierte Schicht aus Borosilikatglas dient der Oberflächenversiegelung des Glaskeramik-Teils.
Sehr ebene plattenförmige Gegenstände können dadurch erhalten werden, dass zumindest die der Auflagefläche des plattenförmigen Gegenstandes zugewandte Oberfläche des Glaskeramik-Teils oder des Vorprodukts des Glaskeramik-Teils vor der Beschichtung spanend bearbeitet, insbesondere geschliffen und/oder poliert, wird.
Die Rauheit der Auflagefläche kann dadurch weiter beeinflusst werden, dass zumindest die der Auflagefläche des plattenförmigen Gegenstandes zugewandte Oberfläche des Glaskeramik-Teils oder des Vorprodukts des Glaskeramik-Teils vor der Beschichtung mittels Druckluftstrahlen mit festem Strahlmittel bearbeitet wird, vorzugsweise dass zumindest die der Auflagefläche des plattenförmigen Gegenstandes zugewandte Oberfläche des Glaskeramik-Teils oder des Vorprodukts des Glaskeramik-Teils vor der Beschichtung mittels Druckluftstrahlen mit Borosilikat-Partikeln als Strahlmittel bearbeitet wird. Durch die Beaufschlagung der Oberfläche mit einem Strahlmittel wird eine Mikrostrukturierung der Oberfläche erhalten. Diese überlagert der sich ausbildenden Oberflächenstruktur der Schicht aus Borosilikatglas, wodurch die erforderliche Rauheit der Auflagefläche erreicht wird.
Der vorgenannte plattenförmige Gegenstand lässt sich bevorzugt als Trägerplatte für mittels thermischer, chemischer und/oder physikalischer Fertigungsverfahren zu prozessierender Gegenstände, insbesondere in der Keramik-, Solar-, Halbleiter-, Elektronik- oder Pharmaindustrie verwenden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigeschlossenen Figuren näher erläutert. Dabei verweisen in den Figuren gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder entsprechende Elemente.
Es zeigen:

1 in einer schematischen, nicht maßstabsgetreuen seitlichen Schnittdarstellung einen plattenförmigen Gegenstand in Form eines plattenförmigen Trägers mit einer einseitigen Beschichtung,
2 den in 1 gezeigten plattenförmigen Gegenstand mit einer beidseitigen Beschichtung,
3 einen in 1 gekennzeichneten Bereich in einer vergrößerten Darstellung,
4 in einer schematischen Darstellung einen rechteckigen plattenförmigen Gegenstand in Form eines Trägers in einer Draufsicht,
5 in einer schematischen Darstellung einen kreisförmigen plattenförmigen Gegenstand in Form eines Träger in einer Draufsicht,
6 in einem Diagramm Tiefenprofile für das Element Bor einer Schicht aus Borosilikatglas,
7 in einem Diagramm Tiefenprofile für das Element Bor in einem Kalk-Natron-Glas,
8 in einem Diagramm Tiefenprofile für das Element Natrium in einem Kalk-Natron-Glas und
9 ein Weibulldiagramm zur Festigkeit von beschichteten und sandgestrahlten plattenförmigen Gegenständen.

1 zeigt in einer schematischen, nicht maßstabsgetreuen seitlichen Schnittdarstellung einen plattenförmigen Gegenstand in Form eines plattenförmigen Trägers 10 mit einer einseitigen Beschichtung (Schicht 30). Die Schicht 30 ist auf ein Glaskeramik-Teil 20 aufgebracht. Sie bildet dem Glaskeramik-Teil 20 abgewandt eine Auflagefläche 11 des plattenförmigen Trägers 10 aus. Die Schicht 30 ist aus Borosilikatglas gebildet. Dabei ist vorzugsweise ein Borosilikatglas mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 3,3* 10^-6/K verwendet, wie es beispielsweise von der Firma DWK Life Science unter dem Handelsnamen Duran^® vertrieben wird.
Die Dicke der Schicht 30 liegt in einem Bereich zwischen 1 µm und 20 µm, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 5 µm und 15 µm, besonders bevorzugt zwischen 7 µm und 12 µm. Sie ist damit deutlich geringer als die Dicke des Glaskeramik-Teils 20, welches vorliegend in einem Bereich zwischen 2 mm und 6 mm ausgebildet ist. In der nicht maßstäblichen Darstellung der 1 und auch der 2 ist die Schicht 30 gegenüber dem Glaskeramik-Teil 20 vergrößert dargestellt.
Ein mit III gekennzeichneter Bereich ist vergrößert in 3 gezeigt.
2 zeigt den in 1 gezeigten, plattenförmigen Gegenstand mit einer beidseitigen Beschichtung. Es ist denkbar, die Schicht 30 aus Borosilikatglas umlaufend und damit auch an den Kanten des Glaskeramik-Teils 20 anzuordnen. Durch die beidseitige Beschichtung bilden beide gegenüberliegenden Flächen des plattenförmigen Trägers 10 jeweils eine Auflagefläche 11 aus. Es ist allgemein auch möglich, dass die Kanten unbeschichtet bleiben oder nur ein Teil der Kanten des Gegenstands beschichtet vorliegt.
3 zeigt einen in 1 durch einen Kreis gekennzeichneten Bereich III in einer vergrößerten Darstellung. Dabei ist auch hier eine schematische, nicht maßstabsgetreue Prinzipdarstellung gewählt.
Wie 3 zu entnehmen ist, weist die aus der Schicht 30 aus Borosilikatglas gebildete Auflagefläche 11 eine vorteilhafte, vorzugsweise erfindungsgemäß eingebrachte Rauheit auf.
4 zeigt in einer schematischen Darstellung einen rechteckigen plattenförmigen Gegenstand in Form eines plattenförmigen Trägers 10 in einer Draufsicht und 5 in einer schematischen Darstellung einen kreisförmigen plattenförmigen Gegenstand in Form eines plattenförmigen Trägers 10 in einer Draufsicht. Dabei ist jeweils die Sicht auf die Auflagefläche 11 des Trägers 10 gewählt.
Plattenförmige Träger 10 entsprechend der 1 bis 5 werden zur Anwendung als Carrier oder Setterplatten in thermischen, physikalischen oder chemischen Fertigungsprozessen eingesetzt. Sie dienen dabei beispielsweise der Auflage von Substraten, welche flächig auf die Auflagefläche 11 des plattenförmigen Trägers 10 aufgelegt werden. Dabei können ein oder mehrere Substrate auf einem plattenförmigen Träger 10 angeordnet werden. Der plattenförmige Träger 10 wird dann, zusammen mit dem oder den aufgelegten Substraten, durch ein oder mehrere Fertigungsaggregate bewegt. Dabei werden die Substrate verschiedenen Fertigungsverfahren, beispielsweise chemischen oder physikalischen Beschichtungsverfahren, zugeführt. Häufig finden solche Verfahren unter definierten Atmosphären bei hohen und wechselnden Temperaturen statt. Die Umgebungsbedingungen können durch chemisch aggressive Stoffe geprägt sein. Der plattenförmige Träger 10 soll sich während der Fertigungsschritte möglichst passiv verhalten. Er soll keine unerwünschten Fremdstoffe in ein jeweiliges Fertigungsaggregat einbringen oder direkt auf das Substrat übertragen. Gleichzeitig sollen keine zur Fertigung verwendeten Stoffe, denen der plattenförmige Träger 10 während seines Einsatzes ausgesetzt ist, dessen Eigenschaften verändern.
Glaskeramiken, beispielsweise Lithium-Alumino-Silikat-Glaskeramiken (LAS-Glaskeramik), weisen bei einer hohen Temperaturbeständigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit eine hohe chemische Beständigkeit gegenüber aggressiven Chemikalien auf. Sie sind formstabil, in hoher Maßgenauigkeit insbesondere bezüglich ihrer Ebenheit herstellbar und weisen eine ausreichend hohe Festigkeit auf. Daher eignen sich Glaskeramiken für viele Fertigungsprozesse als Carrier bzw. Setterplatten.
Die äußere Form des plattenförmigen Trägers 10 kann an die jeweilige Aufgabe angepasst werden. So sind unterschiedliche Konturen, wie sie beispielhaft in 4 und 5 durch einen rechteckigen und einen kreisrunden plattenförmigen Träger 10 dargestellt sind, sowie unterschiedliche äußere Abmessungen und Materialstärken möglich.
Während eines Fertigungsprozesse wird ein plattenförmiger Träger 10 mit den darauf abgelegten Substraten mit wechselnden Geschwindigkeiten bewegt. Dabei ist es erforderlich, dass die aufgelegten Substrate durch die auftretenden Beschleunigungen und Verzögerungen nicht in ihrer Position bezogen auf den plattenförmigen Träger 10 verschoben werden. Dies gilt insbesondere, wenn mehrere Substrate auf einem plattenförmigen Träger 10 angeordnet sind und nicht übereinander rutschen dürfen oder wenn Substrate positionsgenau einem Fertigungsprozess zugeführt werden müssen. Bei hohen Beschleunigungen oder bei ungünstigen Werkstoffpaarungen kann es vorkommen, dass die Haftreibung zwischen einer Glaskeramik als Trägerplatte und einem aufliegenden Substrat nicht ausreicht, um das Substrat positionsgenau auf der Trägerplatte liegend durch den Fertigungsprozess zu bewegen.
Vorteilhaft ist es daher vorgesehen, das Glaskeramik-Teil 20 als tragendes und formgebendes Element des plattenförmigen Trägers 10 mit der Schicht 30 zu versehen, welche eine definierte Rauheit aufweist, wie dies schematisch in 3 gezeigt ist. Durch die raue Ausbildung der Auflagefläche 11 wird eine verbesserte Haftung zwischen dem plattenförmigen Träger 10 und einem aufgelegten Gegenstand, beispielsweise einem flächig aufgelegten Substrat, erreicht.
Dadurch kann der plattenförmige Träger 10 mit den aufgelegten Substraten mit schnell wechselnden Geschwindigkeiten durch eine Fertigungsanlage geführt werden, ohne dass die Substrate gegenüber dem plattenförmigen Träger 10 verrutschen. Gleichzeitig kann bei einer rauen Auflagefläche 11 eine verbesserte, gleichmäßige Erwärmung eines aufgelegten Substrats beobachtet werden.
Die Schicht 30 muss verschiedene Anforderungen erfüllen. Sie muss eine ausreichend hohe Temperaturstabilität aufweisen. Dabei muss. sie auch bei schnellen und hohen Temperaturwechseln eine gute Haftung zu dem Glaskeramik-Teil 20 gewährleisten. Die Rauheit und die Oberflächenbeschaffenheit der durch die Schicht 30 ausgebildeten Auflagefläche 11 müssen derart ausgebildet sein, dass eine ausreichend hohe Rutschhemmung für einen aufgelegten Gegenstand, insbesondere ein aufgelegtes Substrat, erreicht wird. Nach dem Fertigungsprozess muss eine leichte Entnahme des aufgelegten Gegenstands möglich sein. Der Gegenstand, insbesondere das Substrat, dürfen also nicht durch Adhäsion, Ankleben, Anschmelzen und dergleichen an der Auflagefläche 11 anhaften. Die Schicht 30 darf keine oder nur eine sehr geringe Porosität aufweisen, um beispielsweise eine Wasseradsorption oder die Adsorption sonstiger Fremdstoffe gering zu halten. Dies ist erforderlich, um kein Wasser bzw. Fremdstoffe unbeabsichtigt in den Fertigungsprozess einzuschleusen. Die Schicht 30 muss eine sehr hohe chemische Beständigkeit gegenüber Reaktivgassen während der vorgesehenen Fertigungsprozesse aufweisen. Dies gilt auch bei möglichen hohen Temperaturen von beispielsweise 600 °C. Während dieser Fertigungsprozesse dürfen keine Fremdstoffe aus der Schicht 30 ausgasen. Die Schicht 30 soll migrierende Ionen möglichst Puffern und eine Rückmigration aus der Schicht 30 verhindern. Sie soll weiterhin eine gute Abriebfestigkeit aufweisen, um den Eintrag von Fremdstoffen in den Fertigungsprozess durch Abrieb zu vermeiden. Nicht zuletzt soll die Schicht 30 eine gute Prozessierbarkeit aufweisen und möglichst in einem gemeinsamen Temperprozess zur Herstellung des Glaskeramik-Teils 20 mit einbrennbar sein, um die Fertigungskosten möglichst gering zu halten.
Diese Eigenschaften der Schicht 30 werden vorteilhaft dadurch erreicht, dass die Schicht 30 aus einem Borosilikatglas gebildet ist. Borosilikatglas weist eine hohe thermische und chemische Beständigkeit auf. Die Schicht 30 aus Borosilikatglas kann porenfrei hergestellt werden. Ihr thermischer Ausdehnungskoeffizient ist mit beispielsweise 3,3*10^-6 /K sehr gering, so dass bei gleichzeitig geringen Schichtdicken auch bei schnellen, hohen Temperaturwechseln keine zu hohen mechanischen Spannungen in die Schicht oder das darunter liegende Glaskeramik-Teil induziert werden, welche in Folge zu Rissen und Ausmuschelungen von Teilen der Schicht und des Glaskeramikmaterials führen würden.
Vorteilhaft weist die Schicht 30 an der Auflagefläche eine mittlere Rauheit Ra in einem Bereich zwischen 0,7µm und 4,5µm, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,7µm und 1,3µm, und eine gemittelte Rautiefe Rz in einem Bereich zwischen 2,0µm und 45µm, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 6,0µm und 41µm auf. Die Werte sind dabei beispielsweise mittels einer taktilen Messung bestimmte. Bei einer derart ausgebildeten Auflagefläche 11 wird eine gute Haftung zwischen dem plattenförmigen Träger 10 und einem aufgelegten Gegenstand, insbesondere einem aufgelegten Substrat, erreicht. Die mittlere Rauheit Ra gibt den mittleren Abstand eines Messpunktes auf der Oberfläche zu einer Mittellinie an, welche innerhalb der Bezugsstrecke das vorliegende Profil derart schneidet, dass die Summe der Profilabweichungen, bezogen auf die Mittellinie, minimal ist. Zur Bestimmung der gemittelten Rautiefe Rz wird für sieben Messstrecken eine Differenz aus einem maximalen und einem minimalen Wert eines gemessenen Profils bestimmt. Aus den so erhaltenen Differenzen wird für die mittleren fünf Messstrecken der Mittelwert als gemittelte Rautiefe Rz ermittelt.

In der nachfolgenden Tabelle sind vorteilhafte Rauigkeiten der Auflagefläche 11 zusammengestellt. Die mittlere Rauheit Ra und die gemittelte Rautiefe Rz wurden mittels mit einem Messgerät MarSurf M300 und RD18 der Fa. Mahr bei einer Messstrecke von 17,5 mm, Messkraft 0,00075 N und einer Tastspitze von 2 µm vorwiegend an Grenzproben ermittelt:

	Bereich		Niedriqe Rauigkeiten				Höhere Rauigkeiten
			Bevorzugt		Besonders bevorzugt		Bevorzugt		Besonders bevorzugt
	von	bis	von	bis	von	bis	von	bis	von	bis
Ra [µm]	0,7	4,5	0,7	2,4	1,2	1,9	2,4	4,5	2,9	4,0
Rz [µm]	2	45	2	18	6	14	18	45	22	41
	Bereich		Bevorzugter Bereich
Rz/Ra	3	15	5	10

Die in den ersten beiden Spalten angegebenen Bereiche umfassen die nachfolgend angegebenen Bereiche mit niedrigen und höheren Rauigkeiten. Die niedrigeren Rauigkeiten sind notwendig, um ein Verrutschen eines aufgelegten Substrats auf dem plattenförmigen Gegenstand während eines Fertigungsprozesses, bei dem der plattenförmige Gegenstand und das darauf liegende Substrat bewegt werden, zu vermeiden. Die Untergrenze ergibt sich daraus, dass bei einer unbehandelten Oberfläche ein aufgelegtes Glas auf dem Substrat nicht anhaftet.
Im Bereich höherer Rauigkeiten wird zum einen das Verrutschen eines aufgelegten Substrates vermieden. Zum anderen ergibt sich eine verbesserte, gleichmäßige Erwärmung eines auf den plattenförmigen Gegenstand aufgelegten Substrates. Eine homogene Temperaturverteilung über das Substrat ist für viele Anwendungen eine grundlegende Voraussetzung.
Wie sich in Versuchen gezeigt hat, steht neben den absoluten Werten der mittleren Rauheit Ra und der gemittelten Rautiefe Rz insbesondere deren Verhältnis in Korrelation zu der erhaltenen Haftreibung zwischen der Auflagefläche 11 und dem aufgelegten Gegenstand. Eine gute Haftreibung und auch Gleitreibung wird erreicht, wenn das Verhältnis von Rz zu Ra in einem Bereich zwischen 3 und 15, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 5 und 10, liegt.
Wie sich überraschenderweise gezeigt hat, kann eine solche raue Oberfläche dann hergestellt werden, wenn die Schicht 30 aus Borosilikatglas aus einem Borosilikatglaspulver hergestellt wird, welches eine Partikelgröße D50 in einem Bereich zwischen 3,5µm und 12µm und eine Partikelgröße D90 in einem Bereich zwischen 5µm und 45µm aufweist. Nach vorliegender Auffassung der Erfinder werden größere Partikel bzw. Partikel-Agglomerate gegenüber kleineren Partikeln verzögert aufgeschmolzen. Dies gilt insbesondere bei Einbrenntemperaturen, welche nur wenig über dem Erweichungspunkt des verwendeten Borosilikatglases liegen oder bei kurzen Verweilzeiten bei höheren Temperaturen. Es bildet sich so eine raue Oberfläche aus mit Erhebungen im Bereich der verzögert aufgeschmolzenen Partikel bzw. Agglomerate.
Eine besonders genaue Einstellung der Rauigkeit der Auflagefläche 11 kann erreicht werden, wenn ein Borosilikatglaspulver mit einer bimodalen Partikelgrößenverteilung verwendet wird. Gute Haftreibungen zwischen der Auflagefläche 11 und dem aufgestellten Gegenstand werden erreicht, wenn ein erster Pulveranteil mit einer Partikelgröße D50 in einem Bereich zwischen 2µm und 7µm und einer Partikelgröße D90 in einem Bereich zwischen 3µm und 20µm mit einem zweiten Pulveranteil mit einer Partikelgröße D50 in einem Bereich zwischen 12µm und 25µm und einer Partikelgröße D90 in einem Bereich zwischen 15µm und 50µm gemischt und eingebrannt werden.
Geeignete Korngrößenverteilungen zur mono- und bimodalen Partikelgrößenverteilung sind in der nachfolgenden Tabelle 1 und geeignete Dicken der Schicht aus Borosilikatglas in der Tabelle 2 zusammengefasst. Tabelle 1

Größe Bereich

von bis

monomodal D50 [µm] 3,5 12

D90 [µm] 5 45

Bimodal/Pulver fein D50 [µm] 2 7

D90 [µm] 3 20

Bimodal/Pulver qrob D50 [µm] 12 25

D90 [µm] 15 50

Tabelle 2

Bereich Bevorzugt Besonders bevorzugt

von bis von bis von bis

Schichtdicke [µm] 1 20 5 15 7 12
In einer einfachen Ausgestaltung einer bevorzugten Ausführungsform wird zunächst das Glaskeramik-Teil hergestellt. Dieses ist bevorzugt als Lithium-Alumino-Silikat-Glaskeramik ausgebildet. Durch das gewählte Herstellungsverfahren kann das Glaskeramik-Teil 20 Hochquarzmischkristall als vorherrschende Kristallphase aufweisen, welche zum Rand des Glaskeramik-Teils 20 hin in eine amorphe Randschicht übergeht. Es ist auch denkbar, ein Glaskeramik-Teil 20 mit Keatit als vorherrschender Kristallphase zu verwenden. Ebenfalls kann eine Glaskeramik verwendet sein, welche in ihrem Zentrum einen Bereich mit überwiegend Keatitmischkristall aufweist, welcher zum Rand des Glaskeramik-Teils 20 hin in einen Bereich mit Hochquarzmischkristall als vorherrschender Phase und nachfolgend in einen glasigen Bereich übergeht. Der kristalline Aufbau des Glaskeramik-Teils 20 wird durch dessen chemische Zusammensetzung und dem gewählten Temperaturverlauf beim Keramisieren vorgegeben. Auf das Glaskeramik-Bauteil 20 wird das Borosilikatglaspulver appliziert. Dieses kann dazu mit vorzugsweise organischen Hilfsmitteln versetzt sein und mittels einem Flüssigbeschichtungsverfahren auf das Glaskeramik-Bauteil 20 aufgetragen werden. Die Beschichtung erfolgt zunächst auf einer Seite des Glaskeramik-Bauteils 20. Anschließend wird in einem separaten Temperaturprozess das Borosilikatglaspulver aufgeschmolzen und eingebrannt. Es wird so ein einseitig beschichteter, plattenförmiger Träger 10 erhalten, wie dieser in 1 dargestellt ist. In einem weiteren Fertigungsschritt kann auch auf die gegenüberliegende Seite des Glaskeramik-Bauteils 20 das Borosilikatglaspulver oder der daraus hergestellte Glasfluss aufgetragen und eingebrannt werden. Auf diese Weise wird ein plattenförmiger Träger 10 mit zwei rauen Auflageflächen 11 erhalten. Der plattenförmige Träger 10 kann so vorteilhaft beidseitig verwendet werden.
Es ist auch denkbar, zumindest einen Einbrand des Borosilikatglases während eines Keramisierungsvorgangs zur Herstellung des Glaskeramik-Teils 20 durchzuführen. Dazu wird das Borosilikatglaspulver oder der daraus hergestellte Glasfluss auf ein glasiges oder glaskeramisches Vorprodukt des Glaskeramik-Teils 20 aufgetragen und während der Keramisierung eingebrannt. Ausgehend von einem glasigen Vorprodukt kann in einem Keramisierungsverfahren ein Glaskeramik-Teil 20 mit vorwiegend Hochquarzmischkristallen hergestellt werden. Es ist auch möglich und bekannt, in einer kombinierten Temperaturbehandlung, ausgehend von einem glasigen Vorprodukt, zunächst vorwiegend Hochquarzmischkristalle herzustellen, welche nachfolgend zumindest anteilig in Keatitmischkristalle umgewandelt werden. Es können so Glaskeramik-Teile 20 mit unterschiedlichen und an die jeweilige Ausführungsform angepassten Eigenschaften hergestellt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Glaskeramik-Teil als LAS-Glaskeramik eine nachfolgende Zusammensetzung auf. Die Angaben erfolgen in Gewichtsprozent auf Oxidbasis:

Li₂O	2,2 - 5,5
Na₂O	0-3,0
K₂O	0-3,0
Na₂O+K₂O	0-4,0
MgO	0-3,0
CaO	0-2,5
SrO	0-2,0
BaO	0-4
ZnO	0-4
Al₂O₃	17-27
SiO₂	55 - 75
TiO₂	1 - 5,5
ZrO₂	0-3,0
SnO₂	0-0,6
B₂O₃	0-2,0
TiO₂+ZrO₂	2,0 - 6,0
P₂O₅	0-8,0,
Nd₂O₃	0-0,4,

sowie ggf. mit Zusätzen chemischer Läutermittel wie As₂O₃, Sb₂O₃, CeO₂ und Sulfat-, Halogenidverbindungen in Gesamtgehalten bis zu 2 Gew.-% und ggf. im Falle der transparent eingefärbten Glaskeramik dunkle Einfärbung durch einen Zusatz von färbender Komponenten, wie V-, Mo-, Cr-, Mn-, Fe-, Co-, Cu-, Ni-, Se-, S-Verbindungen in Gehalten bis zu 1,5 Gew.-%.

Zur Keramisierung und zum gleichzeitigen Einbrand der Schicht 30 aus Borosilikatglas ist in einer Ausführungsvariante ein Keramisierungsprogramm vorgesehen, bei dem die Maximaltemperatur Tmax höchstens zwei Minuten gehalten wird oder wobei bevorzugt direkt nach Erreichen der Maximaltemperatur Tmax gekühlt wird. Dabei wird bevorzugt eine Heizrate zur Erreichung der Maximaltemperatur Tmax gefahren, die größer als 10 K/min ist und bevorzugt zwischen 14 und 36 K/min liegt. Durch die schnelle Aufheizzeit und die kurze Verweilzeit bei der Maximaltemperatur Tmax wird erreicht, dass die größeren Partikel bzw. Agglomerate des Borosilikatglaspulvers nicht oder nicht vollständig aufgeschmolzen werden und sich die gewünschte raue Oberfläche der Auflagefläche 11 ausbildet.
Eine mögliche Ausführungsvariante der Schicht 30 aus Borosilikatglas besteht aus:

SiO₂ 81 Gew.-%

B₂O₃ 13 Gew.-%

Al₂O₃ 2 Gew.-%

Na₂O 3,5 Gew.-%

K₂O 0,5 Gew.-%
In Abhängigkeit von den Korngrößen des Glaspulvers, welche die Grundrauheit der Schicht 30 aus Borosilikatglas festlegen, führen eine geringe Maximaltemperatur T_max und/oder eine kurze Haltezeit bei der Maximaltemperatur T_max beim Einbrennen der Schicht 30 aus Borosilikatglas zu hohen Werten für die gemittelte Rautiefe Rz. Entsprechend führen eine hohe Maximaltemperatur Tmax und/oder eine lange Haltezeit bei der Maximaltemperatur Tmax beim Einbrennen der Schicht 30 aus Borosilikatglas zu niedrigen Werten für die gemittelte Rautiefe Rz. Wesentlich hierbei sind der Erweichungspunkt Ew und der Verarbeitungspunkt Va des verwendeten Borosilikatglases. Beim Verarbeitungspunkt Va weist das Glas eine Viskosität von 10⁴ dPas auf, während die Viskosität des Glases am Erweichungspunkt Ew 10^7,6 dPas beträgt. Die Maximaltemperatur T_max beim Einbrennen der Schicht 30 aus Borosilikatglas ist so zu wählen, dass sie zwischen dem Erweichungspunkt Ew und dem Verarbeitungspunkt Va des Borosilikatglases liegt. $Ew < T_{max} < Va$
Die Maximaltemperatur T_max muss über dem Erweichungspunkt Ew liegen, da ansonsten die Schicht 30 aus Borosilikatglas keine Haftung zu dem Glaskeramik-Teil 20 ausbildet. Liegt die Maximaltemperatur Tmax beim Einbrennen der Schicht 30 aus Borosilikatglas in der Nähe des Verarbeitungspunktes Va, so ergibt sich bei ansonsten gleichen Prozessbedingungen (Haltezeiten, Korngrößenverteilung und Zusammensetzung des Glaspulvers) eine geringe Rauheit der Schicht. Bei einem größeren Abstand zwischen der Maximaltemperatur Tmax und dem Verarbeitungspunkt Va steigt die Rauheit.
Eine gute Haftung der Schicht 30 aus Borosilikatglas auf dem Glaskeramik-Teil 20 wird erreicht, wenn die Maximaltemperatur T_max 50°C bis 450°C, bevorzugt 70°C bis 400°C, besonders bevorzugt 100°C bis 350°C, höher als der Erweichungspunkt Ew des Borosilikatglases liegt.
Die Rauheit der Auflagefläche 11 liegt in dem geforderten Bereich, wenn die Maximaltemperatur T_max 50°C bis 450°C, bevorzugt 100°C bis 400°C, besonders bevorzugt 150°C bis 350°C niedriger als der Verarbeitungspunkt Va des Borosilikatglases gewählt ist.
Vorzugsweise eignen sich lange Borosilikatgläser, welche einen großen Temperaturabstand zwischen ihrem Erweichungspunkt Ew und ihrer Verarbeitungstemperatur Va aufweisen, für die Herstellung der Schicht 30 aus Borosilikatglas. Solche langen Gläser weisen den Vorteil auf, dass geringe Prozessschwankungen keinen oder nur einen geringen Einfluss auf die gemittelte Rautiefe Rz und die mittlere Rauheit Ra der erhaltenen Schicht 30 haben.
6 zeigt in einem Diagramm Tiefenprofile für das Element Bor einer Schicht 30 aus Borosilikatglas. Dazu sind ein erstes Bor-Tiefenprofil 42 und ein zweites Bor-Tiefenprofil 43 gegenüber einer Tiefenachse 40 und einer Intensitätsachse 41 aufgetragen.
Die in 6 sowie den 7 und 8 gezeigten Tiefenprofile wurden mittels ToF-SIMS (Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry) aufgenommen. Dabei bildet eine ausgehend von einer Oberfläche in verschiedenen Tiefen gemessene Intensität ein Maß für einen dort vorliegenden Anteil eines jeweils nachgewiesenen Elements. Die Messwerte der Kurven sind Punkt für Punkt auf eine jeweilige Gesamtintensität normiert (Point-to-Point Normalization), um die Vergleichbarkeit der Kurven zu erhöhen.
Die in 6 dargestellten Bor-Tiefenprofile 42, 43 sind an einer Referenz-Glaskeramik mit einer Schicht 30 aus Borosilikatglas (erstes Bor-Tiefenprofil 42) und einer gleichartigen, aber über 300h bei 650°C getemperten Glaskeramik mit einer Schicht 30 aus Borosilikatglas (zweites Bor-Tiefenprofil 43) aufgenommen. Dabei wurde jeweils der Konzentrationsverlauf von B⁺ in der Borosilikatglasschicht in Abhängigkeit von der Tiefe gemessen. Die Temperung bewirkt oberflächennah eine Abnahme und zu größeren Tiefen hin eine Zunahme der B⁺-Intensität. Die B⁺-Verläufe der Schichten 30 aus Borosilikatglas auf der Referenz-Glaskeramik und der bei 650°C über 300h getemperten Glaskeramik zeigen jedoch keine gravierenden Unterschiede. Somit ist davon auszugehen, dass relativ wenig Bor aus der Schicht 30 aus Borosilikatglas abdampft. Eine Verunreinigung der Atmosphäre in einem Fertigungsaggregat, in dem der plattenförmige Träger 10 verwendet wird, durch abdampfendes Bor ist demnach nicht zu erwarten.
7 zeigt in einem Diagramm Tiefenprofile für das Element Bor in einem Kalk-Natron-Glas. Ein drittes Bor-Tiefenprofil 44 ist an einem nicht behandelten Kalk-Natron-Glas als Referenz aufgenommen. Das vierte Bor-Tiefenprofil 45 zeigt den B⁺-Tiefenverlauf an einer Kalk-Natron-Glasprobe, welche während einer Temperung bei 650°C über 100h auf einem plattenförmigen Träger 10 mit einer aufgebrachten Schicht 30 aus Borosilikatglas gelagert wurde. Das fünfte Bor-Tiefenprofil 46 wurde an einem Kalk-Natron-Glas nach einer Lagerung bei 650°C über 300h auf einem mit einem Borosilikatglas beschichteten plattenförmigen Träger 10 gemessen. Der Versuch stellt nach, ob Bor aus der Schicht 30 aus Borosilikatglas während des Einsatzes des plattenförmigen Trägers 10 aus der Schicht 30 in ein aufgelegtes Substrat, das vorliegend durch ein häufig verwendetes Kalk-Natron-Glas gebildet ist, eindiffundiert.
Nur in den ersten Monolagen der getemperten Kalk-Natron-Glasproben ist ein erhöhtes B⁺-Signal erkennbar, wobei die Intensität mit der Dauer der Temperung ansteigt. Unter Berücksichtigung der im Vergleich zu üblichen Fertigungsprozessen sehr langen Lagerung der Proben auf der Borosilikatglasschicht ist davon auszugehen, dass keine nennenswerte Einlagerung von Bor in ein auf den plattenförmigen Träger 10 aufgelegtes Substrat erfolgt.
8 zeigt in einem Diagramm Tiefenprofile für das Element Natrium in einem Kalk-Natron-Glas. Auch hier wurden Kalk-Natron-Gläser bei 650°C für 100h (zweites Natrium-Tiefenprofil 48) und für 300h (drittes Natrium-Tiefenprofil 49) auf einen mit Borosilikatglas beschichteten plattenförmigen Träger 10 aufgelegt und im Anschluss das Tiefenprofil für Na⁺ im Vergleich zu einer nicht getemperten Referenzprobe (erstes Natrium-Tiefenprofil 47) bestimmt. Es zeigt sich durch die Lagerung auf dem plattenförmigen Träger 10 bei hohen Temperaturen eine oberflächennahe Verarmung von Natrium im Vergleich zu der untersuchten Referenzprobe. Es ist demnach nicht von einer Alkalimigration in ein auf den plattenförmigen Träger 10 aufgelegtes Substrat auszugehen.
Die Schicht 30 aus Borosilikatglas bildet entsprechend dieser Analysen eine gute Pufferschicht, welche den Austausch von Stoffen zwischen der Glaskeramik und einem auf den plattenförmigen Träger 10 aufgelegten Substrat blockiert bzw. gering hält.
9 zeigt ein Weibulldiagramm zur Biegefestigkeit von beschichteten und sandgestrahlten plattenförmigen Gegenständen. Dazu Messpunkte 52, 54 von Biegefestigkeitsmessungen gegenüber einer logarithmisch unterteilten Ordinate 50 und einer logarithmisch unterteilten Abszisse 51 dargestellt. Entlang der Ordinate 50 ist eine Ausfallwahrscheinlichkeit und entlang der Abszisse 51 eine Biegefestigkeit aufgetragen. Aus den ersten Messpunkten 52 ist eine erste Regressionsgerade 53 und aus den zweiten Messpunkten 54 eine zweite Regressionsgerade 55 gebildet.
Die ersten Messpunkte 52 und die zugeordnete erste Regressionsgerade 53 wurden an plattenförmigen Gegenständen, deren Oberfläche mittels Druckluftstrahlen mit festem Strahlmittel aufgeraut wurde, ermittelt. Die zweiten Messpunkte 54 mit der daraus gewonnenen, zweiten Regressionsgeraden 54 wurden an plattenförmigen Gegenständen gemessen, deren raue Auflagefläche 11 jeweils durch eine Schicht 30 aus Borosilikatglas gebildet ist. Bei den Proben waren auf beiden Seiten und damit auch auf der zugbelasteten Seite raue Oberflächen vorgesehen.
Wie dem Diagramm zu entnehmen ist, weisen plattenförmige Gegenstände, insbesondere plattenförmige Träger 10, deren Auflagefläche 11 durch eine raue Schicht 30 aus Borosilikatglas gebildet ist, eine signifikant höhere Biegefestigkeit auf als die Vergleichsproben, deren Rauheit mittels Druckluftstrahlen mit festem Strahlmittel erzeugt wurde.
Bezugszeichenliste

10: plattenförmiger Träger
11: Auflagefläche
20: Glaskeramik-Teil
30: Schicht
40: Tiefenachse
41: Intensitätsachse
42: erstes Bor-Tiefenprofil
43: zweites Bor-Tiefenprofil
44: drittes Bor-Tiefenprofil
45: viertes Bor-Tiefenprofil
46: fünftes Bor-Tiefenprofil
47: erstes Natrium-Tiefenprofil
48: zweites Natrium-Tiefenprofil
49: drittes Natrium-Tiefenprofil
50: Ordinate
51: Abszisse
52: erste Messpunkte
53: erste Regressionsgerade
54: zweite Messpunkte
55: zweite Regressionsgerade

Claims

Plattenförmiger Gegenstand, umfassend ein Glaskeramik-Teil (20), mit zumindest einer Auflagefläche (11) zur Auflage eines zu prozessierenden Gegenstandes, wobei zumindest die Auflagefläche (11) des plattenförmigen Gegenstandes aus einer homogenen Schicht (30) aus mit dem Glaskeramik-Teil (20) verbundenen Borosilikatglas gebildet ist und die Schicht (30) eine mittels einer taktilen Messung bestimmte mittlere Rauheit Ra in einem Bereich zwischen 0,7µm und 4,5µm und eine mittels einer taktilen Messung bestimmte gemittelte Rautiefe Rz in einem Bereich zwischen 2,0µm und 45µm aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Rz zu Ra der Schicht (30) in einem Bereich zwischen 3 und 15 liegt.
Plattenförmiger Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Rz zu Ra der Schicht (30) in einem Bereich zwischen 5 und 10 liegt.
Plattenförmiger Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die der Auflagefläche (11) gegenüberliegende Fläche und/oder die Kanten des plattenförmigen Gegenstandes entsprechend der Auflagefläche (11) beschichtet sind.
Plattenförmiger Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (30) aus einem Pulver aus Borosilikatglas mit einer Partikelgröße D50 in einem Bereich zwischen 3,5µm und 12µm und einer Partikelgröße D90 in einem Bereich zwischen 5µm und 45µm hergestellt ist.
Plattenförmiger Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (30) aus einer Mischung von zumindest zwei Pulveranteilen aus Borosilikatglas mit unterschiedlicher Körnung hergestellt ist, dass ein erster Pulveranteil eine Partikelgröße D50 in einem Bereich zwischen 2µm und 7µm und einer Partikelgröße D90 in einem Bereich zwischen 3µm und 20µm aufweist und dass ein zweiter Pulveranteil eine Partikelgröße D50 in einem Bereich zwischen 12µm und 25µm und einer Partikelgröße D90 in einem Bereich zwischen 15µm und 50µm aufweist.
Plattenförmiger Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Schicht (30) aus Borosilikatglas in einem Bereich zwischen 1µm und 20µm liegt.
Plattenförmiger Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient der Schicht (30) aus Borosilikatglas kleiner 4,5* 10^-6/K ist.
Plattenförmiger Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen dem Verarbeitungspunkt Va und dem Erweichungspunkt Ew des Borosilikatglases der Schicht (30) größer als 300°C, ist.
Plattenförmiger Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Glaskeramik-Teil (20) aus einer Aluminosilikat-Glaskeramik gebildet ist und dass der Wassergehalt der Aluminosilikat-Glaskeramik zumindest 0,04 Mol pro Liter Glaskeramikvolumen beträgt, gemessen mit Transmissionsspektroskopie, und/oder dass der Gehalt an Na₂O und K₂O in der Aluminosilikat-Glaskeramik in Summe höchstens ein Gewichtsprozent beträgt.
Plattenförmiger Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Glaskeramik-Teil (20) an seiner äußeren und an seiner der Schicht (30) aus Borosilikatglas zugewandten Oberfläche ein amorphes Gefüge mit einem Kristallit-Gehalt von maximal 10 Volumenprozent aufweist und dass das Glaskeramik-Teil (20) nach innen an das amorphe Gefüge angrenzend ein Gefüge mit einem überwiegenden Anteil an Hochquarz-Mischkristall aufweist oder dass das Glaskeramik-Teil (20) zum Inneren des Glaskeramik-Teils (20) hin an das amorphe Gefüge angrenzend ein Gefüge mit einem überwiegenden Anteil an Hochquarz-Mischkristall und daran zum Inneren des Glaskeramik-Teils (20) hin anschließend ein Gefüge mit einem überwiegenden Anteil an Keatit-Mischkristall aufweist oder das Glaskeramik-Teil (20) nach innen an das amorphe Gefüge angrenzend ein Gefüge mit einem überwiegenden Anteil an Keatit-Mischkristall aufweist.
Plattenförmiger Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der plattenförmige Gegenstand eine mittlere Biegefestigkeit von mindestens 60MPa aufweist, gemessen mit der Doppelringmethode nach EN 1288 Teil 5 (R45).
Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Gegenstandes mit einem Glaskeramik-Teil (20), mit zumindest einer Auflagefläche (11) zur Auflage eines zu prozessierenden Gegenstandes, wobei das Glaskeramik-Teil (20) durch Keramisieren aus einem glasigen Vorprodukt oder aus einem glaskeramischen Vorprodukt hergestellt wird, wobei ein Pulver aus Borosilikatglas mit einer Partikelgröße D50 in einem Bereich zwischen 3,5µm und 12µm und einer Partikelgröße D90 in einem Bereich zwischen 5µm und 45µm gemahlen wird, das Pulver als solches oder in Kombination mit Hilfsstoffen auf zumindest eine die Auflagefläche (11) bildende Seite des Glaskeramik-Teils (20) oder eines Vorprodukts des Glaskeramik-Teils (20) aufgebracht wird und das Glaskeramik-Teil (20) oder das Vorprodukt des Glaskeramik-Teils (20) zusammen mit dem aufgetragenen Pulver aus Borosilikatglas über den Erweichungspunkt des Borosilikatglases auf eine Maximaltemperatur Tmax erwärmt und das Borosilikatglas eingebrannt wird, derart, dass die Schicht (30) eine mittels einer taktilen Messung bestimmte mittlere Rauheit Ra in einem Bereich zwischen 0,7µm und 4,5µm und eine mittels einer taktilen Messung bestimmte gemittelte Rautiefe Rz in einem Bereich zwischen 2,0µm und 45µm aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Rz zu Ra der Schicht (30) in einem Bereich zwischen 3 und 15 liegt.
Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Gegenstandes mit einem Glaskeramik-Teil (20), mit zumindest einer Auflagefläche (11) zur Auflage eines zu prozessierenden Gegenstandes, wobei das Glaskeramik-Teil (20) durch Keramisieren aus einem glasigen Vorprodukt oder aus einem glaskeramischen Vorprodukt hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Pulveranteil mit einer Partikelgröße D50 in einem Bereich zwischen 2µm und 7µm und einer Partikelgröße D90 in einem Bereich zwischen 3µm und 20µm gemahlen wird, dass ein zweiter Pulveranteil mit einer Partikelgröße D50 in einem Bereich zwischen 12µm und 25µm und einer Partikelgröße D90 in einem Bereich zwischen 15µm und 50µm gemahlen wird, dass die Pulveranteile gemischt und als solche oder in Kombination mit Hilfsstoffen auf zumindest eine die Auflagefläche (11) bildende Seite des Glaskeramik-Teils (20) oder des Vorprodukts des Glaskeramik-Teils (20) aufgebracht werden und dass das Glaskeramik-Teil (20) oder das Vorprodukt des Glaskeramik-Teils (20) zusammen mit dem aufgetragenen Pulver aus Borosilikatglas über den Erweichungspunkt des Borosilikatglases erwärmt und das Borosilikatglas eingebrannt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Glaskeramik-Teil (20) oder das Vorprodukt des Glaskeramik-Teils (20) zusammen mit dem aufgetragenen Pulver aus Borosilikatglas auf eine Maximaltemperatur Tmax erwärmt wird, die niedriger als der Verarbeitungspunkt Va des Borosilikatglases ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Glaskeramik-Teil (20) oder das Vorprodukt des Glaskeramik-Teils (20) zusammen mit dem aufgetragenen Pulver aus Borosilikatglas auf eine Maximaltemperatur Tmax erwärmt wird, die 50°C bis 450°C höher als der Erweichungspunkt Ew des Borosilikatglases ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Glaskeramik-Teil (20) oder das Vorprodukt des Glaskeramik-Teils (20) zusammen mit dem aufgetragenen Pulver aus Borosilikatglas auf eine Maximaltemperatur Tmax erwärmt wird, die 50°C bis 450°C niedriger als der Verarbeitungspunkt Va des Borosilikatglases ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver als solches oder in Kombination mit Hilfsstoffen auf ein Grünglas als glasiges Vorprodukt des Glaskeramik-Teils (20) aufgetragen wird und dass das Borosilikatglas bei einem Keramisierungsprozess zur Umwandlung des Grünglases in das Glaskeramik-Teil (20) oder ein glaskeramisches Vorprodukt des Glaskeramik-Teils (20) eingebrannt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramisierung des Grünglases und der gleichzeitige Einbrand des Borosilikatglases nach folgendem Temperaturprozess erfolgt: - Aufheizen innerhalb von 33-50 Minuten von Raumtemperatur auf 750°C bis 850°C, - 14-30 Minuten Haltezeit bei 750°C bis 850°C, - Aufheizen innerhalb von 24- 30 Minuten von 750°C bis 850°C auf 900°C bis 1200°C (Maximaltemperatur), - 7-10 Minuten Haltezeit bei Maximaltemperatur - Abkühlen innerhalb von 10 Minuten bis 30 Minuten von 900°C-1200 °C auf 720°C bis 820°C, - Schnelle Abkühlung auf Raumtemperatur oder dass die Keramisierung des Grünglases und der gleichzeitige Einbrand des Borosilikatglases nach folgendem Temperaturprozess erfolgt: - Aufheizen innerhalb von 33-50 Minuten von Raumtemperatur auf 750°C bis 850°C, - 14-30 Minuten Haltezeit bei 750°C bis 850°C, - Aufheizen innerhalb von 24-30 Minuten von 750°C bis 850°C auf 900°C-910°C - 7-10 Minuten Haltezeit bei 900°C-910°C - Abkühlen innerhalb von 10 Minuten bis 30 Minuten von 900°C bis 910°C auf 720°C bis 820°C, - Schnelle Abkühlung auf Raumtemperatur.
Verfahren einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver als solches oder in Kombination mit Hilfsstoffen auf das glaskeramische Vorprodukt des Glaskeramik-Teils (20) aufgetragen wird und dass das Borosilikatglas bei einem Keramisierungsprozess zur Umwandlung des glaskeramischen Vorprodukts in das Glaskeramik-Teil (20) eingebrannt wird, wobei eine erste Kristall-Phase des glaskeramischen Vorproduktes in eine zweite Kristall-Phase des Glaskeramik-Teils (20) weiter keramisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramisierung des glaskeramischen Vorproduktes und der gleichzeitige Einbrand des Borosilikatglases nach folgendem Temperaturprozess erfolgt: - Aufheizen innerhalb von 30 bis 40 Minuten, von Raumtemperatur auf 750°C bis 850°C, - 20 bis 50 Minuten Haltezeit bei 750°C bis 850°C, - Aufheizen innerhalb von 25 Minuten bis 35 Minuten von 750°C bis 850°C, auf 1050°C bis 1150°C, - 5 bis 15 Minuten Haltezeit bei 1050°C bis 1150°C, - Schnelle Abkühlung auf Raumtemperatur
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver als solches oder in Kombination mit Hilfsstoffen auf das Glaskeramik-Teil (20) aufgetragen wird und dass nachfolgend der Einbrand des Borosilikatglases nach folgendem Temperaturprozess erfolgt: - Aufheizen innerhalb von 33-50 Minuten von Raumtemperatur auf 750°C bis 850°C, - 14-30 Minuten Haltezeit bei 750°C bis 850°C, - Aufheizen innerhalb von 24- 30 Minuten von 750°C bis 850°C auf 900°C-910°C - 7-10 Minuten Haltezeit bei 900°C bis 910°C - Abkühlen innerhalb von 10 Minuten bis 30 Minuten von 900°C bis 910°C auf 720°C bis 820°C, - Schnelle Abkühlung auf Raumtemperatur.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Einbrand des Borosilikatglases die Maximaltemperatur T_max höchstens zwei Minuten gehalten wird oder dass gekühlt wird, ohne dass eine Haltezeit bei dieser Maximaltemperatur T_max eingehalten wird, und/oder dass eine Heizrate zur Erreichung der Maximaltemperatur T_max gefahren wird, die größer als 10 K/min ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Beschichtungsprozess eine erste Seite des Glaskeramik-Teils (20) oder des Vorprodukts des Glaskeramik-Teils (20) mit dem Pulver aus Borosilikatglas beschichtet und in einem anschließenden ersten Temperaturprozess eingebrannt wird und dass nachfolgend eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite des Glaskeramik-Teils (20) oder des Vorprodukts des Glaskeramik-Teils (20) mit dem Pulver aus Borosilikatglas beschichtet und in einem weiteren Temperaturprozess eingebrannt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass während des ersten Temperaturprozesses die Keramisierung eines glasigen Vorproduktes in das Glaskeramik-Teil (20) und gleichzeitig der Einbrand des auf die erste Seite des glasigen Vorproduktes aufgetragenen Borosilikatglases erfolgt und dass in dem weiteren Temperaturprozess der Einbrand des auf die zweite Seite des Glaskeramik-Teils (20) aufgebrachten Borosilikatglases erfolgt oder dass während des ersten Temperaturprozesses die Keramisierung eines glasigen Vorproduktes in ein glaskeramisches Vorprodukt des Glaskeramik-Teils (20) und gleichzeitig der Einbrand des auf der ersten Seite des glasigen Vorproduktes aufgetragenen Borosilikatglases erfolgt und dass in dem weiteren Temperaturprozess die Keramisierung des glaskeramischen Vorproduktes in das Glaskeramik-Teil (20) und gleichzeitig der Einbrand des auf die zweite Seite des glaskeramischen Vorproduktes aufgebrachten Borosilikatglases erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die der Auflagefläche (11) des plattenförmigen Gegenstandes zugewandte Oberfläche des Glaskeramik-Teils (20) oder des Vorprodukts des Glaskeramik-Teils (20) vor der Beschichtung spanend bearbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die der Auflagefläche (11) des plattenförmigen Gegenstandes zugewandte Oberfläche des Glaskeramik-Teils (20) oder des Vorprodukts des Glaskeramik-Teils (20) vor der Beschichtung mittels Druckluftstrahlen mit festem Strahlmittel bearbeitet wird.
Verwendung eines plattenförmigen Gegenstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Trägerplatte für mittels thermischer, chemischer und/oder physikalischer Fertigungsverfahren zu prozessierender Gegenstände.