DE1072052B

DE1072052B - Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitenden und durchsichtigen Schichten auf Glaskörpern

Info

Publication number: DE1072052B
Application number: DE1954L0020049
Authority: DE
Inventors: Eßlingen/Neckar-Obereßlingen Dipl.-Ing. Albert Lieb
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1954-10-01
Filing date: 1954-10-01
Publication date: 1959-12-24
Also published as: GB791667A

Description

DEUTSCHES

11/04

INTERNAT. KL. C 23 C

PATENTAMT

L 20049 VI/48b

ANMELDETAG: 1. OKTOB ER 1954

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 24. DEZEMBER 1959

Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung von elektrisch leitenden und durchsichtigen Schichten auf Isolierstoffen durch Dämpfe von Metallverbindungen, insbesondere durch Dämpfe von SnCl₄ oder SnCl₂. Es ist bereits bekannt, derartige Schichten auf Glaskörper dadurch aufzubringen, daß die Dämpfe von SnCl₄ oder SnCl₂ auf die erwärmten Glaskörper gerichtet werden. Bei diesem Vorgang bilden sich dünne, durchsichtige und elektrisch gut leitende, auf der Unterlage sehr fest haftende Schichten von SnO₂.

Bei vielen praktischen Anwendungsmöglichkeiten ist es nun erforderlich, diese Schicht nur auf bestimmte Teile des Isolierkörpers anzubringen. Da Versuche zeigten, daß die Geschwindigkeit, mit der sich die Schicht aus der SnCl₄- oder SnCl₂-Atmo-Sphäre bildet, stark temperaturabhängig ist und bei einer bestimmten unteren Temperaturgrenze praktisch zum Stillstand kommt, macht die Erfindung den Vorschlag, die Teilbedeckung des Isolierkörpers dadurch durchzuführen, daß nur der Teil des Körpers, welcher mit der Schicht bedeckt werden soll, auf die für die Reaktion erforderliche Temperatur gebracht wird. Durch Anwendung einer unterschiedlichen Temperaturverteilung ist es in einfacher Weise auch möglich, eine der Temperaturverteilung entsprechende unterschiedliche Schichtstärke und damit auch unterschiedliche optische und elektrische Eigenschaften der Schicht zu erzeugen.

Durch die schweizerische Patentschrift 142 753 ist ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitenden Schichten auf Isolierkörpern durch Abscheiden von Metallen unter Zersetzung von gasförmigen Metallverbindungen, bei dem durch unterschiedliche Erwärmung des Isolierkörpers nur bestimmte Teile mit einer Schicht bedeckt werden, bekannt.

Bei diesem bekannten Verfahren hängt die Schichtdicke nur von der Temperatur der zu bedeckenden Fläche und der dieser Fläche zugeführten Menge der Metallverbindung ab. Durch das bekannte Verfahren werden auf dem Isolierkörper Schichten erreicht, die durch mechanische Bearbeitung oder durch chemische Behandlung leicht entfernt werden können, ja die selbst durch Einführen von Elektroden beschädigt werden. Im Gegensatz dazu schlägt die Erfindung bei Verfahren zum Herstellen elektrisch leitender

einem

und durchsichtiger, festhaftender Überzüge auf Glaskörpern durch Oberflächenreaktion der erwärmten Glaskörper mit SnCl₄- und SnCl.₂-Dämpfen vor, die im Bereich der Dämpfe liegende Glasoberfläche unterschiedlich zu erwärmen, um profilierte Überzüge zu erhalten. Während bei dem durch die schweizerische Patentschrift 142 753 bekanntgewordenen Verfahren die Zersetzung der Metallverbindungen durch Wärme lediglich von der Temperatur und von der an die zu Verfahren zur Herstellung

von elektrisch leitenden

und durchsichtigen Schichten

auf Glaskörpern

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz

Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen,

Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dipl.-Ing. Albert Lieb,
Eßlingen/Neckar-Obereßlingen,
ist als Erfinder genannt worden

bedeckende Fläche herangeführten Menge der Metallverbindung abhängt, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem die Dämpfe mit der Unterlage reagieren, die Reaktionsgeschwindigkeit durch die Diffusion der Reaktionspartner durch die bereits gebildete Schicht bestimmt. Bei den bekannten Verfahren kann die Bedingung, daß die Wachstumsgeschwindigkeit bei niedrigerer Temperatur so gering ist, daß merklich keine Metallabscheidung erfolgt, sehr leicht erfüllt werden, da ja die Zersetzung mit der Temperatur steigt. Hängt jedoch das Wachstum der Schicht auch von der Diffusionsgeschwindigkeit der Reaktionspartner durch die gebildete Schicht ab, wie dies beim Erfindungsgegenstand der Fall ist, so ist dies nur unter ganz bestimmten Voraussetzungen möglich, da eine von der Schicht noch nicht bedeckte Fläche auf Grund der direkt frei liegenden Reaktionspartner gegenüber der bereits bedeckten Stelle eine ungleich höhere Reaktionsfähigkeit aufweist.

Auf Grund dieser Tatsachen war nicht anzunehmen, daß das durch die genannte schweizerische Patentschrift bekanntgewordene Verfahren auch auf mit der Unterlage reagierenden Metallverbindungen, z. B. SnCl₄, verwendet werden kann. Es war vielmehr zu erwarten, daß auch die nicht erwärmten oder weniger erwärmten Stellen mit einer wenn auch dünneren Schicht belegt werden, insbesondere war eine scharfe Grenze zwischen erwärmten und nicht erwärmten Stellen nicht zu erwarten.

Die Erfindung wird an Hand der Ausführungsbeispiele näher erläutert:

909 690/339

Die in der Fig. 1 dargestellte Anordnung eignet sich für die Herstellung einer homogenen Bedefikungs-,echioht auf dem Kolben eines elektrischen EntladungsgefaBes. Da eine einwandfreie Verschmelzung von Cllas, welches mit einer Schicht der beschriebenen Eigenschaft bedeckt ist, nicht möglich ist bzw. mit großen Schwierigkeiten verbunden ist, ist in diesem Falle eine Teilbedeckung des Kolbens schon aus Gründen der Einschmelzbarkeit des Kolbens und des Abziehens des Entladungsgefäßes von der Vakuumpumpe erforderlich. Zur Durchführung einer Teilbedeckung des Kolbens wird der Kolben 1 mit einem AVärmestrahler 4 so umgeben, daß der Kolben an der dem Strahlkörper gegenüberliegenden Seite gleichmäßig erwärmt wird. Durch die Düse 3 wird SnCl₄-Dampf, vorzugsweise in einer Stickstoffatmosphare, 7.ugeführt. Der überschüssige Dampf kann durch eine Ant der Zitier 2 schematisch angezeigte Absaugvorrichtung abgesaugt werden. Hat der dem Strahlkörper gegenüberliegende Teil des Kolbens die für die Reaktion erforderliche Temperatur, so bildet sich etwa über die ganze Länge des Strahlkörpers 4 eine gleichmäßige Bedeckungsschicht 5. Durch die Reaktionszeit und die Reaktionstemperatur kann die Schicht-■«"tärke und somit die elektrischen und optischen Eigenschaften der Bedeckungsschicht verändert werden.

Die Fig. 2 zeigt ein etwas abgeändertes Ausführungsbeispiel. Hier ist zwischen Kolben 1 und dem Wärmestrahler 4 ein als Blende ausgebildeter, unter Umständen durch Kühlung auf verhältnismäßig nied-'riger Temperatur gehaltener Körper 6 angeordnet. Diese Anordnung hat gegen über der Anordnung des Beispiels der Fig. 1 den Vorteil, daß auf dem Isolierkörper ein stärkerer Temperatursprung erzeugt und damit eine schärfere Begrenzung der aufgebrachten Schicht erzielt wird. Für, die Kühlung des Körpers 6 sind die an sich bekannten und gebräuchlichen Mittel, z. B. Kühlung mit durchströmenden Flüssigkeiten u. dgl., vorgesehen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 3. Hier ist über einen rohrförmigen Isolierkörper eine Spirale, welche aus einem elektrischen Heizdraht besteht, angebracht. Mit Hilfe der Düse 3 wird der Innenraum des rohrförmigen Körpers mit SnCl₄ oder SnCl₂ beschickt. Bei entsprechender Temperatur der der Spirale gegenüberliegenden Teile des Isolierkörpers bildet sich auf der Innenwand eine spiralförmige Bedeckungsschicht, welche das geometrische Abbild der Heizspirale darstellt. Es i«t selbstverständlich, daß die Bedeckung des Körpers nicht auf die Form einer Spirale begrenzt ist, sondern mit dieser Herstellungsart jede gewünschte Form erzielt werden kann. Eine etwas abgeänderte Ausführungsart besteht darin, die Heizspirale im Innenraum des Isolierkörpers anzuordnen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 4. Mit dem dort dargestellten Verfahren läßt sich eine ungleichmäßige Stärke der Bedeckungsschicht herstellen. Zu diesem Zweck ist dem Isolierkörper 1 ein Strahlkörper 4 gegenübergestellt, welcher entsprechend seiner Formgebung auf dem Isolierkörper eine solche Temperaturverteilung ergibt, daß eine Bedeckungsschicht von einer bestimmten vorgegebenen Verteilung der Schichtstärke erzeugt wird. Durch die Düse 3 wird ähnlich wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel die Einleitung des SnCl₄ bzw. SnCl₂ λ orgenommen.

In der Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel gegeben, bei welchem die Erwärmung des Isolierkörpers 1 ,durch dielektrische Erwärmung erzeugt wird. Der zu bedeckende Isolierkörper befindet sich in einem
fäß.8, welches Dämpfe von SnCl₄ enthält. Die Zu- bzw. Abführung dieser Dämpfe erfolgt durch die Düsen 2 und 3. An die zu bedeckenden Stellen des Isolierkörpers werden die Elektroden 7 angebracht. Diese Elektroden werden mit einer geeigneten Hochfrequenzspannungsquelle verbunden. Durch die sich ergebenden dielektrischen Verluste erfolgt eine lokale Erwärmung des Isolierkörpers und damit eine entsprechende lokalisierte Schichtbedeckung. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß sich bei entsprechender Ausbildung der Elektroden sehr eng begrenzte Bedeckungsschichten herstellen lassen.

Durch eine bestimmte Formgebung der Elektroden läßt sich auf dem Isolierkörper eine entsprechende Form der Bedeckungsschicht, z. B. Kreise durch kreisförmgie Elektroden oder Punkte durch punktförmige Elektroden, erzeugen. Wird der Elektrodenabstand gleichzeitig verschiedenartig ausgeführt, so er-

ao geben sich Bedeckungsschichten mit unterschiedlichen optischen und elektrischen Eigenschaften.

Eine andere Möglichkeit der Schichtbedeckung ergibt sich durch eine Bewegung des Isolierkörpers oder der Elektroden während des Reaktionsvorganges.

Es lassen sich damit Schichten nach Art einer Gravierung anbringen. Führt man die Schichtbedeckung so aus, daß dabei gleichzeitig die Stärke der zugeführten Hochfrequenzenergie verändert wird, so hat man eine Anordnung, mit der sich die zeitlichen Änderungen der Hochfrequenzenergie in Form einer Leitfähigkeitsschicht auf dem isolierkörper registrieren lassen. Durch entsprechende Umkehrung der hier aufgezeigten Anordnung von Wärmeerzeugern und Dampfzuführungen sowie durch Kombination der hier aufgeführten Ausführungsbeispiele lassen sich, der jeweiligen Anforderungen entsprechend, auch noch andersartige Bedeckungsanordnungen herstellen. Beispielsweise ergibt die Kombination der Ausführungsbeispiele der Fig. 4 und 3 spiralförmige Bedeckungs- schichten, deren optische und elektrische Eigenschaften sich innerhalb der Spirallänge oder Breite der Spirale oder beides ändern Wird in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 der Dampf des SnCl₄ oder SnCl₂ nicht an der inneren, sondern an der äußeren Kolbenwand vorbeigeführt, so bildet sich die Bedeckungsschicht an der Außenwand des Kolbens. In diesem Falle kann der Wärmestrahler 4 auch in den Innenraum des Kolbens gelegt werden.

Die Bedeckungsschicht läßt sich nach dem beschriebenen Verfahren auf allen Arten von temperaturbeständigen Isolierkörpern, beispielsweise auf Glas, Keramik, Glimmer, Silikonen, Kunststoffen u. dgl., anbringen.

Mit der Erfindung können in vorteilhafter Weise leitfähige Schichten an den Wänden von elektrischen Entladungsgefäßen, beispielsweise zur Vermeidung von sogenannten Wandaufladungen oder zum Zwecke einer elektrischen Abschirmung, erzeugt werden. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit bildet die Herstellung von Leuchtschi rmunterlagen oder Leuchtschirmbedeckungsschichten für Braunsche Röhren und Abstimmanzeigerühren, die Herstellung von Wendeln oder Dämpfungsbelägen für Wanderfeldröhren, die Herstellung elektrisch hochbelasteter Widerstände, insbesondere innerhalb von elektrischen Entladungsgefäßen, die Spannungszuführung zu Elektroden in elektrischen Entladungsgefäßen oder, die Herstellung ^on elektrischen Verbindungen der auf einer Isolierplatte angeordneten Elemente einer elektrischen Schaltanordnung u. dgl.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen elektrisch leitender und durchsichtiger, festhaftender" Überzüge auf Glaskörpern durch Oberflächenreaktion der erwärmten Glaskörper mit SnCl₄- und Sn Cl ₉-Dämpfen, dadurch gekennzeichnet, daß die im BereicfPder Dämpfe liegende Glasoberfl-irhp unterschiedlich erwärmt wird, um profilierte Überzüge zu erhalten^

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine geeignete Temperaturverteilung des Isolierkörpers eine Schicht erzeugt wird, deren elektrische und optische Eigenschaften durch diese Temperaturverteilung bestimmt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedliche Temperatur bzw. die geeignete Temperaturverteilung des Isolierk~orpers durch die Wärmestrahlung eines dem Isolierkörper gegenübergestellten erwärmten ao und geeignet geformten Körpers erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Isolierkörper und Strahlkörper eine Blende angeordneFTst, deren Aussparung die Art der Temperaturverteilung auf dem Isolierkörper bestimmt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedliche Temperatur des Isolierkörpers durch Berührung mit einem erwärmten und geeignet geformten Körper erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedliche Temperatur des Isolierkörpers durch dielektrische Erwärmung oder elektromagnetische Erwärmung des Isolierkörpers erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der dielektrischen oder elektromagnetischen Erwärmung mit Hilfe von geeigneten Elektroden erfolgt, deren Formgebung der gewünschten Form der Bedeckungsschicht entspricht. *

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Elektroden zum Isolierkörper unterschiedlich ist, so daß aui dem Isolierkörper auf den gewünschten Bedeckungsstellen eine unterschiedliche Temperatur und damit eine Schicht erzeugt wird, deren elektrische und optische Eigenschaften durch diesen Elektrodenabstand bestimmt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper an dem Wärmespender oder Wärmeerzeuger oder umgekehrt der Wkrmespender oder Wärmeerzeugei während des Ablaufes der Reaktion an dem Isolierkörper vorbeig£Üjhrt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß während der Bewegung von Wärmeerzeuger bzw. Wärmespender und/oder Isolierkörper die Stärke der dem Isolierkörper zugeführten Wärmemenge verändert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzenergie, welche die Erwärmung des Isolierkörpers verursacht, bei dielektrischer Erwärmung verändert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch die erzeugte Leitfähigkeitsschicht eine zeitliche Registrierung der Hochfrequenzenergie erfolgt.

13. Elektrischer Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß eine leitende Schicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wird.

14. Elektrisches Entladungsgefäß, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Schicht enthält, welche nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 142 753.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen