DE2000495A1 - Verfahren zur Ablagerung von Materialien auf Traegern und Mittel zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

,■ a a ·

III I · » I I

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF 2000499

patkntanwXltk

■ MONCHBN a. HILBLMTRASSK SO

Dr. Ur* Dtol.-hw. Hopf. 8 MOndiwi % ΗΟΜΛηΛ· Χ IV IMdiM U«Mr ZMm Data«

Anwaltsakte 19 088
Be/A

Ransburg Electro-Coating Corporation Indianapolis (USA)

"Verfahren gur Ablag «run« το» Materialien vat TrI-gem and Mittel iv SWtMfOMVtBf tee TerfaMren*"

₍Die vorliegende Erfindung "betrifft im allgemeinen eine

/ elektrostatische Beechichtungslösung und ein Verfahren

. I

zur elektrostatischen Übertragung; eines metallischen Material» auf ein nichtmetallische» Substrat oder einen nichtmetallischen Körper·

009131/1507 ' _o_

Im besonderen betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ablagerung eines metallischen Materials auf ein Nichtmetallsubstrat mittels elektrostatischer Übertragung eines Gemische oder einer Lösung, die ein thermisch zersetzbares Metallsalz und ein die Verbrennung verzögerndes Lösungsmittel enthält, auf das Nichtmetallsubstrat· Das Nichtmetallsubstrat wird auf eine erhöhte Temperatur vor der elektrostatischen Übertragung des Gemische auf das Substrat erhitzt. Der die Verbrennung verzögernde Bestandteil des Gemische neigt dazu, sich bei der erhöhten Temperatur des Nichtmetallsubstrats teilweise zu zersetzen und zu ver-

dampfen, und das Metallsalz neigt zum thermischen Zerfall unter Ablagerung eines metallischen Materials auf dem Nichtmetallsubstrat. Wenn das Substrat auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt wird, neigt das metallische Material dazu, in ein nichtmetallisches Substrat, wie Glas, zu diffundieren, wodurch die Farbe des Substrats geändert wird.

Die elektrostatische Beschichtungslösung enthält ein Metallsalz und ein die Verbrennung verzögerndes Lösungsmittel.

Die Ablagerung eines metallischen Materials auf einem Nichtmetallsubstrat, wie Glas, Keramik, glasierte Keramik, Siliciumoxid und dergleichen, kann unter Verwendung irgendeines der verschiedenen zur Verfügung stehenden Verfahren

-3-

009831/1607

2000A95

bewirkt werden· Im allgemeinen hängt das zur Ablagerung des Betallischen Materials auf das Nichtmetallsubstrat ausgewählt· Verfahren von einer Anzahl von Faktoren, wie der gewünschten Einheitlichkeit der metallischen Beschichtung, der Stärke der metallischen Beschichtung, der Zusammensetzung der metallischen Beschichtung, der Verfügbarkeit der erforderten Beschickungsvorrichtung und der Zusammensetzung des zur Beschichtung vorgesehenen Materials ab. Wenn auch die Beachtung der vorausgehend bezeichneten Paktoren nahezulegen iet, sollten doch einige der verschiedenen Paktoren bei der Auswahl eines Verfahrens zur Ablagerung eines metallischen Materials auf ein Nichtmetallsubstrat besonders beachtet werden·

Vakuumverdampfungsverfahren können zur Beschichtung bei lichtmetallsubetraten oder Körpern mit unterschiedlichen metallischen Materialien verwendet werden. 3?ie Vakuumverdampfung kann in einem luftleer gesaugten (evakuierten) (Hasglockenstandgefäß unter Verwendung eines Wolframfadens durchgeführt werden, der im allgemeinen mittels Durchleiten eines elektrischen Stroms duroh den Faden auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt wird. Gewöhnlich befindet sich das metallische Material, das verdampft und auf dem Substrat abgelagert werden soll, in Kontakt mit dem Faden, wodurch das metallische Material auf eine Temperatur erhitzt wird_f· die ausreichend ist, die Verdampfung des Materials zu be-

009831/1507 ~*~

t I · ·

• a ·

2000491

wirken. Tie Moleküle dee verdampften metallieohfn Material· neigen dazu, eich in allen Eiohtungen von der Quelle «träfe*· lenförmig auszudehnen. Das Verfahren arbeitet b*i vielen ' Metallen und einigen Verbindungen gut· Jedoch ist eine Bearbeitungevorrichtung notwendig, um die notwendig· Vakuumverdampfungeumgebung zu aohaffen· Zusätzlich eignet sioh die Vakuumverdampfungatechnik nicht allgemein für automatisierte Verfahrensabläufe, die geeignet sind, metallisch beschichtete Substrate in wirtschaftlicher Massenherstellung zu liefern. Zusätzlich sind einige Metalle bei erhöhten Temperaturen verbrennbar oder sind hitzebeständig oder reagieren mit dem Wolfram so schnell, daß eine llektronenbeschießung notwendig ist, um sie in einer zur Beschichtung von Substraten geeigneten Weise zu verdampfen.

Die Ablagerung von metallischen Materialien unter Verwendung von Kathodenzerstäuben kann unter Verwendung einer Vorrichtung durchgeführt werden, die der bei der Vakuumverdampfung verwendeten ähnlich let. Im allgemeinen wird ei^ niederes Vakuum daduroh beibehalten, daß man «in Gas, gewöhnlich Argon, in eine Glocke abläßt, während man die Glocke auf ein hohes Vakuum gepumpt hat bzw· pumpt».Eine Glimmentladung kann dadurch durchgeführt werden, daß für eine hohe Spannung zwischen dem Kathodenelement, das als Quelle für das zur Ablagerung auf dem Bubetrat vorgesehene metallische Material dient, und einem Anodenelement gesorgt

-5- · 009831/1607

kl »ν

Wird« Bex* gor Beschichtung vorgesehene Körper, d. h. das

SaI)*trat» kann an der Kathode gelegen sein, oder er kann Si oh in iHimmbereioh befinden· Sie durch die Glimmentladung

'i

feergaatelltan Irgonionen werden zur Kathode zu beschleunigt und gewinnen euer eich end Energie, um Atome von der Kathode |u τerdringen. Die τοη der Kathode durch die Argonionen Terdringten Atom· haben gewöhnliob ausreichend Geschwindigkeit, an dam Substrat zu haften, 'wenn sie mit dem Substrat auaammenstoflen. Die Kathodenzerstäubungstechnik ist im allgemeinen langsamer ale dia Vakuumverdampfungstβohnik, d. h«_t lad die Kathodenzerstäubung Minuten bis Stunden zur Ablagerung eiaaa metallischen Tilms auf einem Substrat benötigt, während die YakuumTerdampfungstechnik Sekunden bis Minuten braucht, um einen metallischen film vergleichbarer Stärke auf dem Substrat abzulagern· Jedoch sind viele der selben Bfaohteile, die mit der Yakuumverdampfungstechnik verbunden sind, ebenso bei der Kathodenzerstäubungstechnik anzutreffen, wie die Notwendigkeit der Verwendung einer teuren Vorrichtung, die wirtschaftliche, automatisierte Verfahren zur Herstellung metallbeschichteter Substrate nicht zuläßt.

Pie Dampfphasenablagerung eines metallischen Materials auf einem erhitzten Substrat bei atmosphärischem Druck beinhaltet im allgemeinen das Reduzieren oder zum Zerfallbringen fines flüchtigen Metallhalogenide, so daß eine Beschichtung

00*131/1507

• · * 04 t · ·

aus Metallischem Material auf dem erhitzten Substrat gebil det wird« Sas thermisch zeraetzbare Metallhalogenid ist ge eignet, in seine Komponentenatome durch Dissoziation oder durch Reduktion bei einer Temperatur unter der Schmelz temperatur des metallischen Materials, das abgelagert werden soll, und unter der Schmelzpunkttemperatur des Substrats aufgeteilt zu werden· Zusätzlich sollte das flüchtige Material stabil genug, die Ablagerungsoberfläche zu erreichen, bevor die thermische Zersetzung stattfindet· Im allgemeinen wird ein geeignetes Gas, wie Wasserstoff, über ein flüssiges Metallhalogenid geleitet, das auf eine Temperatur er-_# hitzt wird, die notwendig ist, den gewünschten Partialdruck des Metallhalogeniddampfes zu bilden. Das Gasgemisch wird über das erhitzte Substrat in einer Plattierungskammer geleitet, wo das Metallhalogenid thermisch zu dem freien Metall plus einem Halogen zersetzt wird. Die Metallablagerungen auf dem Substrat und das Halogenid können durch Kondensationsverfahren gewonnen werden. Das Verfahren hat gute Anpassungsfähigkeit und ist im allgemeinen wirtschaftlicher als die vorauserwähnten Verfahren, jedoch ist eine teure Vorrichtung notwendig, und das Verfahren kann keine einheitliche Ablagerung liefern, es sei denn, daß hohe Gasfließgeschwindigkeiten verwendet werden.

Blektroplattierung ist ein weiteres Verfahren zur Beschichtung eines Substrate mit einem metallischen Material.

-7-009831/1507

Im allgemeinen diesoziiert eine ionische Verbindung, wie ein Metallsalz, in Kationen und Anionen, wenn sie in Wasser gelbst wird· Nach Einführung von Metallelektroden in ein wäßriges Bad und Verbindung der Elektroden mit einer Spannungsquelle befördern die Ionen einen elektrischen Strom durch den Elektrolyten. Das Verfahren verläuft nach dem Faraday*sehen Gesetz, d. h. das Gewicht des Metalls, das bei der Kathode abgelagert oder von der Anode gelöst wird, ist proportional der Strommenge, die durch das Bad geleitet wird und umgekehrt proportional der Wertigkeit des Metallions. Jedoch kann die Wirksamkeit der Elektroplattierung eines Substrats durch verschiedene Faktoren beeinflußt werden, wie durch die Temperatur und die Viskosität des Bades, durch den Strom, die Größe und Stabilität der Ablagerung an der Kathode, die Bewegung des Bades, die Konzentration der Bestandteile des Bades, den pH-Wert des Bades und dergleichen.

Stromlose Ablagerung einer Metallbeschichtung auf einem Substrat wird ohne die Verwendung eines elektrischen Stroms dadurch erreicht, daß man das Metallion in Lösung mit dem freien Metall reduziert und das freie Metall als metallische Beschichtung auf das Substrat ablagert. Bas Verfahren kann zur Ablagerung von Metallen auf einen Kunststoff, Keramik und dergleichen verwendet werden. Stromlose Plattierung beinhaltet die Reduktion eines Metallions durch gleichzei-

009831/1507

tige Oxydation eines chemischen Reduzierungemittelβ· Je- , A doch liefert die stromlose Flattierung, wenn überhaupt, nur eine sehr geringe Diffusion des Metalls in das Substrat·

Ein weiteres, von der Industrie verwendetes Verfahren eur Ablagerung eines metallischen Materials auf ein nichtmetallisches Material ist das Seidensiebverfahrent Die gesamten Flächen des Siebs, ausgenommen das zur Ablagerung vorgesehene Muster, werden auf dem SiQb abgedichtet· Es ergibt sich daraus, daß dieses Verfahren nur zur Ablagerung von Mustern auf das Substrat.geeignet ist. Wie bei dem stromlosen Verfahren, weist das metallische Material, wenn überhaupt, sehr geringe Diffusion in das Substrat auf·

Es ist daher ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur übertragung eines metallischen Materials auf ein Substrat zu schaffen, das (a) die vorausgehend aufgezählten Schwierigkeiten überwindet, (b) ein metallisches Material auf ein Substrat elektrostatisch überträgt und bei dem (c) ein metallisches Material elektrostatisch übertragen wird auf und diffundiert wird in ein Nichtmetallsubstrat·

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, elektrostatisch ein Gemisch, das ein metallisches Material enthält, auf ein erhitztes nichtmetallisches

·) (Siebdruck) -9-

009831/1507

ORIGINAL INSPECTED

— 9 —

Substrat zu übertragen, wodurch, das Gemisch thermisch zersetzt und/oder eo verflüchtigt wird, daß ein metallisches Material auf dem Substrat abgelagert wird, wodurch ein Substrat gebildet wird mit einer äußeren Oberfläche, die ein diffundiertes metallisches Material einschließt·

Bin weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine elektrostatische Beachichtungslösung zur Verfügung zu stellen, die ein Metallsalz und ein die Verbrennung verzögerndes Lösungsmittel enthält·

Dabei ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine elektrostatische Beschichtungslösung zur Verfügung zu stellen, die (a) ungefähr 2 g Kobaltoetoat, ungefähr 68 g Toluol und ungefähr 30 g Trichlorethylen enthält, (b) eine elektrostatische Beschichtungalösung zu schaffen, die ein thermisch zersetzbares Metallorganosalz, ein verdampfungsfähiges organisches Lösungsmittel und wenigstens ein teilweise thermisch zersetzbares und verdampfbares Feuer bzw. Ilammenbildung verzögerndes Material enthält«

Bin weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Tönung und Beschichtung eines , nichtmetallischen Substrats aus Glas, Keramik, feuerfestem Oxid, Halbleitermaterialien und dergleichen mit einem metallischen Material zu schaffen.

009831/1507

Noch ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur elektrostatischen Übertragung eines metallischen Materials auf ein Substrat unter Verwendung einer elektrostatischen Ablagerungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Nichtmetallsubstrat herzustellen, das mit einem metallischen Material überzogen ist.

Dabei besteht ein weiterer Gegenstand der vorliegenden y findung darin, ein Verfahren zur elektrostatischen übertragung eines thermisch zersetzbaren metallischen Materials auf Glas zur Verfügung zu stellen, das auf ungefähr seine Erweichungstemperatur erhitzt ist, wozu das metallische Material auf bzw. in das Glas abgelagert bzw. diffundiert wird und dadurch das Glas getönt wird.

Die beigeheftete Zeichnung zeigt als Schaubild eine elektrostatisch-hydrostatische, elektrostatische Vorrichtung, die bei der elektrostatischen Übertragung eines metallischen Materials auf ein Nichtmetallsubstrat verwendet werden kann.

Allgemein betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrostatische Beschichtungslosung, die ein Metallsalz und ein Feuer hemmendes Lösungsmittel enthält und ein Verfahren zur

-11-

009831/1507

elektrostatischen Übertragung der Lösung auf ein Nichtme- ' tallsubstrat, das auf eine erhöhte Temperatur erhitzt ist·

Das Metallsalz zersetzt sich unter Bildung einer metallischen Ablagerung, die dazu neigt, in das Substrat zu diffundieren. Wenn das Substrat Glas ist, neigt die Diffusion der metallischen Ablagerung in dem Glas dazu, das Glas zu tönen oder zu färben. Eine fortgesetzte Ablagerung der Lösung führt zur Ablagerung einer Schicht von metallischem Material auf der Oberfläche des Substrats. Das die Verbrennung hemmende Lösungsmittel neigt während dem Ablagerungsverfahren zur Verflüchtigung und zur teilweisen Zersetzung.

Das metallische Salz ist ein Organo-metallisches Salz, das aus Metallen der Gruppe II, III, IV, V, VI, VII und VIII des Periodensystems der Elemente oder aus Kombinationen dieser Metalle bestehen kann. Von den verschiedenen,' in dem

periodischen System der Elemente angegebenen Metallen werden Co, Pb, Mn, Ge, Cr, Gu, Ag, Au, B, Al, Mo, Ui, Fe, Sn, Va, Zr, Ca, Zn,^Ba, Ta, La, Hd, lib, Cd oder Kombinationen derselben bevorzugt. Von den verschiedenen bevorzugten Metallen j

werden Co, Mn, Zn, Pe, Cr oder ihre Kombinationen besonders bevorzugt, wobei Co das am meisten bevorzugte Metall gegenüber allen anderen Metallen ist.

Der organische Rest des Organo-metallischen Salzes kann ein Octoat, Laphthenat, Resinat, Stearat, Linoleat, Borat,

-12-009831/1507

Acetat, Teilet, Monocarbonsäuren mit einer Cq, Cj₀ und C₁₁-Kettenlänge und dergleichen sein. Von den möglichen organischen Besten des Hetallorganosalzes werden das Octoat, Naphthenat und die Monocarbonsäuren mit C«, O₁Q und CL₁-Kettenlänge bevorzugt, wobei Octoat als organischer Stet besondere bevorzugt wird. Als verschiedene Beispiele Ton metallischen Octoatsalzen seien erwähntι Bobaltootoat mit bis zu ungefähr 6 Gew.^ Kobaltmetall und Manganootoat mit bis zu ungefähr 6 Gew.# Manganmetall. .Als weitere Beispiel· für Metallorganonaphthenate können erwähnt werden! Kobalt-* naphthenat mit bis zu ungefähr 6 (Jew.Ji Kobalt, Bleinaphthenat mit bis zu ungefähr 30 Gew.ji Blei, Mangannaphthenat mit bis zu ungefähr 6 Gew.i» Mangan, Kupfernaphthenat mit bis zu ungefähr 8 Gew.^ Kupfer, Eisennaphthenat mit bis zu ungefähr 6 Gew.^t Eisen, Calciumnaphthenat mit bis zu ungefähr 5 Gew.# Calcium und Zinknaphthenat mit bis zu ungefähr 8 Gew.^6 Zink.

Das Organo-metallieche Salz sollte geeignet sein, sich in einer Luftatmosphäre bei ungefähr atmosphärischem Druck so zu zersetzen, daß ein metallisches Material auf dem erhitzten Nichtmetallsubstrat gebildet wird. Wenn das metallische Salz nicht zur thermischen Zersetzung geeignet ist, kann man das metallische Sale von dem Substrat einfach dadurch entfernen, daß man es Reibung oder dergleichen unterwirft» Das Organo-metallische Salz sollte geeignet sein, in seine

-13-009831/1507

Komponentenatome mittels Dissoziation bei einer !Temperatur aufgeteilt zu werden, die unter der Erweichungstemperatur der liichtmetallmaterialien, wie Glas und dergleichen, und bei einer Temperatur unter der Schmelzpunkttemperatur der Nichtmetallmaterialien, wie feuerfeste Oxide und dergleichen, liegt· Zusätzlich ist es wünschenswert, wenn das Metallorganosalz ausreichend stabil ist, um in die enge Nähe der Ablagerungsfläche zu kommen oder diese zu erreichen, bevor der Zerfall desselben stattfindet. Die Ablagerung eines metallischen Materials auf dem Substrat bei ungefähr atmosphärischem Druck bildet ein metallisches Material, das dazu neigt, in ein erhitztes Nichtmetallsubstrat, wie Glas, zu diffundieren, wodurch das Glas durch das diffundierte Metall getönt oder gefärbt wird. Sine fortdauernde Ablagerung dee metallischen Materials auf dem Nichtmetallsubstrat führt au einer Beschichtung von metallischem Material über der äußeren Oberfläche der Nichtmetalloberfläche. Daraus ist zu ersehen, daß die metallische Beschichtung in jeder gewünschten Tiefe über der äußeren Oberfläche des Substrata angebracht werden kann. Wenn beispielsweise die Metallisierung eines Substrate eines Halbleiters gewünscht wird, um beispielsweise hierfür Ohm'sche Kontakte zu bilden, kann das metallische Material auf der Oberfläche des , Halbleitersubstrats zu der gewünschten Angström-Stärke abgelagert werden.

-H-009831/1507

-H-

Weitere elektronische Vorrichtungen, einschließlich Dtinn-Pilmkondensatoren, Dünn-Filmwiderstände, Metallisierung von integrierten Schaltkreisen, die aus Substratmaterialien¹? wie Silicium und dergleichen, hergestellt sind, können metallische Filme aufweisen, die auf den Substraten unter Verwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung abgelagert sind. Ein Beispiel eines dünnen Filmkondensators, der teilweise unter Verwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann, ist ein Siliciumdioxidkondensator, bei dem ein Siliciumsubstrat als eine Platte wirkjfc, eine Schicht von Siliciumdioxid, die an dae Substrat angebracht ist, als Nichtleiter wirkt und ein Film aus Aluminiummetallisierung, der unter Verwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung abgelagert ist, die andere Platte des Kondensators bildet.

Um gute Verstäubungs- bzw. Vernebelungseigenschaften herzustellen, sollte das Organo-metallische Salz in einem organischen Lösungsmittel gelöst werden. Die Kombination des Organo-metallischen Salzes und des organischen Lösungsmittels kann elektrostatisch oder unter Verwendung mechanischer Vorrichtungen, wie hydraulisch, mit Luft, Kombinationen derselben und dergleichen verstäubt werden. Ein geeignetes organisches Lösungsmittel kann ein Alkohol, Polyol, Ester, Keton, Glykoläther, aromatischer Kohlenwasserstoff, Terpinkohlenwasserstoff, Kombinationen derselben und dergleichen

-15-009831/1507

2000A95

sein· Sin geeignetes Alkohol-Lösungsmittel kann Amylalkohol, βek.»Amylalkohol, Isobutylalkohol, n-Butylalkohol, eek.-Butylalkohol, Iaodecylalkohol, n-Decylalkohol, Cyclohexanol, Äthanol, 2-Äthylbutylalkohol, n-Hexanol, Methylalkohol, Methylamylalkohol, 5-Methoxybutylalkohol, Isooctylalkohol, n-Octylalkohol, Isopropylalkohol und n-Propylalkohol sein. Ein geeignetes Eolyol-Lösungsmittel kann Athylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol, !Dripropylenglykol, 1-3-Butylenglykol, Hexylenglykol und Polyäthylenglykol sein· Ein geeignetes Ester-Lösungsmittel kann Amylaoetat, Isobutylacetat, n-Butylacetat, sek.-Butylacetat, Diäthylenglykolmonobutylätheracetat, Äthylenglykolmonobutylätheracetat, Diäthylenglykolmonoäthylätheracetat, A'thylenglykolmonoäthylätheracetat, Äthylacetat, 2-Ätliylhexyl-(octyl)-acetat, Hexylacetat, Methylacetat, Methylamylacetat, Äthylenglykolmonomethylätheracetat, Isopropylacetat und n-Propylacetat Bein. Ein geeignetes Keton-Lösungsmittel kann Aceton, Acetophenon, Cyclohexanon, Diacetonalkohol, Diäthylketon, Diisobutylketon, Dimethylformamid, Äthylamylketon, Äthylbutylketon, Isophoron, Mesityloxid, Methylaceton, Methyläthylketon, Methylisoamylketon, liethylisobutylketon, Methyln-propylketon, Äthyläther und Isopropyläther sein. Ein geeignetes Glykoläther-Lösungsmittel kann Äthylenglykolmefeyläther, Äthylenglyko/^! «hyläther, Äthylenglykol-n-butyläther, i^Äihylenglykolmethyläther, Diathylenglykoläthyl-

-16-009831/1507

2000491

- 16 -

äther, Diäthylenglykol-n-butyläther, Propylenglyko^eihyif», r äther, Dipropylenglykolaethyläther und Tripropyltngly^oX·»^; 1; $£;! j

methyläther sein. Sin geeignetes aromatisches Köhlenwees^i¹*; stofflösungsmittel kann Benzol, Toluol und Xylol sein. EiA ^vj-* geeignetes Terpenkohlenwasserstoff-Lösungsmittel kann Serpentinharz, dampfdestilliertes Terpentin, Alpha-Pinen, Dipenten ^122, Alpha-Terpineol und "Herco¹¹ Pineöl sein. Von den verschiedenen organischen Lösungsmitteln werden die aromatischen Kohlenwasserstoffiösungsmittel bevorzugt. Von den aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmitteln wird Toluol insbesondere bevorzugt. ·

Während der elektrostatischen Übertragung eines Gemische des Organo-metallischen Salzes und eines organischen Lösungsmittels, wie eines Gemische von Kobaltoctoat und Toluol, auf ein Substrat, neigt das Gemisch dazu, bei den für die elektrostatische Ablagerung des Gemische auf dem erhitzten Substrat benötigten Spannungen aufzuflammen. Das Kobaltoctoat- und Toluolgemisch scheint dann nicht aufzuflammen, wenn die zur elektrostatischen Übertragung des Gemische auf das Substrat erforderliche hohe Spannung nicht auf dem System liegt. Sie Zugabe einer feuerhemmenden bzw. > die Entflammbarkeit verzögernden Substanz zu dem Kobalt-* octoat- und Toluolgemisch scheint die Verbrennung dee Ge- ' mische zu verhindern, wenn dieses auf dem erhitzten Substrat unter Verwendung elektrostatischer Verfahren abgelagert wird·

009831/1507

Eine geeignete f euerhai;··-: ■■■. .1^ 3,..■; ΐ ^a.:.. . karir i-.'.m- h-■.'''.^cj^i-ji.or~~ ten Lösungsmitteln, wie ο'γΊο: ^.-yrt^n Losanganatt-lnj ne~ stehen. Geeignete chlor! «.vce Lcyungeiaitttl yclieinen Trichlorethylen, Tetra chlorite JiI en.sr.cft, 1,1 _s Ί-5Ix"). chlor ät.ban, 1,1,2-Trichloräthan, Perchloräthylen» Dichloriscp^-opylätiier, Trichlorbenzoliaethylencb.lcrid und dergleichen r-u sein. Eine vorauszusetzende Eigenschaft des halogenierten. Lösungsmittels besteht darin, daß es keinen Flammpunkt hat* Zusätzlich scheint es, daß das halogenierte Lösungsmittel sich verflüchtigt und teilweise zersetzt, wenn es erhöhten iⁿemperaturen ausgesetzt wird. Die leilzerSetzung des haloge- " nierten Lösungsmittels scheint die Luft daran zu hindern, sich mit dem flüchtig gemachten aromatischen Kohlenwasserstoff zu kombinieren und dadurch den verflüchtigten aromatischen Kohlenwasserstoff am Aufflammen zu hindern, wenn das elektrostatische Verfahren abläuft. Die Zugabe bis zu ungefähr 30 g eines halogenieren Lösungsmittels, wie Trichloräthylen, zu ungefähr 70 g eines Gemische eines me-tallischen Salzes und eines organischen Lösungsmittels scheint das Gemisch am Aufflammen in einer Luftatmosphäre bei ungefähr atmosphärischem Druck zu hindern» wenn elektrostatisehe Ladungen von ungefähr 70.000 Volt verwendet werden und die Ablagerung auf ein Glassubstrat erfolgt, das auf

. ungefähr 59O⁰C (1.10O⁰P) erhitzt wurde.

Der elektrische spezifische Widerstand der Beschiciatungslö-

0 0 S δ 3 1 /'! S 0 7

sung oc'Ufc"!;L, ύ .■..:> .Vi:c;:ⁿ _f-; auf :lie "ürat-äubungseigenschaf ten der Losung suszuiu on-, Lsei\ .pielsweise besitzen die elektrostatisch-hydropta bischen Anlagen im allgemeinen Vorrichtungen für 'lie elektrische Erdung der Lösung beim Handgriff der Verteilung.·;vorrichtung. In dem Maß, γ/ie der Widerstand der Lösung abnimmt, leitet die zwischen dem Handgriff der Dispergierungsvorriehtung und dem Düsenaustritt der Sprühvorrichtung vorhandene Lösung mehr Strom. Im Ergebnis wird die La dungs sperrung der .Elektrode der Bispergiervorrichtung verringert. Die Elektrode der Dispergiervorrichtung kann flüssig, fest, oder es können Kombinationen hiervon sein. Die sich ergebende Spannungsverringerung kann ausreichend groß werden, um die Wirksamkeit der elektrostatischen Vorrichtung zu beeinträchtigen. Es kann deshalb eine bessere Leistung bei elektrostatischen Anlagen erreicht werden, wenn man Lösungen mit hoher elektrischer Widerstandsfähigkeit, d. h.'ungefähr 0,05 bis ungefähr 1 megOhm oder höher, verwendet.

■ Der pH-Wert der Lösung, die zur Zerstäubung,elektrostatischen

Ladung und übertragung auf das erhitzte Substrat vorgesehen ist, sollte sauer sein, d. h. die Lösung sollte einen pH-Wert von weniger als ungefähr 7 aufweisen. Die Acidität der Lösung sollte ausreichend sein, die Bestandteile in der Lösung gelöst zu halten. Es scheint, daß, wenn die Lösung

; alkalisch wird, d. h. der pH-Wert der Lösung ungefähr 7

! -19-

009831/1507

überschreitet, eich der metallische Bestandteil der Lösung aUBfallen kann· Sie Auefällung eines Teils oder der gesamten Beetandteile der Lösung führt dazu, daß die Lösung für den Torliegenden Zweck unbrauchbar ist.

Der Gewichtsprozentsatz der Bestandteile der Beschichtungslösung kann in einem weiten Bereich in Abhängigkeit von Paktoren, wie der gewünschten Widerstandsfähigkeit der Lösung, dem gewünschten pH der Lösung, der gewünschten Viskosität der Lösung, der gewünschten Fließfähigkeit der Lösung, der gewünschten Ablagerungsmenge der Lösung pro Zeiteinheit und dergleichen variiert werden. Der spezifische Widerstand und der pK-Y/ert der Lösung wurden bereits erwähnt« Lösungen geringerer Viskosität scheinen weniger Kraft zxul Zerstäuben zu beanspruchen. Geringere Geschwindigkeit scheint eine höhere ÜbertragungsWirksamkeit der Lösung auf das zur Beschichtung vorgesehene Substrat und eine entsprechende Abnahme der außerhalb des Substrats versprühten Lösung zur Folge zu ha.ben. Der Viskositätsbereich der Lösung ändert sich beträchtlich bei den verschiedenen Lösungsbestandteilen. Erhöhte Fließfähigkeit der Lösung kann dadurch erreicht werden, daß man ein Lösungsmittel durch ein anderes mit geringerer Verdampfungsgeschwindigkeit ersetzt. Im allgemeinen wird der Grad der Fließfähigkeit, der bei dem System toleriert werden kann, durcn die physikalischen Bedingungen der Aufbringung bestimmt. Die Ablagerungsmenge der Lösung

009831/1507

pro Zeiteinheit ändert eich nach der Zusammensetzung der Lösung. Wenn man beispielsweise Glas tönen will, ist eine Lösung von 2 g Kobaltoctoat, 68 g Toluol und 30 g Triohloräthylen zufriedenstellend. Wenn man aber wünsoht» das Glas ₍ durch die Verwendung von Kobalt nicht transparent zu machen als das Glas mit Kobalt zu tönen, kann die Kobaltoctoatmenge in der Lösung erhöht werden·

Das nichtmetallische Substrat, auf welches die elektroβta- H tische Beechichtungslösung abgelagert wird, kann ein Glas- ' substrat, ein keramisches Substrat, ein feuerfestes Oxidsubstrat, ein Halbleitersubstrat und dergleichen sein· Geeignete Glüssubstrate sind Soda-Kalk- (Kronglaet) oder Kalkgläser, die ungefähr 20 Gew.^C Natriumoxid, ungefähr 5 Gew.?i Calciumoxid, ungefähr 70 bis ungefähr 75 Gew.ji SiIi- $ ciumdioxid und geringe Mengen anderer Verbindungen enthalten· Weitere geeignete Glaseubstrate sind Silikatglas, Soda-Kalk-Quarzglas, BoFSilikatglae, die bis zu ungefähr 5 Gew.ji Boroxid, Aluminiumoxid-Silikatglas, Sodazinkglas, Pottasche-Bleiglas und 96 Gew.^ Quarzglas enthalten. Wo das Glas für dekorative Zwecke verwendet wird, werden GIasarten, deren Erweichungstemperatur bei niederen Temperaturen auftritt, wie Soda-Kalk-, Soda-Kalk-Quarz- und Pottasche-Bleigläser bevorzugt. Das auf dem Glas abgelagerte Metall neigt dazu, in das Glas zu diffundieren, wenn das Glas bei .

-21-

009831/1507

oder nahe seiner Erweichungstemperatur erhitzt wird, wodurch das Glas getönt oder gefärbt wird, Die Diffusion des Metalls in das Glas scheint bis in eine Tiefe von mehreren Angstrom zu erfolgen· Die Diffusion von Kobaltmetall in ein Soda-Kalkglas neigt dazu, das Glas blau zu tönen oder zu färben· Die Diffusion anderer Metalle in das Glas neigt dazu, das Glas in verschiedenen anderen Farben zu färben oder zu tönen· Beispielsweise neigt Zirkonium zur Blautönung, Eisen zur Brauntönung, Zink zur weißlichen, Chrom zur grünen, Kupfer zur grünen und Cer zur Eot-Tönung. Die Borailikatglase scheinen für Hochtemperaturbehandlungen zu- · friedenstellender zu sein als die Glase mit niederen Erweichungstemperaturen.

Beispiele geeigneter keramischer Substrate, auf welche die metallischen Materialien abgelagert werden können, sind Steatit, Zirkon und Aluminiumoxid. Von den verschiedenen keramischen Substraten, die zur Ablagerung der Beschichtungslösung geeignet sind, wird Aluminiumoxid bevorzugt.

Geeignete feuerfeste Oxidsubstrate, auf welche das metallische Material abgelagert werden kann, sind Beryllerde, Calciumoxid, Magnesiumoxid, Thoriumdioxid, Zirkoniumdioxid und dergleichen· Von den verschiedenen feuerfesten Oxidsubstraten., die zur Verwendung geeignet sind, werden Aluminiumoxid und Beryllerde bevorzugt, wobei Aluminiumoxid das

-22-009831/1507

- 22 insbesondere bevorzugte Substratmaterial ist.

Geeignete Halbleiteraubstrate, auf welche das metallische Material abgelagert werden kann, sind Germaniumoxid, GaI-liumoxid und Siliciumoxid. Von den verschiedenen, zur Verwendung geeigneten Halbleitersubstratmaterialien wird Siliciumoxid bevorzugt.

Ein elektrostatisches Feld bildet die Grundlage, durch welche die elektrostatische BeSchichtungslösung geladen und. auf das Substrat abgelagert werden kann, und in manchen und nachfolgend noch erläuterten Fällen kann das Feld eine Wirkung auf die Zerstäubung ausüben. Die Verwendung einer Vorrjkntung für eine erhöhte Luft geschwindigkeit, die nicht mit einem elektrostatischen Feld zur Zerstäubung der Beschichtungslösung verbunden ist und das Zurverfügungsteilen von Transportmitteln für die zerstäubte Lösung auf das erhitzte Substrat scheint eine schwache Ablagerungswirksamkeit der Lösung auf dem erhitzten Substrat zu bewirken. Unter anderen Ursachen scheint die durch das erhitzte Substrat ausgestrahlte Hitze die zerstäubten Teilchen der Lösung anzustoßen. Zusätzlich scheint ein verwendeter Luftstrom hoher Geschwindigkeit zum Transport der zerstäubten Beschichtungslösung das erhitzte Glassubstrat so abzukühlen, daß die Diffusion des metallischen Materials in das Glassubstrat verringert wird.

-23-009831/1507

Wenn jedoch eine elektrostatische Vorrichtung zur Ladung und Ablagerung der Beschichtungslösung verwendet wird, soheint sich die Übertragungswirksamkeit der Lösung auf das Grlassubstrat zu erhöhen. Zusätzlich scheint das erhitzte Glassubstrat nicht auf den Punkt gekühlt zu werden, daß die Diffusion des metallischen Materials in das Glassubstrat wesentlich beeinflußt wird. Daraus ist zu ersehen, daß ein Vorteil, der unter Verwendung des elektrostatischen AblagerungBverfahrens erreicht wird, darin besteht, daß das hierdurch entwickelte elektrostatische Feld die Verbesserung der Übertragungswirksamkeit der Lösung auf das Substrat unterstützt. Weiterhin ermöglichen elektrostatische Ablagerungs- bzw. Niederschlags-Verfahren ein vorteilhaftes Arbeiten mit Fertigungsstraßen, um metallische Materialien auf das erhitzte Substrat abzulagern. Beispielsweise liefert die Verwendung eines elektrostatisch geladenen und ablagernden Feldes die Vermeidung eines wesentlichen Verlustes der Beschichtungslösung, der dadurch auftreten kann, daß die Ablagerung der zerstäubten Partikel erfolgt, bevor diese das Substrat erreichen, und der dadurch eintreten kann, daß die zerstäubten Partikel der Lösung eich an dem erhitzten Substrat vorbei in den Hintergrund bewegen. Wie vorausgehend erwähnt, scheint die in die darum liegende Umgebung durch das erhitzte Substrat ausgestrahlte Wärme die nicht geladenen zerstäubten Teilchen der Beschichtungslösung zu veranlassen, von dem Substrat weg abgelenkt bzw. ■

-24-009831/1507

abgestoßen zu werden,·wodurch eine geringe Übertragungswirksamkeit auftritt. Die geeignete Ladung der Sprühteilchen durch eine elektrostatische Vorrichtung und geeignete Verwendung des elektrostatischen Feldes zwischen der elektrostatischen Vorrichtung und dem Substrat hat die Ablagerung der geladenen, zersprühten Teilchen der Beschichtungszubereitung zur Folge, die sonst entweder als Unteroder Vorbeisprühen abgeleitet bzw. verbraucht oder von dem Substrat wegen der mit dem erhitzten Substrat Verbundenen Hitzeausstrahlung abgestoßen werden. Es ißt daraus zu ersehen, daß die Übertragungswirksamkeit der BeschichtungslÖ-sung auf das erhitzte Substrat durch die Verwendung elektrostatischer Verfahren verbessert wird.

Verschiedene Faktoren, einschließlich der Eigenschaft oder der Eigenschaften des elektrostatischen Feldes, scheinen auf die Übertragungswirksamkeit der Beschichtungslösung auf das erhitzte Substrat eine Wirkung auszuüben· Beispieleweise scheint die Ladung eines einzelnen zerstäubten Partikels der Beschichtungslösung eine Funktion der Oberfläche des Tropfens zu sein. Je kleiner der Durchmesser des zerstäubten Partikels ist, umso größer ist das Ladung-zu-Maβ Ben-Verhältnis bei dem Partikel. Es scheint, daß je kleiner der zerstäubte Partikel ist, umso mehr Steuerung das elektrische Feld zwischen der elektrostatischen Vorrichtung und dem Substrat auf den Weg ausübt, der von dem Teilchen zwischen

-25-009831/1507

der elektrostatischen Vorrichtung und dem erhitzten Substrat zurückgelegt wird. Ein elektrostatisches PeId mit einem Durchschnitts-Potenzgradienten von 2.000 Volt/cm (5.000 Volt/inch) oder höher scheint zufriedenstellende Ergebnisse zu liefern.

Die Atmosphäre, in welcher die Lösung zerstäubt wird, kann eine Luftatmosphäre oder eine inerte Gasatmosphäre, wie Helium, Neon, Argon und dergleichen, sein. Die inerte Gasatmosphäre scheint die Oxydation des metallischen, auf dem erhitzten Substrat abgelagerten Materials zu verzögern. Das metallische Material kann bis zu einem Ausmaß oxydieren, wenn die das erhitzte Substrat umgebende Atmosphäre Sauerstoff, wie die Luftatmosphäre, enthält. Es kann jedoch bei der Herstellung elektronischer Komponenten, wie Dünnfilmwiderständen, wünschenswert sein, den Metallfilm, wie Zinn, zu oxydieren, um einen widerstandsfähigen Film, wie Zinnoxid, herzustellen. Es kann daher die Ablagerung von metallischem Material, wie Zinn, in einer Luftatmosphäre vorteilhaft sein, wenn man einen Zinnoxid-Dünnfilm-Widerstand herstellt.

Das elektrostatische Feld wird zur Zerstäubung und Übertragung der Besehichtungslösung auf das Substrat verwendet. Eine elektrostatische Vorrichtung, welche die Zerstäubung der Beschichtungslösung wenigstens teilweise elektrostatisch

009831/1507

- 26 bewirkt, ist in der US Patentschrift 2 893 894 beschrieben.

Eine elektrostatische Vorrichtung des in der US Patentschrift 3 169 882 beschriebenen Typs kann anstelle der in der US Patentschrift 2 893 894 erläuterten elektrostatischen Vorrichtung verwendet werden. Die Verwendung eines Hochdruck-Luftstroms zur Unterstützung der Zerstäubung der Lösung scheint eine Kühlungswirkung auf das Substrat, wie Glas, zu haben, wodurch die Diffusion des metallischen Materials in das Glas bev/irkt wird. Wo jedoch die Diffusionstiefe des metallischen Materials in das Glas keine Rolle _# spielt, kann die elektrostatische, in der US Patentschrift 3 169 882 erläuterte Vorrichtung zufriedenstellend verwendet werden.

Die elektrostatische Vorrichtung des in der US Patentschrift 3 169 883 beschriebenen Typs ist eine andere Vorrichtung, wie sie zur Dispensierung der geladenen, zerstäubten Partikel der Lösung auf das erhitzte Substrat verwendet werden kann. Der zum Freimachen der Beschichtungslösung bei der Austrittdüse der Vorrichtung verwendete Druck kann ungefähr 20 atu (300 psi) oder höher sein, wobei ungefähr 60 atü (800 psi) oder höher bevorzugt werden. Eine vorgeschlagene Ausführungsform der zur Übertragung der Lösung auf das Substrat vorgesehenen, elektrostatischen Anlage ist in der Figur der dieser Beschreibung anhängenden

-27-009831/1507

- 27 Zeichnung erläutert.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung besitzt ein Förderer 10 eine im wesentlichen U-förmige Führung 11, in der ein Element 12, wie eine Förderkette oder etwas ähnliches, bewegt wird. Die Kette 12 kann durch geeignete Förderantriebe (nicht aufgezeigt) längs vorwärts bev/egt werden. In geeigneten Abständen kann die Kette eine Anzahl von Substratträgern 13 und 13' aufweisen, die ihrerseits Substrate 18 und 18¹, die zur .Beschichtung mit dem metallischen Material vorgesenen sind, tragen und mitnehmen. Es ist vorgesehen, daß die Substrate während dem Ablagerungsverfahren elektrisch geerdet sind. Der abgebildete Förderer ist so ausgelegt, daß er das Substrat mit jeder gewünschten Geschwindigkeit, wie beispielsweise einer Geschwindigkeit von ungefähr 3 m/ilin. (10 ft ./min·), durch die Beschichtungszone bewegt, die durch einenoder mehrere Sprühköpfe 14 der elektrostatischen Anlage 15 bedient wird. Wenn gewünscht, können Lükroschalter 16 und 17 verstellbar an der Förderführung 11 angeordnet und mit bewegbaren Schaltern versehen v/erden, die Pinger 1Ca und 17a betätigen, mit welchen die Substanzträger bei dem Durchlauf des Substrats längs der Führung in Eingriff Iiomaen. Der Kontakt des Substrat trägers 12 :.iit dem betätigenueii Finger 17a beispielsweise leitet das Zerstäuben der Lösung ein und der Kontakt durch den Kontaktträger 13 mit den: Betätigungsfinger 16a beendet das Zerstäuben.

009831/1507 AP*^

Auf diese Weise wird die Lösung nicht in den Raum zerstäubt und versprüht ι wodurch Verluste vermieden werden.

Die Zeichnung erläutert es so, daß die Lösung an einer Station aufgebracht wird. Es sollte aber nicht übersehen werden, daß mehr als eine Station zur Aufbringung der Lösung auf das Substrat verwendet werden kann. Die Station beinhaltet die elektrostatische Anlage 15. Die elektrostatische Anlage besitzt den Sprühkopf 14, der von einem vertikal verlagerbaren Träger 19 getragen wird, der seinerseits aus einem geeigneten Elektrisch-Isoliermaterial, wie Polyäthylen und dergleichen, hergestellt ist. Der Träger 19 wird mit vertikal hin- und hergehenden Einrichtungen 23 verlagert, die hydraulisch betätigt werden können. Die hin- und herlaufenden Mittel können entsprechend den Sprühkopf vertikal so oft wie gewünscht während dem Durchlauf des Substrats bewegen.

Ein Behälter 24, wie ein Tank, kann die zur Ablagerung auf das Substrat vorgesehene Lösung enthalten· Der Tank 24 kann durch Beine 25 gehalten werden, die aus jedem geeigneten elektrischen Isoliermaterial, wie Polyäthylen und dergleichen, hergestellt sein können.

Die Lösung kann &us dem Vorratstank mittels Pumpen 26 und 26* durch Leitunsen 27 und 27' abgezogen werden. Die Pumpen

-29-009831/1507

können Kolbenpumpen mit veränderlichem Hub sein. Die Kolben der Pumpen können durch einen ^llscotch-yoke"-Antrieb 28 über die Welle 29 aus geeignetem elektrischen Isoliermaterial angetrieben werden. Die Welle 29 kann abwärts durch Tragstützen 30 zu Antriebsvorrichtungen (nicht aufgezeigt) im Sockel 31 ragen. Vorzugsweise ist der Antrieb geschwindigkeitsvariabel, z. B. ein elektrischer Motorantrieb von veränderlicher Drehzahl.

Der Hochdruckauslaß (nicht gezeigt) der Pumpe kann durch die Leitung 33 mit einem elektromagnetisch betätigten Dreiweg-Ventil 34 mit einem Auslaßanschluß 35 verbunden sein. Die Verbindung kann durch eine geeignete Hochdruckleitung 36 zu dem Sprühkopf 14 vorgenommen werden.

Ein Stoßdämpfer 38 kann mit der Leitung 33 verbunden sein. Der Stoßdämpfer kann ein Gehäuse mit einer Membrane aufweisen, die mit der unter Hochdruck stehenden Leitung verbunden ist. Eine der Punktionen des Stoßdämpfers und im besonderen der Membrane ist, die Druckstöße der hydrostatischen Pumpe auszugleichen duroh Ausweichen der Membrane, wodurch eine im wesentlichen gleichförmige Hochdruckzuführung der Lösung zu dem Sprühkopf 14 sichergestellt wird. Ein Überdruckventil 36 kann mit der Leitung 33 verbunden sein. Das Druckventil kann eine Bückleitung zum Einlaß der Pumpe aufweisen. Das überdruckventil kann so eingestellt sein, daß es sich

¹ " -30-

009831/1507

- 51 -

oalzes und die Verdampfung des Lösungsmittels zu bewirken. Wenn es gewünscht wird, die Diffusion des metallischen Materials in ein Substrat, wie Glas, zu unterstützen, ist es vorgesehen, das Glas auf seine Erweichungstemperatur zu erhitzen. Man kann auch nach der Beschichtung des Glases mit de:a gewünschten metallischen Material das Glas zu seiner Erweichungstemperatur erhitzen, \/odurch die Diffusion eines Teils oder des gesaraten metallischen Üeschichtungsmaterials in das Gla3 bewirkt wird. Im allgemeinen liegt die Erweichungstemperatur des Glase3 mehrere 100 über der Abbautemperatur des Organometallsalzes und der Verdampfun_f;stemperatur des Lösungsmittels. Demgemäß kann die Lösung auf dem erhitzten Substrat bei der Zerfallstemperatur des Organometullüulzes abgelagert werden, un auf diese 7/eise das Substrat mit einem metallischen Ilaterial zu beschichten. Danach kann das Substrat auf eine Temperatur erhitzt werden, die hoher liegt als die Zerfallstemperatur des Organometallir.ohen Sulzes, wodurch ein Teil oder das gesagte metüllisci.e I.Iaterial veranlaßt wird, in das Substrat su diffundier ei:.

Da3 ntor-fol^ende Beispiel erläutert die Herstellung eines Soda-Kalk-Jlassubstrats, dac mittels Diffusion eines metallischen materials getönt wird.

BAD ORIGINAL

-32-009831/1507

öffnet, wenn sich der Druck leicht über dem im System verwendeten Druck erhöht, wodurch eine Beschädigung des Systems im Falle des Verstopfens des Auslasses verhindert wird·

Das elektromagnetisch betätigte Dreiwegeventil 34 kann mit der Einlaßseite der Pumpe 26* verbunden sein. Die Verbindung kann durch die Leitung 37 bewirkt v/erden. Wenn das elektromagnetisch betätigte Ventil in der einen Stellung ist, ist die Leitung 33 mit der Leitung 36 verbunden, wodurch die Beschichtungslösung zum Sprühkopf 14 befördert wird. Eine Verstellung des Elektromagneten in eine andere, Stellung durch den Mikroschalter 17 kann eine Verbindung zwischen der Leitung 33 und der Leitung 37 bewirken. Dadurch strömt die Lösung durch die Pumpe zurück, die so betätigt wird und im wesentlichen sofort die Lieferung der Lösung zum Sprühkopf 14 einstellt.

Die zum Versprühen der Lösung vorgesehene elektrostatische Vorrichtung kann der Vorrichtung entsprechen, die in der US Patentschrift 3 169 883 beschrieben ist. Die Einzelheiten der verschiedenen iCypen von Sprühvorrichtungen, die zum Verteilen der Lösung verwendet werden können, sind in den Fig. 7, 8 und 9 der US Patentschrift 3 169 883 erläutert.

Es sollte klar sein, daß die Semperatur des Substrats nur

hoch genug sein muß, um den Zerfall des metallischen Organo-

-31-009831/1507

Beispiel

Bin im wesentlichen farbloses Soda-Kalk-Glassubstrat (Natron-Kalkj Kronglas) (eine Flasche) wird auf eine Temperatur im Bereich von ungefähr 600 bis 700⁰C (1.100 1.300⁰P) erhitzt. Das erhitzte Glassubstrat wird nahe an einem Sprühkopf einer elektrostatischen Vorrichtung in einer Luftatmosphäre bei atmosphärischem Druck vorbeigeleitet.

L Bin elektrostatisches Feld wird zwischen der elektrostatischen Vorrichtung und dem Glassubstrat gebildet. Das erhitzte Glassubetrat hat ungefähr das Potential der Erdung, und die elektrostatische Vorrichtung ist mit einer Kraftquelle verbunden, die ungefähr 70.000 Volt Gleichstrom an die elektrostatische Vorrichtung abgibt. Das Gemisch besteht aus 2 g Kobaltoctoat mit einem Gehalt von ungefähr 6 Gew.^ Kobaltmetall, ungefähr 68 g Toluol und ungefähr 30 g Trichlorethylen. Das Gemisch wird zerstäubt und das elektrostatische Feld lädt die einzelnen Gemischteilchen·

™ Das elektrostatische Feld zwischen der elektrostatischen Vorrichtung und dem Glassubstrat stellt sicher, daß im wesentlichen die gesamten zerstäubten Gemischteilchen die Wärme durchdringen, die durch das erhitzte Substrat ausgestrahlt wird, um auf daβ Substrat zu prallen. Das Gemisch zersetzt sich und/oder Terdampft, wie vorausgehend erläutert, wodurch metallisches Kobalt auf dem Substrat abgelagert v/ird. Das Substrat wird auf eine Temperatur erhitzt, die ausreichend ist, die Diffusion des metallischen Kobalts

009831 /15

in das Glas zu bewirken· Das GHaβ wird dann bläulich durch das Zusammenwirken des Kobalts mit dem Soda-Kalk-Glas getönt.

Es ist klar, daß die Erfindung weder durch die Beschreibung noch durch das Beispiel eingeschränkt wird und daß Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem Erfindungsgedanken"abzuweichen.

009831/1507

Claims (21)

1. - 34 -Patentansprüche ι

   ^)Verfahren zur Ablagerung eines metallischen Materials auf ein Substrat dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus einem thermisch zersetzbaren Metallsalz und einem verdampfbaren, feuernemmenden Lösungsmittel auf ein auf eine erhöhte Temperatur erhitztes Substrat elektrostatisch überträgt, wobei das feuerhemmende Lösungsmittel verdampft und das Me-tallsalz unter Ablagerung eines metallischen Materials auf dem Substrat thermisch zersetzt wird.
2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Übertragung des Gemische mittels elektrostatischer Ablagerung bewirkt wird.
3. 3· Verfahren gemäß Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Übertragung des Geir.ischa ciurch elektrostatisch-hydrostatische Ablagerung bev/irkt v/ird.
4. 4. Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Material in das Substrat diffundiert wird.
5. 5. Verfahren gemäß Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mit dem metallischen Liaterial beschichtet wird.

   009831 / 1 507
6. 6. Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, da s das Substrat ein Glassubstrat, ein feuerfestes Oxidsub;;· i ·;.ΐ, ein keramisches Substrat oder ein Halbleitersubstrat ist
7. 7· Verfahren gemäß Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat Glas ist.
8. 8. Verfahren gemäß Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß das Glassubstrat auf ungefähr seinen Erweichungspunkt erhitzt wird, wodurch das metallische Material das Glas färbt·
9. 9· Verfahren gemäß Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat ein Katron-Kalk-(Kronglas), Hatron-Kalk-Silica- oder Kaliumcarbonat-Bleiglas verwendet wird.
10. 10. Substrat mit einem darauf abgelagerten Metall gemäß dem Verfahren von Anspruch 1.
11. 11. Substrat gemäß Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß es ein nichtmetallisches Substrat ist.
12. 12. Substrat gemäß Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß das Kichtraetallsubstrat ein SIlssubstrat ist und das metallische Material ic wesentlichen in das Substrat diffundiert wird.

    -5c- .

    009831/1507
13. 13. Substrat gemäß Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallbeschichtung über die Oberfläche des Glaesubstrats gelegt wird.
14. 14·· Elektrostatische Beschichtungelösung dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Metallsalz und ein Flamm- bzw· Feuerverzögerndes Lösungsmittel enthält.
15. 15. BeSchichtungslösung gemäß Anspruch H dadurch gekennzeichnet, daß das Metallsalz ein Organometallsalz ist.
16. 16. Beschichtungslösung gemäß Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, daß das Organometallsalz tletalle der Gruppen II, III, IV, V, VI, VII, VIII des Periodensystems der Elemente oder Kombinationen hiervon und einen Organorest eines Octoate, Naphthenets, Resinats, Stearats, Linoleate, Borats, Acetattallats oder einer Monocarbonsäure mit einer Cq-, C..Q- oder C. ₁ -Kettenlänge enthält.
17. 17. Beschichtungslösung gemäß Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Co, Pb, Mn, Ce, Cr, Cu, Ag, Au, B, Mo, Ni, Fe, Sn, Va, Zr, Ca, Zn, Ba, Ta, La, Hd, Hb, Cd oder Kombinationen derselben ist.
18. 18· Beschichtungslösung gemäß Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, daß der Organoreet des Organometallsalzes ein

    -37-009831/1507

    Octoat, ein Haphthenat oder eine Monocarbonsäure mit einer

    ist.
19. 19· Beschichtungslösung gemäß Anspruch 18 dadurch gekenn zeichnet, daB das Organometallsalz Kobaltoctoat oder Manganoctoat ist.
20. 20. Elektrostatische Beschichtungslösung dadurch gekennzeichnet, daß sie ein thermisch zersetzbares Metallorganosalz und ein Flamm- bzw. Feuer-verzögerndes Lösungsmittel enthält, wobei sie weiterhin ein verdampfbares organisches Lösungsmittel und wenigstens eine teilweise thermisch zersetzbare und verdampfbare Feuer-verzögernde Substanz enthält.
21. 21. Beschichtungslösung gemäß Anspruch 20 dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung im wesentlichen von ungefähr 2 g Kobaltoctoat, ungefähr 68 g Toluol und ungefähr 30 g Trichloräthylen enthält.

    009831/1507

    L««rt«ite