DE2057713A1 - Durchsichtiger,elektrisch leitender Gegenstand und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Durchsichtiger,elektrisch leitender Gegenstand und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
e 9 ί 7
Tßfc 8044285 '
W/Vh-2695
Triplex Safety Glass Company Limited, 1 Albemarle Street,
Piccadilly, London ¥ 1 /England
Durchsichtiger, elektrisch leitender Gegenstand und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf einen durchsichtigen,
elektrisch leitenden Gegenstand, bestehend aus einem durchsichtigen Grundkörper, einer unmittelbar auf
dessen einer Oberfläche aufgebrachten durchsichtigen Schicht aus einer Metallverbindung, einer auf dieser aufgebrachten
durchsichtigen Schicht eines elektrisch leitenden Stoffes, einer auf diesen aufgebrachten zweiten durchsichtigen Schicht
aus einer Metallverbindung und einer auf dieser abschliessend
aufgebrachten Schutzschicht aus einer siliziumhaltigen Verbindung,
die den elektrisch leitenden Stoff isoliert und einen Überzug ftir den Grundkörper bildet.
•A
10 9 8 2 2/1789
Man hat festgestellt, dass beim Aufbringen der absohliessenden Schutzschicht die zuvor gebildeten unteren
Schichten in schädlicher Weise beeinflusst werden. Die diese Schichten bildenden Stoffe können unter den dann gegebenen
Bedingungen zerfallen. Ferner wurde ein beträchtlicher Verlust
der optischen Eigenschaften sowie der mechanischen Stabilität der Schichten aus Metallverbindungen und der Schicht aus dem
elektrisch leitenden Stoff festgestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese schädlichen Einflüsse zu beseitigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,
dass zwischen der aweiten Schicht aus einer Metallverbindung
und der Schutzschicht eine dritte Schicht aus einer Metallverbindung aufgebracht ist, die verschieden von der Metallverbindung
der zweiten Schicht ist und die beiden ersten Schichten aus Metallverbindungen und die Schicht aus dem elektrisch leitenden
Stoff gegen die Schutzschicht isoliert und beim Aufbringen der letzteren den elektrisch leitenden Stoff schützt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht der Grundkörper aus Glas.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Metallverbindung in wenigstens einer der Schichten ein Metalloxid ist.
109822/1789'
Nach, einem weiteren Merkmal ist die Metallver-.
bindung in der ersten Schicht Wismutoxid.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist dio Metallverbindung in der zweiten Schicht Wismutoxid.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Metallegierung in der dritten Schicht Kupferoxid.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der elektrisch leitende Stoff Gold.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die Schutzschicht aus Siliziumdioxid.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus Glas besteht,
die erste Schicht aus Wismutoxid besteht und eine Dicke
ο
zwischen 50 bis 500 A hat, der elektrisch leitende Stoff Gold
zwischen 50 bis 500 A hat, der elektrisch leitende Stoff Gold
ο
in einer Dicke zwischen 50 bis 200 A ist, die zweite Schicht
in einer Dicke zwischen 50 bis 200 A ist, die zweite Schicht
ο aus Wismutoxid besteht und eine Dicke zwischen 50 bis 500 A
hat, die dritte Schicht aus Kupferoxid besteht und eine Dicke
ο
von 30 bis 2000 A hat und die Schutzschicht aus Siliziumdioxid
von 30 bis 2000 A hat und die Schutzschicht aus Siliziumdioxid
ο besteht und eine Dicke von 1000 bis 50 000 A hat.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist
ο vorgesehen, dass die Dicke der ersten Schicht etwa 300 A, die
ο
des Goldes annähernd 100 A, die der zweiten Schicht annähernd
des Goldes annähernd 100 A, die der zweiten Schicht annähernd
ο ο
300 A, die der dritten Schicht annähernd 100 A und die der
ο
Schutzschicht annähernd 1500 A betragen.
Schutzschicht annähernd 1500 A betragen.
109822/1789
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist
vorgesehen, dass eine zoeätzliche Schicht aus Siliziumoxid
ο
einer Stärke von 30 bis 200 A zwischen der dritten Schicht und der Schutzschicht vorgesehen ist, die der Verbindung dieser beiden Schichten dient.Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat diese zusätzliche Schicht aus Siliziumoxid eine Dicke
einer Stärke von 30 bis 200 A zwischen der dritten Schicht und der Schutzschicht vorgesehen ist, die der Verbindung dieser beiden Schichten dient.Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat diese zusätzliche Schicht aus Siliziumoxid eine Dicke
ο
von etwa 100 A.
von etwa 100 A.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein
Verfahren zum Herstellen eines isolierten durchsichtigen elektrisch
leitenden Gegenstandes, bei dem auf einen durchsichtigen Grundkörper unmittelbar eine erste Schicht aus einer Metallverbindung
aufgebracht wird, auf dieser eine Schicht eines elektrisch leitenden Stoffes gebildet wird, darauf eine zweite
Schicht aus einer Metallvirbindung aufgebracht wird und abschliessend
eine Schutzschicht aus einer eiiliziumhaltigen Verbindung aufgebracht wird. Erfindungsgemäss ist vorgesehen,
ψ dass nach dem Aufbringen der zweiten Schicht aus einer Metallverbindung
und vor dem Aufbringen der Schutzschicht eine dritte Schicht aus einer von der Metallverbindung der zweiten Schicht
verschiedenen Metallverbindung aufgebracht wird, die die zuvor
aufgebrachten Schichten bei dem Aufbringen der Schutzschicht vor einem Zerfall schützen.
-5-
109822/1789
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung iet+
vorgesehen, dass nach dem Aufbringen der dritten Schicht und vor dem Aufbringen der Schutzschicht eine zaeätzliche
Schicht aus Siliziumoxid aufgebracht wird, die die dritte Schicht mit der Schutzschicht verbindet.
Ferner ist bei einem Verfahren, bei dem ein Grundkörper aus Glas verwendet wird, vorgesehen, dass der
beschichtete Glaskörper vor dem Aufbringen der Schutzschicht aus einer siliziumhaltigen Verbindung auf eine Temperatur bis
zu 24O0C erhitzt wird.
Die Erfindung wird anhand der schematischen beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese stellt einen Querschnitt
durch einen elektrisch leitenden durchsichtigen Gegenstand dar.
Der Gegenstand weist einen Grundkörper 1 aus gehärtetem Glas auf, der beispielsweise nach Grosse und Form
eine Windschutzscheibe für ein Kraftfahrzeug.sein kann.
In den Grundkörper sind an seiner einen Aussenfläche
3 zwei Silberelektroden 2 eingeschmolzen.
Auf der Fläche 3 ist eine erste Schicht 4 aus Wismutoxid aufgebracht, wozu das bekannte Kathodenzerstäbungsverfahren
in einer Argon-Luftmischung eines Druckes von
—2
6 χ 10 mm QS verwendet wird und die aus metallischem Wismut
6 χ 10 mm QS verwendet wird und die aus metallischem Wismut
-6-
109822/1789
bestehende Kathode eine Spannung von -900 Volt aufweist.
Die Die; a dieser ersten Schicht 4 aus Wismutoxid kann zwischen
ο
50 und 500 A betragen. Im Ausführungsbeispiel beträgt die
50 und 500 A betragen. Im Ausführungsbeispiel beträgt die
ο
Dicke 300A.
Dicke 300A.
ο Eine Goldschicht 5 einer Dicke von 100 A ist
ebenfalls im Kathodenzerstäfcungsverfahren auf die Schicht 4
aus Wismutoxid aufgebracht. Das Aufbringen erfolgt in einer
P —2
Argonatmosphäre mit einem Druck von 6 χ 10 mm QS, wobei die aus Gold bestehende Kathode eine Spannung von -1200 Volt
aufweist. Die Dicke der Goldschicht 5 kann zwischen 50 und
ο
200 A gewählt werden.
200 A gewählt werden.
Anschliessend wird auf die Goldschicht 5 eine zweite Schicht 6 aus Wismutoxid in gleicher Weise aufgebracht,
wie dies bei der Schicht 4 aus Wismutoxid geschah. Die Dicke der zweiten Schicht 6 aus Wismutoxid kann zwischen 50 und
ο ο
500 A betragen und ist im Ausführungsbeispiel mit 300 A
* gewählt.
Auf die Zweite Schicht 6 aus Wismutoxid wird eine weitere Schicht 7 aus Kupferoxid im Kathodenzerstäubungsyerfahren
aufgebracht. Dies erfolgt in einer Argon-Luftatmosphä-
—2
re mit einem Druck von 6 χ 10 mm QS, wobei die aus Kupfer bestehende Kathode aine Spannung von -1000 Volt aufweist.Die
re mit einem Druck von 6 χ 10 mm QS, wobei die aus Kupfer bestehende Kathode aine Spannung von -1000 Volt aufweist.Die
Schicht 7 ist im Ausführungsbeispiel 100 A dick, kann aber
zwischen 30 und 2000 A gewählt werden. Es ist jedoch vorzu-
109822/1789
— ι —
ziehen, die Dicke dieser Schicht an der unteren Grenze des
Bereiches zu wählen, um eine unerwünschte Absorption des ifciites zu vermeiden.
Die nächste aufgebrachteSchicht 8 besteht aus
Siliriumoxid, das auch im Kathodenzerstäubungsverfahren aufgebracht
wird, und zwar in einer Argon—Luftatmosphäre mit einem
Druck von 6 χ 10 mm QS, wobei die aus Siliziumdioxid bestehende
Kathode eine Spannung von -1000 Volt aufweist. Die
ο Dicke dieser Schicht 8 ist im Ausführungsbeispiel 100 A, kann
ο
aber zwischen 30 und 200 A gewählt werden^
aber zwischen 30 und 200 A gewählt werden^
Im Ausführungsbeispiel werden die Schichten 4 bis 8 aufeinanderfolgend auf den horizontal abgestützten
Grundkörper 1 aus Glas in der gleichen Vakuumkammer aufgebracht, wobei die Kammer während des ganzen Vorganges unter Vakuum
bleibt und die verschiedenen Schichten durch Bewegen der entsprechenden Kathode unter das Glas gebildet werden. Nach dem
Aufbringen der fünften Schicht 8 aus Siliziumoxid wird der beschichtete Grundkörper aus der Vakuumkammer entfernt und
dann in einem Ofen auf eine Höchsttemperatur von 24-O0C erhitzt,
um den elektrischen Widerstand der Goldschicht 5 und der benachbarten Schichten 4 und 6 aus Wismutoxid zu bewirken.
Bei einer Probe einer Grosse von 38 χ 76 mm, die in der beschriebenen
Weise beschichtet war, wurde der elektrische Widerstand der vereinigten Wismutoxidschiohten 4 und 6 und
—8—
109822/1789
der Goldschicht 5 mit 25 Ohm vor der Wärmebehandlung festgestellt
und nach der Wärmebehandlung eine Abnahme auf 15 Ohm
ermittelt.
Der wärmebehandelte und beschichtete Grundkörper
wird sodann in eine Vakuumkammer gebracht, in der Kathodenzerstäubung mit Radiofrequmnzen in einer Argonatmosphäre mit
einem Druck von 2,5 x 10 mm QS durchgeführt wurde. Eine Anode aus Siliziumdioxid wird oberhalb einer Kupfirkathode
angeordnet, an die eine mit einer Frequenz von etwa 10 000 Hz schwingende Spannung zwischen -1100 Volt und Massespannung
angelegt wird. Hierdurch wird eine Schicht 9 aus Siliziumdioxid auf die zuvor niedergeschlagene Schicht 8 aus Siliziumoxid
aufgebracht. Die Dicke der Schicht 9 aus Siliziumdioxid kann zwischen 1000 und 50 000 A betragen und ist im Ausführungs-
o
beispiel mit 1500 A gewählt. Diese wurde mit Hilfe eines
beispiel mit 1500 A gewählt. Diese wurde mit Hilfe eines
Magnetfeldes von etwa 100 Gauss in der Zerstäubungskammer
ο gebildet, wobei sich ein ungefährer Niederschlag von 30 A/min
ergab. Eine derartige Dicke der Schicht 9 aus Siliziumdioxid isoliert die Goldschicht 5 elektrisch bis zu einer Spannung
von 45 Volt. Bei höheren Spannungsbelastungen muss die Schutzschicht 9 aus Siliziumdioxid entsprechend dicker gewählt
werden.
-9-
1 09822/1789
Durch die Erfindung wird ein elektrisch leitender
durchsichtiger Gegenatand durch die Schutzschicht aus Siliziumdioxid elektrisch isoliert, so dass die leitenden
Eigenschaften der Schicht 5 aus Gold zwischen den Elektroden nicht gestört werden. Ausser den bereits erwähnten Vorteilen
der erfindungsgemässen Ausbildung stellt die Schicht 9 aus
Siliziumdioxid einen wirksamen Schutz gegen Beschädigung
durch scharfe Metallgegenstände dar und ist zudem widerstandsfähig
gegen harten Angriff von Haushaltsreinigungsfllissigkeiten,
so dass sie einen vorzüglichen Oberflächenschutz darstellt.
Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der angegebenen Beispiele beschränkt. Beispielsweise kann die
Schicht 8 aus Siliziumoxid in Portfall kommen.
ferner kann der durchsichtige Grundkörper 1
auch aus einem starren Kunststoff bestehen, beispielsweise einem gestreckten Polymethylmethaorylat.
Die Schutzschicht 9 kann durch andere siliziumhaltige
Verbindungen als Siliziumdioxid gebildet sein, beispielsweise
aus Aluminium* oder Bor silikat eU-.
Für die Schichten 4, 6 und 7 können andere
Metalloxide und sogar andere Metallverbindungen verwendet werden*
Beiepielsweise sind Halide, Sulfide und Sulfate anstelle von
Oxiden geeignet. Zusätzlich können für die Schichten 4 und
- 10 -
109822/1789
andere Metall?, beispielsweise Eisen, Aluminium, Antimon,
Cadmium, Blei und Zink anstelle von Wismut verwendet werden. Bezüglich der dritten Schicht 7 kann eine andere Metallverbindung,
beispielsweise des Aluminium oder Gold, anstelle von Kupfer verwendet werden. Aluminium kann jedoch nicht verwendet
werden, wenn die vorhergehende Schicht 6 aus Aluminium bestehen sollte.
Mr die elektrisch leitende Schicht 5 kann ausser Gold auch Silber, Kupfer, Palladium und Platin verwendet werden.
Mr die elektrisch leitende Schicht 5 kann ausser Gold auch Silber, Kupfer, Palladium und Platin verwendet werden.
Abschliessend sei darauf hingewiesen, dass die Angaben Siliziumoxid und Siliziumdioxid im weitesten Sinne
aufzufassen sind, da sie entweder einzeln oder gemeinsam bei dem Bilden der einzelnen Schieben auftreten könnenund nicht
in jedem Falle genau bekannt ist, ob sie in komplexer Form auftreten.
109822/1789-
Claims (15)
- - li -Patentanspräche x(IJ Durchsichtiger, elektrisch leitender Gegenstand, bestehend aus einem durchsichtigen Grundkörper, einer unmittelbar auf dessen einer Oberfläche aufgebrachten durchsichtigen Schicht aus einer Metallverbindung, einer auf dieser aufgebrachten durchsichtigen Schicht eines elektrisch leitenden Stoffes, einer auf dieser aufgebrachten zweiten durchsichtigen Schicht aus einer Metallverbindung und einer auf dieser abschliessend aufgebrachten Schutzschicht aus einer siliziumhaltigen Verbindung, die den elektrisch leitenden Stoff isoliert und einen Überzug für den Grundkörper bildet, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten(6)
Schicht7aus einer Metallverbindung und der Schutzschicht (9) eine dritte Sohioht (7) aus einer Metallverbindung aufgebracht ist, die verschieden von der Metallverbindung der zweiten Schicht ist und die beiden ersten Schichten (4 und 6) aus Metallverbindungen und die Schicht (5) aus dem elektrisch leitenden Stoff gegen die Schutzschicht isoliert und bei Aufbringen der letzteren den elektrisch leitenden Stoff schlitzt.- 12 -109822/1789 - 2. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (l) aus Glas besteht.
- 3. Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die M§tallverbindung in wenigstens einer der Schichten (4,6,7) ein Metalloxid ist.
- 4. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ^ dadurch gekennzeichnet, dass die Metal2wrbindung in der ersten Schicht (4) Wismutoxid ist.
- 5. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallverbindung in der zweiten Schicht (6) Wismutoxid ist.
- 6. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallverbindung der dritten Schioht (7) Kupferoxid ist.
- 7. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitende Stoff (5)^ Gold ist.
- 8. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (9) aus Siliziumdioxid besteht.
- 9. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) aus Glas besteht, die erste Schicht (4) aus Wismutoxid besteht und eine- 13 -109822/1789ο
Dicke zwischen 50 und 500 A hat, der elektrisch leitende Stoffο (5) Gold in einer Dicke zusehen 50 und 200 A ist, die zweiteSchicht (6) aus Wistnutoxid besteht und eine Dicke zwischenο
50 und 500 A hat, die dritte Schicht (7) aus Kupferoxid be-steht und eine Dicke von 40 bis 2000 A hat und die Schutzschicht aus Siliziumdioxid besteht und eine Dicke von 1000ο
bis 50 000 A hat. - 10. Gegenstand nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der ersten Schicht (4-) annäherndο ο300 A , die der Schicht aus Gold (5) annähernd 100 A, die derο
zweiten Schicht (6) annähernd 300 A, die der dritten Schichtο
(7) annähernd 100 A und die der Schutzschicht (9) annähernd1500 £ betragen. - 11. Gegenstand nach einem der vorhergehendenAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzlicheο Schicht (8) aus Siliziumoxid einer Stärke von 30 bis 2DOAzwischen der dritten Schicht (7) und der Schutzschicht (9) vorgesehen ist, die der Verbindung dieser beiden Schichten dient.
- 12. Gegenstand nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Schicht (8) aus Siliziumoxidο
eine Dicke von annähernd 100 A hat.-14-109822/1789 - 13. Verfahren zum Herstellen eines isolierten durohsiohtigen elektrisch leitenden Gegesntandes, bei dem auf einen durchsichtigen Grundkörper unmittelbar eine erste Schicht aus einer Metallverbindung aufgebracht wird, auf dieser eine Schicht eines elektrisch leitenden Stoffes gebildet wird, darauf eine zweite Schicht aus einer Metä. lverbindung aufgebracht wird und abschliessend eine Schutzschicht aus einer siliziutnhaltigen Verbindung aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen der zweiten Schicht (6) aus einer Metallverbindung und vor dem Aufbringen der Schutzschicht (9) eine dritte Schicht (7) auB einer von der Metallverbindung der zweiten Schicht verschiedenen Metallverbindung aufgebracht wird, die r'ie zuvor aufgebrachten Schichten bei dem Aufbringen der Schutzschicht vor einem Zerfall schnitzen.
- 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekenn-' zeichnet, dass nach dem Aufbringen der dritten Schicht (7) und vor dem Aufbringen der Schutzschicht (9) eine zusätzliche Schicht (8) aus Siliziumoxid aufgebracht wird, die die dritte Sohicht mit der Schutzschicht verbindet.
- 15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem ein Grundkörper aus Glas verwendet wird, dadurch gekenn--15-109822/1789 '- 15 -zeichnet, dass der "beschichtete Glaskörper vor dem Aufbringen .der Schutzschicht (9) aus einer siliziumhaltigen Verbindung auf eine Temperatur bis zu 24O0C erhitzt wird.109822/1789Leerseite
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