DE2149373A1 - Verfahren zum AEtzen von UEberzuegen aus elektrisch leitenden Metalloxyden - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL-ING.

6 Frankfurt am Main 70 Schnedwnhofsir. 27-Tel.61 7079

29. September 1971 Gzy/Ra.

SCM Corporation, New York, N.Y. / USA

Verfahren zum Ätzen von Überzügen aus elektrisch leitenden Metalloxyden

Metalloxyde, wie Nesa und Nesatron, werden seit vielen Jahren als Überzüge für die Fenster von Flugzeugen verwendet» weil sie durchsichtig und elektrisch leitend sind. Die Kombination dieser Eigenschaften macht sie besonders gut geeignet für die Verwendung als Heizelemente von Fenstern. Solche Heizelemente verhindern die Eisbildung auf den Fensterscheiben, die durch die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Seiten verursacht werden kann.

Neuerdings werden diese Stoffe auch in fotoleitenden Systemen und in Fotokondensatoren verwendet. Bei dieser Verwendungsart muß der leitende Überzug in der Regel teilweise weggeätzt werden, um Elektroden bestimmter Formen zu bilden.

Neuerdings werden diese Stoffe auch verwendet in Verbindung mit nematischen flüssigen Kristallen. Flüssige Kristalle sind organische Verbindungen mit den mechanischen Eigenschaften von Flüssigkeiten und den optischen Eigenschaften von festen Kristallen. In nematischen flüssigen Kristallen sind innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches die spindelförmigen Moleküle gleichsinnig ausgerichtet. In einem elektrischen

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Felde von etwa IO bis 10 Volt je cm bewirken einige nematische flüssige Kristalle eine starke Lichtstreuung innerhalb des nematischen Temperaturbereiches. Nach Abstellen der Spannung wird das Licht nur wenig gestreut. Diese Eigenschaften machen diese Stoffe geeignet für optische Darstellungssysteme. ™ Diese Systeme haben gewisse Vorteile gegenüber anderen Systemen, wie beispielsweise Nixie-Röhren, lichtemittierende Dioden, fluoreszierende numerische Röhren und Kathodenstrahlröhren. Nematische flüssige Kristalle werden vertrieben beispielsweise von den Firmen Liquid Crystal Industries, Vari-Light und Eastman Kodak.

Typische Zellen mit flüssigen Kristallen enthalten eine hohle Dichtung mit einem Spalt von etwa 0,025 mm zwischen einer durchsichtigen vorderen Elektrode und einer reflektierenden nicht durchsichtigen rückwärtigen Elektrode. Der Zwischenraum zwischen den Elektroden und dem Abstandshalter wird während y oder vor dem Zusammenbau der Zelle mit den flüssigen Kristallen gefüllt. Die vordere Elektrode besteht aus einem durchsichtigen nicht leitenden Glas oder einem Träger aus Kunststoff, deren Oberflächen mit einem elektrisch leitenden Metalloxyd,wie Nesa oder Nesatron,überzogen ist. Dieser Überzug steht in Berührung mit den flüssigen Kristallen. Ausgewählte Teile des Überzuges aus dem Metalloxyd werden weggeätzt, so daß ein bestimmtes Muster entsteht, beispielsweise die aus einzelnen Teilen zusammengesetzte Zahl 8. Das Abbild dieser Zahl 8 enthält sieben elektrisch gegeneinander isolierte Abschnitte. Von jedem dieser Abschnitte führt eine elektrische Leitung

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zu einem Anschluß. Die rückwärtige Elektrode enthält ebenfalls eine Glasscheibe oder einen durchsichtigen Träger aus Kunststoff mit einem leitenden Metalltiberzug gegenüber der Abbildung der Figur /und in Berührung mit den flüssigen Kristallen. Beim Anlegen einer Potentialdifferenz an einen oder mehrere Anschlüsse und an den Metallüberzug der rückwärtigen Elektrode entsteht ein elektrisches Feld. In diesem befinden sich die flüssigen Kristalle. Die flüssigen Kristalle zwischen den Segmenten und der rückwärtigen Elektrode streuen das von außen kommende Licht, während diejenigen flüssigen Kristalle, die sich außerhalb des oder der elektrischen Felder befinden, das Licht nicht streuen. Das gestreute Licht von außen wird durch die durchsichtigen Überzugssegmente von Metalloxyd reflektiert und man sieht es durch den durchsichtigen Träger der vorderen Elektrode hindurch. Hierbei kann man je nach Bedarf verschiedene Segmente oder Abschnitte der vorderen Elektrode unter Spannung setzen.

Das Wegätzen von elektrisch leitenden Metalloxyden wurde bisher so durchgeführt, daß man diese mit einer Mischung aus verdünnter Salzsäure und Zinkstaub in Berührung brachte. Hierbei tauchte man gewöhnlich ein Vattestück oder einen Schwabbel in die saure Lösung und dann in ein Gemisch aus Zinkstaub und einem weichen Pulver wie Talkum. Der leitende Überzug aus Metalloxyd wurde dann schwach und wiederholt mit dem Schwabbel gerieben, bis er von dem Träger entfernt war. Dieses Verfahren ist indessen schwierig, ungenau und ?*angwierig. Man verfuhr auch so, daß man den überzogenen

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Träger in eine Lösung von Zinkstaut) in konzentrierter Salzsäure eintauchte. Bei diesem letzteren Verfahren muß der Träger aber wiederholt entfernt, beobachtet und wieder eingetaucht werden, bis das Ätzen vervollständigt ist.

Ziel der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zum Wegätzen von Überzügen aus elektrisch leitenden Metalloxyden von der Oberfläche eines nicht oder schlecht leitenden Trägers, Das Verfahren betrifft insbesondere das Wegätzen von Überzügen aus Indiumoxyd und Zinnoxyd. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist das sehr genaue Wegätzen von Überzügen aus elektrisch leitenden Metalloxyden wie Nesa und Nesatron von den Oberflächen durchsichtiger nicht leitender Träger wie Glasplatten und durchsichtigen Kunststoffen. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich sehr genau, schnell und gut geregelt durchführen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Überzügen aus elektrisch leitenden Metalloxyden von der Oberfläche eines nicht oder schlecht leitenden Trägers. Bestimmte Teile des Überzuges aus dem Metalloxyd werden maskiert, wobei andere Teile frei bleiben. Der Träger mit dem maskierten Überzug wird in eine wässrige, saure, elektrisch leitende Lösung eingetaucht. Eine Elektrode wird in einem Abstand von den freien Teilen des Überzuges in die Lösung gebracht. Dann wird ein elektrisches Spannungspotential an den leitenden Überzug aus Metalloxyd und die Elektrode so angesetzt, daß der Überzug gegenüber der Elektrode negativ geladen

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ist. Hierbei entstehen in der Lösung in der Nachbarschaft des leitenden Überzuges aus Metalloxyd Kationen von Wasserstoff, die zu atomarem Wasserstoff reduziert werden. Der atomare Wasserstoff reduziert die freien Teile des Überzuges aus dem leitenden Metalloxyd zu Metall. Dann stellt man das Potential ab und nimmt den geätzten Träger aus der Lösung heraus. Gewünschtenfalls kann anschließend der Träger mit Wasser gespült werden, um restliche Metallteilchen und Säure von der Oberfläche des Trägers abzuwaschen.

Nachstehend soll eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden.

Eine Glasplatte mit einem Überzug aus Nesa oder Nesatron wird mit einem Überzug aus einem lichtempfindlichen Material versehen. Dieses Material wird dann nach einem bestimmten Muster belichtet, entwickelt und gespült. Hierbei entsteht das gewünschte Muster der Maskierung auf der Oberfläche des Nesatron. Die restlichen Teile des Überzuges aus dem lichtempfindlichen Material sind elektrisch nicht leitend, inert in sauren Lösungen und lassen sich durch atomaren Wasserstoff nicht reduzieren. Pur weniger genaues Ätzen können Klebestreifen anstelle des lichtempfindlichen Materials verwendet' werden.

Anschließend wird eine elektrische Leitung mit dem Überzug aus Nesa oder Nesatron verbunden. Das maskierte überzogene Glas wird dann in die Ätzlösung eingetaucht. Vorzugsweise

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verwendet man hierbei eine i-molare wässrige Lösung eines Ammoniumsalzes,wie Ammoniumchlorid, und eine 0,i-molare Lösung von Chlorwasserstoff. Es können natürlich aber auch andere Salze oder andere Säuren verwendet werden. In einem Abstand von dem maskierten und überzogenen Glas bringt man dann eine

r Elektrode in die Lösung. Die Elektrode und die elektrische Leitung zu dem leitenden Metalloxyd werden dann so mit einer Kraftquelle für direkten Strom, normalerweise mit einer Spannung von weniger als 20 Volt, verbunden, daß die Elektrode gegenüber dem Überzuge aus dem Oxyd positiv geladen ist. Bei der Reduktion des Oxyds zu metallischem Zinn oder Indium wird der Überzug glänzender und erhält ein silberiges Aussehen. Zu diesem Zeitpunkt beginnt ein Schäumen an den nicht maskierten Teilen des Überzuges, das anzeigt, daß die Reduktion des leitenden Oxydes praktisch vollständig ist. Dann wird die Spannung abgeschaltet und man entfernt das geätzte Glas aus der Ätzlösung. Teilchen von metallischem Zinn oder Indium

fc fallen ab, gelangen in die Ätzlösung und steigen an die Oberfläche auf oder werden von der Säure gelöst. Die nicht auf diese Art entfernten Metallteilchen können leicht mit Wasser abgespült werden, da sie schlecht an dem Träger aus Glas . haften.

Bei diesem Verfahren finden wahrscheinlich die nachstehenden elektrochemischen Umsetzungen statt. Die Gegenwart von Ammoniumchlorid in Wasser macht die Lösung elektrisch leitend. Die Kationen von Wasserstoff aus dem Chlorwasserstoff werden von dem negativ aufgeladenen leitenden Metalloxyd angezogen.

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Dort werden sie zu atomarem Wasserstoff reduziert. Diese Wirkung kann gut geregelt werden durch Änderung der angelegten Spannung beispielsweise mittels eines Potentiometers. Ein Teil des atomaren Wasserstoffes reduziert die Metalloxyde zu Teilchen von Metall. Aus einem anderen Teil des atomaren Wasserstoffes entsteht gasförmiger molekularer Wasserstoff. Nach der vollständigen Reduktion des Metalloxydes entsteht in der Nachbarschaft und in den Räumen zwischen den durch Reduktion entstandenen Metallteilchen molekularer Wasserstoff mit einer höheren Geschwindigkeit. Dieser gasförmige Wasserstoff steigt entlang dem restlichen Metall auf dem Glasträger auf. Durch das hierdurch verursachte Schäumen werden viele der Metallteilchen von dem Glasträger entfernt. Einige dieser Metallteilchen werden in der ionisierten Chlorwasserstofflösung gelöst, während andere Teilchen an die Oberfläche der Lösung aufsteigen. Auf dem Glasträger verbliebene Metall— teilchen können anschließend abgeschüttelt oder zusammen mit der restlichen Säure abgespült werden.

Die vorliegende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform soll den Gegenstand der Erfindung nicht beschränken. Man kann auch andere Verbindungen anstelle der oben genannten verwenden. Die jeweilige Potentialdifferenz hängt ab von den Abmessungen des zu ätzenden Körpers. Auch die angegebene Reihenfolge der Verfahrensstufen muß nicht unbedingt eingehalten werden. Das Spülen braucht nur im Bedarfsfalle vorgenommen zu werden.

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Claims (1)

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   - 8 Patentansprüche

   Verfahren zum Entfernen einer teilweise maskierten Überzugsschicht aus einem elektrisch leitenden Metalloxyd von einem nicht oder schlecht leitenden Träger, dadurch gekennzeichnet, daß man den mit der teilweise maskierten w Schicht versehenen Träger in eine saure, elektrisch leitende, wässrige Lösung eintaucht, in welcher sich eine Elektrode befindet, daß man ein Spannungspotential derart an die elektrisch leitende Überzugsschicht und an die Elektrode anlegt, daß die Überzugsschicht gegenüber der Elektrode negativ geladen ist, wodurch die nicht maskierten Teile der Überzugsschicht zu Metall reduziert werden, und daß man nach Beendigung der Reduktion das Spannungspotentiaü abstellt und den Träger mit der Überzugsschicht aus der - Lösung entfernt.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verendung eines Trägers, der mit einer Überzugsschicht aus Zinnoxyd versehen ist.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Trägers, der mit einer Überzugsschicht aus Indiumoxyd versehen ist«

   k. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Trägers aus Glas.

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   5. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung einer wässrigen Lösung, die Chlorwasserstoff enthält.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 his 5, gekennzeichnet durch die Verwendung einer wässrigen Lösung, die Salpetersäure enthält.

   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung einer wässrigen Lösung, die ein
   Ammoniumsalz enthält.

   8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Verwendung einer wässrigen Lösung, die als Ammoniumsalz
   Ammoniumchlorid enthält.

   9· Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 8, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Potentialdifferenz von 1 bis
   20 Volt.

   10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch

   gekennzeichnet, daß man den Träger und die Überzugsschicht • nach der Behandlung in der wässrigen Lösung mit Wasser
   abspült.

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