DE2907775C2 - Verfahren zur Herstellung von Dielektrikumsschichten durch Polymerisation von Gasen mittels Glimmentladung auf einem Substrat und deren Verwendung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Dielektrikumsschichten durch Polymerisation von Gasen mittels Glimmentladung auf einem Substrat und deren Verwendung

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Description

50
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dielektrikumsschichten durch Polymerisation von Gasen mittels Glimmentladung auf einem Substrat gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches I und deren Verwendung.
Ein derartiges Verfahren ist aus der US-A 32 52 830 bekannt.
Aus der DE-B 25 57 899 ist ein Verfahren zur Herstellung von Dielektrikumsschichten mittels Glimmpolymerisation bekannt, bei dem neben perfluorierten μ Kohlenwasserstoffen feine Kohlenwasserstoffe mit der Summenformel (CHj)n in den Reaktionsraum eingeblasen werden.
Aus der DE-A 23 02 174 ist ein Verfahren zum Beschichten von Körpern im Durchlaufverfahren mittels Polymerisation von Gasen bekannt, bei dem Zykloalkane oder Alkene in den Glimmentladungsbereich eingeblasen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, das elektrische Regeneriervermögen der eingangs genannten Dielektrikumsschichten zu verbessern und den Herstellvorgang durch eine Steigerung der Abscheidegeschwindigkeit zu beschleunigen, ohne daß die Temperaturfestigkeit, die Elastizität und das Isoliervermögen der Schichten vermindert wird.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Die so erhaltenen hochelastischen Schichten mit guter Regenerierfähigkeit und einer Temperaturbeständigkeit bis über 3500C können beispielsweise ohne Beeinträchtigung der elektrischen und mechanischen Eigenschaften in Luft bei 3500C mindestens eine Stunde gelagert werden. Somit erreichen diese Schichten die Temperaturbeständigkeit von Polyimid, nehmen aber weniger Feuchte auf und regenerieren bei elektrischen Durchschlägen, wenn sie als Kondensatordiek'.trikum verwendet werden. Die Abscheiderate ist dabei größer als 1 um/Minute.
Sehr flexible Schichten werden erreicht, indem 13-Butadien, Summenformel C4H6 eingeblasen wird. Etwas härtere Schichten werden erreicht, wenn 13-Pentadien, Summenformel CsHe, oder 2-Methylbutadien (13), Summenformel CsHg, eingeblasen werden.
Bei Verwendung von harten Substraten eignen sich auch die etwas härteren Schichten, die durch Einblasen eines der Diene mit konjugierter Doppelbindung: 13 Hexadien, 2,4 Hexadien, 2-Methylpentadien (13). 23-Dimethylbutadien (13) erhalten werden. Diese Diene haben die gemeinsame Summenformel CeH 10.
Um eine wenig spröde Schicht zu erhalten, empfiehlt es sich, als zusätzliches Monomergas Propadien, Summenformel CjH4, einzublasen. Propadien ist ein Allen und bildet besondere Schichtstrukturen, beispielsweise Ketten mittlerer Länge mit hohem Quervernetzungsdraht.
Eine mehrstündige Temperung bei Temperaturen über 2000C verbessert die Haftfestigkeit zwischen Trägerfolie, Glimmpolymerisatschicht und Metallisierung noch wesentlich. Dabei können bekannte Kunststoffolien als Trägerfolien eingesetzt sein.
Die nach dem vorgeschlagenen Verfahren erzeugten Schichten halten auch Temperaturschocks zwischen 350°C und Raumtemperatur ohne Rißbildung stand. Dadurch sind die Schichten als temperaturbelastbares Substratmaterial und als Grundierungen für Aufdampf-, CVD- und Glimmentladungsprozesse verwendbar. Auf eine biegsame Folie aufgebracht können sie im Durchlaufverfahren beschichtet und weiterverarbeitet werden.
Insbesondere eignet sich eine mit dem beschriebenen Verfahren beschichtete Metallfolie als Substrat für amorphes Silicium, das ebenfalls durch Glimmentladung aufgebracht wird. Amorphes Silicium wird bevorzugt bei Temperaturen oberhalb 2000C abgeschieden. Hierfür sind die vorgeschlagenen Polymerisatschichten besser geeignet als z. B. Polyimid, da sie keine Restlösungsmittel enthalten und weniger feuchteempfindlich sind. Derartige amorphe Siliciumschichten werden insbesondere für Solarzellen eingesetzt.
Vorteilhaft ist außerdem die Verwendung der vorgeschlagenen Schichten als Absorptionsmaterial für Sonnenkollektoren. Bisher dient als Absorptionsmaterial für Sonnenkollektoren eine Rußschicht auf Metallplatten. Zur Erzielung eines hohen Absorptionsgrades bei gleichzeitiger minimaler Rückstrahlung im Infrarotbereich (Wärmestrahlung) muß die Dicke der Absorp-
3 4
tionsschicht sehr gleichmäßig und gering sein. Sie soll sondern durch ein entsprechendes Tempern auch etwa zwischen 0,5 und I μιπ liegen. Diese Forderung ist verschiedene Dichten von Absorptionszentren herstelmit Rußschichten nicht zu erfüllen. Mit den vorgeschla- Ien. Dadurch kann eine hohe Ausnutzung der Wärmegenen Glimmpolymerisatschichten lassen sich dagegen energie erreicht werden,
nicht nur die genau definierten Schichtdirken einstellen, 5

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Dielektrikumsschichten durch Polymerisation von Gasen mittels Glimmentladung auf einem Substrat, insbesondere für die Herstellung von elektrischen Kondensatoren, bei dem reine Kohlenwasserstoffe und perfluorierte Kohlenwasserstoffe mit der Summenfortnel (CFz)n in den Glimmentladungsraum eingeblasen werden, bei dem die perfluorierten Kohlenwasserstoff Werte für das π in der Summenformel zwischen 2 und 10 besitzen, und bei dem als reine Kohlenwasserstoffe Diene mit der Summenformel CHf1, _9 und mit einer Molekularmasse <82 verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Cycloalkan oder ein Alken, Summenformel (CH2)» mit einem Anteil am Gasgemisch von 10—20YoL-% in den Reaktionsraum eingeblasen wird und daß während der Glimmpolymerisation im Entladungsgefäß ein Druck von 0/5—3 mbar und M eine Frequenz der angelegten Spannung von über 5 MHz eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daU ein Dien mit konjugierten Doppelbindungen ausgewählt aus 13 Butadien, 1,3 Pentadien, 2s 2-MethyIbutadien-13. 13 Hexadien, 2,4 Hexadien, 2-Methylpentadien (13), 23-Dimethylbutadien (13) verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Stoffe Buten, Penten. Μ Hexen, Hepten, Octen oder ein entsprechendes Cycloalkan verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Monomergas Propadien (CjH4) eingeblasen wird. J5
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrikumsschicht nach ihrer Fertigstellung einer mehrstündigen Temperung bei über 200°C unterzogen wird.
6. Verwendung einer gemäß einem der Ansprüehe 1 bis 5 hergestellten Schicht als Substrat für eine durch Glimmentladung aufzubringende Schicht aus amorphem Silicium.
7. Verwendung einer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellten Schicht als Absorptionsmaterial für Sonnenkollektoren.
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