DE908262C

DE908262C - Verfahren zur Herstellung einer temperaturbestaendigen und chemisch bestaendigen, feuchtigkeitsdichten, elektrisch nicht beanspruchten Schutzschicht aus Siliziumdioxyd

Info

Publication number: DE908262C
Application number: DES3195D
Authority: DE
Inventors: Dr Fritz Beyerlein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1942-04-24
Filing date: 1942-04-24
Publication date: 1954-04-05

Description

Verfahren zur Herstellung einer temperaturbeständigen und chemisch beständigen, feuchtigkeitsdichten, elektrisch nicht beanspruchten Schutzschicht aus Siliziumdioxyd Bekanntlich sind die Schaltelemente der Fernmeldetechnik, wie Widerstände, Spulen u. dgl., mehr oder weniger feuchtigkeitsempfindlich und bedürfen daher für eine exakte Arbeitsweise eines Feuchtigkeitsschutzes. Ein solcher Feuchtigkeitsschutz ist beispielsweise durch ein vollkommen dicht schließendes Gehäuse gegeben.
Nun stellt aber ein Gehäuse einen nicht unbeträchtlichen Mehraufwand dar, der im Verhältnis zur Größe und zum Wert des Schaltelementes häufig nicht tragbar ist. Man behilft sich dann damit, daß man die Schaltelemente mit einem feuchtigkeitsdichten Überzug versieht. Diese feuchtigkeitsdichten Überzüge, die häufig aus Vergußmassen, Lacküberzügen od. dgl. bestehen, sind jedoch nur bedingt feuchtigkeitssicher und haben weiterhin den Nachteil, daß sie als organische Substanz nicht hoch temperaturbeständig sind und häufig auch leicht chemischen Einflüssen unter-1 iegen.
Man hat insbesondere bei Widerständen deswegen auch schon anorganische Schutzschichten verwendet, beispielsweise Glasflüsse, Emaille u. dgl. Diese Schichten beeinträchtigen aber zumindest während ihrer Aufbringung den Widerstand, da sie sehr viel Sauerstoff enthalten und bei der Aufbringtemperatur selbst im reduzierenden Gasstrom das Widerstandsmaterial oxydieren.
Bei der Suche nach ähnlichen anorganischen Schutzschichten, jedoch ohne die beschriebenen Nachteile der Glas- und Glasurschichten, könnte man auf den Gedanken komm, Siliziumdioxyd, das eine glasartige Beschaffenheit und glasartige Eigenschaften besitzt, zu verwenden. Siliziumdioxyd ist ebenfalls hoch temperaturbeständig? den üblicherweise auftretenden chemischen Beanspruchungen völlig gewachsen und vor allem sehr dicht.
Die zur Herstellung von Siliziumdioxydschichten vorgeschlagenen Verfahren haben jedoch bisher keine praktische Bedeutung gewinnen können, da sie sehr teuer, umständlich und schwierig durchzuführen sind und keine Gewähr für einen einwand-. freien Schutzüberzug bieten. Das zunächst am einfachsten scheinende Verfahren der thermischen Verdampfung von Siliziumdioxyd und Niederschlagen des Metalldampfes auf die gewünschte Unterlage hat praktisch keine Bedeutung, weil die Verdampfungstemperatur für Siliziumdioxyd selbst im Vakuum =sehr hoch liegt und, da S@i@lizi:urndioxyd ein Nichtleiter ist, zur Erwärmung ein beheizbarer Behälter erforderlich ist, der aber selbst dann, wenn er aus Wolfram besteht, nur eine untragbar kurze Lebensdauer hat, weil die für die Verdampfung des Sii!l@i@zsiumdioxyd@s notwendige Temperatur schon nahe bei der Schmelztemperatur des Wolframs liegt.
Außerdem haben die in dieser Weise gewonnenen Schichten, abgesehen von der Verunreinigung durch mitverdampftes Wolfram, eine dem Leistungsaufwand entsprechend zu geringe Stärke.
Gemäß der Erfindung wird ein neuartiges Verfahren angegeben, um in einfacher Weise beliebig starke, vollkommen homogene, glasklare Schutzschichten aus Sliziumdioxyd herzustellen. Dieses Verfahren besteht darin, daß zunächst durch thermische Verdampfung eines Gemenges von Silizium-Sauerstoff-Verbindungen und Reduktionsmitteln bzw. von Silizium und Sauerstoffverbindungen und Niederschlägen der gebildeten Dämpfe eine Silizium und Sauerstoff in annähernd gleichen atomaren Mengenverhältnissen enthaltende Schicht erzeugt wird, worauf diese Schicht dann einer oxydierenden Behandlung unterworfen wird, so daß aus der zunächst aus Siliziumoxyd bestehenden Schicht eine Schicht aus Siliziumdioxyd gebildet wird.
Wie sich nämlich zeigte, verdampfen Silizium-Sauerstoff-Verbindungen zusammen mit Reduktionsmitteln schon bei weit niedrigeren Temperaturen als Siliziumdioxyd und bilden verhältnismäßig starke Si0-Schichten, die durch den einfachen Vorgang einer oxydierenden Behandlung in irgendeiner bekannten Weise zu der gewünschten Si 02 Schicht umgewandelt werden können. Die Aufdampfung der Si0-Schicht erfolgt zweckmäßigenveise entweder im Vakuum oder unter Schutzgas. Als Reduktionsmittel kann auch Siliziurri_selbst benutzt werden, so daß`:es möglich ist, Silizium: und irgendwelche Metalloxyde, ja sogar Silizium und Siliziumdioxyd als Gemenge zu verwenden. Die Umwandlung der Si 0-Schicht in die S'02-Schicht kann beispielsweise durch den Sauerstoff der Atmosphärenluft oder auch durch oxydierende Gase oder Dämpfe erfolgen, wobei es zweckmäßig sein kann, eine erhöhte Temperatur zur Beschleunigung der Reaktion anzuwenden. Es zeigte sich, daß die Einwirkung der oxydierenden Gase auch dadurch unterstützt werden kann, daß man gleichzeitig fotochemisch wirksame Strahlen, beispielsweise ultraviolette Strahlen, in Anwendung bringt.
Nun kann die Umwandlung der Si0-Schicht jedoch auch durch Zuhilfenahme von oxydierenden Flüssigkeiten, beispielsweise Säuren, tve Salpetersäure, erreicht werden, wobei es ebenfalls zweckmäßig sein kann, erhöhte Temperaturen anzuwenden. Auch auf dem Wege .der elektrolytischen Oxydation läßt sich die S1 O-SChicht in die Si 02 Schicht umwandeln. Eine elektrolytische Oxydation wird zweckmäßigerweise in sauren Lösungen., beispielsweise in schwefelsauren Lösungen, vor-,genommen.
Die in dieser Weise hergestellte Siliziumdioxydschicht kann dazu dienen, kleine Kondensatorkörper, Spulen oder insbesondere elektrische Widerstände vor dem Zutritt von Feuchtigkeit zu schützen. Es können sowohl sogenannte Schichtwiderstände als auch Drahtwiderstände, insbesondere mit sehr dünnen Widerstandsdrähten, nach dem Verfahren der Erfindung mit einem Überzug versehen werden.
Es ist jedoch nicht nötig, daß die erfindungsgemäß hergestellte Isolierschicht allein als Schutzschicht verwendet wird, sie kann beispielsweise auch dazu dienen; Schutzschichten anderer Art, die beispielsweise mit. Poren durchsetzt sind, hinsieht- i lieh ihrer Dichtigkeit zu verbessern, indem man sie auf diese aufbringt.
Die erfindungsgemäß hergestellte Siliziumdioxydschicht hat den großen Vorzug, gegenüber den praktisch vorkommenden chemischen Einwirkungen völlig beständig zu sein und diese Beständigkeit auch im Lauf der Zeit beizubehalten. Außerdem ist sie sehr temperaturbeständig und behält auch bei höheren Temperaturen ihre chemische Beständigkeit bei. Weiterhin ist sie vollkommen dicht und geschlossen. Ein Abblättern und Rissigwerden der Schicht ist nicht zu befürchten, da sie sieh sehr fest mit der Unterlage verbindet. Schließlich ist das Verfahren zur Herstellung dieser Siliziumdioxydschicht so einfach und billig, daß es in großem Umfang- überall dort; wo dichte Schutzschichten benötigt werden, angewendet werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung einer temperatürbeständigen und chemisch beständigen, feuchtigkeitsdichten, elektrisch nicht --beanspruchten.-Schutzschicht aus Siliziumdioxyd, beispielsweise eines Schutzüberzuges auf Widerständen, dadurch gekennzeichnet, daß durch thermische Verdampfung eines Gemenges von Silizium-Sauerstoff-Verbindungen und Reduktionsmitteln bzw. Silizium und Sauerstoffverbindungen und Niederschlagen der gebildeten Dämpfe eine Silizium und Sauerstoff in annähernd gleichen atomaren Mengenverhältnissen enthaltende Schicht erzeugt wird und daß diese Schicht einer oxydierenden Behandlung unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB die Aufdampfung der aus Silizium und Sauerstoff in gleichen atomaren Mengenverhältnissen bestehenden Schicht im Vakuum oder unter Schutzgas vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel Silizium benutzt wird. ¢.
Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daB ein Gemenge von Silizium und Siliziumdioxyd verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydation der aus Silizium und Sauerstoff in gleichen atomaren Mengenverhältnissen bestehenden Schicht durch Einwirkung der Atmosphärenluft oder anderer oxydierender Gase oder Dämpfe, gegebenenfalls bei erhöhter Temperatur, erzielt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daB die Einwirkung der oxydierenden Gase durch gleichzeitige Anwendung fotochemisch wirksamer Strahlen, vorzugsweise von ultravioletten Strahlen, unterstützt wird.
7. Verfahren nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daB die Oxydation der aus Silizium und Sauerstoff in gleichen atomaren Mengenverhältnissen bestehenden Schicht durch Einwirkung von oxydierenden Flüssigkeiten, beispielsweise Säuren, wie Salpetersäure, gegebenenfalls bei erhöhter Temperatur, erzielt wird. B.
Verfahren nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydation der aus Silizium und Sauerstoff in gleichen atomaren Mengenverhältnissen bestehenden Schicht durch elektrolytische Oxydation, vorzugsweise in sauren Lösungen, beispielsweise in schwefelsauren Lösungen, erzielt wird.
9. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB die Si 02 -Schutzschicht auf bereits vorhandene Schutzschichten zu deren Verbesserung angebracht wird.