WO2005064035A1 - Herstellung von dünnen plättchen aus zumindest einem dielektrischen stoff - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a process for producing thin platelets within a vacuum chamber by evaporation and condensation on a liquid metal film, and to platelets produced by the process, and to an apparatus for carrying out the process
  • Such transparent plates are a starting material for further finishing, e.g. by chemical application of TiO ⁇ layers.
  • the result is so-called effect pigments, which reflect colors according to the interference principle.
  • the color is only a function of the layer thicknesses.
  • Such layer systems are: Al - SiO 2 - Al (US 3,438,796), Cr - MgF 2 - Cr (EP 0395 410B1), the metallic layers being semi-transparent.
  • a system made of TiO 2 - SiO 2 - TiO 2 is known from DE 196 18 569, these layers being applied chemically to a natural mica or synthetic, chemically produced SiO ⁇ support according to DE 4215276.
  • Japanese patent JP 62277147A describes the production of pieces of film
  • Evaporation material by evaporating a material onto liquid mercury in a crucible.
  • the pieces of film thus obtained show ideal surfaces if they are carefully peeled off the mercury surface outside the vacuum.
  • an argon-methane mixture is supplied with boron trichloride (BCI 3 ) as a gas. After about 4 minutes of exposure, a self-supporting film is created
  • the object of the invention is, without the use of solvents and release agents in a coating process by evaporation, platelets made of dielectric materials, such as Oxides, fluorides, suicides and sulfides.
  • the aim here was to completely dispense with a wear-resistant carrier, a plastic film or a metallic tape.
  • Another object of the invention is to create mirror-smooth surfaces on which the condensation takes place and to keep the roughness of such platelets so low that there is no diffuse reflection of the light. Physically, this requires a surface roughness that is less than lambda / 4 of the shortest visible light wavelength, that is, significantly less than 100 nanometers, defined according to Rz. Rz is the measure between the highest elevation and deepest valley. This surface, on which the product is deposited as a thin layer, must constantly maintain this property without deterioration due to abrasion.
  • This object is achieved by a method for producing thin platelets from at least one layer which has a dielectric substance and / or a semiconducting substance, at pressures of less than 1 ⁇ 10 ⁇ 2 mbar within a vacuum chamber, with the steps a) thermal evaporation des.
  • Substance and b) condensation of the substance on a surface characterized in that in step b) a condensation surface is a constantly liquid, moving metal film on a solid base, on which at least one layer which cannot be alloyed with the material of the liquid metal film Layer is evaporated and in step c) this coherent layer is separated from the liquid metal film and separated; thin platelets of at least one dielectric substance and / or a semiconducting substance, produced by the method and an apparatus for carrying out the method with a vacuum chamber for evaporating the dielectric and / or semiconducting substance and with a condensation surface for condensing these substances, characterized in that the condensation surface is a liquid metal film which is arranged on a solid base.
  • porous platelets having an inner surface of up to 1000 m 2 / g can be produced by the method according to claim 9.
  • thin platelets are understood to mean plane-parallel bodies which preferably have thicknesses of 50 to 2000 nm and length and width dimensions of preferably less than 0.2 mm.
  • the solution is to coat not on a solid, but on a liquid metal surface, the surface tension of the liquid forming an ideally smooth surface.
  • the surface is constantly renewed from the liquid, so that product layers in defined thickness and can be removed continuously.
  • the moving liquid metal surface replaces the moving carrier made of a solid material.
  • Certain metals such as tin, lead, indium and bismuth, still have a very low vapor pressure of ⁇ 10 "5 mbar at the melting point. They can form a very smooth melting level in high vacuum without evaporating in measurable amounts at their melting temperature
  • Metallic, liquid mirrors have the highest surface quality and are suitable as a base for the vapor deposition of PVD layers, which are continuously removed from this mirror as a solid. Since the materials to be vapor-deposited all have a lower density than the metals mentioned, they float on their surface.
  • the melting point of the liquid metal must be sufficiently low to still be able to act as a good condensation surface. This is the case if the evaporation temperatures of the material under consideration for producing thin platelets from thin layers are sufficiently high, i.e. are above 1000 ° C.
  • the platelets form a coherent film when the metal surface is not moved.
  • the film tears when the speed of the liquid metal surface changes continuously.
  • the solid film is stretched and tears even under low shear forces between liquid and solid film of less than 1 N / mm 2 . With a solid film 1000 mm wide and 100 nanometers thick, this is only 0.1 N per meter of film width.
  • the surface of the base is placed against the horizontal in such a way that the flow rate increases slightly due to gravity.
  • a higher acceleration stretches the still connected film more and tears it into smaller platelets due to the higher shear forces between the liquid surface and the solid thin film.
  • the final platelet size is generated in subsequent processes by known crushing processes. This is followed by a size classification by known methods, such as wind sifting or sedimentation in a liquid. Any traces of tin that are still adhering are chemically removed in a known manner.
  • Table II Vapor pressures, evaporation rates, melting temperatures
  • the platelet material has no solubility in the metal which forms the liquid metal level. This does not apply to tin, tin-lead alloys, lead, bismuth, indium and their alloys if the platelet material contains an oxide, e.g. Is silicon oxide, aluminum oxide or a titanium oxide, the suboxides of which are expressly to be included. Likewise, substances such as magnesium fluoride, zinc sulfide, cryolite, nitrides, borides, suicides of titanium and zirconium are not soluble.
  • c p specific heat of tin (cal / g ° C)
  • r heat of fusion of tin (cal / g)
  • metal alloys with lead or bismuth are possible, but has only minor advantages by lowering the melting temperature.
  • a disadvantage is the vapor pressure of these alloy components, which is noticeably disturbing at the melting temperature.
  • An important prerequisite is that in the molten state the metal develops a very low vapor pressure of, for example, less than 10 "6 mbar in order to prevent product contamination by self-evaporation.
  • the evaporation temperature of the substance to be evaporated under high vacuum must be at least 500 ° C above the temperature of the liquid metal so that condensation is guaranteed without a certain re-evaporation.
  • Platelets made from these substances are suitable semi-finished products for the production of
  • Such platelets preferably made of SiO 2 , are adjusted after chemical treatment with surface-active siloxanes in such a way that they float on the paint surface as platelets oriented in parallel and produce increased scratch resistance there.
  • the method requires the following steps to be carried out in a room in the absence of oxygen.
  • a constantly renewing liquid metal film 3 is fed to a solid base 2 at a vacuum of better than 10 "2 mbar at 200 to 500 ° C.
  • the solid surface 2 is at least about 50 ° when the process is started C to be heated above the melting temperature of the metal used.
  • Instructions for this can be: a heated body rotating around a vertical axis according to FIG. 1
  • the solid surface 2 is poured over a distributor head 4 of known design with a liquid metal film 3, which is distributed over it in the same thickness and then passes through the vaporization zone 11.
  • the extremely smooth surface made of liquid metal forms a coatable surface of the highest quality.
  • PVD evaporators 6 which are either resistance-heated, heated by induction or by means of an electron beam, are suitable as coating sources for a PVD process. The prerequisite is that the evaporators are designed so that they can coat moving surfaces evenly thick. Examples of this are commercially available series evaporators from several, superimposed sources, such as those used in classic systems for aluminizing plastic films. Linear evaporators which consist of a single source are described in DE 4342574 and in US 6,202,591.
  • a sufficiently deep vacuum of at least 1 x 10 -2 mbar is required at short distances between the condensing surface and the outlet of the evaporator.
  • the laws of the mean free path require a vacuum of 10 "3 mbar for optimal conditions for a distance of 5 cm.
  • the evaporator 6 is heated to the substance-dependent evaporation temperature under high vacuum. While the metal also melted under high vacuum in a container 7, in this case tin , is conveyed to the distributor head 4 via a feed pump 8, the evaporator which is already ready for operation is still closed via a water-cooled orifice 9 (see FIG. 3).
  • Table III provides an overview of vapor deposition methods which can be used in connection with this invention for the production of platelets from oxides.
  • Table III Evaporation methods, layer material, deposition quantities
  • the condensed thin product film tears apart in platelets after leaving the vaporization zone. These plates are completely parallel with their two sides because they are present as condensate. Its thickness t (nanometers) is determined
  • A evaporated amount per unit of time / amount condensed on the liquid metal film per unit of time
  • the flow rate of the metal film can be influenced by the equipment.
  • a filter 12 e.g. made of ceramic material. Its pores are large enough to let the metal through, but they block the path of the platelets. From time to time it is necessary to strip the filter plates and put them in a collection container.
  • the platelet material that is obtained still has mechanically adhering metal. This amount is small because ceramic platelets, which are not wetted by liquid metal, have a tendency to stick to jammed areas push dry over each other. The stripping should therefore only extend to this dry area. The transition zone, in which spaces between the platelets are penetrated by liquid metal, is left on the metal bath.
  • Final cleaning of the platelet material from metal residues can be carried out by known chemical processes as a subsequent step, e.g. by washing out with dilute hydrochloric acid.
  • this method is unsuitable for zinc sulfide as a vapor deposition material.
  • the liquid metal is collected in a heatable container 7 and brought back to the desired starting temperature. This should be about 50 ° C above the melting temperature. Precise control is required because the temperature of the liquid metal affects the viscosity and therefore the flow rate. According to Eq. 1 the layer thickness of the platelets produced depends on this, under otherwise identical conditions.
  • the liquid metal is sucked out of the container 7 below its surface by a feed pump 8 suitable for pumping liquid metals and is conveyed back to the starting position, the distributor head 4.
  • the process repeats itself.
  • a mass balance shows that the mass of the moving metal is large in relation to the mass of the platelets obtained. Since the later use of the platelets produced according to this invention depends on their area and not on their weight, this unfavorable ratio is acceptable. Especially since the metal is conveyed in the cycle without loss. Only small amounts of heat are required to reheat the liquid metal in circulation. Temperatures that are 5 ° C to 250 ° C above the melting point are suitable working ranges, with an excess temperature of + 10 ° C to + 100 ° C proving to be expedient. Sufficiently good thermal insulation of the vacuum equipment is a prerequisite.
  • the heat balance shows:
  • the metal heats up sufficiently from the energy supplied by the evaporator.
  • Heating 729 x 60 kg / h tin by ⁇ T 20 ° C (heat loss of the system) corresponds to 102 kW
  • the speed v of the liquid metal film can be freely selected if it is applied to a belt running in the horizontal direction.
  • the belt speed determines the speed of the liquid metal film.
  • the vapor of the material from which the platelets to be produced are directed from above onto the surface of the liquid metal film.
  • the product and metal are separated at the end of the belt by its deflection roller.
  • the liquid metal is moved under the influence of gravity on a base which is fixed in the direction of flow, there is a relative speed between it and the top of the liquid metal.
  • the Reynolds number Re is calculated from the film thickness of the liquid metal film t (mm), flow velocity v (m / s), kinematic viscosity v (m 2 / s). Values of Re ⁇ 2000 should be aimed for.
  • the flow rate which is primarily dependent on 1 / t, makes it possible to increase the flow rate with a smaller film thickness t and to increase the amount of platelet surface produced.
  • the arrangement and type of the fixed base over which the liquid metal film runs is critical, particularly in the area of the coating.
  • the fixed base must be smooth and must not be attacked mechanically or chemically by the liquid metal.
  • the evaporation sources are to be arranged in such a way that no solid larger particles get from there to the fixed surface. Particles adhering there disrupt the uniform flow of the metal.
  • the liquid metal Before reaching the vaporization zone 11, the liquid metal has to pass through an acceleration zone in order to have reached the desired speed V in the coating area.
  • the amount of liquid metal to be supplied per unit of time is to be dimensioned such that the desired film thickness t and the desired flow rate v prevail in the vapor deposition area.
  • the further increase in speed of the liquid metal film tears the product floating thereon as a continuous layer into small plates. Shear forces between the liquid and solid phases are responsible for this. This process is desirable and facilitates grinding of the platelets to be carried out later outside the process the desired sizes in the range of 5 to 100 microns. The thickness of the platelets does not change.
  • liquid metal In order to convey the liquid tin from the container 7 to the distributor head 4 at a temperature of approximately 280 ° C., commercially available pumps for liquid metal can be used. These dip into the metal bath of the container 7 and allow it to remain in the solidified metal.
  • the product can either be stored in the vacuum chamber 1 in a collecting container 14, which is discharged after the process and flooding of the system have ended, or it can be continuously discharged to the atmosphere in a known manner via lockable and evacuable discharge locks 15. Likewise, material can be fed to the evaporator 6 in time via such material locks 16. The process can therefore be operated over very long periods of time until maintenance measures are necessary.
  • the method is carried out in a high vacuum system, which has the components 1-16 mentioned in the description.
  • the fixed base 2 is inclined at 45 ° in this embodiment.
  • Tin, which is in an amount of 1000 kg, corresponding to 137 liters, in the container 7 is melted under high vacuum and further heated to 280 ° by external heaters attached to the container 7.
  • the distributor head 4 and the fixed base 2, which is made of stainless steel, can also be preheated to 280 ° C.
  • An evaporator 6, suitable for evaporating silicon monoxide, is preheated to an internal temperature of 1450 ° C.
  • An evaporator according to DE 4342574 is selected, which is configured such that its slit-shaped outlet opening is directed onto the oblique fixed base 2. The measurement of the evaporator temperature takes place via tungsten-rhenium thermocouples.
  • a pivotable screen 9 located in front of the evaporator 6 closes the outlet opening of the evaporator.
  • the feed pump 8 is switched on and its speed is adjusted so that the desired delivery rate is reached. This value can be read from the sum of the three load cells 10a-c, because the amount of tin on the solid base 2 is known, its average thickness and, empirically determined thereon, also the flow rate.
  • the evaporator temperature is an exact measure of the rate dm / dt.
  • the aperture 9 opens.
  • the SiO vapor condenses uniformly on the liquid tin film within the evaporation zone 11 and the condensed layer continues to flow with it on the solid base.
  • the inclination of the solid base 2 was set in preliminary tests so that the liquid metal film experienced a speed increase of about 10% on its way from the vapor deposition zone 11 to the container 7. The result is that the still connected evaporation layer forms cracks transverse to the direction of flow.
  • a filter 12 with a continuously operated scraper 13 which removes the product just above the liquid metal level.
  • the tin runs back into the container 7. Small product platelets that still pass through the filter 12 are deposited on the top of the bath and are removed from there with a suitable wiping mechanism.
  • the product goes into a collecting container 14 and can either be collected there until the end of the process or it is conveyed to the atmosphere intermittently via an evacuable discharge lock 15.
  • the tin flowing back into the container 7 is brought back to the working temperature of 280 ° C there. This can be done either by heating the container 7 or by cooling. The latter is the case when the condensation heat and the radiant heat of the evaporator introduced into the tin are higher than the radiation losses in the tin circuit. This is particularly the case with larger platelet thicknesses.
  • the tin is pumped from the container 7 back into the distributor head 4 using a feed pump 8.
  • the speed of the feed pump is determined by the control loop from the setpoint and the actual value from the summed signal of the three load cells 10a, 10b, 10c.
  • a vertical rotating body 17 is used as a base for the liquid metal film according to FIG. 1.
  • This rotating body can have the shape of a cone, a cylinder or another body with a surface equidistant from an axis.
  • the evaporator 6 is located inside the rotating body. The speed of rotation is selected so that the liquid metal film forms on the inner wall of the body. Due to the rotation, which is infinitely adjustable, the flow rate of the metal film results from the centrifugal force and gravity. The liquid metal film follows a spiral from top to bottom.
  • All other elements, such as filter 12, container 7 and the evaporation zone 11 are adapted to the shape of the rotary body.
  • the structure is identical to embodiment II.
  • the evaporator is only attached outside the rotary body 17.
  • a metal strip 19 running between two rollers 18a, 18b with horizontal axes is used here.
  • the liquid metal, preferably tin, is applied to the surface of the strip via a distributor head 4 and vapor-deposited from above.
  • the separation of the product from the liquid metal film 3 takes place in an analogous manner to that described in exemplary embodiment No. I.
  • the metal strip 19 and the rollers 18a, 18b can be heated to at least 280 ° C.
  • Embodiment V (not shown)
  • Embodiment VI (not shown)
  • the condensate layer obtained forms a pseudo-alloy A + B.
  • one of the components is chosen to be a substance B which is either water-soluble or whose vapor pressure differs significantly from that of the other component A, it can be carried out in a subsequent operation in the atmosphere of Substance B is either dissolved out or removed in a subsequent known process by vacuum distillation.
  • An example of this is the removal of magnesium from titanium or zirconium sponge according to Kroll. This creates microporosities in the molecular range and extremely large inner surfaces, but in contrast to known substances such as zeolites, the platelet shape is retained.
  • Another embodiment of mixed evaporation is the production of pseudoalloys metal - metal, metal - oxide, where the oxide can be that of another metal.
  • the molar proportions are set by choosing the vaporization temperatures of the components. This also makes it possible to generate binary systems that cannot be alloyed by melting as platelets. Also called doping Targeted contamination with molar proportions from 0.01% to a few percent is possible and suitable to produce platelets with special properties.
  • the use of a core made of a single component significantly increases the mechanical stability of the platelets or allows platelets to be built up with a metallic core with dielectric, porous outer layers.
  • the proportion of pores can be controlled by the amount of substances A and B evaporated per unit of time.
  • the thin platelets produced according to this invention are distinguished by a high surface quality. Since there is no direct vapor deposition on a solid substrate carrier, there is no need for separating agents and wearing band-like materials.
  • the products are used as a starting material for the production of effect pigments by subsequent mechanical comminution and chemical coating with titanium oxide or iron oxide, for incorporation into paints with increased surface friction and scratch resistance, for use as a carrier for heterogeneous catalysts or as a heterogeneous catalyst itself or for production of thin platelets with a metallic surface produced by subsequent electroless chemical deposition, for example from Copper, silver, nickel, gold, zinc, platinum, palladium, tin, indium, lithium, aluminum or an alloy containing one of the aforementioned metals or alloys containing one of the aforementioned metals, the chemically deposited metals covering the surface of the envelop thin plate.
  • Such plate-shaped products are dimensionally stable due to their hard dielectric core, have a much lower density with the same surface area as the metal and can be used as cathode or anode material in batteries, as a conductive varnish, as a decorative pigment with a metallic surface and as a catalyst.
  • the metal strip 2 can be replaced by a rotating disk or a conical rotating body, both with a vertical axis.
  • the direction of vaporization takes place against gravity, from top to bottom, similar to the illustration in FIG. 1.
  • the liquid tin is expediently applied in the middle of the rotating disk.
  • the centrifugal force forms a uniform film, which is vaporized.
  • the film with the evaporated product is on the edge of the Spin body spun off and separated from the solid vapor deposition as described. All further steps proceed analogously to those of the example according to FIG. 1.

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Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung dünner Plättchen innerhalb einer Vakuumkammer durch Verdampfung und Kondensation auf einem flüssigen Metallfilm.

Description

HERSTELLUNG VON DÜNNEN PLÄTTCHEN AUS ZUMINDEST EINEM DIELEKTRISCHEN STOFF
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung dünner Plättchen innerhalb einer Vakuumkammer durch Verdampfung und Kondensation auf einem flüssigen Metallfilm sowie nach dem Verfahren hergestellte Plättchen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Nach dem Stand der Technik sind verschiedene Herstellverfahren für anorganische, planparallele Plättchen im Nanometer-Bereich bekannt. Hier betragen die Dicken 10 bis 300 Nanometer, während die Längen- und Breitendimensionen zwischen 3 und 50 Mikrometer betragen.
Solche transparente Plättchen sind ein Ausgangsmaterial zur weiteren Veredelung, z.B. durch chemisches Auftragen von TiO^Schichten. Das Ergebnis sind sogenannte Effektpigmente, welche nach dem Interferenzprinzip farbig reflektieren. Die Farbe ist nur eine Funktion der Schichtdicken. Eine Zusammenstellung des Standes der Technik zu mehrschichtigen Endprodukten wurde veröffentlicht von R. Schmid, N. Mronga unter „Luster Pigments with Optically Variable Properties" (4. Nürnberg Kongress, 7-9 April 1997 des European Coatings Net). Dieser Artikel ist im Internet wiedergegeben unter www.coatings.de/articles/schmid/schmid.htm.
Solche Schichtsysteme sind: AI - SiO 2 - AI (US 3,438,796), Cr - MgF 2 - Cr (EP 0395 410B1), wobei die metallischen Schichten semi-transparent sind. Ein System aus TiO2 - SiO2 - TiO2 ist aus DE 196 18 569 bekannt, wobei diese Schichten nach DE 4215276 chemisch auf einen Naturglimmer- oder synthetisch, chemisch erzeugten SiO^Träger aufgetragen werden.
Durch gespaltenen Naturglimmer lassen sich solche Ausgangsmaterialien für die weitere chemische Beschichtung gewinnen. Solche Plättchen variieren jedoch stark in ihrer Dicke, so daß kein einheitlicher Interferenzeffekt nach einer chemischen Beschichtung mit hochbrechendem Titandioxid auftritt. Das Verfahren ist seit etwa 1950 bekannt.
Verfahren, die solche Plättchen aus Metallen, Oxiden, Fluoriden durch ein Vakuum- Bedampfungsverfahren herstellen, sind beschrieben unter US 6,270,840 und unter US 3,123,489. Allen ist gemeinsam, daß sie eine feste metallische Unterlage benutzen, auf diese mittels eines wasserlöslichen Trennmittels Schichten aufdampfen und diese in Wasser ablösen. Andere Verfahren, wie in EP 0227423 und US 3,438,796, stellen mehrschichtige Plättchen her und benutzen eine lackierte Kunststofffolie als Träger, von dem die Schichten mit einem Lösungsmittel entfernt werden. Die Produkte nach EP 0227423 finden Verwendung als Sicherheitspigmente in Banknoten. Die bei veränderlichem Betrachtungswinkel erfolgende Änderung der reflektierten Farbe ist durch Druck- oder Kopiertechniken nicht fälschbar.
Eine weitere bekannte Technik nach US 6,398,999 benutzt auf einen glatten Kunstoff- Folienträger aufgedampfte Polymere, z.B. Polystyrol als Trennmittel. Hierauf wird Aluminium oder Siziumoxid aufgedampft. Die Ablösung erfolgt in einem organischen Lösungsmittel, aus welchem die Polymer-Reste ausgewaschen werden müssen. Der Folienträger ist als Verbrauchsmaterial anzusehen, da er nicht oder nur wenige Male wieder verwendbar ist. Der Verbrauch an Folie, Lack und Lösungsmittel ist beträchtlich: Nach EP 0227423 hergestellte Plättchen haben Flächengewichte von etwa 2 Gramm/m2. Hierzu kommen 80 Gramm/m2 Polyesterfolie, 10 Gramm/m2 Lack zum Einsatz, welche alle nur einmal verwendbar sind. Nach der Ablösung sind große Mengen an Lösungsmittel einzusetzen, um das an den Plättchen anhaftende Lackharz auszuwaschen. Günstigere Verhältnisse liegen vor, wenn Salze als Trennmittel verwendet werden können, welche in Wasser herausgelöst werden und die Plättchen als Suspension freilegen. Solche aufgedampfte Salzschichten sind nur etwa 100 Nanometer dick und wiegen nur 0.2 Gramm/m2. Das umlaufende Band nach US 6,270,840, auf welches aufgedampft wird, unterliegt jedoch einen zeitlichen Verschleiß, insbesondere durch Aufrauhung seiner Oberfläche. Hochglänzende Plättchen können nur eine begrenzte Zeit lang hergestellt werden.
Aus einem anderen Gebiet ist bekannt, daß flüssige Metalloberflächen einen idealen Spiegel darstellen. Diesen Effekt macht sich bei der Herstellung von Glasscheiben das seit 1957 bekannte Floatglas-Verfahren nach Pilkington zunutze, bei welchem flüssiges Glas von ca. 700 - 900°C auf ein Bett aus flüssigem Zinn aufgegossen wird. Das Glas erstarrt oberhalb der Schmelztemperatur des Zinns und wird kontinuierlich abgezogen. Zwischen Glas und Zinn finden keine chemischen Reaktionen statt. Schutzgas vermeidet die Oxidation der Zinnoberfläche. Einen ähnlichen Prozeß beschreibt Dolan in US 5,392,843, bei welchem Stahlplatten oder Stahlbleche durch Aufgießen von Stahl auf eine flüssige Silberschicht kontinuierlich erzeugt werden können, ähnlich einem Strangguß mit freier
Oberfläche. In beiden Fällen findet jedoch keine Abscheidung aus der Dampfphase von dünnen
Schichten unter Vakuum statt, sondern nur ein Aufgießen eines flüssigen Materials.
Das japanische Patent JP 62277147A beschreibt die Herstellung von Folienstücken aus
Aufdampfmaterial, indem auf in einem Tiegel befindliches flüssiges Quecksilber ein Material aufgedampft wird. Die so erhaltenen Folienstücke zeigen ideale Oberflächen auf, wenn sie außerhalb des Vakuums vorsichtig von der Quecksilber- Oberfläche abgezogen werden.
Zwei weitere Patentschriften, GB 1384014 und GB 1292534 beschreiben ein Abscheide-
Verfahren, welches eine 1680°C heiße, flüssige Zinnoberfläche bei 760 mm Hg (1 bar)
Gasdruck benutzt. In einem Beispiel wird einer Argon-Methan-Mischung Bortrichlorid (BCI3) als Gas zugeführt. Nach ca. 4 Minuten Einwirkung entsteht eine selbst-tragende Folie aus
Borkarbid auf flüssigem Zinn. Andere, auf diese Weise erzeugte Folien sind Siliziumkarbid,
Silizium, Bor, Borkarbid und pyrolithischer Graphit bei Temperaturen zwischen 1000° und
1800°C, wobei als flüs-siges Substrat auch Gold, Silber, Kupfer und Antimon in Frage kommen.
Nachteilig sind die notwendigen hohen Temperaturen des flüssigen Substrats und die
Verwendung von hochgiftigem Siliziumtetrachlorid, Metallbromiden, Trichlorborazol und
Methyltrichlorsilan. Die bei ca. 1700°C entstehenden Reaktionprodukte, wie Chlor und Brom sind extrem korrosiv. Theorie und Verfahren solcher CVD-Beschichtungen (Chemical
Vapour Deposition) auf allerdings festen Substraten beschreiben Powell/ Oxley/ Blocher in
VAPOR DEPOSITION (Library of Congress Catalog Card Number 66-13515), Seiten 25 -
403.
Aufgabe der Erfindung ist es, ohne Anwendung von Lösungsmitteln und Trennmitteln in einem Beschichtungsverfahren durch Aufdampfen Plättchen aus dielektrischen Stoffen, wie z.B. Oxiden, Fluoriden, Suiziden und Sulfiden, herzustellen. Hierbei war es das Ziel, auf einen verschleißenden Träger, eine Kunststofffolie oder ein metallisches Band ganz zu verzichten.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, spiegelglatte Flächen, auf welchen die Kondensation stattfindet, zu schaffen und die Rauhigkeit solcher Plättchen so gering zu halten, daß keine diffuse Reflexion des Lichtes auftritt. Dies erfordert physikalisch eine Oberflächen- Rauhigkeit, welche geringer ist als Lambda/4 der kürzesten sichtbaren Lichtwellenlänge, das heißt, wesentlich kleiner als 100 Nanometer, definiert nach Rz. Rz ist das Maß zwischen der höchsten Erhebung und dem tiefsten Tal. Diese Fläche, auf welcher sich das Produkt als dünne Schicht ablagert, muß diese Eigenschaft ohne zeitliche Verschlechterung durch Abrieb ständig beibehalten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von dünnen Plättchen aus zumindest einer Schicht, die einen dielektrischen Stoff und/oder einen halbleitenden Stoff aufweist, bei Drücken von weniger als 1 x 10~2 mbar innerhalb einer Vakuumkammer mit den Schritten a) thermische Verdampfung des. Stoffs und b) Kondensation des Stoffs auf einer Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt b) eine Kondensationsfläche ein auf einer festen Unterlage befindlicher, ständig flüssiger, bewegter Metallfilm ist, auf dem mindestens eine, nicht mit dem Material des flüssigen Metallfilms legierbare Schicht aufgedampft wird und im Schritt c) diese zusammenhängende Schicht vom flüssigen Metallfilm abgetrennt und vereinzelt wird; dünne Plättchen aus zumindest einem dielektrischen Stoff und/oder einem halbleitenden Stoff, hergestellt nach dem Verfahren sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Vakuumkammer zur Verdampfung vom dielektrischen und/oder halbleitenden Stoff und mit einer Kondensationsfläche zum Kondensieren dieser Stoffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationsfläche ein flüssiger Metallfilm ist, der auf einer festen Unterlage angeordnet ist.
Dabei können insbesondere durch das Verfahren nach Anspruch 9 poröse Plättchen hergestellt werden, die bis zu 1000 m2/g innere Oberfläche haben.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Unter dünnen Plättchen werden erfindungsgemäß planparallele Körper verstanden, die vorzugsweise Dicken von 50 bis 2000 nm sowie Längen- und Breitenabmessungen von vorzugsweise unter 0,2 mm aufweisen.
Die Lösung besteht darin, nicht auf eine feste, sondern auf eine flüssige Metall-Oberfläche zu beschichten, wobei die Oberflächenspannung der Flüssigkeit eine ideal glatte Oberfläche bildet. Die Oberfläche wird aus der Flüssigkeit ständig erneuert, so daß Produktschichten in definierter Dicke aufgetragen und kontinuierlich entfernt werden können. Die sich bewegende flüssige Metall- Oberfläche ersetzt den bewegten Träger aus einem festen Material.
Gewisse Metalle, wie z.B. Zinn, Blei, Indium und Wismut weisen am Schmelzpunkt einen noch sehr geringen Dampfdruck von < 10"5 mbar auf. Sie können im Hochvakuum einen sehr glatten Schmelzspiegel bilden, ohne in meßbaren Mengen bei ihrer Schmelztemperatur zu verdampfen. Ein solcher metallischer, flüssiger Spiegel weist höchste Oberflächenqualität auf und eignet sich als Unterlage zur Aufdampfung von PVD-Schichten, welche kontinuierlich von diesem Spiegel als Festkörper entfernt werden. Da die aufzudampfenden Materialien alle eine geringere Dichte als die genannten Metalle haben, schwimmen sie auf deren Oberfläche.
Ausgehend von der Tatsache, daß flüssige Metalle sehr hohe Oberflächenspannungen haben, was zu Benetzungswinkeln von größer als 90° führt, bietet sich als technische Lösung die Verwendung eines flüssigen Metallfilms an. Es ist allgemein bekannt, daß z.B. Quecksilber feste Oberflächen nicht benetzt und immer einen konvexen Meniskus bildet.
Tabelle
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Es zeigt sich, daß die Oberflächenspannung von flüssigem Zinn sogar höher ist als die von Quecksilber. Eine Benetzung der auf einen flüssigen Metallfilm aufgedampften anorganischen Schicht tritt nicht auf. Der Benetzungswinkel zwischen der Bruchkante der dünnen Plättchen und dem flüssigen Metall, zum Beispiel Zinn, ist deshalb wesentlich größer als 90°.
Der Schmelzpunkt des flüssigen Metalls muß jedoch genügend niedrig sein, um noch als gute Kondensationsfläche wirken zu können. Dies ist der Fall, wenn die Verdampfungstemperaturen der in Betracht gezogenen Stoff zur Herstellung von dünnen Plättchen aus dünnen Schichten ausreichend hoch sind, d.h. über 1000°C liegen.
Eine wesentliche Voraussetzung ist, daß zwischen dem flüssigen Metall, hier Zinn als Beispiel mit einer Dichte von 7.31 g/cm3, und den darauf aufgedampften, als Festkörper kondensierenden dünnen Plättchen material ein Dichteverhältnis von größer als 7.31 /p- Produkt > 2 besteht. Die Eintauchtiefe unter den Spiegel des flüssigen Metallfilms beträgt demnach höchstens 50% der Plättchendicke. Alle aufdampfbaren, dielektrischen Materialien erfüllen diese Bedingung, da sie Dichten von weniger als 3.65 g/cm3 aufweisen.
Die Plättchen bilden einen zusammenhängenden Film, wenn die Metalloberfläche nicht bewegt wird. Der Film zerreißt, wenn sich die Geschwindigkeit der flüssigen Metalloberfläche kontinuierlich verändert. Der feste Film wird gestreckt und reißt bereits bei geringen Scherkräften zwischen Flüssigkeit und festem Film von weniger als 1 N/mm2. Bei einem festen Film von 1000 mm Breite und 100 Nanometer Dicke sind dies nur 0.1 N pro Meter Filmbreite.
Um diesen Effekt zu erzielen, wird die Unterlage in ihrem Anstellwinkel gegen die Horizontale so angeordnet, daß die Fließgeschwindigkeit durch die Schwerkraft leicht zunimmt. Eine höhere Beschleunigung streckt den noch zusammenhängen Film stärker und zerreißt ihn in kleinere Plättchen aufgrund der höheren Scherkräfte zwischen der flüssigen Oberfläche und dem festen dünnen Film. Die endgültige Plättchengröße wird jedoch in nachfolgenden Prozessen durch bekannte Zerkleinerungsprozesse erzeugt. Dem folgt eine Klassifizierung nach Größe durch bekannte Verfahren, wie das Windsichten oder Sedimentieren in einer Flüssigkeit. Eventuell noch anhaftende Spuren von Zinn werden auf bekannte Weise chemisch entfernt. Tabelle II: Dampfdrücke, Verdampfungsgeschwindigkeiten, Schmelztemperaturen
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*: Nach Balzers: Firmenzeitschrift „Aufdampfmaterialien" **: Nach Heraeus „Vakuumtechnische Tabellen" Werte extrapoliert Durch diese Maßnahmen wird das Ziel erreicht, Plättchen in dünner Schicht mit Dicken von 10 bis 1000 Nanometern bei +/- 5% Dickentoleranz zu erzeugen, wobei die Länge-Breiten- Dimension je nach dem Geschwindigkeitszuwachs dv/dt der flüssigen Metalloberfläche bei 10 x 10 Mikrometer bis 2 x 2 Millimeter liegen kann.
Voraussetzung ist allerdings, daß das Plättchen material keine Löslichkeit in dem Metall, welches den flüssigen Metallspiegel bildet, besitzt. Bei Zinn, Zinn-Blei-Legierungen, Blei, Wismut, Indium und deren Legierungen trifft dies nicht zu, wenn das Plättchenmaterial ein Oxid, z.B. Siliziumoxid, Aluminiumoxid oder ein Titanoxid ist, wobei ausdrücklich deren Suboxide mit eingeschlossen sein sollen. Ebenso sind Stoffe, wie Magnesiumfluorid, Zinksulfid, Kryolith, Nitride, Boride, Suizide des Titans und des Zirkoniums nicht löslich.
Die Tatsache, daß auf eine flüssige Metall-Unterlage von ca. 280°C aufgedampft wird, hat Einfluß auf die Struktur der Aufdampfschicht. Nach dem bekannten 3-Zonen Diagramm von Movchan/Demchishin für aufgedampfte Schichten nach Fig. 4 zeigt sich ein Übergang von knotenartigen Oberflächen des Kondensats auf feinkörnige, wenn sich die Substrattemperatur erhöht (Übergang von Zone 1 auf Zone 2). Dieser Effekt wird erzeugt durch die höhere Mobilität der Moleküle des Kondensats und verstärkt durch den höheren Energiegehalt der Flüssigkeit gegenüber dem festen Metall. Das höhere Energieniveau kann annähernd ausgedrückt werden, als ob die Kondensation bei einer um AT höheren Temperatur stattfinden würde:
ΔT= r/ cp = 14.2 cal/g/0.055 cal/g °C = 258 °C cp: spezifische Wärme von Zinn (cal/g °C) r: Schmelzwärme von Zinn (cal/g)
Die Schichtstruktur entspricht deshalb der einer dichteren Packung, welche bei einer Kondensationstemperatur von 258 °C + 280 °C = 538°C auf einem festen Substrat auftreten würde.
Die Verwendung von Metalllegierungen mit Blei oder Wismut ist möglich, bringt aber nur geringe Vorteile mit sich durch die Senkung der Schmelztemperatur. Nachteilig ist der bei Schmelztemperatur schon merklich störende Dampfdruck dieser Legierungskomponenten. Eine wichtige Voraussetzung ist, daß im geschmolzenen Zustand das Metall einen sehr geringen Dampfdruck von beispielsweise weniger als 10"6 mbar entwickelt, um eine Produktverschmutzung durch Eigenverdampfung zu verhindern. Die Verdampfungstemperatur des aufzudampfenden Stoffes unter Hochvakuum muß um mindestens 500°C über der Temperatur des flüssigen Metalls liegen, damit eine Kondensation ohne eine gewissen Rückverdampfung gewährleistet ist.
Plättchen aus diesen Stoffen sind geeignete Halbzeuge für die Herstellung von
- Effektpigmenten durch weitere Oberflächenbeschichtungen mit TiO2 nach bekannten Verfahren (WO04/035693) oder durch Umwandlung der Plättchen-Oberfläche zu Siliziumkarbid (SiC) nach WO03/068868
- Träger für Katalysatoren
- Herstellung von Lack-Zugabestoffen zur Erzeugung von harten Oberflächen, wie unter WO03/068868 beschrieben. Solche Plättchen, vorzugsweise aus SiO2, werden nach einer chemischen Behandlung mit oberflächenaktiven Siloxanen so eingestellt, daß sie auf der Lackoberfläche als parallel ausgerichtete Plättchen aufschwimmen und dort eine erhöhte Kratzfestigkeit erzeugen.
- Weiterverarbeitung der so erzeugten dünnen Plättchen durch chemisches Metallisieren mit Kupfer, Silber, Gold, Platin, Palladium, Zink. Die Plättchen werden vom Metall vollkommen umhüllt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
Erfindungsgemäß erfordert das Verfahren die Durchführung der folgenden Schritte, die in einem Raum unter Abwesenheit von Sauerstoff zu erfolgen haben.
Die Schritte und die dafür besonders hergerichteten Apparaturen siehe Figur 1 sind:
In einer vakuumdichten Kammer 1, wird bei einem Vakuum von besser als 10"2 mbar einer festen Unterlage 2 ein sich ständig erneuernder flüssiger Metallfilm 3 bei 200 bis 500°C zugeführt. Die feste Oberfläche 2 ist wenigstens beim Anfahren des Prozesses auf etwa 50°C oberhalb der Schmelztemperatur des verwendeten Metalls zu beheizen.
Anordnungen hierzu können sein: - ein um eine vertikale Achse rotierender, beheizter Körper nach Fig. 1
- ein um horizontale Walzen laufendes geschlossenes, beheiztes Band nach Fig. 2
- eine vertikale oder unter einem Winkel von < 0° gegen die Horizontale geneigte, nicht bewegte Wand nach Fig. 3, an welcher flüssiges Metall als Film abfließt.
Die feste Oberfläche 2 werden über einen Verteilerkopf 4 bekannter Bauart mit einem flüssigen Metallfilm 3 begossen, welches auf ihr in gleicher Dicke verteilt wird und danach die Bedampfungszone 11 durchläuft. Die sich bildende extrem glatte Oberfläche aus flüssigem Metall bildet eine beschichtbare Oberfläche von höchster Güte.
Als Beschichtungsquellen für ein PVD-Verfahren eignen sich handelsübliche PVD- Verdampfer 6, die entweder widerstandsbeheizt, durch Induktion oder mittels Elektronenstrahl beheizt sind. Voraussetzung ist, daß die Verdampfer so gestaltet sind, daß sie bewegte Oberflächen gleichmäßig dick beschichten können. Beispiele hierzu sind handelsübliche Serienverdampfer aus mehreren, sich überlagernden Quellen, wie sie Verwendung finden an klassischen Anlagen zur Aluminisierung von Kunststofffolien. Linearverdampfer, die aus einer einzigen Quelle bestehen, sind beschrieben in DE 4342574 und in US 6,202,591.
Zur Durchführung des Prozesses ist ein genügend tiefes Vakuum von wenigstens 1 x 10'2 mbar erforderlich bei kurzen Abständen zwischen der Kondensationsfläche und der Austrittsöffnung des Verdampfers. Die Gesetze der mittleren freien Weglänge erfordern für 5 cm Abstand ein Vakuum von 10"3 mbar für optimale Bedingungen. Der Verdampfer 6 wird auf die stoffabhängige Verdampfungstemperatur unter Hochvakuum aufgeheizt. Während das ebenfalls unter Hochvakuum in einem Behälter 7 geschmolzene Metall, in diesem Fall Zinn, über eine Förderpumpe 8 zum Verteilerkopf 4 gefördert wird, ist der schon betriebsbereite Verdampfer über eine wassergekühlte Blende 9 noch verschlossen (siehe Fig. 3). Sobald der flüssige Metallfilm sich gleichmäßig ausgebildet hat und in den Behälter 7 zurückfließt, wird die Blende 9 geöffnet. Aus dem Verdampfer 6 tritt Produktdampf, z.B. Siliziummonoxid aus und kondensiert auf dem flüssigen Metallfilm 3 als gleichmäßig dicke Schicht und bewegt sich auf dem flüssigen Metallfilm 3 in Richtung auf den Behälter 7. Die Fließgeschwindigkeit wird so eingerichtet, daß der flüssige Metallfilm 3 weder abreißt, noch turbulent wird. Die Dicke des augenblicklich auf der Unterlage 2 befindlichen Zinns läßt sich kontinuierlich ermitteln durch laufende Wägung der Oberfläche mittels für den Vakuumbetrieb geeigneten, handelsüblichen Wägezellen 10a, 10b, 10c (siehe Fig. 3). Eine Regelstrecke bestimmt die stufenlos einstellbare Fördermenge der Förderpumpe 8.
Ebenso ist es möglich, mit handelsüblichen Geräten der Meßtechnik die Fließgeschwindigkeit des flüssigen Metallfilms zu messen. Hieraus und aus der Verdampfertemperatur und ggf. dem Einsatz bekannter Geräte zur Messung von Aufdampfraten läßt sich die Dicke der erzeugten Plättchen sehr genau bestimmen.
Tabelle III gibt eine Übersicht über in Zusammenhang mit dieser Erfindung einsetzbare Aufdampfmethoden zur Herstellung von Plättchen aus Oxiden. Tabelle III: Aufdampfmethoden, Schichtmaterial, Abscheidemengen
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Allen für die Durchführung der Erfindung notwendigen Aufdampfmethoden ist gemeinsam, daß auf der flüssigen Metalloberfläche eine feste Schicht kondensiert, welche vom bewegten flüssigen Metall mit fortgetragen wird und danach durch geeignete, im Folgenden beschriebene Einrichtungen eine Trennung des festen Produkts von der flüssigen Metallunterlage erfolgt.
Durch Steuerung der Fließgeschwindigkeit der flüssigen Metalloberfläche reißt nach dem Verlassen der Bedampfungszone der kondensierte dünne Produktfilm in Plättchen auseinander. Diese Plättchen sind mit ihren beiden Seiten vollkommen parallel, da sie als Kondensat vorliegen. Ihre Dicke t (Nanometer) bestimmt sich aus
- der Fließgeschwindigkeit v des flüssigen Metallfilm in m/sec.
- der Aufdampfgeschwindigkeit B, ausgedrückt in Nanometer/s
Die rechnerische Beziehung lautet t = c * B/v ( Gl. 1 ) wobei c eine apparative Konstante ist, welche sich zusammensetzt aus:
- Verdampfertemperatur und Eigenschaften des zu verdampfenden Stoffes
- Geometrie des Verdampfungsbereichs, insbesondere von der Geometrie abhängige Ausbeute-Faktor A an Verdampfungsmaterial.
A = verdampfte Menge pro Zeiteinheit / am flüssigen Metallfilm kondensierte Menge pro Zeiteinheit
Die Fließgeschwindigkeit des Metallfilms läßt sich apparativ beeinflussen.
Nachdem der beschichtete Metallfilm die Bedampfungszone 11 verlassen hat, werden die darauf schwimmenden Plättchen von der flüssigen Unterlage getrennt. Hierzu stehen zur Verfügung:
Ein Filter 12, z.B. aus keramischen Material. Dessen Poren sind groß genug, um das Metall hindurch zu lassen, sie versperren aber den Plättchen den Weg. Von Zeit zu Zeit ist es notwendig, die Plättchen von Filter abzustreifen und in einen Sammelbehälter zu leiten.
Das Plättchenmaterial, welches gewonnen wird, besitzt noch daran mechanisch anhaftendes Metall. Diese Menge ist gering, da keramische Plättchen, welche von flüssigem Metall nicht benetzt werden, die Tendenz haben, sich an gestauten Stellen trocken übereinander zu schieben. Die Abstreifung soll sich deshalb nur auf diesen trockenen Bereich erstrecken. Die Übergangszone, in welcher Zwischenräume zwischen den Plättchen von flüssigem Metall durchsetzt sind, wird auf dem Metallbad belassen.
Eine endgültige Reinigung des Plättchenmaterials von Metallresten kann durch bekannte chemische Prozesse als Folgeschritt durchgeführt werden, z.B. durch Auswaschen mit verdünnter Salzsäure. Diese Methode ist jedoch ungeeignet für Zinksulfid als Aufdampf material.
Um ein Erstarren des flüssiges Metalls zu verhindern, wird das flüssige Metall in einem beheizbaren Behälter 7 gesammelt und wieder auf die gewünschte Ausgangstemperatur gebracht. Diese soll etwa 50°C über der Schmelztemperatur liegen. Eine genaue Regelung ist erforderlich, da die Temperatur des flüssigen Metalls die Viskosität und deshalb die Fließgeschwindigkeit beeinflußt. Nach Gl. 1 hängt die Schichtdicke der erzeugten Plättchen bei sonst gleichen Bedingungen hiervon ab.
Aus dem Behälter 7 wird das flüssige Metall unterhalb seiner Oberfläche von einer für das Pumpen von flüssigen Metallen geeigneten Förderpumpe 8 angesaugt und wieder zur Ausgangsposition, dem Verteilerkopf 4, zurück gefördert. Der Prozeß wiederholt sich.
Obwohl der gesamte Prozeß unter Abwesenheit von Sauerstoff abläuft, vorzugsweise unter Hochvakuum, ist damit zu rechnen, daß, besonders beim erstmaligen Einschmelzen des Metalls sich eine Oxidhaut auf dem Schmelzbad bildet. Diese wird in dem Behälter 7 nach bekannter Technik, z.B. durch bewegte Wischer laufend von der Oberfläche des Metallbades entfernt.
Eine Massenbilanz zeigt, daß die Masse des bewegten Metalls groß ist im Verhältnis zur Masse der gewonnenen Plättchen. Da die spätere Verwendung der nach dieser Erfindung erzeugten Plättchen sich nach deren Fläche und nicht nach deren Gewicht richtet, ist dieses ungünstige Verhältnis akzeptabel. Insbesondere, da das Metall verlustlos im Kreislauf gefördert wird. Nur geringe Wärmemengen zur Wieder-Aufheizung des im Umlauf befindlichen flüssigen Metalls sind erforderlich. Temperaturen, die 5°C bis 250°C über dem Schmelzpunkt liegen, sind geeignete Arbeitsbereiche, wobei eine Übertemperatur von + 10°C bis + 100°C sich als zweckmäßig erweist. Eine ausreichend gute thermische Isolation der Vakuumapparatur ist eine Bedingung. Beispiel: Flüssiger Zinnfilm, 0,5 mm dick, 200 m/min Fließgeschwindigkeit, 1 Meter Breite ergibt bei einer Dichte von 7,29 kg/dm3 einen Durchsatz von 729 kg/min. oder 100 Liter.
Werden Plättchen einer Dicke von 1000 Nanometern und einer Dichte von 2 kg/dm3 erzeugt, ergibt sich ein Verhältnis von 0.4 kg/min : 729 kg/min = 1 : 1822
Die Wärmebilanz zeigt:
Dem Prozeß muß keine Wärme von außen zugeführt werden, wenn
Kondensationswärme des Plättchenmaterials + Strahlungswärme des Verdampfers <= Strahlungs- und Wärmeleitungsverluste des umlaufenden flüssigen Metalls + Leistung der Flüssig-Metallpumpe
Die Rechnung zeigt, daß diese Bedingung erreichbar ist:
Enthalpie von Silizium-Monoxid zwischen 1450° (Dampf) und
280°C (fest): ca. 3000 W/kg x 24 kg/h 72 kW notwendige elektrische Verdampferleistung hierfür 120 kW
Strahlungwärme eines Verdampfers in Richtung auf das
Substrat bei 0.4 kg/min Verdampferleistung 40 kW
Vom flüssigen Metall aufgenommene Wärmeleistung + 160 kW
72 + 40 kW aus Strahlungswärme des Verdampfers und
Kondensationswärme.
Das Metall heizt sich aus der Energie, die der Verdampfer liefert, genügend auf.
Dem flüssigen Metall zuzuführende Wärmeleistung:
Erhitzen von 729 x 60 kg/h Zinn um Δ T= 20°C ( Wärmeverluste der Anlage ), entspricht 102 kW
Überschuß, geht an Kühlwasser 58.00 KW
Es ist keine zusätzliche Energie zum Warmhalten der Schmelze erforderlich. Einfluß und Regelung der Fließgeschwindigkeit des flüssigen Metallfilms auf bewegter Unterlage:
Die Geschwindigkeit v des flüssigen Metallfilms ist frei wählbar, wenn dieser auf ein in horizontaler Richtung laufendes Band aufgebracht wird. Die Bandgeschwindigkeit bestimmt die Geschwindigkeit des flüssigen Metallfilms. Der Dampf des Materials, aus dem die zu erzeugenden Plättchen sind, ist von oben her auf die Oberfläche des flüssigen Metallfilms gerichtet. Die Trennung zwischen Produkt und Metall erfolgt am Ende des Bandes an seiner Umlenkrolle.
Wird hingegen das flüssige Metall unter dem Einfluß der Schwerkraft auf einer in Fließrichtung feststehenden Unterlage bewegt, liegt eine Relativgeschwindigkeit zwischen ihr und der Oberseite des flüssigen Metalls vor.
Laminares Fließen ist anzustreben. Aus Filmdicke des flüssigen Metallfilms t (mm) , Fließgeschwindigkeit v (m/s), kinematischer Viskosität v (m2/s) errechnet sich die Reynoldszahl Re. Werte von Re < 2000 sind anzustreben.
Mit v = 0.3 x 10"6 m2/s für Zinn bei 280°C t= 0.5 x 10"3 m v= 1 m/s (mittlere Geschwindigkeit)
errechnet sich Re = vx t/v = 1666 Gl. 2.
Die in erste Linie von 1/t abhängige Fließgeschwindigkeit erlaubt es, bei kleinerer Filmdicke t die Fließgeschwindigkeit zu erhöhen und die Herstellmenge an Plättchenfläche zu erhöhen. Technische Grenzen sind bei v = 5 m/s und t = 0.1 mm zu sehen, bevor turbulente Verhältnisse im flüssigen Metallfilm auftreten.
Die Anordnung und Art der feststehenden Unterlage, über die der flüssige Metallfilm läuft, ist kritisch, insbesondere im Bereich der Beschichtung.
Folgende Anforderungen sind zu stellen: - Keine wesentliche Geschwindigkeitsänderung des flüssigen Metallfilms im Beschichtungsbereich, um zu vermeiden, daß schon während der Bedampfung der Film aus dem Plättchenmaterial aufgerissen wird. Dies erfordert, daß die Bedampfungszone 11 nur eine geringe, schlitzförmige Breite ausweist.
- Die feststehende Unterlage muß glatt sein und darf vom flüssigen Metall nicht mechanisch oder chemisch angegriffen werden.
- Die Verdampfungsquellen sind so anzuordnen, daß keine festen größeren Partikel von dort auf die feststehende Fläche gelangen. Dort anhaftende Partikel stören den gleichförmigen Fluß des Metalls.
- Vor dem Erreichen der Bedampfungszone 11 muß das flüssige Metall eine Beschleunigungszone durchlaufen, um im Beschichtungsbereich die gewünschte Geschwindigkeit V erreicht zu haben. Die pro Zeiteinheit zuzuführende flüssige Metallmenge ist so zu bemessen, daß im Aufdampfbereich die gewünschte Filmdicke t und die gewünschte Fließgeschwindigkeit v vorherrschen.
Mit der vorgegebenen Arbeitsbreite W (m), der Dicke des Films t (m), der Fließgeschwindigkeit v (m/s) und der Dichte des flüssigen Metalls p (kg/m3) ergibt sich die pro Sekunde zuzuführende Masse an Metall zu dm/dt = W * t * v * p GI. 3 hierbei ist nach Gl. 2 zu wählen, um im laminaren Bereich zu bleiben: t * v < 2000 * 0.3 MO-6 GI. 4 < 0,0006 (m)
- Die feststehende Unterlage ist im gesamten Bereich auf ihrer Rückseite thermisch zu isolieren, um Viskositätsänderungen des flüssigen Metalls zu verhindern.
Nach dem Verlassen der Bedampfungszone 11 (siehe Fig. 3) wird durch die weitere Geschwindigkeitszunahme des flüssigen Metallfilms das darauf als zusammenhängende Schicht schwimmende Produkt in Plättchen zerrissen. Verantwortlich sind hierbei Scherkräfte zwischen der flüssigen und der festen Phase. Dieser Vorgang ist erwünscht und erleichtert das später außerhalb des Prozesses durchzuführende Mahlen der Plättchen auf die gewünschten Größen im Bereich von 5 bis 100 Mikrometern. Die Plättchendicke ändert sich hierbei nicht.
Die Trennung des flüssigen Metalls von dem darauf schwimmenden Produkt erfolgt an einem Filter 12 (siehe Fig. 3) und wird dort durch einen kontinuierlich betriebenen Abstreifer 13 direkt oberhalb des flüssigen Metalls entfernt. Geeignete Filter aus Keramik oder austenitischen Legierungen sind von der Gußtechnik her bekannt.
Um das flüssige Zinn bei etwa 280°C Temperatur vom Behälter 7 zum Verteilerkopf 4 zu befördern, lassen sich handelsübliche Pumpen für Flüssigmetall einsetzen. Diese tauchen in das Metallbad des Behälters 7 ein und erlauben es, auch im erstarrten Metall zu verbleiben.
Das Produkt kann entweder in der Vakuumkammer 1 in einem Sammelbehälter 14 gelagert werden, der nach Beendigung des Prozesses und Fluten der Anlage ausgetragen wird oder es kann laufend auf bekannte Art über absperrbare und evakuierbare Austragsschleusen 15 im Takt an die Atmosphäre ausgetragen werden. Ebenso kann dem Verdampfer 6 Material über solche Materialschleusen 16 im Takt zugeführt werden. Der Prozeß kann daher über sehr lange Zeiträume betrieben werden, bis Wartungsmaßnahmen notwendig werden.
Ausführungsbeispiel I nach Fig. 3
Nach Fig. 3 wird das Verfahren durchgeführt in einer Hochvakuumanlage, welche die in der Beschreibung genannten Komponenten 1-16 aufweist. Die feste Unterlage 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel unter 45° schräg gestellt. Zinn, welches sich in einer Menge von 1000 kg, entsprechend 137 Litern, in dem Behälter 7 befindet, wird unter Hochvakuum eingeschmolzen und weiter auf 280° durch am Behälter 7 außenliegend angebrachte elektrische Heizer erhitzt. Der Verteilerkopf 4 und die feste Unterlage 2, die aus rostfreiem Stahl besteht, können ebenfalls auf 280°C vorgeheizt werden.
Ein Verdampfer 6, geeignet zum Verdampfen von Silizium-Monoxid, wird währenddessen auf 1450°C Innentemperatur vorgeheizt. Es wird ein Verdampfer nach DE 4342574 gewählt, welcher so konfiguriert ist, daß seine schlitzförmige Austrittsöffnung auf die schräge feste Unterlage 2 gerichtet ist. Die Messung der Verdampfertemperatur erfolgt über Wolfram-Rhenium-Thermoelemente. Eine vor dem Verdampfer 6 befindliche schwenkbare Blende 9 verschließt die Austrittsöffnung des Verdampfers. Sobald die Arbeitstemperatur des Verdampfers erreicht ist und alle mit dem flüssigen Zinn in Berührung kommenden Bauteile eine Temperatur von 280°C erreicht haben, wird die Förderpumpe 8 eingeschalten und in ihrer Drehzahl so eingestellt, daß die gewünschte Fördermenge erreicht ist. Dieser Wert läßt sich aus der Summe der drei Wägezellen 10a-c ablesen, weil damit die Zinnmenge auf der festen Unterlage 2 bekannt ist, ihre durchschnittliche Dicke und, darauf empirisch ermittelt, auch die Fließgeschwindigkeit.
Die Verdampfertemperatur ist ein genaues Maß für die Rate dm/dt.
Die Blende 9 öffnet. Der SiO-Dampf kondensiert gleichmäßig auf dem flüssigen Zinnfilm innerhalb der Bedampfungszone 11 und die kondensierte Schicht fließt mit ihm auf der festen Unterlage weiter. Die Neigung der festen Unterlage 2 wurde in Vorversuchen so eingestellt, daß der flüssige Metallfilm auf seinem Weg von der Bedampfungszone 11 bis zum Behälter 7 eine Geschwindigkeitszunahme von etwa 10% erfährt. Das Ergebnis ist, daß die noch zusammenhängende Aufdampfschicht Risse quer zur Fließrichtung bildet. Am Ende der festen Unterlage 2 befindet sich ein Filter 12 mit einen kontinuierlich betriebenen Abstreifer 13, welcher das Produkt knapp oberhalb des flüssigen Metallspiegels entfernt. Das Zinn läuft in den Behälter 7 zurück. Geringe, noch durch den Filter 12 durchgehende Produktplättchen lagern sich auf der Oberseite des Bades ab und werden von dort mit einem geeigneten Abstreifmechanismus entfernt.
Das Produkt geht in einen Sammelbehälter 14 und kann dort entweder bis zum Prozeßende gesammelt werden oder es wird über eine evakuierbare Austragsschleuse 15 taktweise an die Atmosphäre befördert.
Das in den Behälter 7 zurückgeflossene Zinn wird dort wieder auf die Arbeitstemperatur von 280°C gebracht. Dies kann entweder durch Heizen des Behälters 7 oder durch Kühlen geschehen. Letzteres ist der Fall, wenn die in das Zinn eingebrachte Kondensationswärme und die Strahlungswärme des Verdampfers höher ist als die Strahlungsverluste im Zinnkreislauf. Besonders bei größeren Plättchendicken ist dies der Fall. Aus dem Behälter 7 wird das Zinn mit einer Förderpumpe 8 wieder in den Verteilerkopf 4 gepumpt. Die Drehzahl der Förderpumpe wird bestimmt durch den Regelkreis aus Sollwert und dem Istwert aus dem summierten Signal der drei Wägezellen 10a, 10b, 10c.
Ausführungsbeispiel II nach Fig.1
Der apparative Aufbau ist identisch zum Ausführungsbeispiel I, mit folgenden Abweichungen:
Statt einer festen Unterlage wird nach Fig. 1 ein vertikaler Rotationskörper 17 als Unterlage für den flüssigen Metallfilm benutzt. Dieser Rotationskörper kann die Form eines Kegels, eines Zylinders oder eines anderen Körpers mit zu einer Achse äquidistanten Oberfläche haben. Der Verdampfer 6 befindet sich innerhalb des Rotationskörpers. Die Drehgeschwindigkeit ist so gewählt, daß sich der flüssige Metallfilm an der Innenwand des Körpers ausbildet. Durch die Drehung, die stufenlos einstellbar ist, ergibt sich die Fließgeschwindigkeit des Metallfilms aus der Zentrifugalkraft und der Schwerkraft. Der flüssige Metallfilm folgt einer von oben nach unten gerichteten Spirale.
Alle anderen Elemente, wie Filter 12, Behälter 7 und die Bedampfungszone 11 sind an den Rotationskörper in ihrer Form angepaßt.
Ausführungsbeispiel III
Der Aufbau ist identisch mit Ausführungsbeispiel II. Der Verdampfer ist nur außerhalb des Rotationskörpers 17 angebracht.
Ausführungsbeispiel IV nach Fig. 2
Anstelle einer festen Unterlage nach Ausführungsbeispiel III, wird hier ein zwischen zwei Walzen 18a, 18b mit horizontalen Achsen laufendes Metallband 19 benutzt. Das flüssige Metall, vorzugsweise Zinn, wird auf die Oberfläche des Bandes über einen Verteilerkopf 4 aufgebracht und von oben her bedampft.
Um den zusammenhängenden aufgedampften Film schon vor dem Entfernen vom flüssigen Metallfilm 3 aufzureißen, ist es zweckmäßig, die gesamte Anordnung des Metallbandes unter einem Winkel von > 0° gegen die Horizontale zu neigen. Damit ist es möglich, dem flüssigen Metallfilm 3 eine gewisse Voreilung gegenüber dem Metallband 19 zu geben.
Die Trennung des Produktes vom flüssigen Metallfilm 3 erfolgt in analoger Weise wie im Ausführungsbeispiel Nr. I beschrieben. Das Metallband 19 und die Walzen 18a, 18b sind auf mindestens 280°C beheizbar.
Ausführungsbeispiel V (ohne Abbildung)
Werden entlang des Metallbandes 19 aus Fig. 2 mehrere Verdampfer angebracht und wird das Metallband in deren Aufdampfzonen genau horizontal geführt, bleibt ein zusammenhängendes Paket von Aufdampfschichten erhalten. Um die Schicht in Plättchen aufzutrennen, ist es nur notwendig, die Walzenzahl auf drei oder mehr zu erhöhen. Nach der zweiten Walze wird das Band in einem gegen die Horizontale negativen Winkel gerichtet. Die zusätzlich zur Transportgeschwindigkeit auftretende Schwerkraft streckt den auf dem Metallband befindlichen flüssigen Metallfilm und zerreißt die zusammenhängende Schicht.
Ausführungsbeispiel VI ( ohne Abbildung )
Als Variante zum Ausführungsbeispiel V ist es möglich, zwei oder mehrere Verdampfer so anzuordnen, daß sich die Dampfstrahlen vermischen. Die erhaltene Kondensatschicht bildet eine Pseudo-Legierung A + B. Wählt man als eine der Komponenten einen Stoff B, der entweder wasserlöslich ist oder sich in seinem Dampfdruck wesentlich von dem der anderen Komponente A unterscheidet, kann in einen Folge- Arbeitsgang an der Atmosphäre der Stoff B entweder herausgelöst werden oder in einem nachfolgenden, bekannten Verfahren durch Vakuumdestillation entfernt werden. Ein Beispiel hierzu ist die Entfernung von Magnesium aus Titan- oder Zirkoniumschwamm nach Kroll. Es entstehen dadurch Mikroporositäten im Molekularbereich und extrem große innere Oberflächen, wobei jedoch im Gegensatz zu bekannten Substanzen, wie Zeolithen, die Plättchenform erhalten bleibt. Eine weitere Ausführungsform der Mischverdampfung ist die Herstellung von PseudoLegierungen Metall - Metall, Metall - Oxid, wobei das Oxid ein solches eines anderen Metall sein kann. Die Molanteile werden durch Wahl der Verdampfungstemperaturen der Komponenten eingestellt. Damit ergibt sich auch die Möglichkeit, nicht durch Schmelzung legierbare binäre Systeme als Plättchen zu erzeugen. Auch die als Doping bezeichnete gezielte Verunreinigung mit Molanteilen von 0.01% bis wenige Prozente ist möglich und geeignet, um Plättchen mit besonderen Eigenschaften zu erzeugen.
Durch Einsatz einer entsprechend großen Zahl von in Bewegungsrichtung des flüssigen Zinns angeordneten Verdampfern ist es ferner möglich, einen Schichtaufbau mit folgender Anordnung zu erhalten: Mischschicht aus Komponenten A + B Kern aus einer Komponente A oder C Mischschicht aus Komponenten A + B
Die Verwendung eines Kerns aus einer einzigen Komponente erhöht wesentlich die mechanische Stabilität der Plättchen oder erlaubt Aufbauten von Plättchen mit einem metallischen Kern mit dielektrischen, porösen Außenschichten.
Beispiele für solche Schichtsvsteme sind:
Material A:
Aluminiumoxid, Siliziumsuboxid, Siliziumdioxid, Ceroxid, Lanthanoxid, Magnesiumfluorid, Vanadium, Eisen, Nickel, Mangan, Kupfer und deren Oxide, entweder direkt verdampft oder erzielt durch nachfolgende Oxidation der Metalle
Material B:
NaCI, KCI, LiCI, Borax, Bromide und Jodide (entfernbar durch Herauslösen) - Zink,
Magnesium, Wismut (durch Ausdampfen unter Vakuum)
Material C.
In Bezug auf die Gruppe A weitere Metalle oder Stoffe der Gruppe A
Der Porenanteil läßt sich steuern durch die jeweils pro Zeiteinheit verdampfte Menge der Stoffe A und B.
Es wird sich vorbehalten, auf die Verdampfung von zumindest zwei unterschiedlichen Stoffen, das Kondensieren vom Gemisch in einer beliebigen Weise, beispielsweise zur Erzeugung von homogenen Pseudolegierungen als Plättchen, und das Entfernen von einem der Stoffe, beispielsweise zur Ausbildung von Mikroporosität, unabhängige Ansprüche zu richten. Das Kondensieren ist dabei nicht auf das Aufbringen auf einen bewegten Metallfilm beschränkt. Die zwei Stoffe sind nicht auf Metalle bzw. Oxide bzw. dielektrische Stoffe bzw. halbleitende Stoffe beschränkt.
Die nach dieser Erfindung hergestellten dünnen Plättchen zeichnen sich durch eine hohe Oberflächengüte aus. Da nicht direkt auf einen festen Substratträger aufgedampft wird, entfallen sonst notwendige Trennmittel und verschleißende bandförmige Materialien.
Die Produkte finden Anwendung als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Effektpigmenten durch nachfolgende mechanische Zerkleinerung und chemische Beschichtung mit Titanoxid oder Eisenoxid, zur Einarbeitung in Lacke mit erhöhter Oberflächen-Reib- und Kratzfestigkeit, zur Verwendung als Träger für heterogene Katalysatoren oder als heterogener Katalysator selbst oder zur Herstellung von durch nachfolgende stromlose, chemische Abscheidung erzeugten dünnen Plättchen mit metallischer Oberfläche aus z.B. Kupfer, Silber, Nickel, Gold, Zink, Platin, Palladium, Zinn, Indium, Lithium, Aluminium oder eine Legierung, die eines der vorgenannten Metalle enthält, oder Legierungen, die eines der vorgenannten Metalle enthalten, wobei die chemisch abgeschiedenen Metalle die Oberfläche der dünnen Plättchen einhüllen.
Solche plattenförmigen Produkte sind aufgrund ihres harten dielektrischen Kerns formstabil, weisen eine wesentlich geringere Dichte bei gleicher Oberfläche als das Metall auf und können Anwendung als Kathoden- oder Anoden material in Batterien, als Leitlack, als dekoratives Pigment mit metallischer Oberfläche und als Katalysator finden.
Für die chemische Abscheidung stehen bekannte stromlose Verfahren zur Verfügung in wässrigen Bädern, in Bädern mit geschmolzenen Salzen, nach dem Jodidverfahren oder dem Carbonylverfahren in einer gasförmigen Atmosphäre.
Weitere Ausführungsformen des Verfahrens nach dem Hauptanspruch sind möglich. Als Beispiel kann das Metallband 2 durch eine rotierende Scheibe oder einen konischen Rotationskörper, beide mit vertikaler Achse, ersetzt werden. Die Bedampfungsrichtung erfolgt gegen die Schwerkraft, von oben nach unten, ähnlich der Darstellung in Fig. 1. Zweckmäßigerweise wird das flüssige Zinn in der Mitte der rotierenden Scheibe aufgetragen. Durch die Zentrifugalkraft bildet sich ein gleichmäßiger Film aus, welcher bedampft wird. Der Film mit dem aufgedampften Produkt wird am Rand des Rotationskörpers abgeschleudert und von der festen Aufdampfschicht, wie beschreiben, getrennt. Alle weiteren Schritte verlaufen analog zu denen des Beispiels nach Fig. 1.
Liste der Bezugszeichen Kammer 1 Unterlage 2 flüssiger Metallfilm 3 Verteilerkopf 4 Verdampfer 6 Behälter 7 Förderpumpe 8 Blende 9 Wägezellen 10a, 10b, 10c Bedampfungszone 11 Filter 12 Abstreifer 13 Sammelbehälter 14 Austragsschleusen 15 Materialschleusen 16 Rotationskörper 17 in Fig. 1a, 1b Walzen 18a, 18b in Fig. 2 Metallband 19 in Fig. 2

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von dünnen Plättchen aus zumindest einer Schicht, die einen dielektrischen Stoff und/oder einen halbleitenden Stoff aufweist, bei Drücken von weniger als 1 x 10'2 mbar innerhalb einer Vakuumkammer mit den Schritten a) thermische Verdampfung des Stoffs und b) Kondensation des Stoffs auf einer Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt b) eine Kondensationsfläche ein auf einer festen Unterlage befindlicher, ständig flüssiger, bewegter Metallfilm ist, auf dem mindestens eine, nicht mit dem Material des flüssigen Metallfilms legierbare Schicht aufgedampft wird und im Schritt c) diese zusammenhängende Schicht vom flüssigen Metallfilm abgetrennt und vereinzelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach Schritt c) in einem Schritt d das flüssige Metall in einem Behälter gesammelt und wieder bei einer Temperatur, die über deren Schmelzpunkt liegt, in den Umlauf gebracht wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei alle Schritte gleichzeitig und an verschiedenen Orten innerhalb der Vakuumkammer stattfinden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der flüssige Metallfilm aus Zinn, Blei, Indium, Wismut oder Legierungen, die eines oder mehrere dieser Metalle enthalten, besteht.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dünnen Plättchen thermisch verdampftes Siliziummonoxid, Siliziumdioxid, Titanoxid, Aluminiumoxid, Ceroxid, Magnesiumfluorid, Natrium-aluminiumfluorid, Zinksulfid, Titansilizid, Silizium und/oder einen anderen, mit Zinn keine Legierung eingehende Stoff aufweisen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Schichtenfolge aus verschiedenen Stoffen nach Anspruch 5 in beliebiger Reihenfolge und Anzahl an Wiederholungen bestehen kann und die Verdampfung in Schritt a) durch Verdampfer erfolgt, die in Transportrichtung des flüssigen Metallfilms nacheinander angeordnet sind.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die feste Unterlage auf welcher ein flüssiger Metallfilm in Schritt b) fließt, eine unter einem Neigungswinkel von mehr als 5 Grad gegen die horizontale eingestellte Fläche sein kann oder ein in Rotation versetzter Körper mit einer zu einer Achse äquidistanten Fläche oder ein zwischen Walzen angetriebenes, endloses Metallband.
8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei zur Kondensation in Schritt b) ein angetriebenes, endloses Metall band in horizontaler Richtung an mehr als einem Verdampfer vorbeifährt, wobei mehr als eine Schicht aus dem gleichen Material oder aus verschiedenen Materialien aufgedampft wird und nach Verlassen der letzten Bedampfungszone das Metallband durch eine oder mehrere Rollen so umgelenkt wird, daß der flüssige Metallfilm durch die Wirkung der Schwerkraft einen Geschwindigkeitszuwachs erfährt, mit der Folge, daß die noch zusammenhängenden, übereinander liegenden Schichten zu dünnen Plättchen aufreißen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Verdampfung in Schritt a) mittels mindestens eines Paares von Verdampfern zur Verdampfung unterschiedlicher Stoffe so erfolgt, daß Strahlen der verdampften unterschiedlichen Stoffe, die vorzugsweise einzeln regelbar sind, in Schritt b) als Gemisch kondensieren, und in einem weiteren Schritt c) einer der Stoffe entweder herausgelöst wird oder durch Vakuumdestillation entfernt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Verdampfung in Schritt a) mittels mindestens eines Paares von Verdampfern zur Verdampfung unterschiedlicher Metalle, Oxide oder Kombinationen von diesen so erfolgt, daß Strahlen der verdampften unterschiedlichen Stoffe kondensieren.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dicke des flüssigen Metallfilms auf der festen Unterlage durch kontinuierliche Wägung der Unterlage mit dem darauf befindlichen Metallfilm erfolgt und durch Regelung der Zufuhr des flüssigen Metalls damit die Dicke und Fließgeschwindigkeit des flüssigen Metallfilms einstellbar ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Transport des flüssigen Metalls gegen die Schwerkraft durch Pumpen oder durch Verwendung von Becherhebewerken unter Vakuum erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3 bis 11, wenn dieser von Anspruch 2 abhängt, wobei in Schritt d) die dünnen Plättchen als Haufwerk von der Oberfläche des flüssigen Metallfilms durch Filtration oder durch Abschöpfen unter Vakuum entfernt werden und über getaktete, evakuierbare Schleusen aus dem Vakuumraum entfernt werden.
14. Dünne Plättchen aus zumindest einem dielektrischen Stoff und/oder einem halbleitenden Stoff, erhältlich nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
15. Verwendung der dünnen Plättchen nach Anspruch 14 als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Effektpigmenten durch nachfolgende mechanische Zerkleinerung und chemische Beschichtung mit Titanoxid oder Eisenoxid, zur Einarbeitung in Lacke mit erhöhter Oberflächen-Reib- und Kratzfestigkeit oder zur Verwendung als heterogene Katalysatoren oder deren Träger oder zur Herstellung von durch nachfolgende stromlose, chemische Abscheidung erzeugten dünnen Plättchen mit metallischer Oberfläche aus beispielsweise Kupfer, Silber, Nickel, Gold, Zink, Platin Palladium, Zinn, Indium, Lithium, Aluminium oder zumindest einer Legierung, die eines der vorgenannten Metalle enthält, wobei die chemisch abgeschiedenen Metalle die Oberfläche der dünnen Plättchen einhüllen.
16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einer Vakuumkammer zur Verdampfung vom dielektrischen und/oder halbleitenden Stoff und mit einer Kondensationsfläche zum Kondensieren dieser Stoffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationsfläche ein flüssiger Metallfilm ist, der auf einer festen Unterlage angeordnet ist.
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