WO2007031225A2 - Method for producing evaporation glass layers and products produced according to said method - Google Patents

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WO2007031225A2
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Jörn POMMEREHNE
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Abstract

The invention relates to a method for producing a glass layer on a surface of a support, in order to improve the properties of evaporation glass layers on supports. According to the invention, glass is thermally evaporated and the vapour is precipitated on the support as a layer. A polymer-containing layer is applied to the support whereon the glass layer is precipitated.

Description

Verfahren zur Herstellung von Aufdampfglasschichten und verfahrensgemäß hergestelltes Erzeugnis Process for producing vapor-deposited glass layers and product produced according to the method
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft allgemein das Abscheiden von Glasschichten, insbesondere die Herstellung von Glasschichten durch Aufdampfen.The invention generally relates to the deposition of glass layers, in particular the production of glass layers by vapor deposition.
Beim Aufdampfen von Glasschichten können vielfältige Probleme auftreten. So kann die Oberfläche von Partikeln belegt sein, wodurch vielfach keine einheitliche Schicht, sowie keine homogen dichte Schicht erhalten wird. Es kommt, vor allem mit Materialien, deren thermischerWhen vapor deposition of glass layers, a variety of problems can occur. Thus, the surface of particles may be occupied, whereby often no uniform layer, and no homogeneously dense layer is obtained. It comes, especially with materials whose thermal
Ausdehnungskoeffizient von dem der aufgedampften Glasschicht verschieden ist, zur Ausbildung von Spannungen, . wobei sowohl Druck-, als auch Zugspannungen entstehen können. Weiterhin kann es bei mechanischer Beanspruchung, beispielsweise einer Verbiegung rasch zu Beschädigungen der aufgedampften Glasschicht kommen, zumal sich Risse ungehindert ausbreiten können. Dieses Problem ist insbesondere bei flexiblen Substraten bedeutsam. Schließlich kann die Haftung der Glasschicht auf verschiedenen Oberflächen sehr unterschiedlich sein und kann zu partiellem Abspringen, Abblättern oder einer Rissbildung führen.Coefficient of expansion of which the vapor-deposited glass layer is different, for the formation of stresses,. whereby both compressive and tensile stresses can arise. Furthermore, under mechanical stress, for example bending, damage to the vapor-deposited glass layer can rapidly occur, especially since cracks can spread unhindered. This problem is particularly significant in flexible substrates. Finally, the adhesion of the glass layer to different surfaces can be very different and can lead to partial cracking, delamination or cracking.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Probleme bei der Abscheidung von Glasschichten durch Aufdampfen zu beseitigen. Diese Aufgabe wird bereits in höchst überraschend einfacher Weise durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Demgemäß sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Glaschicht auf einer Oberfläche einer Unterlage vor, bei welchem Glas thermisch verdampft und der Dampf auf der Unterlage als Schicht niedergeschlagen wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterlage eine Polymer-haltige Schicht aufgebracht wird, auf welche die Glasschicht abgeschieden wird.The invention is therefore based on the object to eliminate the above-mentioned problems in the deposition of glass layers by vapor deposition. This task is already in a surprisingly simple way by the subject of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims. Accordingly, the invention provides a method for producing a glass layer on a surface of a substrate, in which glass is thermally evaporated and the vapor is deposited on the substrate as a layer, characterized in that on the substrate, a polymer-containing layer is applied, to which the glass layer is deposited.
Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbares Erzeugnis umfaßt dann demgemäß eine Unterlage, eine darauf aufgebrachte Polymer-haltigen Schicht und eine auf der Polymer-haltigen Schicht abgeschiedene Aufdampfglas- Schicht.A product which can be produced by the process according to the invention accordingly comprises a substrate, a polymer-containing layer applied thereto and a vapor-deposited glass layer deposited on the polymer-containing layer.
Besonders bevorzugt wird zur Erzeugung der Glasschicht ein zumindest binäres Glas aufgedampft. Das Erzeugnis weist in diesem Fall dann dementsprechend eine Glasschicht mit einem zumindest binären Glas auf. Als zumindest binäres Glas wird dabei ein Material verstanden, welches eine Synthese aus zumindest zwei chemischen Verbindungen darstellt und eine glasartige Struktur, also eine Struktur einer ohne oder zumindest ohne wesentliche Kristallstruktur erstarrten Schmelze aufweist. Ein solches binäres glasartiges System hat die vorteilhafte Eigenschaft, besonders dichte Schichten zu bilden. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein solches binäres Glas aufgedampft wird, welches alkalihaltig ist. Das Alkalimetall kann dabei vorzugsweise in oxidischer Form Bestandteil des Glases sein. Alkalimetalle könnenParticularly preferably, at least one binary glass is vapor-deposited to produce the glass layer. The product in this case accordingly has a glass layer with at least one binary glass. At least binary glass is understood as meaning a material which represents a synthesis of at least two chemical compounds and has a glass-like structure, that is to say a structure of a melt solidified without or at least without an essential crystal structure. Such a binary vitreous system has the advantageous property of forming particularly dense layers. This is especially true when such a binary glass is evaporated, which is alkaline. The alkali metal may be preferably in oxidic form part of the glass. Alkali metals can
Zwischenräume in der Matrix des Glases sehr gut auffüllen und schaffen damit eine sehr dichte Struktur. Gute Eigenschaften für das Aufdampfen, also das Abscheiden auis der Dampfphase mittels thermischer Verdampfung des oder der Ausgangsmaterialien werden insbesondere mit Borosilikat- Gläsern, vorzugsweise alkalihaltigen Borosilikat-Gläsern erreicht. Bevorzugte Gläser sind dabei nicht nur binär, sondern weisen mehr als zwei Komponenten auf, um vorteilhafte Verarbeitungs- und Schichteigenschaften zu erzielen.Fill gaps in the matrix of the glass very well, creating a very dense structure. Good properties for the vapor deposition, ie the deposition of the vapor phase by means of thermal evaporation of the starting material (s), are in particular achieved with borosilicate Glasses, preferably achieved borosilicate glasses containing alkali. Preferred glasses are not only binary, but have more than two components in order to achieve advantageous processing and layer properties.
Als besonders geeignet als Aufdampfglas für das erfindungsgemäße Verfahren und die damit herstellbaren Erzeugnisse haben sich dabei Gläser erwiesen, die folgende Zusammensetzungsbereiche in Gewichtsprozent aufweisen :Glasses which have the following compositional ranges in weight percent have proved to be particularly suitable as vapor-deposition glass for the process according to the invention and the products which can be produced therewith:
Komponenten Glasbereich 1 Glasbereich 2Components Glass section 1 Glass section 2
SiO2 75 - 85 65 - 75SiO 2 75-85 65-75
B2O3 10 - 15 20 - 30B 2 O 3 10 - 15 20 - 30
Na2O 1 -5 0,1 - 1Na 2 O 1 -5 0.1 - 1
Li2O 0,1 - 1 0,1 - 1Li 2 O 0.1 - 1 0.1 - 1
K2O 0,1 - 1 0,5 - 5K 2 O 0.1 - 1 0.5 - 5
Al2O3 1 - 5 0,5 - 5Al 2 O 3 1 - 5 0.5 - 5
Bevorzugte Aufdampfgläser aus diesen Gruppen sind Gläser mit der folgenden Zusammensetzung in Gewichtsprozent:Preferred vapor-deposited glasses from these groups are glasses having the following composition in percent by weight:
Komponenten Glas 1 Glas 2Components Glass 1 Glass 2
SiO2 84,1 % 71%SiO 2 84.1% 71%
B2O3 11,0 % 26%B 2 O 3 11.0% 26%
Na2O «2,0 % 0,5%Na 2 O 2% 0.5%
Li2O «0,3 % 0,5%Li 2 O «0.3% 0.5%
K2O «0,3 % 1,0%K 2 O «0.3% 1.0%
Al2O3 «2,6 % 1,0%Al 2 O 3 «2.6% 1.0%
Es sei darauf hingewiesen, dass die genannten Zusammensetzungen sich nicht auf die abgeschiedenen Schichten beziehen. Die Zusammensetzung kann sich vielmehr beim Aufdampfen auch ändern. Die bevorzugt verwendeten Gläser besitzen insbesondere die in der nachstehenden Tabelle aufgeführten Eigenschaften:It should be noted that said compositions do not relate to the deposited layers. The composition may also change during vapor deposition. The preferred glasses used have in particular the properties listed in the table below:
Figure imgf000005_0001
Figure imgf000005_0001
Als besonders geeignet zum Aufdampfen poröser Glasschichten hat sich das Aufdampfglas Typ 8329 der Firma Schott erwiesen, welches folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist:Particularly suitable for vapor deposition of porous glass layers, the evaporation glass Type 8329 Schott has proven, which has the following composition in weight percent:
SiO2 84 ,1 %SiO 2 84, 1%
B2O3 11 ,o %B 2 O 3 11, o%
Na2O « 2, 0 % 1Na 2 O «2, 0% 1
K2O 0, 3 % 2,3K 2 O 0, 3% 2,3
Li2O 0, 3 % JLi 2 O 0, 3% J
Al2O3 « 2,6 Durch den Aufdampfprozeß und die unterschiedliche Flüchtigkeit der Komponenten dieses Systems ergeben sich leicht unterschiedliche Stöchiometrien zwischen dem Targetmaterial und der aufgedampften Schicht. In der aufgedampten Schicht wurden dabei leicht abweichende Zusammensetzungen mit etwas erhöhtem Alkaligehalt von 3,3 Gewichtsprozent gegenüber 2,3 Gewichtsprozent im Aufdampfmaterial, sowie einem erniedrigtem Al2θ3~Gehalt in der Schicht von 0,5 Gewichtsprozent gefunden.Al 2 O 3 «2.6 The evaporation process and the different volatility of the components of this system result in slightly different stoichiometries between the target material and the vapor deposited layer. Slightly deviating compositions having a slightly increased alkali content of 3.3 percent by weight compared to 2.3 percent by weight in the vapor deposition material and a reduced Al 2 O 3 content in the layer of 0.5 percent by weight were found in the deposited layer.
Der elektrische Widerstand des Ausgangsmaterials beträgt ungefähr 1010 Ω/cm (bei 1000C),The electrical resistance of the starting material is approximately 10 10 Ω / cm (at 100 0 C),
Dieses Glas weist in reiner Form ferner einen Brechungsindex von etwa 1,470 auf.This glass also has a refractive index of about 1.470 in pure form.
Die Dielektrizitätskonstante ε liegt bei etwa 4,8 (bei 250C, IMHz), tgδ beträgt etwa 45 x 10"4 (bei 25°C, 1 MHz).The dielectric constant ε is about 4.8 (at 25 0 C, IMHz), tgδ is about 45 x 10 "4 (at 25 ° C, 1 MHz).
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß die Polymer-haltige Zwischenschicht die Zähigkeit und Festigkeit des Verbunds so verbessert, daß auch flexible Unterlagen einsetzbar werden. Auch kann diese Schicht vorteilhaft isolierend wirken. Elektrisch isolierende Eigenschaften sind unter anderem dann wichtig, wenn die erfindungsgemäße Beschichtung für Bauteile mit parallel angeordneten Kontakten oder Durchführungen verwendet wird, die sich nicht kurzschließen dürfen.Another advantage of the invention is that the polymer-containing interlayer improves the toughness and strength of the composite so that even flexible documents can be used. This layer can also have an advantageous insulating effect. Electrically insulating properties are important, inter alia, if the coating according to the invention is used for components with contacts or feedthroughs arranged in parallel, which must not short-circuit.
Um die Haftung der Aufdampfglas-Schicht zu verbessern, kann die Oberfläche der Polymer-haltigen Schicht vor dem Abscheiden der Glasschicht vorteilhaft aktiviert werden. Eine geeignete Methode dazu ist unter anderem die Aktivierung mit einer Plasmabehandlung. Beispielsweise kann dazu eine Glimm-Entladung eingesetzt werden. Auch eine Corona-Entladung kann zur Erhöhung der Oberflächenenergie der Polymer-haltigen Schicht eingesetzt werden. Mittels einer Plasmabehandlung ist es zur Verbesserung der Haftung der Glasschicht auch möglich, die Oberfläche der Polymer- haltigen Schicht teilweise zu oxidieren. Dies kann beispielsweise in einem sauerstoffhaltigen Plasma geschehen .In order to improve the adhesion of the vapor-deposited glass layer, the surface of the polymer-containing layer can be advantageously activated before the deposition of the glass layer. A suitable method for this is among other things the activation with a plasma treatment. For example, can to a glow discharge are used. A corona discharge can also be used to increase the surface energy of the polymer-containing layer. By means of a plasma treatment, in order to improve the adhesion of the glass layer, it is also possible to partially oxidize the surface of the polymer-containing layer. This can be done for example in an oxygen-containing plasma.
Das Abscheiden der Glasschicht geschieht vorzugsweise mittels Elektronenstrahl-Verdampfung. Auf diese Weise kann die Heizenergie durch geeignete Fokussierung des Elektronenstrahls lokal gut begrenzt werden. Dies ist unter anderem vorteilhaft, um die vom Glastarget abgegebene Strahlungswärme und damit auch die Aufheizung der zu beschichtenden Unterlage zu begrenzen.The deposition of the glass layer is preferably done by electron beam evaporation. In this way, the heating energy can be locally well limited by suitable focusing of the electron beam. This is advantageous, inter alia, in order to limit the radiant heat emitted by the glass target and thus also the heating of the substrate to be coated.
Besonders geeignet ist weiterhin eine Polymer-haltige Schicht mit einer Dicke im Bereich von 0,25 μm bis 200 μm, bevorzugt im Bereich von 0,5 μm bis 100 μm. MitAlso particularly suitable is a polymer-containing layer having a thickness in the range from 0.25 μm to 200 μm, preferably in the range from 0.5 μm to 100 μm. With
Schichtdicken in diesen Bereichen lassen sich typische Partikelbelegungen auf der Oberfläche noch abdecken.Layer thicknesses in these areas can still cover typical particle deposits on the surface.
Neben den üblichen Auftragsverfahren für Polymerschichten ist auch daran gedacht, Vakuumprozesse für die Abscheidung der Polymer-haltigen Schicht einzusetzen. Dazu kann Plasmapolymerisation, insbesondere in Verbindung mit einer Abscheidung der Schicht auf der Unterlage mittels plasmaunterstützer chemischer Dampfphasenabscheidung aus (PECVD="Plasma-enhanced chemical vapor deposition") aus einem Plasma in einem Prozeßgas erfolgen. Bevorzugt wird dazu das PICVD-Verfahren („Plasma Impulse Chemical Vapor Deposition") verwendet, bei welchem ein gepulstes Plasma durch elektromagnetische Pulse in einer Prozeßgasatmosphäre erzeugt wird. Die Vakuumabscheidung der Polymer-haltigen Schicht, etwa mittels PECVD bietet unter anderem den Vorteil daß das Aufdampfen der Glasschicht in derselben Vorrichtung erfolgen kann. Auch kann eine Aktivierung einer solche Schicht in der Vakuumkammer durch Erzeugung eines Plasmas durchgeführt werden, ohne daß die Unterlage in eine andere Vorrichtung überführt werden muß.In addition to the usual application methods for polymer layers is also thought to use vacuum processes for the deposition of the polymer-containing layer. For this purpose, plasma polymerization, in particular in conjunction with a deposition of the layer on the substrate by means of plasma-assisted chemical vapor deposition (PECVD = "plasma-enhanced chemical vapor deposition"), can take place from a plasma in a process gas. The PICVD method ("plasma pulse chemical vapor deposition"), in which a pulsed plasma is generated by electromagnetic pulses in a process gas atmosphere, is preferably used for this purpose Layer, for example by means of PECVD offers, inter alia, the advantage that the vapor deposition of the glass layer can take place in the same device. Also, activation of such a layer in the vacuum chamber can be accomplished by generating a plasma without having to transfer the pad to another device.
Weiterhin wird besonders bevorzugt eine Polymer-haltige Schicht abgeschieden, die Silizium enthält. Beispielsweise kann eine Polymer-haltige Schicht, mit einem SiOxHy- haltigen Polymer abgeschieden werden. Speziell kann eine solche Schicht Silikon enthalten. Unter andere derartige SiOxHy-Polymere bieten den Vorteil, daß sie auch in einem Vakuumbeschichtungsprozeß auf der Unterlage herstellbar sind. So können solche Schichten mittelsFurthermore, it is particularly preferable to deposit a polymer-containing layer containing silicon. For example, a polymer-containing layer can be deposited with a SiO x Hy-containing polymer. Specifically, such a layer may contain silicone. Among other such SiO x H y polymers offer the advantage that they can be produced in a vacuum coating process on the substrate. So can such layers by means of
Plasmapolymerisation, vorzugsweise PICVD (Plasmaimpuls- induzierte chemische Dampfphasenabscheidung) mit einem HMDSO-haltigen Prozeßgas (HMDSO=Hexamethyldisiloxan) als Precursor auf der Unterlage abgeschieden werden.Plasma polymerization, preferably PICVD (plasma pulse-induced chemical vapor deposition) are deposited with a HMDSO-containing process gas (HMDSO = hexamethyldisiloxane) as a precursor to the substrate.
In der Polymer-haltigen Schicht vorhandene Siliziumatome sind günstig aufgrund der guten Anbindung von oxidischen Bestandteilen des Aufdampfglases an diese Atome. Besonders geeignet ist in diesem Zusammenhang eine Aktivierung, insbesondere eine Oxidation in einem Sauerstoffplasma, bei welcher Si-O-Bindungen an der Oberfläche erzeugt werden. Der besondere Vorteil hier ist die chemische Ähnlichkeit zur nachfolgend aufgebrachten Glasschicht und damit verbunden eine gute Kompatibilität an der Grenzfläche.Silicon atoms present in the polymer-containing layer are favorable due to the good bonding of oxidic constituents of the vapor-deposited glass to these atoms. In this connection, activation, in particular oxidation in an oxygen plasma, in which Si-O bonds are produced on the surface, is particularly suitable. The particular advantage here is the chemical similarity to the subsequently applied glass layer and, associated therewith, good compatibility at the interface.
Neben reinen Kunststoff-Phasen können beispielsweise auch polymere Blendsysteme als Bestandteil der Polymer-haltigen Schicht abgeschieden werden. Weiterhin können die Eigenschaften der Polymer-haltigen Schicht auch durch Füllstoffe vorteilhaft verändert und den Bedingungen angepaßt werden. Dabei ist besonders an Nanopartikel gedacht. Diese können unter anderem in der Polymer-haltigen Schicht eingebettet werden. Zum Beispiel kann eine Polymer- haltige Schicht aufgebracht werden, die Nanoröhren enthält. Derartige Partikel können unter anderem dieIn addition to pure plastic phases, for example, polymeric blend systems can be deposited as part of the polymer-containing layer. Furthermore, the properties of the polymer-containing layer can also be advantageously changed by fillers and the conditions be adjusted. It is especially thought of nanoparticles. These can be embedded, inter alia, in the polymer-containing layer. For example, a polymer-containing layer containing nanotubes can be applied. Such particles may include the
Wärmeleitfähigkeit der Polymer-haltigen Schicht deutlich verbessern .Significantly improve the thermal conductivity of the polymer-containing layer.
Um eine Silizium enthaltende Polymer-haltige Schicht zu erhalten, kann auch eine Polymer-haltige Schicht abgeschieden werden, welche Silizium-haltige Partikel enthält. Diese Partikel können insbesondere Silizium- Partikel und/oder SiO -Partikel sein.In order to obtain a silicon-containing polymer-containing layer, it is also possible to deposit a polymer-containing layer which contains silicon-containing particles. These particles may in particular be silicon particles and / or SiO particles.
Auch kann die Oberfläche der Polymer-haltigen Schicht mit Nanopartikeln belegt werden, um dieAlso, the surface of the polymer-containing layer can be coated with nanoparticles to the
Oberflächeneigenschaften der mit der Polymer-haltigen Schicht beschichteten Unterlage für die Abscheidung der Glasschicht günstig zu beeinflussen. Die Abscheidung kann dabei aus der flüssigen, dabei besonders bevorzugt aber wasserfreien Phase, beispielsweise durch Drucken, Dippen oder andere dem Fachmann bekannte Auftragstechniken erfolgen. Um die Oberfläche mit Nanopartikeln zu belegen, ist insbesondere auch ein Elektrobeschichtungsverfahren geeignet, bei welchem die Partikel von der Oberfläche der Polymer-haltigen Schicht bei der Belegung durch unterschiedliche Ladungen auf Oberfläche und Partikeln angezogen werden. Hierbei wird die Abscheidung vorzugsweise aus der Dampfphase vorgenommen. Weiterhin können die Nanopartikel auch in fester, beziehungsweise Pulverform auf die Oberfläche aufgebracht und dann beispielsweise durch Laminieren in die Oberfläche eingearbeitet werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß Nanopartikel in der Glasschicht eingebettet sind. Dazu können Nanopartikel und Glas gleichzeitig aufgebracht werden.Surface properties of coated with the polymer-containing layer substrate for the deposition of the glass layer to influence low. The deposition can be carried out from the liquid, more preferably but anhydrous phase, for example by printing, dipping or other known to those skilled application techniques. In order to cover the surface with nanoparticles, an electrocoating process is particularly suitable in which the particles are attracted to the surface of the polymer-containing layer when occupied by different charges on the surface and particles. In this case, the deposition is preferably carried out from the vapor phase. Furthermore, the nanoparticles can also be applied in solid or powder form to the surface and then incorporated into the surface, for example, by lamination. According to a further embodiment of the invention it is provided that nanoparticles are embedded in the glass layer. For this purpose, nanoparticles and glass can be applied simultaneously.
Durch die Nanopartikel -in und/oder unter der Glasschicht angeordnet- ergeben sich in überraschender Weise neuartige mechanische Eigenschaften der abgeschiedenen Glasschichten. So zeigt sich eine deutlich reduzierte Rissbildungs- Neigung. Offenbar werden die Risse durch die statistisch verteilt in der Glasschicht vorhandenen Partikel gestoppt. Auch zeigt sich eine größere Härte der Glasschicht.The nanoparticles arranged in and / or under the glass layer surprisingly result in novel mechanical properties of the deposited glass layers. This shows a significantly reduced cracking tendency. Apparently, the cracks are stopped by the randomly distributed in the glass layer particles. Also shows a greater hardness of the glass layer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vor der Abscheidung der Glasschicht eine Haftvermittlerschicht auf der Polymer-haltigen Schicht hergestellt, um die Haftung der darauf abgeschiedenen Glasschicht zu verbessern. Selbstverständlich kann zusätzlich die Oberfläche der Polymer-haltigen Schicht aktiviert werden, beispielsweise durch oberflächennahe Oxidation in einemAccording to a further embodiment of the invention, before the deposition of the glass layer, an adhesion-promoting layer is produced on the polymer-containing layer in order to improve the adhesion of the glass layer deposited thereon. Of course, in addition, the surface of the polymer-containing layer can be activated, for example by near-surface oxidation in one
Sauerstoff-Plasma und/oder durch eine Corona-Entladung. Die Haftvermittlerschicht wird dabei auf der Polymer-haltigen Schicht mit einer Dicke kleiner 50 nm, vorzugsweise kleiner 20 nm, besonders bevorzugt kleiner 10 nm erzeugt. Die Haftvermittlerschicht kann, um eine gute Haftung der nachfolgenden Glasschicht zu erreichen, zumindest einen derOxygen plasma and / or by a corona discharge. The adhesion promoter layer is thereby produced on the polymer-containing layer with a thickness of less than 50 nm, preferably less than 20 nm, particularly preferably less than 10 nm. The adhesion promoter layer, in order to achieve a good adhesion of the subsequent glass layer, at least one of
Bestandteileingredients
-ein Metall, insbesondere Si, Al, B, Ti, V, Cr,a metal, in particular Si, Al, B, Ti, V, Cr,
-ein Oxid, insbesondere ein Alkali- oder Erdalkalioxid, oder ein Oxid von Si, Al, B, Ti, V, Cr, -ein Halogenid, insbesondere ein Alkali- oder Erdalkalihalogenid, -eine schichtbildende Verbindung, insbesondere M0S2 enthalten. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird zur Erzeugung einer Haftvermittlerschicht eine Schicht auf der Polymer- haltigen Schicht: mit einer Frecursor-Verbindung abgeschieden, welche sich bei Erwärmung in eine haftvermittelnde Verbindung umwandelt. Eine solche Schicht kann insbesondere eine Precursor-Verbindung enthalten, welche bei Erwärmung ein Alkalioxid bildet. Dies ist beispielsweise mit Alkaliformiaten möglich.an oxide, in particular an alkali or alkaline earth oxide, or an oxide of Si, Al, B, Ti, V, Cr, a halide, in particular an alkali or alkaline earth metal halide, a layer-forming compound, in particular M0S 2 . According to one development of the invention, a layer on the polymer-containing layer is deposited with a free-cursor compound which, when heated, converts into an adhesion-promoting compound to produce a primer layer. Such a layer may in particular contain a precursor compound which forms an alkali oxide when heated. This is possible, for example, with alkali formates.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand vonThe invention is described below with reference to
Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei verweisen gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Teile.Embodiments and with reference to the accompanying drawings explained in more detail. The same reference numbers refer to the same or similar parts.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 bis 3 anhand schematischer Querschnittansichten Verfahrensschritte zur Herstellung erfindungsgemäßer Erzeugnisse,1 to 3 based on schematic cross-sectional views of process steps for the production of inventive products,
Fig. 4 eine Variante des in Fig. 3 gezeigten Erzeugnisses mit in der Glasschicht eingebetteten Nanopartikeln,4 shows a variant of the product shown in FIG. 3 with nanoparticles embedded in the glass layer, FIG.
Fig. 5 eine Variante der in Fig. 3 und 4 gezeigten Erzeugnisse mit auf der Oberfläche der Polymer-haltigen Schicht aufgebrachten Nanopartikeln,5 shows a variant of the products shown in FIGS. 3 and 4 with nanoparticles applied to the surface of the polymer-containing layer,
Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel mit zusätzlicher HaftVermittlerschicht,6 shows an exemplary embodiment with additional adhesion promoter layer,
Fig. 7 und 8 Anwendungsbeispiele der Erfindung.Fig. 7 and 8 application examples of the invention.
Die Erfindung besteht darin, eine geeignete Oberfläche für eine abzuscheidende Aufdampfglas-Schicht herzustellen, durch welche die folgenden Probleme gelöst oder zumindest abgemildert werden können:The invention consists in producing a suitable surface for a deposition glass layer to be deposited, through which the following problems can be solved or at least mitigated:
• Ein generelles Problem ist die unerwünschte Belegung der Oberfläche mit Partikeln. Dadurch kann es zur Ausbildung eine inhomogenen und uneinheitlichen Glasschicht kommen.• A general problem is the unwanted occupancy of the surface with particles. This can lead to the formation of an inhomogeneous and non-uniform glass layer.
• Es kommt, vor allem mit Materialien, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient von dem der abgeschiedenen Glasschicht verschieden ist, zur Ausbildung von Stress, je nachdem, ob Zug- oder Druckspannungen generiert werden.• It comes, especially with materials whose thermal expansion coefficient is different from that of the deposited glass layer, to the formation of stress, depending on whether tensile or compressive stresses are generated.
• Bei mechanischer Beanspruchung, zum Beispiel einer Verbiegung können Beschädigungen der Glasschicht, insbesondere Risse auftreten.• In the case of mechanical stress, for example bending, damage to the glass layer, in particular cracks, may occur.
• Wenn die Oberfläche inhomogen und -die Haftung der Glasschicht partiell unterschiedlich ist, kann dies zu einem partiellen Abspringen, Abblättern oder Rissbildung der Glasschicht führen.• If the surface is inhomogeneous and the adhesion of the glass layer is partially different, this may result in partial cracking, peeling or cracking of the glass layer.
Das im folgenden anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebene Verfahren zur Vermeidung dieser Probleme basiert darauf, daß Glas thermisch verdampft und der Dampf auf einer Unterlage als Schicht niedergeschlagen wird, wobei auf der Unterlage eine Polymer-haltige Schicht aufgebracht wird, auf welche die Glasschicht abgeschieden wird.The method described below with reference to FIGS. 1 to 3 for avoiding these problems is based on the fact that glass is thermally evaporated and the vapor is deposited on a substrate as a layer, wherein on the substrate, a polymer-containing layer is applied, to which the glass layer is deposited.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt eine solche Unterlage 3 mit gegenüberliegenden Seiten 31, 32. Auf der Seite 31 der Unterlage ist eine Polymer-haltige Schicht 5 aufgebracht, welche eine Polymer-Matrix 7 mit darin eingebetteten Nanopartikeln 9 umfasst. Die Nanopartikel 9 dienen als1 shows in cross-section such a base 3 with opposite sides 31, 32. On the side 31 of the base, a polymer-containing layer 5 is applied, which comprises a polymer matrix 7 with nanoparticles 9 embedded therein. The nanoparticles 9 serve as
Füllstoff. Vorzugsweise werden Silizium-haltige Partikel in Form von Silizium- oder SiOx-Partikel verwendet. Diese Partikel geben der Schicht eine erhöhte Haltbarkeit und Festigkeit. Zudem verbessern die Partikel 9 die Anbindung der später aufgebrachten Glasschicht. Neben Si- oder SiOx- Partikeln können auch beispielsweise Nanoröhren zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit der Polymer-haltigen Schicht 5 beigemengt werden.Filler. Preferably, silicon-containing particles are used in the form of silicon or SiO x particles. These particles give the layer increased durability and strength. In addition, the particles 9 improve the connection the later applied glass layer. In addition to Si or SiO x particles, nanotubes, for example, can also be added to improve the thermal conductivity of the polymer-containing layer 5.
Zur Herstellung der Schicht 5 in der in Fig. 1 schematisch dargestellten Ausprägung können die Füllstoffe einfach dem Matrix-Material beigemengt und dann mit dem Matrix-Material gemeinsam verarbeitet werden. Die Polymer-Matrix 7 der Schicht 5 wird dabei vorzugsweise mit einem Nassprozeß, beziehungsweise aus der flüssigen Phase aufgebracht. Dabei werden die auf der Oberfläche befindlichen Partikel gleichmäßig zugedeckt, wenn die Dicke der Schicht 5 zumindest vergleichbar mit den maximalen Durchmessern von auf der Oberfläche der Unterlage vorhandenen Partikeln ist. Gleichermassen werden die auf der Oberfläche der Unterlage 3, beziehungsweise hier auf der Seite 31 vorhandenen Defekte, wie etwa Mikrorisse, Kratzer und Absätze ausgefüllt und dabei geglättet.To produce the layer 5 in the embodiment shown schematically in FIG. 1, the fillers can simply be added to the matrix material and then processed together with the matrix material. The polymer matrix 7 of the layer 5 is preferably applied with a wet process, or from the liquid phase. In this case, the particles located on the surface are uniformly covered when the thickness of the layer 5 is at least comparable to the maximum diameters of particles present on the surface of the substrate. Likewise, the defects present on the surface of the base 3, or in this case on the side 31, such as microcracks, scratches and heels are filled in and thereby smoothed out.
Vorzugsweise weist die Polymer-haltige Schicht 5 eine Dicke im Bereich von 0,25 μm bis 200 μm, bevorzugt im Bereich von 0,5 μm bis 100 μm auf. Die Herstellung der Polymer-haltigen Schicht führt zur Bildung einer neuen, jungfräulichen Oberfläche 51, die von den Aufdampfmaterialien unterThe polymer-containing layer 5 preferably has a thickness in the range from 0.25 μm to 200 μm, preferably in the range from 0.5 μm to 100 μm. The preparation of the polymer-containing layer leads to the formation of a new, virgin surface 51, which underlies from the vapor-deposition materials
Herstellung einer guten Verbindung perfekt bedeckt werden kann .Making a good connection can be perfectly covered.
Als Material für die Matrix 7 wird vorzugsweise ein SiOxHy- haltiges Polymer oder ein Polymerisat der Zusammensetzung SiOxHy, wie beispielsweise Silikon verwendet. Auch ein Polymer-Blendsystem, insbesondere mit einem SiOxHy-Polymer oder Silikon als Bestandteil kann verwendet werden. Solche siliziumhaltigen Bestandteile der Polymer-haltigen Schicht 5 sind unter anderem günstig, um eine gute Anbindung der nachfolgend aufgebrachten Schichten, insbesondere der Glasschicht zu erreichen. Eine solche Schicht kann alternativ auch durch Abscheiden mittels PECVD und Plasmapolymerisation hergestellt werden.The material used for the matrix 7 is preferably a SiO x H y -containing polymer or a polymer of the composition SiO x H y , such as silicone. A polymer blend system, in particular with a SiO x H y polymer or silicone as constituent, can also be used. Such silicon-containing constituents of the polymer-containing layer 5 are, inter alia, favorable for a good connection of the subsequently applied layers, in particular the glass layer to achieve. Alternatively, such a layer can also be produced by deposition by means of PECVD and plasma polymerization.
In einem nachfolgenden, in Fig. 2 dargestellten Schritt vor dem Abscheiden der Glasschicht wird die Oberfläche der Polymer-haltigen Schicht 5 aktiviert. Die Aktivierung umfasst vorzugsweise eine Plasmabehandlung. Auch eine Corona-Entladung kann eingesetzt werden. In beiden Fällen werden Moleküle in einer oberflächennahen Schicht 11 zerlegt und es können sich Radikale bilden, an denen sich andere Moleküle leicht anlagern.In a subsequent step, shown in FIG. 2, before the deposition of the glass layer, the surface of the polymer-containing layer 5 is activated. The activation preferably comprises a plasma treatment. A corona discharge can also be used. In both cases, molecules in a near-surface layer 11 are decomposed and can form radicals on which other molecules easily accumulate.
Durch die Plasma- oder Corona-Behandlung erhöht sich die Oberflächenenergie der Oberfläche 51. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel wird die Polymer-haltigen Schicht 5 in der oberflächennahen Schicht 11 teilweise oxidiert. Dies wird durch die Behandlung in einem sauerstoffhaltigen Plasma erreicht. Durch die Oxidation kommt es zurThe plasma or corona treatment increases the surface energy of the surface 51. In the example shown in FIG. 2, the polymer-containing layer 5 in the near-surface layer 11 is partially oxidized. This is achieved by treatment in an oxygen-containing plasma. By the oxidation it comes to
Ausbildung von Si-O-Gruppen im Silikon-haltigen Matrix- Material in der Schicht 11 durch eine chemische Reaktion. An diese Si-O-Gruppen lassen sich Si-O-haltige Gruppen von Bestandteilen des Aufdampfglases leicht anlagern. Der besondere Vorteil hier ist die chemische Ähnlichkeit der Oberfläche 51 zu der sich bildenden Aufdampfglasschicht, wodurch eine gute Kompatibilität erreicht wird.Formation of Si-O groups in the silicon-containing matrix material in the layer 11 by a chemical reaction. Si-O-containing groups of constituents of the vapor-deposited glass can easily be attached to these Si-O groups. The particular advantage here is the chemical similarity of the surface 51 to the forming vapor-deposited glass layer, whereby a good compatibility is achieved.
Fig. 3 zeigt das fertiggestellte Erzeugnis 1 nach dem Abscheiden der Glasschicht 15. Das Abscheiden derFig. 3 shows the finished product 1 after the deposition of the glass layer 15. The deposition of the
Glasschicht 15 erfolgt durch thermisches Verdampfen eines Glastargets mittels Elektronenstrahl-Verdampfung und Niederschlag des erzeugten Dampfes auf der Oberfläche 51. Als Target wird dazu besonders bevorzugt ein binäres Glas mit zumindest zwei verschiedenen Metalloxid-Bestandteilen verwendet, wobei das Glas besonders bevorzugt auch Alkalioxid, wie etwa Na2O und/oder K2O enthält. Das Glas kann dabei insbesondere ein alkalihaltiges Borosilikatglas mit den oben angegebenen Zusammensetzungsbereichen sein. Die Alkaliionen füllen dann Zwischenräume in der Struktur der aufgedampften Glasschicht auf, so daß eine besonders dichte Struktur mit sehr geringer Permeabilität erhalten wird. Diese Schicht hat damit auch sehr gute Passivierungseigenschaften für das Substrat.Glass layer 15 is made by thermal evaporation of a glass target by electron beam evaporation and precipitation of the generated vapor on the surface 51. As a target to this is particularly preferably a binary glass with at least two different metal oxide constituents used, wherein the glass particularly preferably also contains alkali metal oxide, such as Na 2 O and / or K 2 O. The glass may in particular be an alkali-containing borosilicate glass with the composition ranges given above. The alkali ions then fill gaps in the structure of the deposited glass layer so that a particularly dense structure with very low permeability is obtained. This layer also has very good passivation properties for the substrate.
Fig. 4 zeigt eine Variante des in Fig. 3 gezeigten Erzeugnisses 1. Bei dieser Variante wurden die Nanopartikel 9 nicht zusammen mit der Matrix 7 für die Polymer-haltige Schicht 5, sondern gleichzeitig mit dem Glas der Glasschicht 15 aufgebracht. Vorzugsweise werden dabei die Nanopartikel 9 als Teilchen aus der Dampfphase abgeschieden. Damit wird eine Glasschicht 15 mit eingebetteten Nanopartikeln 9 erhalten.FIG. 4 shows a variant of the product 1 shown in FIG. 3. In this variant, the nanoparticles 9 were not applied together with the matrix 7 for the polymer-containing layer 5, but simultaneously with the glass of the glass layer 15. Preferably, the nanoparticles 9 are deposited as particles from the vapor phase. Thus, a glass layer 15 with embedded nanoparticles 9 is obtained.
Fig. 5 zeigt eine weitere Variante der in Fig. 3 und 4 gezeigten Erzeugnisse 1. Bei der in fig. 5 dargestellten Variante wurde die Oberfläche 51 der Polymer-haltigen Schicht 5 mit Partikeln, insbesondere mit Nanopartikeln 9 belegt. Beispielsweise können die Partikel aus einer auf die Oberfläche aufgetragenen Dispersion oder Suspension abgeschieden werden. Weiterhin können sie auch als Pulver aufgetragen und einlaminiert werden. Bei der Belegung können Oberfläche und Partikel 9 auch unterschiedlich aufgeladen werden, so daß die Nanopartikel 9 von der Oberfläche 51 angezogen werden. Dies ist beispielsweise beim Aufbringen aus einem Aerosol oder allgemein aus der Dampfphase von Vorteil.Fig. 5 shows a further variant of the products shown in Fig. 3 and 4 1. In fig. 5, the surface 51 of the polymer-containing layer 5 has been coated with particles, in particular with nanoparticles 9. For example, the particles can be deposited from a dispersion or suspension applied to the surface. Furthermore, they can also be applied as a powder and laminated. In the occupancy surface and particles 9 can also be charged differently, so that the nanoparticles 9 are attracted to the surface 51. This is advantageous, for example, when applied from an aerosol or generally from the vapor phase.
Auf die aufgebrachten Nanopartikel 9 und die darunterliegende Oberfläche 51 der Polymer-haltigen Schicht 5 wird dann die Glasschicht 15 abgeschieden. Auch hier werden, wie anhand von Fig. 5 zu erkennen ist, die Nanopartikel 9 zumindest teilweise in die Glasschicht 15 eingebettet. Durch die eingebetteten Nanopartikel, beispielsweise wieder Si- oder insbesondere SiOx-Partikel wird die Glasschicht 15 der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiele insgesamt widerstandsfähiger und rißfester. Die Nanopartikel 9 auf der Oberfläche 51 können außerdem als Haftvermittler für eine bessere Haftung der Glasschicht 15 wirken.On the applied nanoparticles 9 and the underlying surface 51 of the polymer-containing layer 5, the glass layer 15 is then deposited. Again, as can be seen with reference to FIG. 5, the nanoparticles 9 are at least partially embedded in the glass layer 15. As a result of the embedded nanoparticles, for example Si or, in particular, SiO x particles, the glass layer 15 of the exemplary embodiments shown in FIGS. 4 and 5 becomes more resistant and more resistant to cracking overall. The nanoparticles 9 on the surface 51 can also act as a bonding agent for better adhesion of the glass layer 15.
Selbstverständlich können die jeweils unterschiedlichen Anordnungen der Nanopartikel, wie sie die Fig. 3 bis 5 zeigen, auch jeweils miteinander kombiniert werden. So können bei den in Fig. 4 und 5 gezeigtenOf course, the respective different arrangements of the nanoparticles, as shown in FIGS. 3 to 5, can also be combined with each other. Thus, in the in Figs. 4 and 5 shown
Ausführungsbeispielen selbstverständlich auch zusätzlich Nanopartikel in der Matrix 7 der Polymer-haltigen Schicht 5 eingebettet sein.Embodiments of course also be additionally embedded nanoparticles in the matrix 7 of the polymer-containing layer 5.
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Erzeugnisses, bei welchem vor der Abscheidung der Glasschicht 15 eine Haftvermittlerschicht 20 auf der Polymer-haltigen Schicht 3 hergestellt wurde, um die mit der Glasschicht 15 in Kontakt kommenden Oberfläche noch weiter an die Eigenschaften des Glases anzugleichen. Die Haftvermittlerschicht kann dünn gehalten werden, wobei im allgemeinen eine Dicke kleiner 50 nm, vorzugsweise kleiner 20 nm, besonders bevorzugt kleiner 10 nm bereits ausreichend ist. Die Haftvermittlerschicht 20 kann beispielsweise aus einem Oxid bestehen. Geeignete Oxide sind dabei Alkali- oder Erdalkalioxide, oder ein Oxid von Si, Al, B, Ti, V, Cr, sowie Mischoxide. Auch Halogenid- Schichten, insbesondere mit Alkali- oder Erdalkalihalogeniden, oder Schichten mit schichtbildenden Verbindungen, wie M0S2 sind geeignet. Noch eine Möglichkeit besteht darin, Metalle wie Si, Al, B, Ti, V, Cr oder Legierungen mit diesen Elementen als Haftvermittlerschichten zu verwenden.6 shows an exemplary embodiment of a product according to the invention, in which, before the deposition of the glass layer 15, an adhesion promoter layer 20 has been produced on the polymer-containing layer 3 in order to further match the surface which comes into contact with the glass layer 15 to the properties of the glass. The adhesion promoter layer can be kept thin, wherein in general a thickness of less than 50 nm, preferably less than 20 nm, more preferably less than 10 nm is already sufficient. The adhesion promoter layer 20 may, for example, consist of an oxide. Suitable oxides are alkali or alkaline earth oxides, or an oxide of Si, Al, B, Ti, V, Cr, and mixed oxides. Also, halide layers, especially with alkali or alkaline earth halides, or layers with layer-forming compounds, such as M0S 2 are suitable. One more option consists of using metals such as Si, Al, B, Ti, V, Cr or alloys with these elements as adhesion promoter layers.
Weiterhin können die vorgenannten Materialien auch miteinander oder mit weiteren Schichtbestandteilen kombiniert werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird zur Herstellung der Haftvermittlerschicht 20 zunächst eine Schicht mit einer Precursor-Verbindung auf der Polymer-haltigenFurthermore, the abovementioned materials can also be combined with one another or with further layer constituents. According to one development of the invention, to produce the adhesion promoter layer 20, first a layer with a precursor compound on the polymer-containing
Schicht abgeschieden. Die Precursor-Verbindung wandelt sich dann bei Erwärmung in eine haftvermittelnde Verbindung um. Dabei kann die Umwandlung vorteilhaft auch durch die beim Aufdampfen verursachte oder eingestellte Erwärmung verursacht werden. Ein Beispiel ist eine Precursor- Verbindung, welche bei Erwärmung ein Alkalioxid bildet. Dazu kann unter anderem Alkali-Formiat als Schichtbestandteil verwendet werden.Layer deposited. The precursor compound then converts upon heating in an adhesion-promoting compound. The conversion can also be advantageously caused by the heating caused or set during vapor deposition. An example is a precursor compound which forms an alkali oxide when heated. Among other things, alkali formate can be used as a layer constituent.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist unter anderem besonders dazu geeignet, elektrische oder elektronische, insbesondere optoelektronische Bauelemente zu verkapseln. Die Aufdampfglasschicht ist nahezu impermeabel, zudem sind die Abscheideraten höher als mit anderen Beschichtungsverfahren, wie etwa durch Sputtern.Among other things, the method according to the invention is particularly suitable for encapsulating electrical or electronic, in particular optoelectronic components. The vapor-deposited glass layer is almost impermeable, and the deposition rates are higher than with other coating methods, such as sputtering.
Fig. 7 zeigt ein solches Erzeugnis mit einem elektrischen oder elektonischen, insbesondere optoelektronischen Bauelement. Die Unterlage 3 ist in diesem Fall ein Halbleiter-Substrat 21, wobei auf der Seite 31 eine Sensorfläche 22, beispielsweise in Gestalt einer matrixförmigen Pixel-Anordnung vorhanden ist. Auf der Seite 31 sind außerdem Anschlußflächen 24 zur Kontaktierung der Sensorfläche 22 vorgesehen. Elektrisch leitende Kontaktkanäle 26 verbinden die Anschlußflächen 24 mit der Rückseite 32 des Substrats.FIG. 7 shows such a product with an electrical or electronic, in particular optoelectronic component. The base 3 is in this case a semiconductor substrate 21, wherein on the side 31, a sensor surface 22, for example in the form of a matrix-shaped pixel arrangement is present. On the side 31 also pads 24 for contacting the sensor surface 22 are provided. Electrically conductive Contact channels 26 connect the pads 24 to the back side 32 of the substrate.
Auf die Kanäle 26 können noch Lötperlen 28 aufgebracht werden, um das Bauteil in SMT-Technologie befestigen und anschließen zu können. Die Seite 31 mit der Sensorfläche 22 ist in diesem Beispiel erfindungsgemäß mit einer Polymer- haltigen Schicht 5 und einer darauf durch Aufdampfen abgeschiedenen Glasschicht 15 versehen. Auf diese Weise wird ein hermetische Verkapselung der aktiven Seite 31 des Bauelements erreicht.On the channels 26 solder bumps 28 can still be applied to attach and connect the component in SMT technology. The side 31 with the sensor surface 22 is provided in this example according to the invention with a polymer-containing layer 5 and a glass layer deposited thereon by vapor deposition. In this way, a hermetic encapsulation of the active side 31 of the device is achieved.
Es können auch organische elektronische oder optoelektronische Bauelemente, wie unter anderem OLED- Bauelemente, wie Leuchtelemente, organische Displays, sowie organische photovoltaische Elemente, organische Schaltkreise und/oder organische Feldeffekttransistoren (FET) mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verkapselt werden. Ein Beispiel eines dementsprechend verkapselten OLED-Elements ist in Fig. 8 dargestellt. Auf der Seite 31 des hier transparenten Substrats 39 ist ein OLED- Schichtsystem 40 aufgebracht. Dieses Schichtsystem 40 umfaßt eine erste Elektrodenschicht 41, eine organische elektrolumineszente Schicht 42 und eine weitere Elektrodenschicht 43, wobei sich die organische elektrolumineszente Schicht 42 zwischen den beiden Elektrodenschichten 41, 43 befindet. Diese Schichtabfolge einer OLED ist als einfaches Beispiel zu verstehen. So kann eine OLED noch weitere Schichten zwischen den Elektrodenschichten 41, 43 umfassen. Beispielsweise kann die elektrolumineszente Schicht 42 selbst wieder ein Mehrschichtsystem mit mindestens einer elektrolumineszierenden Schicht sein. So werden vielfach neben einer Schicht mit dem elektrolumineszenten Material zur Erhöhung der Effizienz elektronen- und lochleitende Schichten eingesetzt, zwischen welchen das elektrolumineszente Material angeordnet ist. Der Aufbau und die Schichtabfolge einer solchen OLED sind dem Fachmann bekannt .It is also possible to encapsulate organic electronic or optoelectronic components, such as, among others, OLED components, such as light-emitting elements, organic displays, as well as organic photovoltaic elements, organic circuits and / or organic field effect transistors (FET), using the method according to the invention. An example of a correspondingly encapsulated OLED element is shown in FIG. 8. On the side 31 of the transparent substrate 39 here, an OLED layer system 40 is applied. This layer system 40 comprises a first electrode layer 41, an organic electroluminescent layer 42 and a further electrode layer 43, wherein the organic electroluminescent layer 42 is located between the two electrode layers 41, 43. This layer sequence of an OLED is to be understood as a simple example. Thus, an OLED may comprise further layers between the electrode layers 41, 43. For example, the electroluminescent layer 42 itself may again be a multilayer system with at least one electroluminescent layer. Thus, in addition to a layer with the electroluminescent material to increase the efficiency of electron and hole-conducting Layers used, between which the electroluminescent material is arranged. The structure and the layer sequence of such an OLED are known to the person skilled in the art.
Die Elektrodenschicht 41 ist als transparente leitfähige Schicht, beispielsweise in Gestalt einer Indium-Zinn- Oxidschicht oder einer Fluor-dotierten Zinnoxidschicht ausgebildet. Das von der elektrolumineszenten Schicht 42 emittierte Licht kann dann durch die Elektrodenschicht 41 und das Substrat 39 hindurch auf der Seite 32 des Substrats austreten. Das empfindliche OLED-Schichtsystem 40 ist hier erfindungsgemäß mit einer Polymer-haltigen Schicht 5 und einer darauf durch Aufdampfen abgeschiedenen Glasschicht 15 verkapselt, wobei die Außenseite der Elektrodenschicht 43 die beschichtete Seite der Unterlage 3 mit Substrat 39 und OLED-Schichtsystem 40 bildet.The electrode layer 41 is formed as a transparent conductive layer, for example in the form of an indium-tin oxide layer or a fluorine-doped tin oxide layer. The light emitted by the electroluminescent layer 42 may then exit through the electrode layer 41 and the substrate 39 on the side 32 of the substrate. According to the invention, the sensitive OLED layer system 40 is encapsulated with a polymer-containing layer 5 and a glass layer 15 deposited thereon by vapor deposition, wherein the outside of the electrode layer 43 forms the coated side of the substrate 3 with substrate 39 and OLED layer system 40.
Da die Glasschicht 15 transparent ist, ist es weiterhin auch möglich, einen inversen Aufbau des OLED-Schichtsystems zu wählen, bei welchem die Elektrodenschicht 43 transparent ist und das Licht durch die aufgedampfte Glasschicht 15 nach außen tritt. In diesem Fall braucht auch das Substrat 39 nicht transparent sein. In Verbindung mit einem transparenten Substrat kann sowohl mit einem normalen, wie auch mit einem inversen Schichtaufbau sogar ein transparentes Bauteil geschaffen werden.Furthermore, since the glass layer 15 is transparent, it is also possible to select an inverse structure of the OLED layer system in which the electrode layer 43 is transparent and the light passes through the vapor-deposited glass layer 15 to the outside. In this case also the substrate 39 need not be transparent. In conjunction with a transparent substrate, it is even possible to create a transparent component both with a normal and with an inverse layer structure.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind, und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Geist der Erfindung zu verlassen. It will be apparent to those skilled in the art that the above-described embodiments are to be understood as illustrative, and that the invention is not limited thereto, but that it can be varied in many ways without departing from the spirit of the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung einer Glaschicht auf einer Oberfläche einer Unterlage, bei welchem Glas thermisch verdampft und der Dampf auf der Unterlage als Schicht niedergeschlagen wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterlage eine Polymer- haltige Schicht aufgebracht wird, auf welche die Glasschicht abgeschieden wird.Anspruch [en] A method for producing a glass layer on a surface of a substrate, in which glass is thermally evaporated and the vapor is deposited on the substrate as a layer, characterized in that a polymer-containing layer is applied to the substrate on which the glass layer is deposited ,
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zumindest binäres Glas aufgedampft wird.2. The method according to claim 1, characterized in that an at least binary glass is evaporated.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein alkalihaltiges binäres Glas aufgedampft wird.3. The method according to claim 2, characterized in that an alkali-containing binary glass is evaporated.
4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Polymer-haltigen Schicht vor dem Abscheiden der Glasschicht aktiviert wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the surface of the polymer-containing layer is activated prior to the deposition of the glass layer.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung eine Plasmabehandlung umfasst.5. The method according to claim 4, characterized in that the activation comprises a plasma treatment.
6. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung eine Corona- Entladung umfasst.6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the activation comprises a corona discharge.
7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the surface of the
Polymer-haltigen Schicht teilweise oxidiert wird.Polymer-containing layer is partially oxidized.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Polymer-haltigen Schicht in einem sauerstoffhaltigen Plasma oxidiert wird. 8. The method according to claim 7, characterized in that the surface of the polymer-containing layer is oxidized in an oxygen-containing plasma.
9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas mittels Elektronenstrahl-Verdampfung verdampft wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the glass is evaporated by means of electron beam evaporation.
10. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymer-haltige Schicht mit einer Dicke im Bereich von 0,25 μm bis 200 μm, bevorzugt im Bereich von 0,5 μm bis 100 μm abgeschieden wird.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the polymer-containing layer having a thickness in the range of 0.25 .mu.m to 200 .mu.m, preferably in the range of 0.5 .mu.m to 100 .mu.m is deposited.
11. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polymer-haltige Schicht, die Silizium enthält, abgeschieden wird.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a polymer-containing layer containing silicon is deposited.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polymer-haltige Schicht mit einem SiOxHy- haltigen Polymer abgeschieden wird.12. The method according to claim 11, characterized in that a polymer-containing layer is deposited with a SiO x Hy-containing polymer.
13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polymer-haltige Schicht, die Silikon enthält, abgeschieden wird.13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that a polymer-containing layer containing silicone is deposited.
14. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein polymeres Blendsystem abgeschieden wird.14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a polymeric blend system is deposited.
15. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polymer-haltige Schicht mit zumindest einem Füllstoff abgeschieden wird.15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a polymer-containing layer is deposited with at least one filler.
16. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polymer-haltige Schicht aufgebracht wird, welche Nanopartikel enthält.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a polymer-containing Layer is applied, which contains nanoparticles.
17. Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polymer-haltige Schicht aufgebracht wird, welche Nanoröhren enthält.17. The method according to claim 16, characterized in that a polymer-containing layer is applied, which contains nanotubes.
18. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Polymer-haltigen Schicht mit Partikeln, insbesondere mit Nanopartikeln belegt wird.18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the surface of the polymer-containing layer is coated with particles, in particular with nanoparticles.
19. Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel von der Oberfläche der Polymer- haltigen Schicht bei der Belegung durch unterschiedliche Ladungen auf Oberfläche und Partikeln angezogen werden.19. The method according to claim 18, characterized in that the particles are attracted by the surface of the polymer-containing layer in the occupancy by different charges on the surface and particles.
20. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Nanopartikel und Glas gleichzeitig aufgebracht werden.20. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that nanoparticles and glass are applied simultaneously.
21. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polymer-haltige Schicht abgeschieden wird, welche Silizium-haltige Partikel enthält.21. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a polymer-containing layer is deposited, which contains silicon-containing particles.
22. Verfahren gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polymer-haltige Schicht abgeschieden wird, welche Silizium-Partikel oder SiO -Partikel enthält.22. The method according to claim 21, characterized in that a polymer-containing layer is deposited, which contains silicon particles or SiO particles.
23. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Abscheidung der Glasschicht eine Haftvermittlerschicht auf der Polymer-haltigen Schicht hergestellt wird.23. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that before the deposition of Glass layer, a primer layer on the polymer-containing layer is produced.
24. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Abscheidung der Glasschicht eine Haftvermittlerschicht auf der Polymer-haltigen Schicht mit einer Dicke kleiner 50 nm, vorzugsweise kleiner 20 nm, besonders bevorzugt kleiner 10 nm erzeugt wird.24. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that before the deposition of the glass layer, a primer layer on the polymer-containing layer having a thickness of less than 50 nm, preferably less than 20 nm, more preferably less than 10 nm is generated.
25. ' Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Abscheidung der Glasschicht eine Schicht auf der Polymer-haltigen Schicht abgeschieden wird, welche zumindest einen der Bestandteile25. ' Method according to one of the preceding claims, characterized in that a layer is deposited on the polymer-containing layer before the deposition of the glass layer, which at least one of the constituents
-ein Metall, insbesondere Si, Al, B, Ti, V, Cr, -ein Oxid, insbesondere ein Alkali- oder Erdalkalioxid, oder ein Oxid von Si, Al, B, Ti, V, Cr, -ein Halogenid, insbesondere ein Alkali- oder Erdalkalihalogenid,a metal, in particular Si, Al, B, Ti, V, Cr, an oxide, in particular an alkali or alkaline earth oxide, or an oxide of Si, Al, B, Ti, V, Cr, a halide, in particular a Alkali or alkaline earth halide,
-eine schichtbildende Verbindung, insbesondere M0S2 enthält.contains a layer-forming compound, in particular M0S2.
26. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Abscheidung der26. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that before the deposition of the
Glasschicht eine Schicht auf der Polymer-haltigen Schicht mit einer Precursor-Verbindung abgeschieden wird, welche sich bei Erwärmung in eine haftvermittelnde Verbindung umwandelt.Glass layer is deposited a layer on the polymer-containing layer with a precursor compound, which converts when heated in an adhesion-promoting compound.
27. Verfahren gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht auf der Polymer-haltigen Schicht mit einer Precursor-Verbindung, insbesondere einem Alkaliformiat, abgeschieden wird, welche bei Erwärmung ein Alkalioxid bildet.27. The method according to claim 26, characterized in that a layer on the polymer-containing layer with a precursor compound, in particular a Alkaliformiat, which forms an alkali oxide when heated.
28. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymer-haltige Schicht mittels plasmaunterstützer chemischer Dampfphasenabscheidung auf der Unterlage abgeschieden wird.28. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the polymer-containing layer is deposited by means of plasma-assisted chemical vapor deposition on the substrate.
29. Erzeugnis, insbesondere herstellbar mit einem29. Product, in particular producible with a
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Unterlage, einer darauf aufgebrachten Polymer- haltigen Schicht und einer auf der Polymer-haltigen Schicht abgeschiedenen Aufdampfglas-Schicht .Method according to one of the preceding claims, comprising a support, a polymer-containing layer applied thereto and a vapor-deposited glass layer deposited on the polymer-containing layer.
30. Erzeugnis gemäß Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasschicht ein zumindest binären Glas umfasst .30. Product according to claim 29, characterized in that the glass layer comprises an at least binary glass.
31. Erzeugnis gemäß Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasschicht ein alkalihaltiges Glas umfasst.31. A product according to claim 29 or 30, characterized in that the glass layer comprises an alkaline glass.
32. Erzeugnis gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der32. Product according to one of the preceding claims, characterized in that the surface of the
Polymer-haltigen Schicht teilweise oxidiert ist.Polymer-containing layer is partially oxidized.
33. Erzeugnis gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymer-haltige Schicht eine Dicke im Bereich von 0,25 μm bis 200 μm, bevorzugt im Bereich von 0,5 μm bis 100 μm aufweist.33. Product according to one of the preceding claims, characterized in that the polymer-containing layer has a thickness in the range of 0.25 μm to 200 μm, preferably in the range of 0.5 μm to 100 μm.
34. Erzeugnis gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymer-haltige Schicht Silizium enthält. 34. Product according to one of the preceding claims, characterized in that the polymer-containing layer contains silicon.
35. Erzeugnis gemäß Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymer-haltige Schicht ein SiOxHy-haltiges Polymer aufweist.35. A product according to claim 34, characterized in that the polymer-containing layer comprises a SiO x H y -containing polymer.
36. Erzeugnis gemäß Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymer-haltige Schicht Silikon enthält.36. A product according to claim 34 or 35, characterized in that the polymer-containing layer contains silicone.
37. Erzeugnis gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymer-haltige Schicht ein polymeres Blendsystem umfaßt.37. Product according to one of the preceding claims, characterized in that the polymer-containing layer comprises a polymeric blend system.
38. Erzeugnis gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymer-haltige38. Product according to one of the preceding claims, characterized in that the polymer-containing
Schicht zumindest einen Füllstoff enthält.Layer contains at least one filler.
39. Erzeugnis gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymer-haltige Schicht Nanopartikel enthält.39. Product according to one of the preceding claims, characterized in that the polymer-containing layer contains nanoparticles.
40. Erzeugnis gemäß Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymer-haltige Schicht Nanoröhren enthält.40. Product according to claim 39, characterized in that the polymer-containing layer contains nanotubes.
41. Erzeugnis gemäß Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymer-haltige Schicht Silizium-haltige Partikel, insbesondere Silizium- Partikel oder SiO -Partikel enthält.41. Product according to claim 39 or 40, characterized in that the polymer-containing layer contains silicon-containing particles, in particular silicon particles or SiO particles.
42. Erzeugnis gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Polymer-haltigen Schicht mit Partikeln, insbesondere mit Nanopartikeln belegt ist und die Glasschicht über den Nanopartikeln abgeschieden ist. 42. Product according to one of the preceding claims, characterized in that the surface of the polymer-containing layer is coated with particles, in particular with nanoparticles, and the glass layer is deposited over the nanoparticles.
43. Erzeugnis gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Nanopartikel in der Glasschicht eingebettet sind.43. Product according to one of the preceding claims, characterized in that nanoparticles are embedded in the glass layer.
44. Erzeugnis gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasschicht auf einer auf der Polymer-haltigen Schicht angeordneten Haftvermittlerschicht abgeschieden ist.44. Product according to one of the preceding claims, characterized in that the glass layer is deposited on an adhesive layer arranged on the polymer-containing layer.
45. Erzeugnis gemäß Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftvermittlerschicht eine Dicke kleiner45. Product according to claim 44, characterized in that the adhesion promoter layer has a thickness smaller
50 nm, vorzugsweise kleiner 20 nm, besonders bevorzugt kleiner 10 nm aufweist.50 nm, preferably less than 20 nm, more preferably less than 10 nm.
46. Erzeugnis gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasschicht auf einer auf der Polymer-haltigen Schicht angeordneten Haftvermittlerschicht, welche zumindest einen der Bestandteile46. Product according to one of the preceding claims, characterized in that the glass layer on a disposed on the polymer-containing layer of adhesive layer, which at least one of the constituents
-ein Metall, insbesondere Si, Al, B, Ti, V, Cr, -ein Oxid, insbesondere ein Alkali- oder Erdalkalioxid, oder ein Oxid von Si, Al, B, Ti, V, Cr, -ein Halogenid, insbesondere ein Alkali- oder Erdalkalihalogenid,a metal, in particular Si, Al, B, Ti, V, Cr, an oxide, in particular an alkali or alkaline earth oxide, or an oxide of Si, Al, B, Ti, V, Cr, a halide, in particular a Alkali or alkaline earth halide,
-eine schichtbildende Verbindung, insbesondere M0S2 enthält, aufgebracht ist.a layer-forming compound, in particular M0S2 contains, is applied.
47. Erzeugnis gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasschicht auf einer auf der Polymer-haltigen Schicht angeordneten Haftvermittlerschicht abgeschieden ist, welche Alkalioxid, insbesondere Alkaliformiat enthält. 47. Product according to one of the preceding claims, characterized in that the glass layer is deposited on a disposed on the polymer-containing layer of adhesion promoter layer containing alkali metal oxide, in particular alkali metal formate.
48. Erzeugnis gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein elektrisches oder elektonisches, insbesondere optoelektronisches Bauelement.48. Product according to one of the preceding claims, comprising an electrical or elektonisches, in particular optoelectronic device.
49. Erzeugnis gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein OLED-Element .49. Product according to one of the preceding claims, comprising an OLED element.
50. Erzeugnis gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein organisches Display oder ein organisches photovoltaisches Element oder einen organischen Schaltkreis oder einen organischen FET50. A product according to any one of the preceding claims, comprising an organic display or an organic photovoltaic element or an organic circuit or an organic FET
51. Verfahren zur Verkapselung von elektrischen oder elektronischen, insbesondere optoelektronischen Bauelementen, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 28 mit einer Glasschicht versehen wird. 51. Method for the encapsulation of electrical or electronic, in particular optoelectronic components, characterized in that the component is provided with a method according to one of claims 1 to 28 with a glass layer.
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