專利名稱：金屬表面的涂層方法和具有涂層的金屬表面的基片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種金屬表面的涂層方法，本發(fā)明特別涉及一種對(duì)金屬表面涂覆玻璃狀層的方法，以及一種按方法可制造的具有金屬表面和玻璃狀涂層的基片。
背景技術(shù)：
玻璃狀涂層特別具有很好的鈍化特性和密封特性。由此玻璃提供突出的保護(hù)以防水、水蒸汽，并且特別也防侵蝕性物質(zhì)如酸和堿。
用于保護(hù)金屬表面的玻璃狀層長(zhǎng)期以來(lái)作為琺瑯是已知的。在涂琺瑯時(shí)將無(wú)機(jī)的無(wú)溶劑的玻璃混合物涂覆在金屬基片上并緊接著熔化在其上。
但利用這樣的方法在金屬基片上不能沉積薄的玻璃層或精確確定的厚度的玻璃層。并且這樣的方法，其再熔化預(yù)涂層，只適用于具有足夠的耐熱性的基片。此外借其也不可能在一基片上產(chǎn)生一精確構(gòu)造的玻璃狀層。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于，提供一種關(guān)于上述缺點(diǎn)改進(jìn)的具有金屬表面和特別是該表面的玻璃狀涂層的基片，以及一種改進(jìn)的制造方法用于這樣的涂層的基片或相應(yīng)的產(chǎn)品。
該目的已以極驚人簡(jiǎn)單的方式通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的對(duì)象達(dá)到。有利的進(jìn)一步構(gòu)成和實(shí)施形式說(shuō)明于各相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中。
按此，本發(fā)明提供一種方法用以制造涂層的基片或具有涂層的基片的產(chǎn)品，其具有至少一個(gè)金屬表面，其中基片至少在金屬表面上涂覆一蒸鍍玻璃層。
本發(fā)明的涂層的基片，其特別是可用本發(fā)明的方法制造，因此包括至少一個(gè)金屬表面，其中基片在金屬表面上設(shè)有一蒸鍍玻璃層。
這樣的產(chǎn)品的蒸鍍玻璃層在其中可以用作為鈍化層或密封層。此外，蒸鍍玻璃的特征是很好的電絕緣特性。
關(guān)于蒸鍍玻璃用于構(gòu)件和其他的基片的密封的阻檔特性還可參閱同一申請(qǐng)人的以下申請(qǐng)DE 202 05 830.1，2002年4月15日提交；DE 102 22 964.3，2002年5月23日提交；DE 102 22 609.1，2002年5月23日提交；DE 102 22 958.9，2002年5月23日提交；DE 102 52 787.3，2002年11月13日提交；DE 103 01 559.0，2003年1月16日提交；其公開(kāi)內(nèi)容特別一起在此引入作為參考。
關(guān)于蒸鍍玻璃層的阻擋特性，測(cè)定已表明，在蒸鍍玻璃層的層厚在8μm至18μm的范圍內(nèi)時(shí)可靠地達(dá)到小于10-7毫巴/秒或小于10-8毫巴/秒的氦泄漏率。在層厚為8μm和18μm時(shí)測(cè)定甚至已得出在0至2×10-9毫巴/秒之間的氦泄漏率。其中該上極限值基本上已受實(shí)施的實(shí)驗(yàn)的測(cè)定精度的影響。
作為具有金屬表面的基片不僅可以采用整體的金屬基片，而且可以采用只有部分金屬的基片，例如適用的復(fù)合材料。這樣的基片的實(shí)例是銅涂層的塑料基片，如其應(yīng)用于印刷電路板。
由于本發(fā)明的涂層能夠在低的或適中的溫度下進(jìn)行，本發(fā)明還可提供具有玻璃涂層的金屬表面的產(chǎn)品，其中金屬也可具有一熔點(diǎn)，但其位于通常用于涂琺瑯采用的溫度以下。因此該方法也可以例如用在具有低熔點(diǎn)的合金的基片上并且由此在按照本發(fā)明可制造的產(chǎn)品中還可以有新的材料組合。
為了實(shí)施本發(fā)明的方法，基片或待涂層的金屬表面也不一定必需是平面的。相反，以氣相噴鍍玻璃層的涂層也可以無(wú)問(wèn)題地涂覆在凸起的和/或階梯形的金屬表面上。因此利用本發(fā)明的方法可以制造一種產(chǎn)品或一種涂層的基片，其涂層的金屬表面不是平面的。
為了對(duì)這樣的非平面的表面進(jìn)行涂層，或?yàn)榱嗽诖竺娣e的基片上例如生產(chǎn)均勻的涂層，還可能有利的是，使基片在涂層過(guò)程中相對(duì)于涂層源運(yùn)動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)可以特別包括轉(zhuǎn)動(dòng)、平動(dòng)或盤(pán)旋(Nutation)或同樣這些運(yùn)動(dòng)的組合。
按照本發(fā)明的一特別優(yōu)選的實(shí)施形式，將玻璃通過(guò)蒸鍍沉積，此時(shí)玻璃材料由一適合的能源(Quelle)汽化。
蒸鍍的優(yōu)點(diǎn)是，待涂層的基片不必受高的熱負(fù)荷?；诔练e過(guò)程中可以保持在室溫與約150℃之間的溫度范圍內(nèi)。在該溫度范圍內(nèi)一般不發(fā)生基片的任何損傷或氧化。
對(duì)于蒸鍍玻璃在該發(fā)明的意義上應(yīng)理解為一種具有至少二元材料系的玻璃，其可以通過(guò)蒸鍍沉積在一表面上。作為氣相噴鍍玻璃特別可以采用包括氧化鋁和堿金屬氧化物的組分的硅酸硼玻璃，例如其構(gòu)成為schott Glas公司的型號(hào)8329或G018-189的蒸鍍玻璃。此外這種玻璃具有接近于通用的金屬基片的熱膨脹系數(shù)，或者可以通過(guò)組分的相應(yīng)變更匹配于基片的熱膨脹系數(shù)。
蒸鍍玻璃也可以采用其他的組分，特別是在多層相疊中，其中玻璃可以具有關(guān)于折射率、密度、硬度等的不同特性。
作為用于本發(fā)明的涂層的基片或本發(fā)明的產(chǎn)品的特別適用的蒸鍍玻璃，兩種玻璃已證明是實(shí)用的，其按重量百分比具有下列組分組分玻璃1玻璃2SiO275-85％ 65-75％B2O310-15％ 20-30％Na2O 1-5％0.1-1％Li2O 0.1-1％ 0.1-1％K2O0.1-1％ 0.5-5％Al2O31-5％0.5-5％
優(yōu)選采用的玻璃特別具有在以下列表中列出的特性

蒸鍍玻璃除蒸鍍外還可以通過(guò)不同的其他真空鍍層方法沉積在基片上。例如可以通過(guò)陰極濺射或蒸鍍沉積材料。
通過(guò)蒸鍍沉積玻璃層相對(duì)于其他的真空沉積積法的優(yōu)點(diǎn)是，可以達(dá)到很高的沉積率或蒸鍍率。實(shí)驗(yàn)已表明，可以達(dá)到每分鐘多于4μm層厚的蒸鍍率，其中制成的玻璃以牢固的結(jié)合沉積在基片表面上，而不必為了粘結(jié)作用而需要提高的H2O含量如在低溫粘結(jié)法(LTB)中那樣。
通過(guò)蒸鍍可達(dá)到的沉積率超過(guò)其他方法的沉積率的多倍。這樣，例如在單組分系時(shí)，例如氧化硅只達(dá)到每分鐘幾個(gè)納米的噴鍍率。
特別是對(duì)于以蒸鍍玻璃通過(guò)蒸鍍的涂層，提供使材料通過(guò)電子束汽化來(lái)蒸鍍和沉積、電子束汽化特別有利的是，由電子束可傳遞的功率可以通過(guò)射線的聚焦集中在一較小的區(qū)域上。借此局部在汽化器的靶子上可以達(dá)到高的溫度，從而以較小的功率可以達(dá)到高的流量。這同時(shí)由于輻射熱的吸收還降低由基片承受的熱負(fù)荷。
例如一注入氣相噴鍍材料的坩堝的加熱也可用于實(shí)施本發(fā)明的方法。
利用本發(fā)明的方法不僅可以生產(chǎn)均勻的蒸鍍玻璃涂層。相反，以本發(fā)明方法的有利的進(jìn)一步構(gòu)成還可以將蒸鍍玻璃構(gòu)造地沉積在金屬表面上，從而基片在制成以后具有一構(gòu)造的蒸鍍玻璃層。在這方面可以制造涂層的不僅側(cè)面的而且垂直的構(gòu)造。
此外，構(gòu)造的玻璃層的制造描述于以前的德國(guó)專利申請(qǐng)中，其申請(qǐng)?zhí)枮?02 22 609.1和102 22 964.3，其涉及包括蒸鍍玻璃層的構(gòu)造的涂層的內(nèi)容全方面地適合于本發(fā)明的對(duì)象。
為了在基片的金屬表面上生產(chǎn)特別是側(cè)面的構(gòu)造，本發(fā)明提供按照本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施形式，其包括下列步驟-在金屬表面上制造至少一個(gè)凹形(negative)構(gòu)造的第一涂層；-在設(shè)有第一涂層的金屬表面上沉積一蒸鍍玻璃層；-至少部分地清除第一涂層和位于其上的蒸鍍玻璃層。
因此該方法基于，以一構(gòu)造的第一涂層的形式涂覆一種應(yīng)該生產(chǎn)的凹形構(gòu)造。然后通過(guò)在基片的涂覆第一構(gòu)造的層的表面上沉積蒸鍍玻璃層來(lái)生產(chǎn)在第二層中的凸形(positive)構(gòu)造。然后在下一步驟中至少部分地清除第一涂層和位于其上的蒸鍍玻璃層，從而仍保留凸形蒸鍍玻璃構(gòu)造。其中在所述方法的意義上一般彼此至少部分地互補(bǔ)的構(gòu)造稱為凹形和凸形構(gòu)造。這也特別意味著，至少一第二涂層可以具有不僅凸出的而且凹陷的構(gòu)造。
特別有利的是，一凹形構(gòu)造的第一涂層在基片的金屬表面上的制造步驟包括至少一個(gè)待涂層的表面的區(qū)域的暴露步驟。按這種方法蒸鍍玻璃層在沉積時(shí)直接與待涂層的基片表面接觸并且在表面與層之間形成緊密的直接結(jié)合。
一凹形構(gòu)造的第一涂層的制造步驟還可有利地包括一第一涂層的涂抗蝕層、特別是借助于旋涂的涂抗蝕層(belacken)和/或印刷和/或噴鍍和/或電極沉積的步驟。這些技術(shù)特別允許制造具有均勻厚度的涂層。此外為了制造特殊的構(gòu)造也可以在多個(gè)步驟中進(jìn)行抗蝕層涂覆。
本發(fā)明方法的一有利的進(jìn)一步構(gòu)成設(shè)定，一凹形構(gòu)造的第一涂層的制造步驟包括第一涂層的光刻的構(gòu)造。光刻的構(gòu)造以各種各樣的方式例如也用于半導(dǎo)體制造。利用這樣的構(gòu)造技術(shù)可以達(dá)到構(gòu)造的高精度同時(shí)高的產(chǎn)量。這種方法特別也可以與如絲網(wǎng)印刷或噴墨印刷的印刷方法相組合。由此較粗的構(gòu)造例如構(gòu)件的輪廊可以通過(guò)光刻膠的印刷構(gòu)造在一晶片上并且然后用光刻生產(chǎn)細(xì)構(gòu)造。因此本發(fā)明方法的這個(gè)進(jìn)一步構(gòu)成結(jié)合光蝕刻法連同玻璃構(gòu)造化的優(yōu)點(diǎn)。
為了制造凸形構(gòu)造的蒸鍍玻璃層，至少部分地清除第一涂層的步驟有利地包括蒸鍍玻璃層的覆蓋第一涂層的區(qū)域的升起步驟。其中將蒸鍍玻璃層的覆蓋第一涂層的區(qū)域通過(guò)清除在蒸鍍玻璃層之下的第一涂層升起并由此清除。構(gòu)造涂層的這種技術(shù)常常稱為“升起-清除”方法。
當(dāng)蒸鍍玻璃層以小于第一涂層厚度之厚度沉積時(shí)，則可以簡(jiǎn)單的方式實(shí)施該方法。按這種方式即使在蒸鍍玻璃層沉積以后在涂層的構(gòu)造的側(cè)邊緣上的第一涂層仍是可接近的并且隨后可以方便地例如通過(guò)適合的溶劑的溶解重新清除，此時(shí)蒸鍍玻璃層的覆蓋第一層的構(gòu)造的區(qū)域隨之升起。
在方法的另一方案中考慮作為附加的方法步驟至少部分地暴露第一涂層，從而該第一層不再由第二層密閉地覆蓋。按這種方式能夠在外部對(duì)第一涂層上進(jìn)行處理。
為了為第一涂層的隨后的清除形成一通道，有利地是，至少部分地暴露第一涂層的步驟包括涂層的金屬表面的平面化的步驟。其中將涂層的金屬表面一直平面化到第一構(gòu)造的涂層的構(gòu)造所處的位置清除蒸鍍玻璃層。
蒸鍍玻璃層的部分去除可以適當(dāng)?shù)赝ㄟ^(guò)機(jī)械切除，特別是借助于磨削和/或研磨和/或拋光實(shí)現(xiàn)。
該方法另外還包括凸形構(gòu)造的第二層的后處理步驟。該后處理可以例如用于將構(gòu)造的棱邊倒圓。其中適用的后處理步驟特別是濕式化學(xué)的和/或干式化學(xué)的和/或熱的回流。也可以通過(guò)摻雜質(zhì)對(duì)構(gòu)造進(jìn)行后處理，以便例如改變構(gòu)造的光學(xué)的和電的特性。
本發(fā)明的方法的另一實(shí)施形式(借其可以以特別簡(jiǎn)單的方式在金屬表面上制造一側(cè)面構(gòu)造的蒸鍍玻璃層)設(shè)定，將蒸鍍玻璃通過(guò)掩模蒸鍍。
為此按照方法的一個(gè)方案可將掩模與基片固定安裝，例如粘結(jié)。按照另一方案將掩模設(shè)置在涂層源與基片之間。
本發(fā)明方法的另一實(shí)施形式為了生產(chǎn)一構(gòu)造的蒸鍍玻璃層而設(shè)定，將蒸鍍玻璃層在涂覆以后追加構(gòu)造。這可以以簡(jiǎn)單的方式通過(guò)借助于在涂層以后局部蝕刻來(lái)構(gòu)造而實(shí)現(xiàn)。
局部的蝕刻可以例如通過(guò)一在蒸鍍玻璃層上涂覆的可光構(gòu)造化的涂層的光刻構(gòu)造并隨后采用一適用的蝕刻劑通過(guò)濕式/和或干式的蝕刻來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中蝕刻劑也可有利地選擇成使金屬表面用作蝕刻終止點(diǎn)(Atzstopp)。
利用本發(fā)明的方法不僅可以沉積簡(jiǎn)單的構(gòu)造的或均勻的蒸鍍玻璃層。當(dāng)然同樣在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可在基片上沉積至少兩個(gè)蒸鍍玻璃層。它們也不必具有相同的組分，從而通過(guò)各層依次的涂覆也可以制造涂層的一垂直的構(gòu)造。一按這種方式可制造的涂層的基片因此包括一具有至少兩個(gè)蒸鍍玻璃層的多層的涂層，其中它們也可以具有不同的組分。
蒸鍍玻璃層優(yōu)選以在0.01μm至1mm的范圍內(nèi)的厚度涂覆到基片上。
按照一有利的進(jìn)一步構(gòu)成，在蒸鍍玻璃層的涂覆過(guò)程中可以改變其組分，因而具有一蒸鍍玻璃層的涂層的基片得到一沿垂直于涂層表面的方向的變化的組分。例如借此可以改變沿垂直于基片表面的方向的熱膨脹系數(shù)。按這種方式也可以使蒸鍍玻璃和金屬基片相互匹配，而具有彼此很不同的熱膨脹系數(shù)。
本發(fā)明的另一實(shí)施形式設(shè)定，具有一蒸鍍玻璃層的涂層包括來(lái)自至少兩個(gè)能源的蒸鍍材料的通過(guò)共同汽化沉積。該方法的進(jìn)一步構(gòu)成例如也適用于在層中生產(chǎn)變化的組分，從而可連續(xù)地或也可分級(jí)地改變材料特性，如例如折射率或沿垂直于表面的方向的熱膨脹系數(shù)。
層組分的改變當(dāng)然也可以利用其他的沉積方法，甚至于利用一單獨(dú)的蒸鍍?cè)?，例如通過(guò)加熱功率的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此一蒸鍍玻璃層的沉積步驟一般可以具有包括在沉積過(guò)程中改變沉積材料的組分的步驟或包括一層以沿一垂直于表面變化的組分沉積的步驟的優(yōu)點(diǎn)。
共同汽化可以例如這樣實(shí)現(xiàn)，即，使蒸鍍玻璃的兩個(gè)或更多個(gè)組分由不同的能源汽化，然后將其沉積在基片表面上而構(gòu)成蒸鍍玻璃。但同樣也有可能，由一單獨(dú)的能源沉積蒸鍍玻璃并且以另一能源在蒸鍍玻璃層中加入添加物。
層組分的改變當(dāng)然也可以利用其他的沉積方法，甚至于利用一單獨(dú)的蒸鍍?cè)?，例如通過(guò)改變加熱功率或沉積率來(lái)實(shí)現(xiàn)。
為了達(dá)到封閉的緊密密封的蒸鍍玻璃層還有利的是，涂層的金屬表面的表面粗糙度小于或等于50μm。
對(duì)許多待涂層的金屬基片材料在蒸鍍玻璃層的涂覆過(guò)程中基片便于加熱到例如約100℃是有利的，以便降低冷卻后的熱應(yīng)力。
當(dāng)在涂層過(guò)程中涂層室的壓力至多為10-4毫巴時(shí)，有利地為10-5毫巴時(shí)，為了達(dá)到緊密的蒸鍍玻璃層具有不足道的雜質(zhì)也是有利的。
有利地，基片以一蒸鍍玻璃層的涂覆也可包括等離子體離子支持的蒸鍍(PIAD)。其中另外將一離子束對(duì)準(zhǔn)待涂層的基片。借助于一等離子源，例如通過(guò)一適合的氣體的離子化作用產(chǎn)生該離子束。通過(guò)等離子實(shí)現(xiàn)層的附加的密封和在基片表面上的松動(dòng)附著的粒子的溶解。這導(dǎo)致特別緊密的而無(wú)缺陷的沉積層。


以下借助于各實(shí)施例并參照附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，其中相同的和類似的元件設(shè)有相同的標(biāo)記并且不同的實(shí)施形式的特征可以相互組合。其中圖1A至1E借助示意橫剖視圖示出按照本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施形式用于基片的構(gòu)造化涂層的方法步驟；圖2A至2B借助圖1C至1E所示的方法步驟的一個(gè)方案；圖3A至3F借助示意橫剖視圖示出按照本發(fā)明用于基片的多層構(gòu)造化涂層的一個(gè)實(shí)施形式的方法步驟；圖4用于實(shí)施本發(fā)明方法的裝置的示意圖；圖5按照本發(fā)明涂層的基片具有垂直變化的組分的蒸鍍玻璃層的橫剖視圖；圖6本發(fā)明的方法用于以蒸鍍玻璃層構(gòu)造的涂層的另一實(shí)施形式的實(shí)施裝置；圖7A至7D按照另一用于制造一構(gòu)造的蒸鍍玻璃層的實(shí)施形式的方法步驟；以及圖8按照本發(fā)明包括具有涂層的金屬表面的基片的產(chǎn)品的實(shí)施形式。
具體實(shí)施例方式
以下首先參照?qǐng)D1A至1E，其借助示意橫剖視圖示出本發(fā)明的第一實(shí)施形式用于制造一包括一玻璃涂層的金屬表面的涂層的基片的方法步驟。
基片1具有兩對(duì)置的表面2和4，其中至少待涂層的表面2的材料是金屬的?；?可以例如是一整體的金屬體或也可例如是一具有金屬層的復(fù)合材料，該復(fù)合材料的表層構(gòu)成表面2。
為了制造一構(gòu)造化的蒸鍍玻璃涂層，如圖1A中所示，首先在待涂層的表面2涂覆一第一涂層3到基片1上。
圖1B示出基片1在另一方法步驟以后的橫剖視圖。其中在第一涂層內(nèi)插入構(gòu)造5。該構(gòu)造5形成一互補(bǔ)于最終構(gòu)造的涂層的凹形構(gòu)造。其中該構(gòu)造這樣實(shí)施，即，使其暴露出基片1的待涂層的金屬表面2的區(qū)域6。
該構(gòu)造特別可用光刻法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中為此第一涂層3例如包括一光刻膠(photolack)，其中隨后通過(guò)曝光和顯影來(lái)插入構(gòu)造5。
按照本方法的另一方案不在涂覆以后構(gòu)造涂層3，而直接在涂層過(guò)程中構(gòu)造。這可以達(dá)到，即通過(guò)將層例如借助于一適合的印刷方法，例如絲網(wǎng)印刷印刷在基片1上。在該方法方案中跳過(guò)了圖1A中所示的基片1的加工狀態(tài)。當(dāng)然該方案也可以組合有一追加的構(gòu)造，為此例如將一光刻膠構(gòu)造地印刷在基片1的表面2上，然后接著進(jìn)一步構(gòu)造該印刷的構(gòu)造，例如為了生產(chǎn)附加的更細(xì)的構(gòu)造。隨著借助圖1B示出的基片的狀態(tài)結(jié)束一凹形構(gòu)造的涂層的制造步驟。
圖1C中示出在以一氣相噴鍍玻璃層7涂覆到基片1的設(shè)有涂層3的表面2上的步驟以后的基片。該涂層優(yōu)選通過(guò)電子束汽化實(shí)現(xiàn)。此時(shí)蒸鍍玻璃層7覆蓋暴露的區(qū)域6和第一涂層3。
圖1D示出在暴露第一涂層的下一步驟以后的基片。在該方法方案中通過(guò)涂層的金屬表面2的平面化實(shí)現(xiàn)涂層的暴露。為此將涂層的表面一直平面磨蝕到在第一涂層上去除層7。因此重新暴露出位于其下面的第一涂層。
圖1E示出一其后的方法步驟，此時(shí)清除了第一涂層。通過(guò)蒸鍍玻璃層7在凹形構(gòu)造的第一涂層3上的蒸鍍和在第一涂層3暴露以后將其清除，最后在基片上留下一凸形構(gòu)造的蒸鍍玻璃層7。其中凸形構(gòu)造的層7的構(gòu)造9覆蓋暴露的或未由第一涂層3覆蓋的區(qū)域6。
第一凹形構(gòu)造的涂層的清除可以例如通過(guò)在一適合的溶劑中的溶解或者通過(guò)濕式或干式化學(xué)的蝕刻來(lái)實(shí)現(xiàn)。同樣在一氧等離子區(qū)內(nèi)的燃燒或氧化可以有利地用于涂層的清除。
以下借助圖2A和2B說(shuō)明借助圖1C和1E所示的方法步驟的一個(gè)優(yōu)選的方案。在該方法方案中如借助圖1A和1B所示的，首先通過(guò)涂覆一構(gòu)造的第一涂層3準(zhǔn)備基片1。涂層3再次具有凹形構(gòu)造5，其敞露第一表面2的區(qū)域6。在這樣準(zhǔn)備的基片表面上再例如通過(guò)蒸鍍玻璃的一玻璃靶子的電子束汽化來(lái)沉積一蒸鍍玻璃層7。不過(guò)在這里層7的層厚選擇成使層7不是閉合的。這按照本發(fā)明這樣來(lái)達(dá)到，即，使蒸鍍玻璃層7的厚度小于第一涂層的厚度。方法的該階段示于圖2A中。
在這種情況下可以直接清除第一涂層3，而不需暴露，例如借助于圖1C所示的平面化，因?yàn)橛捎谖撮]合的蒸鍍玻璃層7在構(gòu)造的側(cè)邊緣保留向第一涂層3的通道。其中層7的位于第一涂層3上的區(qū)域在消除第一涂層3時(shí)被升起并從而被清除。
結(jié)果如圖2B所示重新留下具有凸形構(gòu)造9的構(gòu)造的蒸鍍玻璃層7。
在圖1E或2B中所示實(shí)施形式的構(gòu)造的第二層7的構(gòu)造9上還可以在一附加的步驟中涂覆一粘結(jié)層，其覆蓋構(gòu)造9的遠(yuǎn)離基片表面的上面。這樣的粘結(jié)層可以包括例如用于以后的金屬化的種晶層(Seedschicht)或例如一膠合劑層。
圖3A至3F示出本發(fā)明方法的另一實(shí)施形式，其中該實(shí)施形式用于制造多層構(gòu)造的蒸鍍玻璃層。
為了一目了然，在圖3A至3F中未一一示出借助圖1A至1E或圖2A和2B說(shuō)明的幾個(gè)方法步驟。
圖3A示出一基片1，在其金屬表面2上制成一構(gòu)造的第一涂層31?；?的該加工狀態(tài)因此在相當(dāng)大程度上相當(dāng)于圖1B。
圖3B示出在設(shè)有第一涂層31的表面上沉積一蒸鍍玻璃層71的下一步驟的結(jié)果。
于是再次通過(guò)基片1的涂層表面的磨蝕和平面化，在具有涂層31的區(qū)域內(nèi)切除層71并同時(shí)清除暴露的層31，從而保留具有構(gòu)造91的凸形構(gòu)造的蒸鍍玻璃層71。該加工狀態(tài)示于圖3C中。
為了將多層的涂層涂覆其他的層，如圖3D所示，在這樣涂層的表面上制造另一第一構(gòu)造的涂層32。在這里，如借助圖3E所示，另一第一涂層32的凹形構(gòu)造52位于構(gòu)造的蒸鍍玻璃層71的構(gòu)造91上面。然后再涂層另一蒸鍍玻璃層72，于是通過(guò)層72的磨蝕暴露出層32并緊接著清除層32。
可以有利地按照借助圖2A和2B所示的方法步驟實(shí)現(xiàn)蒸鍍玻璃層的多層涂覆。
必要時(shí)還可以多次重復(fù)這些方法步驟。圖3F示出在涂覆又一具有構(gòu)造93的另外的蒸鍍玻璃層73以后的基片1。此時(shí)多層71、72和73作為整體再次構(gòu)成具有構(gòu)造9A和9B的構(gòu)造的蒸鍍玻璃層7。這些構(gòu)造9A和9B也可按需要制成使各個(gè)構(gòu)造不具有各層71、72、73的每一涂層的蒸鍍玻璃材料。
此外各層也可以具有不同的組分和層厚。也可以將其他的例如不是玻璃狀的材料與蒸鍍玻璃層組合。例如可以涂覆構(gòu)造的層，其包括例如金屬、塑料或半傳導(dǎo)材料。
圖4示出總體用標(biāo)記20表示用以實(shí)施本發(fā)明的方法的蒸鍍裝置的示意圖。該裝置20包括一電子束汽化器26。
電子束汽化器26具有一電子束發(fā)生器21、一射線轉(zhuǎn)向裝置22和一玻璃靶子23，在操作中由電子束發(fā)生器21發(fā)射的電子束24擊中玻璃靶子23。
具有金屬表面的待涂層的基片1安裝于該裝置中，使待涂層的金屬表面面向一玻璃靶子23。
在電子束的擊中點(diǎn)玻璃汽化并沉積到基片1的表面在電子束在靶子上的擊中點(diǎn)的對(duì)面的暴露部分上。
為了可使靶子23的玻璃盡可能均勻地汽化，使靶子23旋轉(zhuǎn)。另外使射線24例如可以沿靶子23的徑向方向擺動(dòng)。
在蒸鍍過(guò)程中裝置20內(nèi)的壓力在涂層過(guò)程中保持10-4毫巴或更低。這已證明是有利的，以便制造緊密的包括不足道的缺陷密度的蒸鍍玻璃層。
在蒸鍍過(guò)程中也可以借助于一適合的裝置將基片方便地加熱到例如約100℃，這在許多基片材料中避免或減小蒸鍍后出現(xiàn)的熱應(yīng)力。
該裝置的另一實(shí)施形式還設(shè)置一圖4未示出的裝置，用于基片相對(duì)于涂層源或電子束汽化器26的運(yùn)動(dòng)，以便提高例如蒸鍍玻璃層的均勻性或無(wú)遮蔽地在非平面的基片上涂層。
蒸鍍裝置20另外還可包括一等離子源用以產(chǎn)生等離子束，其在操作中對(duì)準(zhǔn)基體的待涂層的金屬表面的方向，以便借助于等離子體離子支持的蒸鍍(PIAD)在基片上涂覆玻璃層。
裝置20還可以配備一個(gè)或多個(gè)其他的能源用于附加物或其他的蒸鍍玻璃的共同汽化。圖4為此示例性示出一附加能源28。它也可以例如是一電子束汽化器或如圖4中所示包括一電子碰撞加熱的坩堝30，其注入蒸鍍材料。
可以將由該能源28共同汽化的材料用來(lái)影響蒸鍍玻璃層的組分或化學(xué)計(jì)量。特別是在涂層過(guò)程中相對(duì)于電子束汽化器26的沉積率改變能源28的蒸鍍率或沉積率，從而產(chǎn)生一沿一垂直于涂層的金屬表面2的方向變化的組分的蒸鍍玻璃層。
圖5中示出一個(gè)這樣的包括具有涂層的金屬表面2的基片1的產(chǎn)品的實(shí)例。在基片1的表面2上按照本發(fā)明再次涂覆上一蒸鍍玻璃層7。其中共同汽化一來(lái)自另一能源的附加物并且在蒸鍍過(guò)程中改變?cè)撃茉吹某练e率或流量，該附加物這樣選擇，即，使其影響蒸鍍玻璃層的熱膨脹系數(shù)。
除涂層的基片的示意橫剖視圖外還示出作為垂直于表面2的方向Z的函數(shù)的熱膨脹系數(shù)CTE的曲線圖。這樣選擇和在蒸鍍過(guò)程中這樣按時(shí)間改變另一能源的流量，即，使蒸鍍玻璃層和金屬表面材料的熱膨脹系數(shù)在基片1的表面上的位置Z0處在相當(dāng)大程度上相一致。接這種方式可以達(dá)到使蒸鍍玻璃層與金屬表面的良好的熱膨脹相匹配。
圖6以示意圖示出實(shí)施本發(fā)明方法的另一實(shí)施形式的裝置，用于以一蒸鍍玻璃層的構(gòu)造的涂層。按照該方法實(shí)施形式在待涂層的基片1的表面2與圖6中未示出的能源之間設(shè)置一掩模10。掩模10具有開(kāi)口16或按照規(guī)定的蒸鍍玻璃層7的構(gòu)造9的形狀和位置的空隙，其中示例性示出一開(kāi)口。
為了得到良好確定的構(gòu)造9，有利的是將掩模10盡可能接近于基片1的表面2地設(shè)置。在這種情況下通過(guò)掩模10進(jìn)行以蒸鍍玻璃層在表面2上的涂覆。
以下參考圖7A至7D，它們借助橫載面視圖示出按照又一實(shí)施形式用于制造構(gòu)造的蒸鍍玻璃層的方法步驟。
這種方法基于，首先在基片的金屬表面上涂覆一均勻的未構(gòu)造的蒸鍍玻璃層，然后將其追加構(gòu)造按此，如圖7A中所示，首先基片1在金屬表面2上涂覆有一蒸鍍玻璃層7。緊接著如圖7B中所示，在蒸鍍玻璃層7上涂覆一可光照構(gòu)造的層34或一適用的光刻膠。
然后在另一方法步驟中光刻構(gòu)造出層34，從而如圖7C中所示暴露出位于其下面的蒸鍍玻璃層7的區(qū)域36。
最后，可以采用一適合的蝕刻劑，其只侵蝕蒸鍍玻璃層7。因此通過(guò)覆蓋的構(gòu)造的層36將位于其下面的蒸鍍玻璃層在已暴露的區(qū)域36內(nèi)局部蝕刻。此時(shí)金屬表面2還用作蝕刻終止點(diǎn)。
最后，可采用一適合的溶劑或蝕刻劑來(lái)清除光照構(gòu)造的層36，從而得到一產(chǎn)品，其包括一具有金屬表面2的基片1和構(gòu)造的在該表面上涂覆的具有構(gòu)造9的蒸鍍玻璃層7。該產(chǎn)品或涂層的基片示于圖7D中。
圖8中示出一種這樣的實(shí)施例。圖8中所示實(shí)施形式的基片1示例性是一圓筒形形狀，其中涂覆有蒸鍍玻璃層7的金屬表面2構(gòu)成基片1的圓筒外殼表面。其中蒸鍍玻璃層7覆蓋整個(gè)圓柱表面2。這樣的涂層可以例如這樣制成，即，使基片在涂層過(guò)程中相對(duì)于涂層源例如圖4中所示的電子束汽化器26運(yùn)動(dòng)。特別是圓筒形基片1可以通過(guò)繞基圓柱軸線的旋轉(zhuǎn)在其圓筒外殼表面上涂覆有一如圖8中所示的閉合的蒸鍍玻璃層7。
對(duì)于專家來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，上述實(shí)施形式應(yīng)該理解是示例性的，并且本發(fā)明并不限于如此，而可是以以多方面的方式加以改變，而并不背離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.用于制造涂層的基片的方法，該基片具有至少一個(gè)金屬表面，其特征在于，基片至少在金屬表面上涂覆有一蒸鍍玻璃。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)電子束汽化來(lái)蒸鍍上述蒸鍍玻璃。
3.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將蒸鍍玻璃構(gòu)造地沉積在金屬表面上。
4.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于下列步驟；在金屬表面上制造至少一個(gè)凹形構(gòu)造的第一涂層；在該設(shè)有第一涂層的金屬表面上沉積一特別密閉的蒸鍍玻璃層；至少部分地清除第一涂層和位于其上的蒸鍍玻璃層。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，一凹形構(gòu)成造的第一涂層在金屬表面上的制造步驟包括所述至少一個(gè)待涂層表面的區(qū)域的暴露步驟。
6.按照權(quán)利要求4或5之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，一凹形構(gòu)造的第一涂層的制造步驟包括一第一涂層的涂抗蝕層或印刷。特別是借助于旋涂的涂抗蝕層和/或噴鍍和/或電極沉積以及借助于絲網(wǎng)印刷和/或噴墨印刷方法的印刷的步驟。
7.按照權(quán)利要求4至6之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，至少部分地清除第一涂層的步驟包括所述至少一個(gè)蒸鍍玻璃層的覆蓋第一涂層的區(qū)域的升起步驟。
8.按照權(quán)利要求4至7之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，蒸鍍玻璃層以小于第一涂層厚度之厚度沉積。
9.按照權(quán)利要求4至8之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括至少部分地暴露第一涂層的步驟。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，至少部分地暴露第一涂層的步驟包括涂層的金屬表面的平面化的步驟。
11.按照權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，部分地暴露第一涂層的步驟包括機(jī)械切除、特別是借助于磨削和/或研磨和/或拋光的步驟。
12.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，蒸鍍玻璃通過(guò)掩模蒸鍍。
13.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將至少兩個(gè)蒸鍍玻璃層沉積在基片上。
14.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，涂覆至少兩個(gè)具有不同的組分的蒸鍍玻璃層。
15.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，以在0.01μm至1mm的范圍內(nèi)的厚度涂覆蒸鍍玻璃層。
16.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在蒸鍍玻璃層的涂覆過(guò)程中改變其組分。
17.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，以一蒸鍍玻璃層進(jìn)行的涂覆包括通過(guò)由至少兩個(gè)能源共同汽化來(lái)沉積蒸鍍材料。
18.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在以蒸鍍玻璃層進(jìn)行涂覆的過(guò)程中加熱基片。
19.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，涂覆過(guò)程中的壓力至多為10-4毫巴。
20.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將蒸鍍玻璃層在涂覆以后追加構(gòu)造。
21.按照權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，將蒸鍍玻璃層在涂覆以后通過(guò)局部蝕刻追加構(gòu)造。
22.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使基片在涂層過(guò)程中相對(duì)于涂層源運(yùn)動(dòng)。
23.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，蒸鍍玻璃的涂層包括等離子體離子支持的蒸鍍(PIAD)。
24.涂層的基片，特別是可利用上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的方法制造，包括至少一個(gè)金屬表面，其特征在于，該基片在金屬表面上設(shè)有至少一個(gè)蒸鍍玻璃層。
25.按照權(quán)利要求24所述的涂層的基片，其特征在于，蒸鍍玻璃層包括一構(gòu)造的涂層。
26.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的涂層的基片，其特征在于，基片具有一包括至少兩個(gè)蒸鍍玻璃層的多層的涂層。
27.按照權(quán)利要求26所述的涂層的基片，其特征在于，所述至少兩個(gè)蒸鍍玻璃層具有不同的組分。
28.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的涂層的基片，其特征在于，蒸鍍玻璃層具有在0.01μm至1mm的范圍內(nèi)的厚度。
29.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的涂層的基片，其特征在于，涂層的金屬表面的表面粗糙度小于或等小50μm。
30.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的涂層的基片，其特征在于，基片包括一整體的金屬基片或一復(fù)合材料。
31.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的涂層的基片，其特征在于，蒸鍍玻璃層具有一沿垂直于涂層表面的方向變化的組分。
32.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的涂層的基片，其特征在于，金屬表面不是平面的，例如是弧形的或階梯的。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，提供一種具有金屬表面和玻璃狀涂層的基片。按此本發(fā)明提供一種方法用以制造涂層的基片或具有一涂層的基片的產(chǎn)品，該基片具有至少一個(gè)用玻璃涂層的金屬表面，其中基片至少在金屬表面上涂覆有蒸鍍玻璃。
文檔編號(hào)C03C17/02GK1646722SQ03808584
公開(kāi)日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2003年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月15日
發(fā)明者迪特里?！っ傻? 于爾根·里伯 申請(qǐng)人:肖特股份公司