DE102006030094A1 - Hochreflektierendes Schichtsystem und Verfahren zur Herstellung des Schichtsystems - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein hochreflektierendes Schichtsystem zur Beschichtung von Substraten mit reflexionserhöhenden Schichten sowie ein Verfahren zur Herstellung des Schichtsystems. Auf der Oberfläche des Substrats (S0) ist eine funktionelle Reflexionsschicht (S3) aufgetragen. Die funktionelle Reflexionsschicht (S3) kann aus Metall oder einer Metalllegierung, beispielsweise Silber oder einer Silberlegierung, bestehen. Darüber ist eine Haftvermittlerschicht (S4) vorgesehen. Die Haftvermittlerschicht (S4) kann aus einem Metall, Metalloxid, Metallnitrid oder einer Mischung dieser Stoffe bestehen. Vorteilhaft enthält die Haftvermittlerschicht (S4) einen oder mehrere Bestandteile aus der Gruppe Zinkoxid, Titanoxid, Zinnoxid, Aluminiumoxid. Über der Haftvermittlerschicht (S4) folgt eine transparente niedrigbrechende dielektrische Schicht (S5). Die transparente niedrigbrechende dielektrische Schicht (S5) kann beispielsweise aus Siliziumoxid bestehen. Über der transparenten niedrigbrechenden dielektrischen Schicht (S5) ist eine transparente hochbrechende dielektrische Schicht (S6) angeordnet. Diese kann beispielsweise aus Titanoxid bestehen.
Description
- Die Erfindung betrifft ein hochreflektierendes Schichtsystem zur Beschichtung von Substraten mit reflexionserhöhenden Schichten sowie ein Verfahren zur Herstellung des Schichtsystems.
- Zur Verbesserung der Reflexionseigenschaften von Produktoberflächen ist es bekannt, diese Oberflächen mit dünnen Schichten hochreflektierender Materialien zu beschichten. Hierfür sind verschiedene Verfahren gebräuchlich, wie beispielsweise die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) mit oder ohne Plasmaunterstützung, bei der an der heißen Oberfläche eines Substrates aufgrund einer chemischen Reaktion aus der Gasphase eine Feststoffkomponente abgeschieden wird oder die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), bei der das Material, das abgeschieden werden soll, in fester Form vorliegt. Zu den PVD-Verfahren zählen beispielsweise das thermische Bedampfen, Sputtern und Ionenplattieren. Mit den verschiedenen PVD-Varianten können fast alle Metalle und auch Kohlenstoff in sehr reiner Form abgeschieden werden. Führt man dem Prozess Reaktivgase wie Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlenwasserstoffe zu, lassen sich auch Oxide, Nitride oder Karbide abscheiden.
- Zur Erzielung einer besonders hochreflektierenden Oberfläche ist erfindungsgemäß vorgesehen, auf einem Substrat (S0) einen mehrlagigen Schichtaufbau herzustellen, der mindestens folgende Schichten umfasst:
Auf der Oberfläche des Substrats (S0) ist eine funktionelle Reflexionsschicht (S3) aufgetragen. Die funktionelle Reflexionsschicht (S3) kann aus Metall oder einer Metalllegierung, beispielsweise Silber oder einer Silberlegierung, bestehen. Darüber ist eine Haftvermittlerschicht (S4) vorgesehen. Die Haftvermittlerschicht (S4) kann aus einem Metall, Metalloxid, Metallnitrid oder einer Mischung dieser Stoffe bestehen. Vorteilhaft enthält die Haftvermittlerschicht (S4) einen oder mehrere Bestandteile aus der Gruppe Zinkoxid, Titanoxid, Zinnoxid, Aluminiumoxid. - Vorzugsweise ist dabei die Dicke der Haftvermittlerschicht (S4) so gewählt, dass die Haftvermittlerschicht (S4) im Bereich sichtbaren Lichts im Wesentlichen optisch unwirksam ist. Der Begriff "im Wesentlichen optisch unwirksam" soll dabei bedeuten, dass die Haftvermittlerschicht (S4) sichtbares Licht, das auf sie auftrifft, um nicht mehr als 5% abgeschwächt, das heißt, dass mindestens 95% des auftreffenden Lichts die Haftvermittlerschicht durchdringt und höchstens 5% dieses Lichts reflektiert werden. Dies wird in einer bevorzugten Ausgestaltung des Schichtsystems dadurch erreicht, dass die Dicke der Haftvermittlerschicht (S4) kleiner oder gleich 20 nm ist.
- Über der Haftvermittlerschicht (S4) folgt eine transparente niedrigbrechende dielektrische Schicht (S5). Die transparente niedrigbrechende dielektrische Schicht (S5) kann beispielsweise aus Siliziumoxid bestehen. Über der transparenten niedrigbrechenden dielektrischen Schicht (S5) ist eine transparente hochbrechende dielektrische Schicht (S6) angeordnet. Diese kann beispielsweise aus Titanoxid bestehen.
- Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Substrat (S0) und der funktionellen Reflexionsschicht (S3) eine Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) angeordnet. Die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) kann vorteilhaft eine Oxidschicht sein, die beispielsweise durch Anodisieren gebildet ist. Weiter vorteilhaft kann die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) eine Lackschicht sein.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Substrat (S0) und der funktionellen Reflexionsschicht (S3) eine Haftvermittlerschicht (S2) angeordnet. Diese besteht vorteilhaft aus einem Metall, Metalloxid, Metallnitrid oder einer Mischung dieser Stoffe. Vorteilhaft enthält die Haftvermittlerschicht (S2) einen oder mehrere Bestandteile aus der Gruppe Zinkoxid, Titanoxid, Zinnoxid, Aluminiumoxid, Siliziumoxid. Ist sowohl eine Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) als auch eine Haftvermittlerschicht (S2) vorgesehen, so ist vorteilhaft die Haftvermittlerschicht (S2) auf der Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) angeordnet, die ihrerseits direkt auf dem Substrat (S0) angeordnet ist.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist auf der transparenten hochbrechenden dielektrischen Schicht (S6) mindestens eine weitere transparente dielektrische Schicht (S7), (S8) usw. angeordnet.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist auf der transparenten dielektrischen Schicht (S7) eine weitere transparente dielektrische Schicht (S8) angeordnet.
- Die Haftvermittlerschicht (S4) verbessert die Haftung der nachfolgenden Schichten, namentlich der transparenten niedrigbrechenden dielektrischen Schicht (S5). Ohne die Haftvermittlerschicht (S4) ist es schwierig, eine haftfeste Verbindung von beispielsweise SiO2 auf eine funktionelle Reflexionsschicht (S3), beispielsweise Silber, zu erreichen. Dies gilt insbesondere bei der Aufbringung der transparenten niedrigbrechenden dielektrischen Schicht (S5) durch Elektronenstrahl-Verdampfungstechniken.
- Das erfindungsgemäße Schichtsystem ermöglicht die Herstellung hochreflektiver Oberflächen auf einer Vielzahl von Produkten, bei denen eine solche Oberfläche gefordert wird. Der Anwendungsbereich der Erfindung betrifft alle derartigen Produkte, die von der Erfindung ausdrücklich mit umfasst sind. Bezüglich des Materials des zu beschichtenden Substrats (S0) gibt es keine Einschränkungen. Besonders vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemäße Schichtsystem jedoch auf metallischen Substraten (S0) anwenden, die eine hochreflektive Oberfläche erhalten sollen.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung des erfindungsgemäßen Schichtsystems auf einem Substrat (S0).
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Schichtsystems der oben beschriebenen Art ist vorgesehen, dass die funktionelle Reflexionsschicht (S3) durch Elektronenstrahlverdampfung aufgebracht wird.
- Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die transparente niedrigbrechende dielektrische Schicht (S5) durch Elektronenstrahlverdampfung aufgebracht wird.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die hochbrechende dielektrische Schicht (S6) durch Elektronenstrahlverdampfung aufgebracht wird.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Haftvermittlerschicht (S4) durch Sputtern, beispielsweise Magnetronsputtern, von einem keramischen Target aufgebracht wird.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) durch Anodisieren gebildet wird.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) durch Auftragen einer Lackschicht gebildet wird.
-
- S0
- Substrat
- S1
- Hartstoff- und/oder Glättungsschicht
- S2
- Haftvermittlerschicht
- S3
- funktionelle Reflexionsschicht
- S4
- Haftvermittlerschicht
- S5
- transparente niedrigbrechende dielektrische Schicht
- S6
- transparente hochbrechende dielektrische Schicht
- S7
- transparente dielektrische Schicht
- S8
- transparente dielektrische Schicht
Claims (25)
- Hochreflektives Schichtsystem zur Beschichtung von Substraten (S0), dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem mindestens folgende Schichten enthält: S3 funktionelle Reflexionsschicht S4 Haftvermittlerschicht S5 transparente niedrigbrechende dielektrische Schicht S6 transparente hochbrechende dielektrische Schicht
- Schichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionelle Reflexionsschicht (S3) aus Metall oder einer Metalllegierung besteht.
- Schichtsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionelle Reflexionsschicht (S3) aus Silber oder einer Silberlegierung besteht.
- Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (S4) aus einem Metall, Metalloxid, Metallnitrid oder einer Mischung dieser Stoffe besteht.
- Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (S4) einen oder mehrere Bestandteile aus der Gruppe Zinkoxid, Titanoxid, Zinnoxid, Aluminiumoxid enthält.
- Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Haftvermittlerschicht (S4) so gewählt ist, dass die Haftvermittlerschicht (S4) im Bereich sichtbaren Lichts im Wesentlichen optisch unwirksam ist.
- Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Haftvermittlerschicht (S4) kleiner oder gleich 20 nm ist.
- Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente niedrigbrechende dielektrische Schicht (S5) aus Siliziumoxid besteht.
- Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hochbrechende dielektrische Schicht (S6) aus Titanoxid besteht.
- Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Substrat (S0) und der funktionellen Reflexionsschicht (S3) eine Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) angeordnet ist.
- Schichtsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) eine Oxidschicht ist.
- Schichtsystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) durch Anodisieren gebildet ist.
- Schichtsystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) eine Lackschicht ist.
- Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Substrat (S0) und der funktionellen Reflexionsschicht (S3) eine Haftvermittlerschicht (S2) angeordnet ist.
- Schichtsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (S2) aus einem Metall, Metalloxid, Metallnitrid oder einer Mischung dieser Stoffe besteht.
- Schichtsystem nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (S2) einen oder mehrere Bestandteile aus der Gruppe Zinkoxid, Titanoxid, Zinnoxid, Aluminiumoxid, Siliziumoxid enthält.
- Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Substrat (S0) und der funktionellen Reflexionsschicht (S3) eine Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) und eine Haftvermittlerschicht (S2) vorgesehen sind, wobei die Haftvermittlerschicht (S2) auf der Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) angeordnet ist, die ihrerseits direkt auf dem Substrat (S0) angeordnet ist.
- Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der transparenten hochbrechenden dielektrischen Schicht (S6) mindestens eine weitere transparente dielektrische Schicht (S7), (S8) usw. angeordnet ist.
- Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es auf einem Substrat (S0) aus Metall oder einer Metalllegierung angeordnet ist.
- Verfahren zur Herstellung eines Schichtsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionelle Reflexionsschicht (S3) durch Elektronenstrahlverdampfung aufgebracht wird.
- Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente niedrigbrechende dielektrische Schicht (S5) durch Elektronenstrahlverdampfung aufgebracht wird.
- Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die hochbrechende dielektrische Schicht (S6) durch Elektronenstrahlverdampfung aufgebracht wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (S4) durch Sputtern von einem keramischen Target aufgebracht wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) durch Anodisieren gebildet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht (S1) durch Auftragen einer Lackschicht gebildet wird.
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