制备超阻挡层体系的方法技术

一种通过用叠层真空涂覆基材以制备超阻挡层体系的方法，该叠层由修整层和透明陶瓷层以交替层体系形成，但在由溅射涂覆的两层透明陶瓷层之间至少具有一层修整层，其特征在于，在淀积修整层时，将单体引入运行有磁控管等离子体的抽真空的涂覆室中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过真空涂覆制备透明的超阻挡层体系的方法。阻挡层用于阻止扩散。其避免通过经涂覆的基材的穿透。常用于应阻止某些物质如呈包装件的食品与周围的氧接触或防止水与用围发生交换的场合。首先待保护物质的氧化反应或易变质是关心的要点。此外，当该物质整合到层-复合体中时，还需考虑保护各种受氧化损害的物质。在减缓氧化反应是决定产品寿期的情况下，保护这些物质是特别重要的。阻挡层对各种扩散物质有时具有非常不同的阻挡作用。为表征阻挡层，常使用在一定条件下通过含有阻挡层的基材的氧穿透(OTR)值和水蒸汽穿透(WVTR)值来表示。此外，阻挡层常常还起电绝缘层的作用。阻挡层的一个重要应用领域是显示器应用。通过用阻挡层涂覆可使通过经涂覆基材的穿透下降1位数或达几个数量级。在本专利技术范围内的超阻挡层意指该层的阻挡作用超过WVTR＝0.05g/m2d和OTR＝0.2cm3/m2d(WVTR按DIN 53122-2-A测定；OTR按DIN 53380-3测定)的阻挡值。除上述的阻挡值外，常用成品阻挡层的其它各种目标参数来评定。例如有光学需求、机械需求以及工艺-经济需求。阻挡层应常是不可见的，即在可见光谱范围内必须是几乎完全透明的。如将阻挡层引入层体系中，则将用于涂覆该层体系的各层的涂覆步骤相互组合是有利的。在制备层体系使用的涂覆方法中，阴极溅射法即溅射法占有重要的位置，因为该方法可淀积高质量的层。因此在制备层体系时，常希望可使用，至少可与其它涂覆方法相组合使用溅射法。为制备阻挡层，常使用所谓的PECVD方法(等离子体增强化学蒸气淀积法)。其可用于适于不同层材料的各种基材上。例如已知在13μm的PET基材上淀积层厚为20-30nm的SiO2层和Si3N4层。在10Pa工作压力下，可以这种方法达到WVTR＝0.3g/m2d和OTR＝0.5cm3/m2d的穿透值。在用PECVD于PET基材上涂以SiOx的透明阻挡涂层时，可实现的OTR＝0.7cm3/m2d氧阻挡。适于在PET基材上产生透明阻挡层的这种工艺的其它原始资料是基于穿透值的数量级为WVTR＝0.3g/m2d和OTR＝0.5cm3/m2d。该已知的PECVD方法的缺点主要在于达到的阻挡作用较小。这使得该产品特别不适于显示器应用。另一缺点在于实施该方法所需的工作压力高。如果将这种涂覆步骤整合到真空装置的复杂生产工艺中，则对压力耦合措施可能需要高的耗费。由此特别是与溅射工艺相组合多半是不经济的。通过溅射产生阻挡层是已知的。经溅射产生的单层常表明比PECVD层有更好的阻挡性能。在PET上溅射的AINO穿透值例如为WVTR＝0.2g/m2d和OTR＝1cm3/m2d。此外还已知大量特别是可通过反应性溅射用来制备透明的阻挡层的其它材料。但由此制备的层对显示器应用同样具有太小的阻挡作用。这类层的另一缺点在于其小的机械可承载能力。在后续加工或应用中由技术上不可避免的应力所产生的损伤通常会导致阻挡作用的明显恶化。这使经溅射产生的单层常不适用于阻挡应用。已知通过蒸发单层作为阻挡层。通过PVD方法也可在各种基材上直接或反应性地淀积各种材料，对阻挡应用例如已知用Al2O3反应性蒸镀PET基材。由此可达到WVTR＝1g/m2d和OTR＝5cm3/m2d的穿透值。为将该涂覆材料用作显示器中的阻挡层，该值也是非常高的。与溅射产生的单层相比，该涂覆材料的机械可承载能力通常要低得多。此外，直接蒸发通常有高的蒸镀速度或蒸镀速率。这在制备在阻挡应用中通常的薄层时要求有相当高的基材速度，以避免基材的太厚的加载。因此，在连续式设备中与要求相当小的传送速度的工艺步骤相组合几乎是不可能的。这特别是与溅射工艺相组合有关。已知，如果在蒸发时采取有机改性可改进无机蒸镀层的机械稳定性。这可将有机成分引入在层生长中所形成的无机基质中来实现。显然通过将其它成分引入无机基质中可导致增加总层的弹性，这就明显减少了在层中形成裂纹的危险。在这方面作为至少适于阻挡应用的代表可提及一种组合工艺，即将SiOx的电子辐照蒸发与HMDSO的进入相组合(DE 19548160 C1)。但对显示器应用所需的低穿透率不能用这样制成的层达到。此外，电子辐照蒸发已决定了所提及的高涂覆速率，这明显难以与其它许多工艺步骤相组合。已知可用多个涂覆步骤施加阻挡层。一种方法即所谓的PML工艺(聚合物多层工艺)(1999 Materials Research Society，第247-254页)；。在PML工艺中，用蒸发器将液态丙烯酸酯膜涂覆于基材上，该膜再用电子辐照技术或UV辐射硬化。该膜本身无特别高的阻挡作用。接着用氧化中间层涂覆该硬化的丙烯酸酯膜，在该中间层上再涂以丙烯酸酯膜。需要时可多次重复前述方法。如此产生的叠层即各丙烯酸酯层与氧化中间层的组合的穿透值低于通常穿透测定仪的可测下限。缺点主要在于必需使用昂贵的装置技术。真空装置必须按多腔原理运行，这样带来高的价格。此外，首先要在基材上形成要必须将其硬化的液态膜。这导致装置严重污染，从而使维修周期缩短。该工艺同样要针对高的传送带速度进行优化，因此在线上难以与较慢的涂覆工艺，特别是与溅射工艺相组合。此外，已知在淀积扩散阻挡层即阻挡层时使用适于等离子体聚合的磁控管等离子体(EP 0815283 B1)；。这时涉及PECVD工艺，其直接通过磁控管放电的等离子体维持。例如应用适于PECVD涂覆的磁控管等离子体淀积碳结构层，其中用CH4作为前体。但这种层也不具有满足显示器应用的阻挡作用。本专利技术的目的在于提供制备透明阻挡层体系的方法，其阻挡作用足够高，以可将该层用于显示器应用中，该方法在涂覆速度和真空要求方面可与磁控管溅射相客，即在装置技术上应可简单地组合。按本专利技术，该目的是通过权利要求1的方法实现的。该方法的其它有利实施方案列于权利要求2-27中。本专利技术利用陶瓷阻挡层的特性。其在宽的厚度范围内显示出与层厚有关的阻挡作用。实验表明，在相同的总层厚下，与各层通过其它的基本上是无阻挡作用的中间层相互分开的多薄层组合相比，厚的单层的阻挡作用明显较低。未发现相反的情况。还表明，较薄的单层虽然比较厚的单层有较小的阻挡作用，但在机械应力情况下，较薄的层仅在受到比较厚的层高得多的应力或变形下才损失其阻挡作用。陶瓷层的阻挡作用基本上通过缺陷密度和层在基材或相邻层上的粘附性来测定。含多层薄陶瓷层的叠层的部分优异的阻挡作用显然是基于在各层中的缺陷相互错开的出现。不是在这种情况下，在陶瓷涂层的总厚度相同时叠层的阻挡作用与陶瓷单层的阻挡作用相比无明显提高。本专利技术方法基于交替淀积经磁控管溅射的纯陶瓷层和通过在磁控管等离子体中经反应的金属-有机前体所淀积的层。适于通过金属有机前体进行层淀积的方法基于蒸汽态的金属有机化合物在磁控管等离子体中分解，并淀积改性的有机金属化合物。该金属源自其金属-有机化合物，而其它层成分可源自金属-有机化合物和可另外以气态引入。该纯的陶瓷层是通过磁控管溅射涂覆的。其可在反应性工艺或非反应性工艺中进行。已表明，通过金属-有机前体的层沉积产生中间层，该中间层可特别有效地增加该陶瓷层的阻挡作用。很明显，该陶瓷层具有可阻止陶瓷层中缺陷越过多层继续生长的结构。由此尽管在每一单层陶瓷层中会形成在有些情况下会通过单层的总厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：C·沙尔东，M·法兰，M·克鲁格，N·希勒，S·施特拉赫，
申请(专利权)人：弗劳恩霍弗实用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：