Verfahren zur Metallisierung eines festen Körpers

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Metallisierung eines festen Körpers nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Feste Körper werden metallisiert, um deren funktionelle Eigenschaften, z.B. die elektrische Leitfähigkeit, die Korrosionsbeständigkeit, die Verschleißfestigkeit und/oder auch dekorative Eigenschaften zu verändern, zu verbessern und/oder zu erweitern. Bei derartigen Metallisierungen ist im allgemeinen deren Haftfestigkeit von großer Bedeutung. Die Schichthaftung kann z.B. durch relativ schwache Wechselwirkung zwischen Schicht- und Substratmaterial (sogenannten Van der Waals-Kräfte), durch chemische Bindungen oder durch mechanische Verankerungen und/oder durch eine Kombination dieser Beiträge bewirkt werden.

[0003] Es sind Verfahren bekannt, mit deren Hilfe sich die Schichthaftung verbessern läßt. So können z.B. haftvermittelnde Zwischenschichten in Form von Klebern oder Aufdampf- und/oder Sputter-Schichten abgeschieden werden. Eine bessere Schichthaftung wird erreicht durch eine Substrataufrauhung, z.B. durch einen Schleifprozeß, und/oder durch Anquellen sowie Aufrauhen der Oberfläche durch chemisches Ätzen und/oder durch eine Einbettung herauslösbarer Fremdstoffe in den Haftvermittler.

[0004] Diese bekannten Verfahren sind auf bestimmte Anwendungsfälle und spezielle Materialkombinationen beschränkt. Haftvermittler bestehen aus einem Material, das vom Substrat und der gewünschten Beschichtung verschieden ist, so daß unpassende Eigenschaften auftreten oder eine Einschränkung der gewünschten Schichteigenschaften erfolgt. So verringern z.B. Haftvermittler aus Klebeschichten die thermische Belastbarkeit des beschichteten Körpers. Für anorganische Haftvermittler werden unwirtschaftliche Beschichtungsverfahren benötigt. Eine Aufrauhung der Substratoberflächen stört überall dort, wo sehr feine Metallisierungsstrukturen benötigt werden oder wo spezielle optische Eigenschaften (Reflexion, Glanz) verlangt werden.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, das in kostengünstiger Weise insbesondere eine sehr fein strukturierbare und haftfeste Metallisierung auf glasigen und/oder glasartigen Körpern ermöglicht und bei dem eine Aufrahung der Oberfläche des Körpers sowie die Abscheidung eines speziellen Haftvermittlers vermieden wird.

[0006] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

[0007] Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1:

[0008] Ein scheibenförmiger Körper aus Natronkalkglas wird nach der Anwendung derzeit geläufiger Reinigungs- und Entfettungsmethoden in einer Kathodenzerstäubungsanlage mit einer ersten Schicht aus einer Indium-Zinn-Legierungsschicht mit einer Dicke von 120nm bedampft. Durch eine Behandlung in einer Palladiumchloridlösung und anschliessendem gründlichem Spülen in demineralisiertem Wasser wird eine katalytische Keimschicht erzeugt, auf der sih in einem derzeit handelsüblichen chemischen Kupferbad eine sehr gleichmäßige Kupferschicht abscheiden läßt. Nach einer Temperung wird diese galvanisch mit Kupfer verstärkt. Mit Hilfe eines derzeit üblichen Fotolack- und Ätzverfahrens werden 1mm breite Streifen präpariert, die zum senkrechten Abschälen eine Zugkraft von 0,2 N erfordern.

Beispiel 2:

[0009] Eine Borsilikatglasscheibe wird wie in Beispiel 1 vorbehandelt und mit einer Indium-Zinn-Legierungsschicht bedampft. Durch einen Temperprozeß in Luft wird die Schicht durch Oxidation in eine lichtdurchlässige Schicht umgewandelt. Nach einer Gasphasenbeizung sowie nach einer anschließenden Hydrolyse wird mit Palladiumchloridlösung eine katalytische Keimschicht gebildet. Nach Abscheidung einer 0,3µm dicken Kupferschicht aus einem derzeit handelsüblichen chemischen Kupferbad wird eine Temperung unter Ausschluß von Sauerstoff durchgeführt. Nach einer galvanischen Verstärkung der Schicht und einer Schälstreifenpräperation gemäß Beispiel 1, wird eine Schälfestigkeit von 0,45 N/mm gemessen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Metallisierung eines festen Körpers, der insbesondere eine Silikatwerkstoff enthaltende glasige und/oder glasartige Oberfläche besitzt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) auf die gereinigte Oberfläche wird zunächst eine erste Schicht aufgebracht, die mindestens eine Metall und/oder dessen Oxid enthält derart, daß eine nachfolgend aufgebrachte Katalysatormetallverbindung zum Katalysatormetall reduziert wird durch das in der ersten Schicht enthaltene Metall und/oder durch dessen Metallsalzschicht und/oder durch die hydrolisierte Metallsalzschicht und/oder durch dessen Oxid

b) auf der durch das Katalysatormetall gebildeten katalytischen Keimschicht wird eine stromlos-chemische und/oder galvanische Metallabscheidung durchgeführt.

2. Verfahren zur Metallisierung eines festen Körpers, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Schicht mindestens ein Metall aus den Gruppen IIb bis Vb des Periodensystems der Elemente verwendet wird.

3. Verfahren zur Metallisierung eines festen Körpers nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht durch eine chemische Reaktion in eine lichtdurchlässige Schicht umgewandelt wird.

4. Verfahren zur Metallisierung eines festen Körpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Silikatwerkstoff als Natronkalkglas und/oder Borsilikatglas ausgebildet wird.

5. Verfahren zur Metallisierung eines festen Körpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die erste Schicht als Metall und/oder dessen Oxid eine Legierung aus Indium-Zinn und/oder dessen Oxid gewählt wird.

6. Verfahren zur Metallisierung eines festen Körpers nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Legierung aus Indium-Zinn ein Indium-Zinn-Verhältnis gewählt wird, das im Bereich von 100 bis 0,01 liegt.

7. Verfahren zur Metallisierung eines festen Körpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht in einer Dicke aufgebracht wird, die im Bereich von 10 nm bis 1000 nm liegt.

8. Verfahren zur Metallisierung eines festen Körpers, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysatormetall eine stromlos-chemische Metallabscheidung in Gang setzt.

9. Verfahren zur Metallisierung eines festen Körpers, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Metallbeschichtung die Katalysatormetallverbindung in einer chemischen Reaktion zum Katalysatormetall reduziert.

10. Verfahren zur Metallisierung eines festen Körpers, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Metallbeschichtung durch chemische Reaktion mit einer Säure wenigstens teilweise in eine Metallsalzschicht umgewandelt wird.

11. Verfahren zur Metallisierung eines festen Körpers, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallsalz-haltige Schicht durch chemische Reaktion mit Wasser in eine Hydroxid-haltige Schicht umgewandelt wird.