專利名稱：屏蔽電磁波的透明塑料薄膜和制造這種塑料薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合于屏蔽電磁波的透明塑料薄膜，和一種方法，借助于該方法 可以制造這種透明塑料薄膜。
背景技術(shù)：
來自現(xiàn)代化科技領(lǐng)域、例如移動(dòng)無線電、衛(wèi)星電視、微波技術(shù)或雷達(dá)技術(shù)的設(shè)備和 裝置是電磁場(chǎng)的源。不僅是其它的電氣設(shè)備而且生態(tài)系統(tǒng)(人、動(dòng)物和植物)都遇到該電 磁場(chǎng)，由此，他們的功能性或生活質(zhì)量都可能受到不利的影響。已知的是，可以在經(jīng)受電磁輻射影響方面對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，反過來，使從電氣 設(shè)備出發(fā)的電磁干擾輻射被抑制。因此，現(xiàn)有技術(shù)公開了各種不同的用于屏蔽電磁波的裝置，借助于這些裝置或者 是可以減少電磁場(chǎng)的輻射或者是可以降低由另外的裝置所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的影響。針對(duì)電磁場(chǎng)的保護(hù)基本上基于兩個(gè)物理學(xué)原理。一方面可能的是，借助于介電材 料來吸收電磁場(chǎng)。另一方面但也存在著這種可能性，即借助于導(dǎo)電的材料來反射電磁波。進(jìn)一步擴(kuò)展的是利用導(dǎo)電層為殼體部件涂層的方法學(xué)，該導(dǎo)電層由導(dǎo)電性非常良 好的金屬(例如銅或鋁)制成。另一種方法學(xué)在于應(yīng)用包含具有導(dǎo)電能力的組成部分的復(fù) 合材料。因此例如已知了涂層有導(dǎo)電材料的薄膜(DE 199 11 304 Al)。如果將這樣涂層的 薄膜例如施布在電力驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的殼體上，那么作用于該設(shè)備的電磁波可以被屏蔽并且因 此維持了該設(shè)備的功能效率。許多現(xiàn)代化的設(shè)備需要透明的部件，以便確保光電子學(xué)方面的功能。通常將這樣 一種透明的部件構(gòu)造為顯示元件或屏幕，其用作信息接口。對(duì)于這種應(yīng)用情況來說，不可應(yīng) 用上述的進(jìn)一步擴(kuò)展的用于電磁屏蔽的方法，這是因?yàn)樗鼈儾皇峭该鞯?。一個(gè)可能的備選方案在于，透明的部件涂層有透明的且導(dǎo)電的層，例如是 銦-錫-氧化物。然而這種層經(jīng)常對(duì)于電磁輻射具有并不足夠的屏蔽。其原因在于，相對(duì) 于上述的金屬，這種透明層的特定的導(dǎo)電性明顯更差。由銦-錫-氧化物制成的最好的層 達(dá)到IX 10_40hmcm的特定的電阻，而對(duì)于銅的該值為大約1. 7X 10_60hmcm以及對(duì)于鋁的該 值為大約2.6Xl(T60hmCm。透明的氧化物的特定的電阻也大出許多。如果要涂層的部件由 塑料制成而不是由玻璃制成，那么這種區(qū)別還會(huì)更大。在這種情況下，由于在涂層過程期間 的向上限定的溫度，而在應(yīng)用銦-錫-氧化物的情況下達(dá)到僅僅大約5X 10-40hmcm。所謂的IMI (絕緣體_金屬-絕緣體)-層系統(tǒng)在特定電阻方面提供了改進(jìn)。在這 種層系統(tǒng)中，電磁屏蔽幾乎僅僅由置入在兩個(gè)絕緣體層之間的薄的金屬層所引起。大多將 銀或銀合金應(yīng)用為金屬，在一些情況下也應(yīng)用金。來自IMI-層系統(tǒng)的絕緣體層可以由不同的材料制成。進(jìn)一步擴(kuò)展的是銦氧化物， 摻雜有10%的錫氧化物(也稱為ΙΤ0)。也已知了應(yīng)用如錫氧化物、鋅氧化物或鈦氧化物等 材料。當(dāng)應(yīng)用IMI-層系統(tǒng)時(shí)困難之一在于該層系統(tǒng)的受限制的光譜透射范圍。通常人們嘗 試使各個(gè)層的層厚度和層性能彼此協(xié)調(diào)，從而達(dá)到在可見的光譜范圍中、也就是說在380nm到780nm之間的光線的波長(zhǎng)范圍中的高透射。在PET薄膜上的ITO-銀-ITO結(jié)構(gòu)的典型的 IMI-層系統(tǒng)當(dāng)光線波長(zhǎng)為550nm時(shí)達(dá)到了超過80%的透射(包括薄膜在內(nèi)的總透射)。在 此，對(duì)于ITO-層的層厚度的典型值處于30nm到40nm之間。然而，在可見的光譜范圍的邊 緣處的透射值大大下降。例如，上述的典型的層系統(tǒng)ITO-銀-ITO當(dāng)光線波長(zhǎng)為400nm時(shí) 顯示為僅僅還有60%的透射。這種層系統(tǒng)的另一缺點(diǎn)在于，即銀隨著時(shí)間流逝擴(kuò)散到相鄰的層中或甚至在薄膜 襯底中，由此，層系統(tǒng)的透明性以及進(jìn)而其功能性都受到不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提出一種透明塑料薄膜，包括層系統(tǒng)以用于屏 蔽電磁波，本發(fā)明還提出了一種用于制造這種塑料薄膜的方法，利用該塑料薄膜和該方法 克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。尤其是，塑料薄膜應(yīng)該具有在總的可見光譜范圍中長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的 高的透明性，以及層系統(tǒng)應(yīng)該具有在薄膜襯底上的高的附著強(qiáng)度。該技術(shù)問題通過具有根據(jù)權(quán)利要求1和16所述特征的內(nèi)容來解決。本發(fā)明的其 它的有利的設(shè)計(jì)方案由從屬權(quán)利要求中得出。根據(jù)本發(fā)明的用于屏蔽電磁波的透明塑料薄膜包括透明的薄膜襯底和層系統(tǒng)，該 層系統(tǒng)具有至少一個(gè)銀層，該塑料薄膜以及根據(jù)本發(fā)明的用于制造這樣一種塑料薄膜的方 法的特征在于，將銀層置入兩個(gè)鈮氧化物層之間。根據(jù)本發(fā)明的含義，銀層在此應(yīng)理解為這 樣一種層，其銀成分高于50%。銀層因此既可以是純粹的銀層、具有摻雜成份的銀層或者也 可以是銀合金。當(dāng)設(shè)定銀層的厚度時(shí)需要注意兩個(gè)對(duì)立的方面。對(duì)于高的透明性可能有利的是當(dāng) 銀層盡可能薄時(shí)。因此，銀層應(yīng)該不厚于20nm。而相反地，對(duì)于銀層的高的導(dǎo)電性和進(jìn)而 對(duì)于相對(duì)于電磁波的良好的屏蔽性能，有利的是厚的銀層。因此，銀層應(yīng)該不薄于5nm。一 方面針對(duì)于高的透明性和另一方面針對(duì)于良好的導(dǎo)電性之間的良好折衷方案在從8nm至 15nm的層厚度范圍中實(shí)現(xiàn)。在總的層系統(tǒng)的透明性的方面也限制了鈮氧化物層的層厚度。鈮氧化物層因此不 應(yīng)該厚于50nm。當(dāng)鈮氧化物層在從40nm加/減IOnm的層厚度范圍中時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了在透明 性方面的突出的性能。當(dāng)銀層被置入在兩個(gè)鈮氧化物層之間時(shí)可能會(huì)看到兩個(gè)另外的優(yōu)點(diǎn)。因此，鈮氧 化物層具有不僅相對(duì)于塑料薄膜而且也相對(duì)于銀層的高的附著強(qiáng)度，由此獲得了層系統(tǒng)的 高的穩(wěn)定性。此外，鈮氧化物層防止了顆粒從銀層擴(kuò)散。由此可以確保層系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn) 定的透明性。在一個(gè)實(shí)施方式中，以亞化學(xué)計(jì)量方式在面向銀層的側(cè)上構(gòu)造鈮氧化物層。在鈮 氧化物層的這種亞化學(xué)計(jì)量的區(qū)域中的氧的缺乏限制了鄰接于鈮氧化物層的銀顆粒的氧 化。銀顆粒的氧化會(huì)對(duì)銀層的透明性和導(dǎo)電性都產(chǎn)生不利的影響并且可以由亞化學(xué)計(jì)量的 鈮氧化物層區(qū)域的構(gòu)成所抑制。鈮氧化物層因此可以基于化學(xué)計(jì)量而構(gòu)造為梯度層，從而使鈮氧化物層在銀層側(cè) 上以亞化學(xué)計(jì)量方式構(gòu)造并且在另一側(cè)以化學(xué)計(jì)量方式構(gòu)造。從亞化學(xué)計(jì)量的區(qū)域朝向 化學(xué)計(jì)量的區(qū)域的過渡部在此可以連續(xù)地或但也可以逐級(jí)地實(shí)現(xiàn)。備選地，鈮氧化物層可以由兩個(gè)分層組成，其中鄰接于銀層，亞化學(xué)計(jì)量的鈮氧化物分層和與其連接的化學(xué)計(jì)量 的鈮氧化物層被沉積。鈮氧化物層的化學(xué)計(jì)量的區(qū)域或化學(xué)計(jì)量的分層例如可以構(gòu)造為 Nb205。對(duì)于鈮氧化物層的亞化學(xué)計(jì)量的區(qū)域或者對(duì)于亞化學(xué)計(jì)量的鈮氧化物分層來說，直 至5nm的層厚度是合適的。有利地，層厚度處于2nm至3nm的范圍中。對(duì)于銀層和鈮氧化物層的沉積來說合適的是濺射方法，這特別地是因?yàn)槔眠@種 方法也可以將非常薄的亞化學(xué)計(jì)量的鈮氧化物層區(qū)域或鈮氧化物分層精確地以非常小的 層厚度公差來沉積。因此在另一個(gè)實(shí)施方式中，鈮氧化物層的亞化學(xué)計(jì)量的分層或亞化學(xué) 計(jì)量的層區(qū)域的沉積通過以下方法來實(shí)現(xiàn)，即借助于磁控管，不反應(yīng)地、也就是說無需向真 空室中單獨(dú)供氧地對(duì)陶瓷靶(Target)(例如亞化學(xué)計(jì)量的鈮氧化物-靶，特別是具有Nb2O4, 9的成分)進(jìn)行濺射(zerstaeubt)。


下面參照一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說明。圖中示出圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的透明塑料薄膜；圖2以圖表示出來自圖1的根據(jù)本發(fā)明的透明塑料薄膜的透射光譜；圖3示意性地示出了備選的根據(jù)本發(fā)明的透明塑料薄膜。
具體實(shí)施例方式在圖1中示意性地示出了用于屏蔽電磁波的透明塑料薄膜11。在75μπι厚的、由 PET制成的薄膜襯底12上首先沉積了鈮氧化物層13。鈮氧化物層13由兩個(gè)分層組成，一個(gè) 分層是鄰接于薄膜襯底12的、30nm厚的、由Nb2O5制成的化學(xué)計(jì)量的鈮氧化物分層14，另一 個(gè)是在其上沉積的、僅僅3nm厚的、由Nb20x(X < 5)制成的亞化學(xué)計(jì)量的鈮氧化物分層15。 12nm厚的銀層16位于鈮氧化物層13上，另一個(gè)鈮氧化物層17鄰接于該銀層。鈮氧化物 層17也具有僅僅3nm厚的、由Nb2Ox (X < 5)制成的亞化學(xué)計(jì)量的鈮氧化物分層18以及在 其上沉積的、30nm厚的、由Nb2O5制成的化學(xué)計(jì)量的鈮氧化物分層19。所有的層和分層都借 助于磁控管_濺射方法來沉積。塑料薄膜11的特征在于各個(gè)層和分層的高的附著強(qiáng)度并且特征還在于在可見的 區(qū)域中的高的透明性。在圖2中以圖表在波長(zhǎng)范圍上示出了塑料薄膜11的透射。由圖2 中可看出，即塑料薄膜11的最大達(dá)到的透射明顯處于80%之上。此外可看出，即在總的可 見的光譜范圍上，也就是說在380nm到780nm的波長(zhǎng)范圍中，可以維持高于70%的透射。用 于比較未涂層的PET-薄膜襯底12的透射為在可見的光譜范圍之上的88%。圖3示出了用于屏蔽電磁波的透明塑料薄膜31的一個(gè)備選的實(shí)施方式。塑料薄 膜31包括一個(gè)75 μ m厚的、由PET制成的薄膜襯底32和兩個(gè)40nm厚的鈮氧化物層33和 37，在這兩個(gè)鈮氧化物層之間置入了 12nm厚的銀層36。鈮氧化物層33和37如此構(gòu)造為 梯度層，使得該鈮氧化物層在朝向銀層36的側(cè)上構(gòu)造為亞化學(xué)計(jì)量的層Nb2Ox(X < 5)和在 背對(duì)銀層36的側(cè)上構(gòu)造為化學(xué)計(jì)量的層Nb205。在此，化學(xué)計(jì)量梯度鄰接于銀層36在5nm 的層厚度之內(nèi)連續(xù)地從亞化學(xué)計(jì)量的成分改變到完全化學(xué)計(jì)量的成分。在此也借助于磁控 管_濺射方法來對(duì)所有的層進(jìn)行了沉積。
權(quán)利要求
一種用于屏蔽電磁波的透明塑料薄膜，包括透明的薄膜襯底和層系統(tǒng)，所述層系統(tǒng)具有至少一個(gè)銀層，其特征在于，將所述銀層置入在兩個(gè)鈮氧化物層之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料薄膜，其特征在于，以亞化學(xué)計(jì)量方式在面向所述銀層 的側(cè)上構(gòu)造所述兩個(gè)鈮氧化物層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的塑料薄膜，其特征在于，以化學(xué)計(jì)量方式在背對(duì)所述銀層 的側(cè)上構(gòu)造所述兩個(gè)鈮氧化物層。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的塑料薄膜，其特征在于，所述兩個(gè)鈮氧化物層分 別由兩個(gè)分層組成，其中分別地，以亞化學(xué)計(jì)量方式構(gòu)造分層的面向所述銀層的側(cè)，以及以 化學(xué)計(jì)量方式構(gòu)造背對(duì)所述銀層的側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4中任一項(xiàng)所述的塑料薄膜，其特征在于，鈮氧化物層或鈮氧化物 分層的化學(xué)計(jì)量的區(qū)域構(gòu)造為Nb205。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的塑料薄膜，其特征在于，所述兩個(gè)鈮氧化物層如 此具有梯度，使得構(gòu)造從亞化學(xué)計(jì)量的層區(qū)域向化學(xué)計(jì)量的層區(qū)域的過渡部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的塑料薄膜，其特征在于，連續(xù)構(gòu)造所述過渡部。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的塑料薄膜，其特征在于，逐級(jí)地構(gòu)造所述過渡部。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的塑料薄膜，其特征在于，所述銀層構(gòu)造為具有 5nm至20nm的厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的塑料薄膜，其特征在于，所述銀層構(gòu)造為具有8nm至15nm的厚度。
11.根據(jù)權(quán)利要求2至10中任一項(xiàng)所述的塑料薄膜，其特征在于，鈮氧化物層的所述亞 化學(xué)計(jì)量的區(qū)域或者以亞化學(xué)計(jì)量方式構(gòu)造的鈮氧化物分層構(gòu)造為具有直至5nm的厚度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的塑料薄膜，其特征在于，鈮氧化物層的所述亞化學(xué)計(jì)量的 區(qū)域或者以亞化學(xué)計(jì)量方式構(gòu)造的鈮氧化物分層構(gòu)造為具有2nm至3nm的厚度。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的塑料薄膜，其特征在于，所述兩個(gè)鈮氧化物層構(gòu) 造為具有直至50nm的厚度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的塑料薄膜，其特征在于，所述兩個(gè)鈮氧化物層構(gòu)造為具有 30nm至50nm的厚度。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的塑料薄膜，其特征在于，通過濺射來沉積所述銀 層和所述鈮氧化物層。
16.一種用于制造適合于屏蔽電磁波的透明塑料薄膜的方法，所述塑料薄膜包括透 明的薄膜襯底和層系統(tǒng)，所述層系統(tǒng)具有至少一個(gè)銀層，其特征在于，在兩個(gè)鈮氧化物層之 間沉積所述銀層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，以亞化學(xué)計(jì)量方式在面向所述銀層的 側(cè)上構(gòu)造所述兩個(gè)鈮氧化物層。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征在于，以化學(xué)計(jì)量方式在背對(duì)所述銀層 的側(cè)上構(gòu)造所述兩個(gè)鈮氧化物層。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述兩個(gè)鈮氧化物層分 別沉積在兩個(gè)分層中，其中分別地，以亞化學(xué)計(jì)量方式構(gòu)造分層的面向所述銀層的側(cè)，以及 以化學(xué)計(jì)量方式構(gòu)造背對(duì)所述銀層的側(cè)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，鈮氧化物層或鈮氧化物 分層的化學(xué)計(jì)量的區(qū)域構(gòu)造為Nb205。
21.根據(jù)權(quán)利要求17至20中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，如此利用梯度來沉積所 述兩個(gè)鈮氧化物層，使得構(gòu)造從亞化學(xué)計(jì)量的層區(qū)域向化學(xué)計(jì)量的層區(qū)域的過渡部。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述銀層構(gòu)造為具有5nm至 20nm的厚度。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述銀層構(gòu)造為具有Snm至15nm的厚度。
24.根據(jù)權(quán)利要求17至23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，鈮氧化物層的所述亞化 學(xué)計(jì)量的區(qū)域或者以亞化學(xué)計(jì)量方式構(gòu)造的鈮氧化物分層構(gòu)造為具有直至5nm的厚度。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，鈮氧化物層的所述亞化學(xué)計(jì)量的區(qū)域 或者以亞化學(xué)計(jì)量方式構(gòu)造的鈮氧化物分層構(gòu)造為具有2nm至3nm的厚度。
26.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述兩個(gè)鈮氧化物層構(gòu)造為 具有直至50nm的厚度。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述兩個(gè)鈮氧化物層構(gòu)造為具有30nm 至50nm的厚度。
28.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過濺射來沉積所述銀層和 所述鈮氧化物層。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，為了沉積鈮氧化物層的亞化學(xué)計(jì)量的 層區(qū)域或者亞化學(xué)計(jì)量的分層，借助于磁控管無需供氧地對(duì)陶瓷靶進(jìn)行濺射。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于屏蔽電磁波的透明塑料薄膜，包括透明的薄膜襯底和層系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有至少一個(gè)銀層，本發(fā)明還涉及一種用于制造這種塑料薄膜的方法，其中將銀層置入在兩個(gè)鈮氧化物層之間。
文檔編號(hào)H05K9/00GK101904232SQ200880122515
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2008年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者J·法爾泰克, M·法蘭, N·希勒, S·岡瑟, T·沃格特, W·肖恩伯格 申請(qǐng)人:弗勞恩霍弗實(shí)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)