DE3786063T2 - Bedampfen von fluessigen monomeren. - Google Patents

Bedampfen von fluessigen monomeren.

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DE3786063T2 DE8787904345T DE3786063T DE3786063T2 DE 3786063 T2 DE3786063 T2 DE 3786063T2 DE 8787904345 T DE8787904345 T DE 8787904345T DE 3786063 T DE3786063 T DE 3786063T DE 3786063 T2 DE3786063 T2 DE 3786063T2
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Description

    Das Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen eines flüssigen Films auf ein Substrat, insbesondere ein Verfahren zum Auftragen eines Monomerfilms auf ein Substrat. Ein derartiger Film kann zum Bilden einer polymeren Schicht auf dem Substrat polymerisiert oder vernetzt werden.
  • Querverweise
  • Die Erfindung bezieht sich auf die folgenden, zum Teil anhängigen, oftmals herabgezogenen US-Patentanmeldungen und Patente: Serial Nr. 620 647, am 14. Juni 1984 mit dem Titel "Miniaturisierter monolitischer Vielschichtkondensator sowie Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen" angemeldet; Patent Nr. 4 499 520, am 12. Februar 1985 mit dem Titel "Kondensator mit polyfunktionellem Acrylatpolymer-aufweisendem Dielektrikum und Herstellungsverfahren" erteilt; Patent Nr. 4 490 774, am 25. Dezember 1984 mit dem Titel "Kondensatoren mit polyfunktionellen Acrylatpolymeren als Dielektrika" erteilt; Patent Nr. 4 533 710, am 6. August 1985 mit dem Titel "1,2-Alkandiol-Diacrylatmonomere und Polymere von diesen zur Verwendung als Kondensatordielektrikum" erteilt; Patent Nr. 4 513 349, am 23. April 1985 mit dem Titel "Acrylat-enthaltende Mischestermonomere und Polymere von diesen zur Verwendung als Kondensatordielektrikum" erteilt; Patent Nr. 4 515 931, am 7. Mai 1985 mit dem Titel "Polyfunktionelle Acrylatmonomere und Polymere von diesen zur Verwendung als Kondensatordielektrikum" erteilt; Patent Nr. 4 586 111, am 29. April 1986 mit dem Titel "Kondensator mit einem Dielektrikum, das ein Polymerisat eines Polyacrylatpolyetherprepolymers aufweist" erteilt; Serial Nr. 668 918, am 6. November 1984 mit dem Titel "Zerstäubungsvorrichtung für die Evaporisation" angemeldet, und Serial Nr. 692 746, am 18. Januar 1985 mit dem Titel "Monomerzerstäuber für die Evaporisation" angemeldet; wodurch hiermit alle durch Literaturhinweise eingebracht sind.
  • Hintergrund und Gegenstand der Erfindung
  • In zahlreichen Industriezweigen ist es notwendig, dünne Beschichtungen von polymeren Materialien auf bestimmte Substrate aufzubringen. Ein derartiges Gewerbe ist die Elektronikindustrie, insbesondere die Bereiche, die mit der Herstellung von polymeren monolitischen Kondensatoren befaßt sind. Andere Industriezweige, die von der Herstellung von dünnen polymeren Beschichtungen auf verschiedenen Substraten abhängig sind, umfassen Magnetbandhersteller und Hersteller von Verpackungsfolien.
  • Kondensatoren werden in einer großen Vielzahl von elektrischen Schaltungen, beispielsweise in relativ hochspannigen Wechselstromnetzen (wie etwa die weit verbreiteten 110-Volt-Netze) und in relativ niedrigspannigen (z.B. unter 50 Volt) Gleichstromnetzen verwendet, die in gedruckten Schaltungen und dergleichen oftmals Verwendung finden. Wichtige Faktoren, die bei der Herstellung derartiger Kondensatoren beachtet werden müssen, sind der volumetrische Wirkungsgrad, die Betriebstemperatur, der Verlustfaktor, insbesondere in Wechselstromnetzen sowie das Versagensverhalten.
  • Die Entwicklung von elektronischen Vorrichtungen und Schaltungen in verkleinerter Größe hat zu einem Bedarf an bedeutend kleineren Kondensatoren geführt, die einen erhöhten volumetrischen Wirkungsgrad oder eine erhöhte Kapazität pro Einheitsvolumen aufweisen. Bei derartigen Anwendungen findet der polymermonolitische Kondensator Verwendung.
  • Bei einem monolitischen Kondensator sind die Elektrodenschichten mit dem Dielektrikum zu einer Einheitsstruktur verbunden, im Gegensatz zu beisspielsweise einem Schichtkondensator, in dem selbsttragende Folien in die Kondensatorform gerollt oder gewickelt werden. Ein miniaturisierter Kondensator weist sehr kleine Abmessungen auf, um für Mikroschaltungen geeignet zu sein. Eine kleine Gesamtgröße könnte eine geringe Kapazität von geringem praktischem Wert zur Folge haben, wobei die Dicke der zwischenliegenden dielektrischen Schicht die Kapazität zwischen benachbarten Elektroden invers beeinf lußt und die Anzahl der Elektrodenpaare sowie die dielektrische Konstante des Dielektrikums unmittelbar die Kapazität beeinflussen. Gemäß den theoretischen Kondensatorgrundlagen hat daher ein Kondensator mit sehr dünnen dielektrischen Schichten und vielen Elektrodenpaaren oder ein bestimmter Kondensator mit einem Dielektrikum mit einer hohen dielektrischen Konstante eine hohe tatsächliche Kapazität, obwohl er eine Miniaturgröße aufweist, wobei die wirksame Fläche der Elektroden ziemlich klein ist.
  • Ein derartiger polymerer monolitischer Vielschichtkondensator ist in der oben angeführten Anmeldung Serial Nr. 620 647 beschrieben. Dieser Kondensator weist einen kapazitiv wirksamen Bereich und zwei elektrodenverbindende Bereiche auf, wobei jeder von dem wirksamen Bereich durch einen angeschrägten Bereich getrennt ist. Der Kondensator weist eine erste und eine zweite Vielzahl von sich überlappenden Elektrodenschichten auf, wobei jede Schicht von jeder Vielzahl einen wirksamen Bereich aufweist, der sich durch den kapazitiv wirksamen Bereich des Kondensators erstreckt und zu diesem beiträgt, der mit den wirksamen Bereichen aller anderen Schichten gestapelt und von diesen mit Abstand versehen ist. Die Elektrodenschichten sind randlich elektrisch leitend übereinandergeschichtet verbunden und jede Schicht weist zwischen ihrem wirksamen Bereich und ihrem Rand einen angeschrägten Abschnitt auf, der zu einem angeschrägten Bereich des Kondensators beiträgt. Eine dielektrische Beschichtung grenzt an jedes benachbarte Elektrodenpaar und befindet sich zwischen diesen. Die dielektrische Beschichtung weist eine im wesentlichen gleichbleibende Dicke in dem kapazitiv wirksamen Bereich auf und verjüngt sich in den angeschrägten Bereichen auf eine Null-Dicke.
  • Der volumetrische Wirkungsgrad eines Kondensators, einschließlich des oben beschriebenen monolitischen Vielschichtkondensators, wird im allgemeinen in Kapazität pro Volumeneinheit gemessen. Generell ist eine hohe Effektivität erwünscht, wobei mindestens Werte von etwa einem Zehntel (0,1) uF pro mm³ für eine mit 50 Volt Gleichstrom betriebene Einheit bevorzugt ist.
  • Wie oben angeführt ist der volumetrische Wirkungsgrad des Kondensators durch eine Reduzierung der Dicke der dielektrischen Schicht und/oder durch eine Erhöhung der Elektrodenpaaranzahl steigerbar, wobei beide Möglichkeiten in Abhängigkeit von dem Kondensatortyp und von seiner letztendlichen Verwendung begrenzt sind.
  • Aus dem Vorangegangenen wird deutlich, daß zum Erzielen der Ergebnisse, die im Zusammenhang mit der obengenannten Anmeldung Serial Nr. 620 647 angestrebt sind, ein Verfahren zum Auftragen einer dünnen, gleichmäßigen monomeren Schicht auf dem gewünschten Substrat unbedingt notwendig ist. Bislang war den Fachleuten bekannt, daß monomere Schichten auf Substraten auftragbar sind. Beispielsweise beziehen sich das US-Patent Nr. 3 547 683 und die entsprechende englische Anmeldung Nr. 1 168 641 auf die Dampfauftragung eines polymerisierbaren oder vernetzbaren Materials, das bei Normaltemperatur- und Normaldruckverhältnissen einen Dampfdruck von weniger als 1,33 x 10² Pa (1 Torr) aufweist. Es erscheint, daß das in derartigen Patenten verfolgte Konzept darauf beruht, daß lediglich ein aufgeheizter Behälter des Materials das gewünschte polymerisierbare oder vernetzbare Material verdampft. Bei einem derartigen Ansatz ist von Nachteil, daß durch Belassen eines polymerisierbaren oder vernetzbaren Materials bei erhöhten Temperaturen über eine gewisse Zeitspanne eine Zersetzung und/oder eine Polymerisation des Materials innerhalb des Behälters möglich ist, wobei beides nicht erwünscht ist.
  • Die US-Patente Nr. 4 121 537 und 4 207 836 befassen sich beide mit der Dampfauftragung einer Schicht einer Verbindung, die zwei oder mehr Elemente, wie etwa Se, Te oder As, enthält durch Entspannungsverdampfung, etwa durch stückweises Eintropfen von Rohmaterial in ein auf eine hohe Temperatur aufgeheiztes Schif fchen, wobei die einzelnen Dosen innerhalb einer kurzen Zeit verdampft werden. In diesen Patenten wird demnach der Ansatz einer Verwendung von Entspannungsverdampfung im Zusammenhang mit monomeren Materialien, wie in der vorliegenden Erfindung verwendet, nicht gelehrt. Wie in den Patenten gelehrt, taucht bei einem derartigen Ansatz ein Problem auf, da durch Verdampfen eines jeden Tropfens naturgemäß ein Dampfschwall produziert wird, dem eine kurz Zeitspanne folgt, während der kein Dampf vorhanden ist. Unter derartigen Bedingungen ist es schwierig, eine gleichmäßige Materialschicht auf dem gewünschten Substrat aufzutragen. Das Vorangegangene trifft insbesondere dann zu, wenn die Dampfquelle und das Substrat sich gegeneinander bewegen.
  • Das US-Patent Nr. 4 153 925 befaßt sich allgemein mit der Verwendung einer Elektronenbeschießung oder einer ultravioletten Bestrahlung eines organischen Monomers, um eine dielektrische Schicht zu erstellen. Es ist jedoch keine bestimmte Lehre bezüglich des Verfahrens vorhanden, durch welches das Monomer auf das gewünschte Substrat aufgebracht wird. Gleichfalls behandeln die US- Patente Nr. 4 277 516, Nr. 4 301 765 und Nr. 4 378 382 die Polymerisation von Monomeren durch Glühen, ohne einen bestimmten Hinweis zu enthalten, wie eine gewünschte gleichmäßige monomere Schicht zu erstellen ist. Es wird angenommen, daß die Monomere, die durch Glühen polymerisiert sind und auf die sich diese Patente beziehen, Monomere sind, die typischerweise bei Standardtemperatur- und Druckbedingungen als Gas vorliegen und daher nicht dieselben Probleme wie Monomere aufwerfen, die typischerweise als Flüssigkeiten verwendet werden.
  • Es besteht daher besonders im Hinblick auf das in der obengenannten Anmeldung Serial Nr. 620 647 offenbarte Verfahren die Notwendigkeit, ein Verfahren zu schaffen, mit dem polymerisierbare und/oder vernetzbare Materialien in einer kontrollierbaren Art und Weise gleichmäßig auf einem bestimmten Substrat aufgetragen werden können, so daß diese Materialien anschließend ausgehärtet werden können, um eine erwünschte Polymerschicht auf dem Substrat zu bilden. Allgemeiner ausgedrückt besteht die Notwendigkeit, eine Verfahren zu schaffen, mit dem Materialien schnell und gleichmäßig auf einem bestimmten Substrat aufgetragen werden können.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Allgemein betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Auftragen einer Materialschicht auf ein Substrat, wobei das Material polymerisierbar und/oder vernetzbar und am Siedepunkt oder unterhalb seines Siedepunktes chemisch unstabil ist, wobei das Verfahren vorsieht, daß ein kontinuierlicher Flüssigkeitszufluß des Materials bei einer Temperatur sowohl unterhalb der Zersetzungstemperatur als auch unterhalb der Polymerisationstemperatur des Materials zugeführt wird und daß der Flüssigkeitszufluß kontinuierlich in einen kontinuierlichen Strom zerstäubter Tröpfchen zerstäubt wird, daß das Material durch kontinuierliches In- Kontakt-Bringen von Materialtröpfchen mit einer erhitzten Oberfläche schnell verdampft wird, die bei einer Temperatur am Siedepunkt oder oberhalb des Siedepunktes des Materials, jedoch unterhalb der Temperatur gehalten wird, bei der die Tröpfchen vor einem Verdampfen einer Pyrolyse unterworfen sind; daß zumindest ein Teilbereich des Substrats bei einer Temperatur gehalten wird, die sich unterhalb des Materialsiedepunktes und in einem Bereich befindet, der einen geringeren Druck als das verdampfte Material aufweist, so daß eine zwangsläufige Zuführung von verdampftem Material zu dem Substrat hin vorgesehen ist; und daß der Zustrom des verdampften Materials zu dem Substrat in einer vorbestimmten Art und Weise gelenkt wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Auftragen einer Materialschicht auf ein Substrat, wobei das Material polymerisierbar und/oder vernetzbar ist, welches vorsieht, daß ein kontinuierlicher Flüssigkeitszufluß des Materials bei einer Temperatur sowohl unterhalb der Zersetzungstemperatur als auch unterhalb der Polymerisationstemperatur des Materials, falls vorhanden, zugeführt wird; und daß der Flüssigkeitszufluß kontinuierlich in einen kontinuierlichen Strom flüssiger Tröpfchen mit einer Partikelgröße von etwa 1 bis etwa 50 um zerstäubt wird; daß die Flüssigkeitströpfchen durch In-Kontakt-Bringen mit einer erhitzten Oberfläche kontinuierlich verdampfen, die bei einer Temperatur am Siedepunkt oder oberhalb des Siedepunktes des Materials, jedoch unterhalb der Temperatur, bei der die Tröpchen vor einem Verdampfen einer Pyrolyse unterworfen sind, gehalten wird; daß zumindest ein Teilbereich des Substrats bei einer Temperatur gehalten wird, die sich unterhalb des Materialsiedepunktes und in einem Bereich befindet, der einen geringeren Druck als das verdampfte Material aufweist, so daß eine zwangsweise Zuführung von verdampftem Material zu dem Substrat hin vorgesehen ist; und daß der Zustrom des verdampften Materials zu dem Substrat hin in einer vorbestimmten Art und Weise gelenkt wird.
  • Aus dem Vorangegangenen sollte ebenfalls ersichtlich sein, daß, wenn das Material durch Vorsehen des zusätzlichen Schrittes einer Materialpolymerisierung oder Materialvernetzung auf dem Substrat das Material polymerisierbar und/oder vernetzbar ist, ebenfalls ein Verfahren zum Auftragen einer polymeren Beschichtung auf wenigstens einen Teilbereich des gewünschten Substrats betrifft.
  • Kurze Figurenbeschreibung
  • Fig. 1 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht einer für das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendbaren Vorrichtung;
  • Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt eines Bereiches der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung, die das geschaffene Phänomen im Betrieb zeigt;
  • Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf den in Figur 2 gezeigten Bereich, wobei ein Teil geschnitten dargestellt ist;
  • Fig. 4 ist zu Figur 3 ähnlich, zeigt aber die Tröpfchendispersion, die aus dem Betreiben der Vorrichtung resultiert;
  • Fig. 5 zeigt eine schematische, zum Teil geschnittene Vorrichtung, die einen Zerstäuber, der zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendbar ist; und
  • Fig. 6 zeigt ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zum Herstellen von polymeren monolitischen Kondensatoren, die das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet.
  • Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
  • Wie diskutiert betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Auftragen eines gleichmäßigen Films eines polymerisierbaren und/oder vernetzbaren Materials auf ein Substrat. Das polymerisierte und/oder vernetzte Material wird im folgenden als Monomer oder monomeres Material bezeichnet. Das Material kann jedoch, wie unten detailliert beschrieben, von polymerer Beschaffenheit sein.
  • Die für die vorliegende Erfindung verwendbaren Monomere schließen alle diejenigen Materialien ein, die in den oben diskutierten Querverweisen offenbart sind, die insbesondere hiermit durch Bezug eingearbeitet sind.
  • Darüber hinaus sind andere zur Ausübung der vorliegenden Erfindung verwendbaren monomere Materialien eingeschlossen, die im US-A-3 547 683 diskutiert sind, die Polymere von geringer Molekülmasse des Additionstyps, natürliche Öle, Silikon, Kondensationspolymere und andere Monomere und Materialien, die eine Nicht-Sättigung aufweisen, die polymerisierbar oder vernetzbar sind, wobei eine Beschränkung allein auf diese nicht gegeben ist.
  • Unter dem Gesichtspunkt der Funktionsfähigkeit des vorliegenden Verfahrens sollte jedes verwendete Monomer entweder eine Flüssigkeit bei Raumtemperatur oder bei einer erhöhten Temperatur in eine Flüssigkeit überführbar sein, ohne dabei einer wesentlichen Zersetzung oder Polymerisation unterworfen zu sein. Weiterhin sollten die monomeren Materialien einen Dampfdruck bei Standardtemperatur von weniger als etwa 1,33 x 10² Pa (1 Torr) und vorzugsweise weniger als etwa 0,13 Pa (10&supmin;³ Torr) aufweisen. Es sei ebenfalls erwähnt, daß Monomere, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, solche Monomere einschließen, die, obwohl sie selbst bei Raumtemperatur nicht flüssig sind, in anderen geeigneten Lösungen lösbar sind, um eine azeotropische Lösung zu bilden.
  • Die für eine Benutzung in der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugten monomeren Materialien sind die Polyacrylatpolyetherprepolymere, die in dem querverwiesenen am 29. April 1986 erteilten US-Patent Nr. 4 586 111 offenbart sind.
  • Allgemein sind die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Monomere dadurch charakterisiert, daß sie bei Temperaturen am Siedepunkt oder sogar unterhalb ihres Siedepunktes chemisch unstabil sind. Der Ausdruck "chemisch unstabil" wird hier benutzt, um jede Art einer chemischen Instabilität zu bezeichnen, die eine Oxidation oder andere chemische Zerlegungen der Monomere sowie die Bildung von Polymeren oder Oligomeren einschließt, aber nicht auf diese beschränkt ist.
  • Wie oben angedeutet, betrifft der erste Schritt des Verfahrens der vorliegenden Erfindung das kontinuierliche Heranführen von Monomertröpfchen. Derartige Tröpfchen können durch kontinuierliches Zuführen von einem flüssigen Monomerstrom und durch kontinuierliches Zerstäuben des Monomers in einen kontinuierlichen Tröpfchenstrom, der vorzugsweise gleichförmige, flüssige Tröpfchen mit einer Partikelgröße von etwa 1 bis etwa 50 m aufweist, hergestellt werden. Typischerweise wird die Partikelgröße der flüssigen Tröpfchen etwa 1 bis etwa 20 um aufweisen und sich im allgemeinen um einen Partikelbereich mit einer Partikelgröße von etwa 5 bis etwa 10 um gruppieren.
  • Obwohl im allgemeinen die in dem vorliegenden Verfahren zerstäubten Tröpfchen innerhalb des Größenbereichs von etwa 1 bis etwa 50 um liegen, ist es theoretisch am besten, die kleinstmögliche Partikelgröße zu verwenden. Vorteilhafterweise sind daher Partikel mit einer Größe von weniger als 1 um in der vorliegenden Erfindung verwendbar. Es ist unter einem praktischen Gesichtspunkt gewöhnlich jedoch nicht möglich, die Monomere in eine derart feine Partikelgröße zu zerstäuben, so daß andere Gesichtspunkte herangezogen werden müssen, um die größte zu akzeptierende Partikelgröße zu bestimmen.
  • Die Diskussion der größten, in irgendeinem bestimmten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendeten Partikelgröße ist natürlich dahingehend zu verstehen, daß die tatsächlich verwendeten Tröpfchen eine Partikelgrößenverteilung aufweisen, deren Maximum erheblich unterhalb der größten Partikelgröße liegt. In einem typischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung liegt daher die verwendete Partikelgröße beispielsweise in einem Bereich von etwa 1 bis etwa 20 'im, wobei das Verteilungsmaximum etwa bei 10 um liegt. Es ist zu verstehen, daß die "Partikelgröße" eines Partikels, wie hier benutzt den Durchmesser des Partikels bezeichnet.
  • Es sollte verstanden sein, daß ein grundlegendes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, daß die Verdampfung der Monomerpartikel von der erhitzten Oberfläche in einer Weise erfolgt, daß sich keine Flüssigkeit auf dem Substrat ansammelt. Um daher einen kontinuierlichen Zustrom von Monomerdampf durch die Verdampfung von Monomertröpfchen von der erhitzten Oberfläche zu erhalten, muß die Größe der Monomertröpfchen typischerweise so gestaltet sein, daß die Verdampfung der mit jedem Tröpfchen auf getragenen Monomere sich innerhalb weniger als etwa 50 ms, vorzugsweise innerhalb weniger als 20 ms und insbesondere innerhalb weniger als 10 ms vollzieht. Für die Verdampfung des Monomers wäre es ideal, wenn sich dies in weniger als 1 ms vollzieht. Gewöhnlich legen jedoch praktische Begrenzungen zugrunde, daß die Verdampfung in einem Bereich zwischen etwa 10 bis etwa 20 ms erfolgt. Die tatsächliche zum Verdampfen notwendige Zeitspanne ist neben der Größe der Monomertröpfchen naturgemäß von vielen Bedingungen abhängig. Derartige Bedingungen schließen die Beschaffenheit des Monomers, etwa seinen Dampfdruck unter Standardtemperatur- und Druckbedingungen, den Vakuumgrad, in dem sich die erhitzte Oberfläche befindet, und die Temperatur, auf die die Oberfläche erhitzt ist, ein.
  • Der genaue Mechanismus zum Zerstäuben des flüssigen Monomers ist im allgemeinen nicht entscheidend, so daß irgendeine geeignete Methode Verwendung finden kann. Bei vielen Anwendungen ist es jedoch entscheidend, daß das Verfahren zum Zerstäuben des flüssigen Monomers derart präzise ist, daß im wesentlichen alle Partikel in den gewünschten Größenbereich fallen und daß die Partikel in einem kontinuierlichen, in seiner Beschaffenheit nicht intermittierenden Strom zuführbar sind. Die Notwendigkeit eines kontinuierlichen Zustroms ist offensichtlich, wenn die Tatsache betrachtet wird, daß die typische letztendliche Benutzung der Auftrag einer einheitlichen Polymerschicht, wie z.B. eine dielektrische Beschichtung in einer monolitischen Kondensatorstruktur, ist.
  • Ein geeignetes Verfahren zum Zerstäuben des flüssigen Monomers ist in der querverwiesenen Anmeldung Serial Nr. 668 918 offenbart und eine weitere derartige Methode ist in Serial Nr. 692 746, am 18. Januar 1985 unter dem Titel "Monomerzerstäuber für die Evaporation" angemeldet, offenbart.
  • Wird die aus einer der beiden obengenannten Anmeldungen gelehrte Vorrichtung in der hier beschriebenen Art und Weise verwendet, wird ein kontinuierlich fließender, gleichförmiger Strom von Monomerpartikeln des gewünschten Größenbereichs erzeugt. Jede andere Vorrichtung ist zum Zerstäuben des flüssigen Monomers verwendbar, solange ein gleichförmiger, kontinuierlicher Strom in der gewünschten Partikelgröße erzeugt wird.
  • Bezüglich des Schrittes des Verdampfens der flüssigen Tröpfchen ist wiederum jede geeignete erhitzte Oberfläche verwendbar. Die Temperatur der erhitzten Oberfläche sollte so gewählt sein, daß eine Verdampfung sofort beim Kontakt der Monomertröpfchen mit der Oberfläche einsetzt. Die Temperatur sollte jedoch nicht so hoch sein, daß eine Pyrolyse des Materials verursacht wird, d.h. daß eine Oxidation oder eine andere Zersetzung der Monomerstruktur ausgelöst wird.
  • Bezüglich der physikalischen Gestalt der erhitzten Oberfläche ist jede gewünschte Form verwendbar. In den guerbezogenen Anmeldungen sind verschiedene Strukturen gezeigt. Es ist gewöhnlich wünschenswert, daß die erhitzte Oberfläche in einer Verdampfungskammer, in der die flüssigen Tröpfchen verdampft werden, eingeschlossen ist oder diese tatsächlich bildet. Eine derartige Kammer kann ebenfalls Mittel aufweisen, die den Strom des Monomerdampfes auf ein Substrat lenken. In einem derartigen Ausführungsbeispiel kann die Kammer in Gestalt einer Strömungsleitvorrichtung oder in einer Düse enden, so daß die flüssigen Monomertröpfchen beim Verdampfen einen Innendruck in der Kammer aufbauen, so daß der Monomerdampf aus der Düse oder anderen Strömungsleitvorrichtung in Richtung auf das Substrat hin herausgetrieben wird.
  • Bei der Herstellung von monolitischen Kondensatoren ist das bevorzugte Substrat eine Kupferfolie. Es ist zu berücksichtigen, daß beim Herstellen von monolitischen Kondensatoren die Kupferfolie selbst mit polymeren Materialschichten beschichtet ist, die mit Schichten aus leitendem Material, etwa Aluminium von ungefähr 20 bis 50 nm (200 bis 500 Angström) Dicke, wechsellagert. Ein typisches Substrat würde daher eine Kupferfolie sein, auf der sich wechsellagernde Schichten von polymerem Material, das mit Hilfe des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gebildet ist, und leitenden Aluminiumschichten befinden.
  • Das Substrat selbst sollte sich in einem Bereich befinden, in dem ein tieferer Druck als der durch die Verdampfung der Monomertröpfchen gebildete Druck vorgesehen ist. Bezüglich des Druckes, der beim Herstellen von monolitischen Kondensatoren verwendet wird, liegt der Druck in der Auftragungszone gewöhnlich unter 1,33 x 10³ Pa (10 Torr), vorzugsweise unter 13,3 Pa (10&supmin;¹ Torr) und vorteilhafterweise unter 0,013 Pa (10&supmin;&sup4; Torr) oder ist sogar geringer.
  • Die Filmschicht des auf dem Substrat auf getragenen monomeren Materials kann jede geeignete Dicke aufweisen. Gewöhnlich sollte jedoch die Dicke des aufgetragenen Films derart sein, daß die anschließenden Polymerisations- oder Vernetzungsmittel beim Aushärten des monomeren Materials innerhalb der gesamten Dicke effektiv sind.
  • Bezüglich des Schrittes des Polymerisierens des aufgetragenen Films kann jedes geeignete Verfahren verwendet werden. Daher kann in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Monomers thermische Elektronstrahlung oder ultraviolette Strahlung zur Aushärtung verwendet werden. Ein zum Aushärten besonders geeignetes Verfahren verwendet einen beschleunigten Elektronenstrahl, dessen Energie im allgemeinen bis zu 3,20 x 10&supmin;¹&sup5; J (20 keV) aufweist, wie dies mit Hilfe von herkömmlichen Elektronenbeschleunigern erzielt wird. Die Energie der Bestrahlung und die Zeitspanne, die der monomere Film der Bestrahlung ausgesetzt ist, sollte so gewählt sein, daß das Material in seiner gesamten Dicke polymerisiert oder vernetzt wird. Unter Bezug auf die Zeichnungen und die nachfolgende Beschreibung kann die vorliegende Erfindung in seinen bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter gewürdigt werden.
  • Zwei verschiedene Vorrichtungen sind zum Schnellverdampfen einer Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung entwickelt worden. Die Vorrichtungen werden nun im Detail beschrieben. Es ist zu verstehen, daß diese Vorrichtungen jedoch nicht die einzigen Vorrichtungen darstellen, die zur Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendbar sind. Jede Vorrichtung, die geeignet ist, eine Flüssigkeit auf die geeignete Partikelgröße kontinuierlich zu zerstäuben und die flüssigen Partikel im Kontakt mit einer erhitzten Oberfläche kontinuierlich zu verdampfen, kann vorteilhafterweise für die vorliegende Erfindung verwendet werden.
  • Bezugnehmend auf Fig. 1 ist darin ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 zum Verdampfen einer Flüssigkeit, etwa eines monomeren Harzes, das in einem Reservoir 11 bevorratet ist, und zum Auftragen des erzeugten Dampfes durch Kondensierung auf einem Substrat 12, das zum Vorbeibewegen an der Vorrichtung 10 angeordnet ist, abgebildet. Es ist zu verstehen, daß sowohl die Vorrichtung 10 und das Substrat 11 in einer Niedrigvakuumumgebung gehalten sind. Zweck des Dampfauftragens ist es, eine gleichmäßige, sehr dünne - 1 um oder geringer messende - Beschichtung des flüssigen Materials auf dem Substrat 12 aufzutragen.
  • Die Vorrichtung beeinhaltet eine Verdampfungskammer 13, die in geringem Abstand zu dem Substrat 12 eine Düsenöffnung 14 zum Austreten des verdampften Materials aufweist. Die Kammer 13 schließt eine durch einen Motor 16 angetriebene Rotationsscheibe 15 ein, die durch Zentrifugalkraft zerstäubte Flüssigkeitströpfchen gegen ein Heizband 17 schleudert, das eine die Scheibe 15 umgebende Heizoberfläche 18 bildet. Die winzigen Tröpfchen werden beim Kontakt mit der erhitzten Oberfläche 18 schnell verdampft, wobei sowohl Dampf als auch ein Dampfdruck gebildet wird, um das gasförmige Material durch die Düsenöffnung 14 zum Kondensieren auf dem Substrat 12 auszutreiben. Falls die Flüssigkeit eine monomere Flüssigkeit ist, bleibt durch die Schnellverdampfung die chemische Struktur erhalten und der auf dem Substrat kondensierte Monomerfilm kann später, falls gewünscht, durch jedes geeignete Verfahren, etwa durch ultraviolette Bestrahlung oder durch Elektronenbestrahlung ausgehärtet werden.
  • Im Einklang mit der Erfindung beinhaltet die Zerstäubungsvorrichtung neben der angetriebenen Scheibe 15 ein Kapillarröhrchen 20, das an dem Vorratsbehälter 11 zur Flüssigkeitszufuhr im rechten Winkel zur flachen, kreisförmigen Oberseite 21 der Scheibe 15 angebracht ist, wobei das Ende des Röhrchens 20 von der Seite 21 soviel Abstand aufweist, daß ein an dem Röhrchenende gebildeter Tropfen gerade die Seite berührt. Mit dem entsprechenden Abstand, der entsprechenden Scheibenoberseitengeschwindigkeit und der entsprechenden Tropfengröße dreht die Oberseite den Tropfen, wie in Figur 2 gezeigt, so daß auf der Oberseite 21 ein flüssiger Film von dem Tropfen weggezogen wird, wobei der flüssige Film kontinuierlich von dem Röhrchen 20 nachgefüllt wird und wobei der Film zentrifugal in zerstäubten Tröpfchen mit einer Partikelgröße von etwa 1 bis etwa 20 um über den Umfang der Scheibe auf die erhitzte, verdampfende Oberfläche 18 geschleudert wird. Die Tröpfchen werden entlang der in Figur 4 dargestellten Bahnen 22 von der Scheibenoberfläche 21 geschleudert.
  • Falls das Röhrchen 20 zu Beginn in der Nähe des Zentrums der Rotationsscheibe 15 positioniert ist und dann radial nach außen bewegt wird, um so allmählich die Geschwindigkeit der im Kontakt mit dem Tropfen stehenden Oberfläche zu erhöhen, wird der oben und in Figur 2 beschriebene Zustand erreicht. Repräsentative Verhältnisse, die für ein monomeres Flüssigharz als geeignet befunden worden sind, weisen ein 0,5 mm (20 mil) großes Kapillarröhrchen auf, das Flüssigkeit auf eine im Durchmesser 2,5 cm (1 Inch) große, im Bereich zwischen 3.000 bis 5.000 Umdrehungen pro Minute angetriebene Scheibe zuführt. Der in Abhängigkeit von der Viskosität der Flüssigkeit und der Oberflächenspannung gebildete Tropfen berührt die Scheibe, wobei der Abstand des Röhrchenendes von der Scheibe etwa 0,9 mm (37 mil) aufwies. Die Scheibe war aus sauberem Glas hergestellt. Das tropfenrollende- und filmbildende Phänomen wurde mit dem Abstand 23 (vgl. Fig. 3) des Tropfens von dem Scheibenzentrum von etwa 0,38 mm (3/8 inch) erreicht. Tröpfchen werden produziert und entlang der Bahnen 22 abgegeben.
  • Obwohl die Scheibenoberfläche 21 horizontal angeordnet und mit dem Röhrchen einen vertikalen rechten Winkel aufweisend dargestellt ist, kann die Oberfläche 21 vertikal und das Röhrchen horizontal angeordnet sein, solange das Röhrchen so angeordnet ist, daß der Tropfen die nach oben drehende Hälfte der Scheibenoberfläche berührt. Dergestalt angeordnet wirkt die Viskositätzugkraft der Scheibe auf die Flüssigkeit der Gravitationskraft entgegen.
  • Die beschriebene Anordnung produziert eine kontinuierliche Rate von sehr geringvolumigen Tröpfchen, die für eine anschließende Schnellverdampfung und eine Auftragung als eine sehr dünne Beschichtungsschicht geeignet sind. Die Dampfzufuhrrate ist, falls erwünscht, durch Beaufschlagen des Reservoirs 11 mit einem Druck erhöhbar. Flüssigkeiten mit variierender Viskosität würden zunächst Tröpfchen von verschiedener Größe produzieren, wobei die Größe von dem Kapillarröhrchen abhängig ist, wobei aber der relative Abstand der Scheibe von dem Röhrchen durch einfaches Variieren zum Anpassen an verschiedene Tropfengrößen offensichtlich anpaßbar ist.
  • Fig. 5 zeigt eine schematische, zum Teil geschnittene Zerstäubervorrichtung gemäß einem zweiten und derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel, die zur Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung benutzbar ist.
  • Bezugnehmend auf Fig. 5 ist darin eine weitere Vorrichtung 110 zum Verdampfen einer monomeren Flüssigkeit dargestellt, die durch eine Leitung 111 und ein Ventil 112 zugeführt ist, und zum Vakuumauftragen des Dampfes auf eine Oberfläche 113, die von einer sich drehenden Trommel 114 getragen ist. Die Flüssigkeit wird durch eine die Erfindung beinhaltende Vorrichtung 115 zerstäubt, in einer Verdampfungskammer 116 verdampft, durch Heizelemente 117 aufgeheizt und durch eine Düsenvorrichtung 118 auf der Trommeloberfläche 113 aufgetragen. Die Düsenvorrichtung 118 kontrolliert durch Absperren des Dampfzuflusses mit einem inerten Gas, welches durch das Rohr 121 und das Ventil 122 herangeführt wird, zum Teil die Dampfauftragung. Die Vorrichtung 110 ist innerhalb einer Vakuumkammer 123 angeordnet.
  • Gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist die im wesentlichen ein Ganzes bildende Vorrichtung 115 mit einer Spitze 131 an einem Ende versehen, die sich in die Verdampfungskammer 116 erstreckt, die Flüssigkeit liefert, und mit einer Ultraschallvibrationsvorrichtung 132, die an dem gegenüberliegenden Ende angeschlossen ist, versehen. Die Vorrichtung 115 ist durch einen Kragen 134 gehalten, der die Kammeröffnung, durch die sich die Spitze 131 erstreckt, verschließt und der mit der Spitze etwa an ihrem Knotenpunkt verbunden ist. Die Spitze 131 weist einen verjüngten Schaft 135 auf, der in einer Oberfläche 136 endet, zu der die Flüssigkeit durch einen Kapillarkanal 137 in der Spitze 131 herangeführt wird, die mit der Flüssigkeitszufuhrleitung 111 durch eine Klemmkupplung 138 verbunden ist. Die Vorrichtung 132, vorzugsweise ein piezoelektrischer Kristallwandler, wird mit Hilfe einer elektronischen Stromversorgung 139 über eine Leitung 141 mit Energie versorgt. Ultraschallschwingungen der Spitze 135 und seiner Oberfläche 136 bringen die Flüssigkeit dazu, aus dem Kanal 137 zu fließen, die Oberfläche 136 zu beschichten und in feinen Tröpfchen als breitbandiges Muster in der Kammer 116 dispersiert zu werden. Das erstellte Muster weist eine flachkegelige Form auf, falls eine im wesentlichen flache Oberfläche wie die Oberfläche 136 verwendet wird. Beim Auftreffen der Flüssigkeit auf die Heizkammerwände, wobei Temperaturen von 176,7 ºC (350 ºF) bis 204,4 ºC (400 ºF) üblich sind, wird diese verdampft, wobei ein Gasdruck erzeugt wird, der den Dampf durch die Düsenvorrichtung 118 treibt, so daß dieser auf der Oberfläche 113 aufgetragen werden kann.
  • Die Längen des Verbindungsstückes 143 und der Spitze 131 entsprechen einer halben Wellenlänge der Vibration, wobei die Vorrichtung 132 mit einer maximalen Bewegungsamplitude bei deren Eigenfrequenz an der Oberfläche 136 und mit minimaler Bewegung oder Knotenpunkten an den Befestigungspunkten der Verbindungsstückes 143 und der Spitze 131 betrieben wird. Um die Vibrationsvorrichtung 132 vor Hitze zu schützen, weist die Vorrichtung 115 eine Kühlmanschette 143 auf, die zwischen der Spitze 131 und der Vibrationsvorrichtung 132 angeordnet ist und starr mit dieser verbunden ist. Kühlwasser wird durch einen Kanal mit Hilfe der Leitungen 144 in die Manschette 143 eingegebracht. Die Manschette 143 und das Kühlwasser nehmen die Wärme auf, die über die Spitze 131 von der Verdampfungskammer 116 herangeführt wird, und entfernt diese, so daß extreme Temperaturen die Schwingungsvorrichtung 132 nicht normwidrig beschädigen können. Um eine Schwingungsabsorption gering zu halten, sind die Leitungen 138, 144 und die Verbindung mit dem Kragen 134 bei oder in der Nähe der Schwingungsknotenpunkte vorgesehen. Die Vorrichtung 115 ist durch den Kragen 134 freitragend, so daß die Vorrichtung 132 ungedämpft schwingen kann.
  • Es hat sich gezeigt, daß ein Material wie die Titanlegierung 6AL4V für die Spitze 131 geeignet ist. Der Durchmesser des Kanals 137 ist von der Durchflußrate der Flüssigkeit abhängig, die durch die Leitung 111 herangeführt wird, wobei Durchmesser von 0,5 mm (20 mil) bis 3,72 mm (1/8 inch) als geeignet angesehen worden sind.
  • Die grundsätzliche Vorrichtung, dargestellt durch die Spitze 131, die Vibrationsvorrichtung 132 und die Elektronikteile 139, ist in jeder standardmäßigen Laborausrüstung, etwa bei Ultraschallemulgatorvorrichtungen auffindbar, wobei diese Benutzung von relativ standardmäßigen Komponenten die Zerstäubervorrichtung in der Herstellung und in der Wartung ökonomisch macht.
  • Kondensatoren, die mit Hilfe des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erstellt worden sind, sind aus Materialien und in Konfigurationen herstellbar, die der Fachwelt bekannt sind. Die leitenden Materialien sind gewöhnlich Aluminium, Zink, Legierungen dieser Metalle sowie Zweigeschichtete, die zumindest Aluminium oder Zink und ein anderes Metall enthalten, wobei Aluminium bevorzugt ist. Aluminium und Zink sind wegen ihres Beitrags zu den Selbstheilungseigenschaften eines Kondensators einzigartig. Beispielsweise weist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Kondensator auf, der eine erste Elektrode, die beispielsweise eine Aluminiumschicht darstellt, eine dielektrische Beschichtung eines Polymers, das durch Auftragung durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung eines in Lösung befindlichen monomeren Materials auf der Oberfläche der ersten Elektrode und durch anschließende Polymerisierung erstellt wurde, und eine zweite Elektrode beinhaltet, die durch eine zweite dünne metallisierte Schicht, die vorzugsweise aus Aluminium gebildet ist, welche auf dem dielektrischen Film aufgetragen ist. Geeignete Leitungen sind an den ersten und zweiten Elektroden angebracht.
  • Die vorliegende Erfindung ist ebenso für die Herstellung von polymeren monolitischen Vielschichtkondensatoren verwendbar, wie etwa für solche, die in der Patentanmeldung US-A-620 647 beschrieben und beansprucht sind. Kondensatoren von diesem Typ sind durch wechselweises Auftragen von Elektroden- und dielektrischen Schichten herstellbar, um so alternierend Elektrodenschichten und Bereiche zu erstellen, die von dem Stapel hervorstehen, um diese elektrisch zu verbinden, wobei dies weit ausführlicher in der oben genannten Anmeldung beschrieben ist. Die dielektrische Beschichtung enthält ein Polymer, welches durch Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, mit dem eine monomere Materialschicht auf der Elektrode auftragbar ist und durch anschließende Polymerisierung des monomeren Materials erstellt ist. Die Verwendung einer Elektronenstrahlpolymerisierung ist besonders bevorzugt, da es eine rasche Polymerisierung der Prepolymere erlaubt, ohne zusätzliche Aushärtungsmittel zu verwenden, so daß dies eine wirtschaftliche Herstellung von sehr dünnen Beschichtungen zur Folge hat.
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung, bei dem die monomere Materialschicht auf ein Substrat aufgetragen und anschließend polymerisiert oder vernetzt wird, kann daher bei der Herstellung von polymeren monolitischen Kondensatoren unter Verwendung einer wie in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung Verwendung finden, wobei Vorrichtungen innerhalb und um eine Kammer 230 herum vorgesehen sind, die entweder eine Vakuumkammer oder ein Gehäuse aufweist, das in Vakuumteile aufgeteilt ist. In einer Vakuumumgebung ist ein Träger 231, ein dielektrisches Auftragungssystem 232, ein Aushärtungssystem 233 für Monomere und ein Elektrodenmaterialauftragungssystem 234 vorgesehen. Im wesentlichen ist ein Vakuum notwendig, welches bis in die Größenordnung von 0,0133 Pa (1 x 10&supmin;&sup4; Torr) zurückgeht.
  • Der Träger 231 ist eine wassergekühlte, durch einen Motor 236 angetriebe Trommel 235 ist und dessen äußere zylindrische Oberfläche 237 eine schnelldrehende kontinuierliche Oberfläche darstellt, die sich durch eine dielektrikumbildende Zone und eine elektrodenbildende Zone bewegt. Die Bereiche, in denen sich die Trommeloberfläche 237 und die Systeme 232, 233 befinden, stellen die dielektrikumbildende Zone und die Bereiche, in der die Trommeloberfläche 237 und das System 234 vorgesehen sind, die elektrodenbildende Zone dar. Die Trommeldrehbewegung bestimmt die Maschinenrichtung 226, welches die Richtung darstellt, mit der sich die Oberfläche durch die dielektrikumbildende Zone und die elektrodenbildende Zone bewegt.
  • Aufgrund der geringen involvierten Abmessungen sollte die Oberfläche 237 glatt und schlagfrei sein. Die Substratschicht 231 ist an der Trommel 235 befestigt und, wenn befestigt, bildet die äußere Oberfläche des Substrats die Oberfläche 237. Die Trommel 235 ist auf etwa 21,1 ºC (70 ºF) gekühlt, um eine Kondensation der Dampfablagerungen zu begünstigen, und die Vorrichtung arbeitet bei Trommeloberflächengeschwindigkeiten von 0,76 m/s bis 3,95 m/s (150 bis 600 feet pro Minute).
  • Das Elektrodenmaterialauftragungssystem 234 beinhaltet eine herkömmliche Elektronenstrahlbedampfungsvorrichtung 241 wie sie zum Metallisieren von Folien in einem Vakuum verwendet wird. Die Bedampfungsrate wird durch eine herkömmliche Quarzüberwachungsvorrichtung 242 abgetastet, so daß eine Rückkopplung zum Kontrollieren der Rate, mit der Aluminium durch die Vorrichtung 241 verdampft wird, gegeben ist.
  • Das wechselweise Metalldampfablagerungsmuster wird durch Verschieben der Maske 243 relativ zur Achse der Trommel 235 bei jeder Trommelumdrehung erreicht. Ein Maskenmotor 247 übernimmt die Verschiebebewegung mit Hilfe einer einfachen mechanischen Verbindung zum Abtasten der Trommelumdrehung, und der Regler 250 übergibt das entsprechende Verschiebesignal an den maskenverschiebenden Motor 247. Es ist wünschenswert, die Maske 243 nahe an der Oberfläche zu halten, auf der der Metalldampf aufgetragen wird, wobei diese Nähe durch einen Maskenrückzugsmotor 251 aufrechterhalten wird, der von dem Regler 250 angesprochen die Maske mit jeder Trommelumdrehung schrittweise von der Oberfläche 237 um eine Distanz zurückzieht, die in etwa der Dicke der auf getragenen Elektrodenschicht entspricht.
  • Da es günstig ist, die Vorrichtung 241 vor dem Beginn der Erstellung von Kondensatoren zu erregen und in eine stabile Funktionsweise zu bringen, ist zum Verschließen des Dampfkanals ein entfernbarer Verschluß 252 zwischen der Vorrichtung 241 und der Maske 243 eingebracht, solange bis der Verschluß 252 zurückgezogen ist.
  • Als ein Merkmal der Erfindung verdampft das Dielektrikumauftragungssystem 232 das Dielektrikum in monomerer Form, wie oben in Verbindung mit den Figuren 1 bis 5 diskutiert, schnell.
  • Das kondensierte Flüssigmonomer wird durch Strahlung mit Hilfe des zweiten Systems 233 in der dielektrikumbildenden Zone ausgehärtet, welches einer Strahlungsquelle, vorzugsweise eine Gasentladungselektronenstrahlröhre, aufweist.
  • Die ganzheitliche Funktionsweise der Vorrichtung der Fig. 6 kann nun auf einfache Weise verstanden werden. Elektrodenschichten werden aufgetragen, mit Dielektrikum beschichtet und das Dielektrikum ausgehärtet, bevor die Oberfläche, auf welcher die Elektrodenschichten abgelagert werden, zum erneuten Auftragen nachfolgender Elektrodenschichten und dielektrischer Beschichtungen vorbeibewegt wird. Gewünschte Dicken der Elektrodenschichten und der dielektrischen Beschichtungen werden durch Abgleich der Dampf auftragungsrate mit der Oberflächengeschwindigkeit der Trommel 235 bestimmt.
  • Das oben Beschriebene richtete insbesondere Aufmerksamkeit auf eine Anwendung bes Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Herstellen von polymeren monolitischen Vielschichtkondensatoren. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung sollte jedoch nicht als auf eine derartige Anwendung beschränkt oder sogar auf das Auftragen eines monomeren Films auf ein Substrat zur anschließenden Polymerisation und/oder Vernetzung beschränkt verstanden werden. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann vorteilhaft in irgendeiner Anwendung, die ein Auftragen einer Materialschicht auf ein Substrat notwendig macht, wobei das Material polymerisierbar und/oder vernetzbar sowie am Siedepunkt oder unterhalb seines Siedepunktes chemisch unstabil ist, verwendet werden.

Claims (6)

1. Ein Verfahren zum Auftragen einer dünnen, gleichmäßigen Materialschicht auf ein Substrat, wobei das Material polymerisierbar und/oder vernetzbar ist und am Siedepunkt oder unterhalb seines Siedepunktes chemisch unstabil ist, wobei das Verfahren vorsieht: daß ein kontinuierlicher Flüssigkeitsf luß des Materials bei einer Temperatur sowohl unterhalb der Zersetzungstemperatur als auch unterhalb der Polymerisationstemperatur des Materials zugeführt wird und daß der Flüssigkeitszuf luß kontinuierlich in einen kontinuierlichen Strom zerstäubter Tröpfchen mit einer einheitlichen Partikelgröße von nicht mehr als 50 um zerstäubt wird; daß das Material durch kontinuierliches In-Kontakt-Bringen von Materialtröpfchen mit einer erhitzten Oberfläche schnell verdampft wird, die bei einer Temperatur am Siedepunkt oder oberhalb des Siedepunktes des Materials, jedoch unterhalb der Temperatur gehalten wird, bei der die Tröpfchen vor einem Verdampfen einer Pyrolyse unterworfen sind; daß zumindest ein Teilbereich des Substrat bei einer Temperatur gehalten wird, die sich unterhalb des Materialsiedepunktes und in einem Bereich befindet, der einen geringeren Druck als das verdampfte Material aufweist, so daß eine zwangsweise Zuführung von verdampftem Material zu dem Substrat hin vorgesehen ist; und daß der Zustrom des verdampften Materials zu dem Teilbereich des Substrats in einer vorbestimmten Art und Weise gelenkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Substrat in einem Bereich gehalten wird, der einen Druck geringer als etwa 13,3 Pa (10&supmin;¹ Torr) aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, das ebenfalls den Schritt einer Polymerisierung oder Vernetzung des Materials enthält, welches auf dem Substrat aufgetragen ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Material in seiner gesamten Dicke durch Verwendung einer Elektronenstrahlaushärtung polymerisiert und/oder vernetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Materialtröpfchen dadurch gebildet werden, daß ein kontinuierlicher Flüssigkeitszufluß des Materials bei einer Temperatur unterhalb sowohl der Zersetzungstemperatur sowie unterhalb der Polymerisationstemperatur des Materials zugeführt wird und der Flüssigkeitszufluß kontinuierlich in einen kontinuierlichen Strom flüssiger Tröpfchen mit einer Partikelgröße von 1 bis etwa 50 um zerstäubt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der kontinuierliche Strom flüssiger Tröpfchen dadurch gebildet wird, daß eine flache Seite einer Scheibe mit einem Tropfen des Materials in Berührung steht, die Scheibe rotiert wird, so daß ein Fließfilm von dem Tropfen gezogen wird und ein kontinuierlicher Strom flüssiger Tröpfchen über den Umfang der Scheibe hinausgeschleudert wird.
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