Verfahren zur Herstellung von Oberflächenschichten hoher elektrischer Leitfähigkeit und grosser mechanischer Haftfestigkeit sowie nach diesem Verfahren hergestellte Oberflächenschicht. Zur Herstellung dünne Oberflächenschich ten aufweisender Gegenstände wie Konden satoren, Oberflächenspiegeln oder dergleichen benutzt man als metallischen Belag Edel metalle, also Gold, Selber usw., wegen der hohen elektrischen Leitfähigkeit und des hohen Reflexionsvermögens dieser Edelmetalle. Die Herstellung solcher Schichten erfolgt etwa da durch, dass auf eine Glimmerunterlage kol loidal verteiltes Silber aufgebracht und das Sil ber anschliessend bei Temperaturen von über 300 C eingebrannt wird.
Derartige Schichten bestehen dabei aus diskreten Silberkörnchen, die sich infolge der hohen Beweglichkeit der Silberatome bei höheren Temperaturen durch Sammelkondensation bilden. Um einen voll kommenen geschlossenen Silberbelag zu er halten, ist es deshalb notwendig, solche Schich ten relativ dick zu machen. Nimmt man das Stromspanntingsdiagramm einer derartigen Schicht auf, dann zeigt sich eine Unregel mässigkeit derart, dass bei steigender Span nung der Strom eine unstetige Zunahme er fährt. Diese Erscheinung hängt mit dem Kohärereffekt zusammen, der zwischen den lose aneinandergelagerten Silberteilchen auf tritt.
Zwischen diesen diskreten Silberteil chen ist der Elektronenübergang so diskonti- nuierlieh, dass ein erhöhter Rauschpegel un vermeidbar wird.
Man hat schon versucht, diese Nachteile dadurch zu beheben, dass an Stelle aufge spritzter Silberschichten dünne Rhodium- schichten durch Aufdampfen im Hochvakuum erzeugt werden. Rhodium ist aber ein Metall, dessen elektrische Leitfähigkeit beträchtlich unter derjenigen des Silbers liegt; Rhodium ist ausserdem kostspielig, so dass seine Ver wendung in der Technik wirtschaftliche Schwierigkeiten verursacht. , Den Versuch, auf einer Glimmerunter- lage Silber aufzudampfen, ist aus zwei Grün den kein praktischer Erfolg beschieden ge wesen:
Zunächst ist Silber ein sehr weiches Metall und haftet nur schlecht auf der Unter- , lage. Weiter zeigt Silber beim Aufdampfen schon bei niederen Temperaturen die Erschei nung der Sammelkristallisation, so dass keine zusammenhängenden Schichten erzeugt wer den können. So besitzen z. B. auf Glimmer aufgedampfte dünne Silberschichten zunächst überhaupt keine elektrische Leitfähigkeit, weil die aufgedampften Silberatome, ähnlich wie bei der Kondensation von Wasser an unreinen Oberflächen, Tröpfchen bilden, zwischen denen keine leitende Verbindung besteht.
Erst bei verhältnismässig dicken Silberschichten kann diese Tröpfchenbildung so weit beseitigt wer den, @ dass elektrische Leitfähigkeit über die ganze Fläche auftritt.
Das zur Beseitigung dieser Nachteile und Schwierigkeiten vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung von Oberflächenschichten hoher elektrischer Leitfähigkeit und grosser mecha nischer Haftfestigkeit auf nichtmetallischen Unterlagen, vorzugsweise zur Herstellung der Elektroden auf den Dielektriken verlustarmer Kondensatoren, kennzeichnet sich erfindungs gemäss dadurch, dass auf die Unterlage im Hochvakuum zunächst eine dünne Schicht aus Kupfer und auf die Kupferschicht unter Auf rechterhaltung des Hochvakuums eine Edel metallschicht aufgedampft wird. Unter Hoch vakuum werden Drücke von höchstens 1. 10-3 Torr verstanden.
Versuche haben gezeigt, dass auch äusserst. dünne Kupferschichten auf Glas sowie auf Glimmer und ähnlichen andern, nichtmetalli schen Unterlagen im Gegensatz zu Silber ausserordentlich fest haften und zudem homo gen bleiben. Wird nun auf eine solche dünne Kupferschicht in einem Arbeitsgang, das heisst ohne die Oberfläche durch Lufteinlass einer Oxydation auszusetzen, beispielsweise eine Silberschicht im Hochvakuum aufgedampft, dann besitzt auch diese Silberschicht eine grosse mechanische Haftfestigkeit auf der Kupferschicht und damit auf der Unterlage.
Es hat sich dabei erwiesen, da.ss auch bei sehr dünnen Edelmetallschiehten die vorgenannte Tröpfchenbildung durch Sammelkristallisa- tion nicht auftritt, so dass eine derart her gestellte Silberschicht auch den erwähnten Kohärereffekt nicht aufweist; das Rauschen der mit solchen Schichten versehenen Konden satoren ist auf ein Minimum reduziert. Die Kupferunterlage hat dabei gleichzeitig den grossen Vorteil, dass ihre elektrische Leitfähig keit mit derjenigen des Silbers praktisch über einstimmt, so dass die Leitfähigkeit der gesam ten Schicht nicht. beeinträchtigt ist.
Solcher art hergestellte Kondensatorelektroden sind also hinsichtlich der Leitfähigkeit hochwertig.
Das beschriebene Verfahren kann auch zur Herstellung von Goldschichten mit. Vorteil angewendet. werden, obwohl bei Gold die ein- gangs erwähnten Nachteile weniger stark aus geprägt sind. Die nach der Erfindung erzeug ten Goldsehiehten weisen jedoch gegenüber den nach bisherigen Methoden aufgedampften dünnen Schichten wesentliche Verbesserungen auf, die hauptsächlich in der Feinheit der Oberfläche bestehen.
Das Verfahren ist nicht auf die Edel metalle Gold und Silber beschränkt, sondern auch für Schichten aus andern Edelmetallen brauchbar.
Process for the production of surface layers of high electrical conductivity and great mechanical adhesive strength as well as surface layer produced by this process. To produce thin Oberflächenschich th objects such as capacitors, surface mirrors or the like is used as a metallic coating precious metals, so gold, self, etc., because of the high electrical conductivity and high reflectivity of these precious metals. Such layers are produced, for example, by applying colloidally distributed silver to a mica substrate and then baking the silver at temperatures above 300 C.
Such layers consist of discrete silver grains, which are formed by collective condensation due to the high mobility of the silver atoms at higher temperatures. In order to keep a completely closed silver coating, it is therefore necessary to make such layers relatively thick. If the current voltage diagram of such a layer is recorded, an irregularity can be seen in such a way that with increasing voltage, the current increases discontinuously. This phenomenon is related to the coherence effect that occurs between the loosely attached silver particles.
The electron transfer between these discrete silver particles is so discontinuous that an increased noise level is unavoidable.
Attempts have already been made to remedy these disadvantages by producing thin rhodium layers by vapor deposition in a high vacuum instead of sprayed-on silver layers. But rhodium is a metal whose electrical conductivity is considerably lower than that of silver; In addition, rhodium is expensive, so that its use in technology causes economic difficulties. The attempt to evaporate silver on a mica substrate has not been a practical success for two reasons:
First of all, silver is a very soft metal and does not adhere well to the surface. Furthermore, during vapor deposition, silver shows the appearance of collective crystallization even at low temperatures, so that no coherent layers can be created. So have z. B. thin silver layers vapor-deposited onto mica initially have no electrical conductivity at all because the vapor-deposited silver atoms, similar to the condensation of water on impure surfaces, form droplets between which there is no conductive connection.
Only with relatively thick layers of silver can this droplet formation be eliminated to such an extent that electrical conductivity occurs over the entire surface.
The proposed method for eliminating these disadvantages and difficulties for the production of surface layers of high electrical conductivity and great mechanical strength on non-metallic substrates, preferably for the production of electrodes on the dielectrics of low-loss capacitors, is characterized in accordance with the invention by the fact that on the substrate in a high vacuum initially a thin layer of copper and a noble metal layer is vapor-deposited onto the copper layer while maintaining the high vacuum. High vacuum is understood to mean pressures of at most 1. 10-3 Torr.
Tests have shown that also extremely. thin copper layers on glass as well as on mica and other similar non-metallic substrates, in contrast to silver, adhere extremely firmly and also remain homogeneous. If, for example, a silver layer is vapor-deposited in a high vacuum on such a thin copper layer in one operation, i.e. without exposing the surface to oxidation through air intake, then this silver layer also has a high mechanical adhesive strength on the copper layer and thus on the base.
It has been found here that the aforementioned droplet formation by collective crystallization does not occur even with very thin noble metal layers, so that a silver layer produced in this way does not have the aforementioned coherent effect; the noise of the capacitors provided with such layers is reduced to a minimum. At the same time, the copper base has the great advantage that its electrical conductivity is practically the same as that of the silver, so that the conductivity of the entire layer is not. is impaired.
Capacitor electrodes produced in this way are therefore of high quality in terms of conductivity.
The method described can also be used to produce gold layers. Advantage applied. although the disadvantages mentioned at the beginning are less pronounced with gold. The gold layers produced according to the invention, however, have significant improvements over the thin layers vapor-deposited by previous methods, which mainly consist in the fineness of the surface.
The process is not limited to the precious metals gold and silver, but can also be used for layers made of other precious metals.