DE10250951B4

DE10250951B4 - Verfahren zur Herstellung eines Bandes mit texturierter Metallschicht

Info

Publication number: DE10250951B4
Application number: DE2002150951
Authority: DE
Inventors: Ursus KRÜGER; Ralf-Reiner Volkmar
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2022-10-26
Also published as: WO2004040043A3; WO2004040043A2; DE10250951A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Bandes mit einem Trägerband (11) und einer von diesem getragenen texturierten Metallschicht (17),
dadurch gekennzeichnet, dass
– ein texturiertes Strukturband (12) auf einem texturierten Substrat abgeschieden und anschließend von dem Substrat abgelöst wird und
– zur Erzeugung der texturierten Metallschicht das Strukturband (12) mit dem Trägerband (11) fest verbunden wird, wobei das Strukturband die texturierte Metallschicht beinhaltet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bandes mit einem Trägerband und einer von diesem getragenen texturierten Metallschicht.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise in "Superconductor Science and Technology" 14 (2001) auf den Seiten 124 bis 129 beschrieben. Gemäß dieser Publikation können texturierte Silberschichten mit einem galvanischen Verfahren beispielsweise auf einem in geeigneter Weise texturierten Band aus Kupfer oder Nickel hergestellt werden. Das so gewonnene Band eignet sich beispielsweise zur weiteren Abscheidung eines Hochtemperatursupraleiters auf der texturierten Silberschicht.

Allgemein ist es bekannt, dass Oberflächenstrukturen durch Abscheidung von Schichten auf einem oberflächenstrukturierten Substrat und anschließendes Abziehen der Beschichtung auf der dem Substrat zugewandten Seite der Beschichtung abgebildet werden können. Wird auf der abgezogenen Beschichtung eine bestimmte Oberflächenstruktur gewünscht, so muss das Substrat, auf dem die Beschichtung abgeschieden wird, eine entsprechende Negativform der Oberflächenstruktur aufweisen. Derartige Verfahren sind beispielsweise in der DE 27 55 374 A1 beschrieben.

Weiterhin ist es möglich, eine galvanische Abscheidung auf einem Substrat vorzusehen, welches leitende und nicht leitende Bereiche aufweist. In den nicht leitenden Bereichen er folgt dann keine elektrochemische Abscheidung, so dass entsprechende Aussparungen in der entstehenden Beschichtung verbleiben. Hierdurch lässt sich beispielsweise ein Gitter auf dem Substrat erzeugen, deren Gittermaschen keiner Nachbearbeitung bedürfen. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der US 4,530,739 beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Herstellung eines Bandes mit texturierter Metallschicht vergleichsweise kostengünstig möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein texturiertes Strukturband auf einem texturierten Substrat abgeschieden und anschließend von dem Substrat abgelöst wird und zur Erzeugung der texturierten Metallschicht das Strukturband mit dem Trägerband fest verbunden wird, wobei das Strukturband die texturierte Metallschicht beinhaltet. Gegenüber dem eingangs beschriebenen Verfahren gemäß dem Stand der Technik hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass das Trägerband keine Eigenschaften aufweisen muss, die die Erzeugung des texturierten Strukturbandes ermöglichen, da das texturierte Strukturband gesondert hergestellt wird und erst anschließend mit dem Trägerband fest verbunden wird. Insbesondere muss das Trägerband daher keine Textur und eine zur Abscheidung von textu rierten Schichten geeignete hohe Oberflächengüte aufweisen. Dadurch kann die Herstellung des Trägerbandes vorteilhaft sehr kostengünstig erfolgen.

Das texturierte Strukturband kann gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung auf einem texturierten Substrat mit elektrischer Leitfähigkeit als Metallschicht galvanisch erzeugt werden und die Metallschicht unter Gewinnung des texturierten Strukturbandes von dem Substrat gelöst werden. Dies bedeutet, dass das texturierte Strukturband kostengünstig galvanisch hergestellt werden kann. Bei der galvanischen Erzeugung kann grundsätzlich nach dem im eingangs genannten Stand der Technik beschriebenen Verfahren vorgegangen werden. Im Unterschied zum Stand der Technik wird das texturierte Strukturband aber anschließend von dem vorzugsweise ebenfalls als Band ausgebildeten texturierten Substrat gelöst, so dass letzteres erneut zur galvanischen Abscheidung des texturierten Strukturbandes zur Verfügung steht. Hierdurch wird vorteilhaft eine wirtschaftliche Erzeugung des texturierten Strukturbandes möglich, da das in der Herstellung teure, texturierte Substrat mehrfach verwendet werden kann.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Ablösung des texturierten Strukturbandes von dem texturierten Substrat liegt darin, dass hierdurch die dem Substrat zugewandte Seite des Strukturbandes freigelegt wird und beispielsweise zur Abscheidung eines Hochtemperatursupraleiters zur Verfügung steht. Diese Seite weist eine besonders hohe Oberflächengüte und eine fast fehlerfreie Textur auf, so dass optimale Bedingungen für die Abscheidung des Hochtemperatursupraleiters gegeben sind.

Genauere Angaben zur Erzeugung des texturierten Strukturbandes mit anschließender Ablösung vom Substrat können der älte ren deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 101 36 890.9 entnommen werden.

Eine weitere Ausbildung des Verfahrens sieht vor, dass auf der dem Strukturband zugewandten Seite des Trägerbandes vor dem Verbinden dieser Bänder eine Zwischenschicht aufgebracht wird. Diese Zwischenschicht kann z. B. aus amorphen Aluminiumoxid bestehen, wobei durch Aufbringen dieser Schicht die Oberflächengüte des Trägerbandes verbessert werden kann, indem z. B. Mikroporen in der Oberfläche des Trägerbandes verschlossen werden. Hierdurch wird vorteilhafterweise die feste Verbindung zwischen dem Trägerband und dem Strukturband verbessert.

Es ist vorteilhaft, wenn das Trägerband und das Strukturband miteinander verklebt werden. Der Klebstoff kann dabei als Zwischenschicht auf das Strukturband oder das Trägerband aufgebracht werden. Der Klebstoff kann vorteilhafterweise gleichzeitig als elektrischer Isolator zwischen dem Trägerband und dem Strukturband dienen, wenn ein solcher Effekt gewünscht ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Trägerband und das Strukturband nach dem Verfahren des Bondens von Wafern miteinander verbunden werden. Hierbei kann vorteilhafterweise auf eine bewährte Verbindungstechnologie zurückgegriffen werden, bei der das Trägerband und das Strukturband während des Verbindungsprozesses nur gering belastet werden.

Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das Trägerband und das Strukturband durch Walzen miteinander verbunden werden. Durch den Walzvorgang können vorteilhafterweise die Eigenschaften von Strukturband und Trägerband zusätzlich gezielt geändert werden.

Einer weiteren Ausbildung des Verfahrens gemäß wird das Trägerband beidseitig mit je einem Strukturband fest verbunden. Hierdurch lässt sich vorteilhaft eine Sandwich-Struktur des erzeugten Bandes, beispielsweise mit Hochtemperatursupraleitern erreichen.

Zusätzlich vorteilhaft ist es, wenn mit der dem Trägerband abgewandten Seite des Strukturbandes ein weiteres Band fest verbunden wird. Dieses weitere Band kann beispielsweise aus einen Kommmutierungsleiter bestehen, der mit einem vorher auf das Strukturband aufgebrachten Hochtemperatursupraleiter in Verbindung steht. Der Kommutierungsleiter wirkt als Schutzleiter für die darunter liegende, hochtemperatursupraleitende Schicht. Wenn in dieser Schicht oberhalb einer kritischen Temperatur der elektrische Widerstand ansteigt, so wird sie über den Kommutierungsleiter entlastet und so vor einer eventuellen Zerstörung bewahrt. Die gesonderte Herstellung des weiteren, den Kommutierungsleiter bildenden Bandes kann kostengünstig und in Abhängigkeit vom verwendeten Material optimiert erfolgen, wodurch eine hohe Wirtschaftlichkeit erreicht wird.

Es ist vorteilhaft, wenn als Trägerband ein Keramikband verwendet wird. Diese Keramikfolie kann vorteilhaft polykristalin ausgebildet sein, da eine Textur zur Abscheidung ebenfalls texturierter Schichten nicht benötigt wird. Außerdem besitzen Keramiken im Allgemeinen eine gute Wärmeleitfähigkeit, so dass die Verlustwärme, die beispielsweise im Falle eines Quenchens einer Supraleiterschicht entsteht, zuverlässig abgeführt werden kann. Auch die elektrisch isolierenden Eigenschaften von Keramiken können vorteilhaft genutzt werden, so dass eventuelle weitere Isolationsschichten im Schichtaufbau des Bandes eingespart werden können. Das Keramikband kann beispielsweise aus Aluminiumoxyd bestehen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung lassen sich der Zeichnung entnehmen. Hierbei zeigen
1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bandes im Querschnitt und
2 ein alternatives Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bandes im Querschnitt.
Ein Band gemäß 1 besteht aus einem Trägerband 11, welches mit einem Strukturband 12 fest verbunden wurde. Auf dem Strukturband ist ein weiteres Band 13 fest angebracht.
Das Trägerband weist eine Keramikschicht 14 aus Aluminiumoxid auf. Auf dieser Keramikschicht ist eine Zwischenschicht 15 aus amorphen Aluminiumoxid aufgebracht. Als weitere Zwischenschicht folgt eine Klebstoffschicht 16, die für eine feste Verbindung mit dem Strukturband 12 verantwortlich ist.
Das Strukturband 12 besteht aus einer biaxial texturierten Metallschicht 17, die beispielsweise aus Nickel, einer Nickellegierung, Silber oder einer Silberlegierung gebildet sein kann. Diese biaxial texturierte Metallschicht 17 kann beispielsweise als Band galvanisch auf einem texturierten Substrat abgeschieden und anschließend abgelöst werden, wodurch die Grundlage für das Strukturband 12 entsteht. Weiterhin kann eine epiktaktische einkristalline Isolierschicht z. B. aus Ceroxid und beispielsweise ein YBCO-Hochtemperatursupraleiter abgeschieden werden. Es ist eine galvanische Abscheidung, aber auch eine Abscheidung durch Vakuumverdampfen, beispielsweise Sputtern möglich.
Bei dem Band gemäß 1 ist das Strukturband aus dem Verbund zwischen der texturierten Metallschicht 17, der Isolierschicht 18 und der HTSL-Schicht 19 gebildet. Dies bedeutet, dass eine Beschichtung der texturierten Metallschicht zur Bildung des Strukturbandes vor einer festen Verbindung derselben mit dem Trägerband 11 erfolgt. Denkbar (nicht dargestellt) ist jedoch auch eine Vorgehensweise, bei der das Strukturband 12 zunächst lediglich durch die texturierte Metallschicht 17 gebildet wird, diese mit dem Trägerband fest verbunden wird und erst anschließend eine Beschichtung evtl. mit der Isolierschicht 18 und auf jeden Fall mit der HTSL-Schicht 19 erfolgt.
Das weitere Band 13 besteht aus einer Kommutierungsleiterschicht 20 und einer leitfähigen Klebstoffschicht 21. Mit Hilfe dieser Klebstoffschicht wird das weitere Band 13 fest mit dem Verbund aus Trägerband 11 und Strukturband 12 verbunden.
Der beschriebene Schichtaufbau des Bandes kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung auch auf der dem Strukturband 12 abgewandten Seite des Trägerbandes gemäß 1 angeordnet werden (nicht näher dargestellt). Dabei wird das Trägerband 11 ebenfalls auf dieser Seite mit einer Zwischenschicht und einer Klebstoffschicht versehen, so dass sich ein spiegelbildlicher Aufbau des Bandes mit einer Symmetrieachse 22 (in 1 dargestellt) ergibt.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 weist einen Schichtaufbau auf, bei dem auf das Trägerband 11 zunächst ein erstes Strukturband 12a und anschießend eine zweites Strukturband 12b aufgebracht wurde. Beide Strukturbänder 12a, 12b weisen dabei die eine texturierte Metallschicht 17a, 17b auf, die auf der halben Breite dieser Metallschicht 17a, 17b mit jeweiligen HTSL-Schichten 19a, 19b versehen ist. Auf einem parallel zur jeweiligen HTSL-Schicht 19a, 19b verlaufenden Bereich der texturierten Metallschichten 17a, 17b ist jeweils eine Halbleiterschicht 23a, 23b aufgebracht, Auf die jeweiligen HTSL-Schichten bzw. Halbleiterschichten sind weiterhin jeweils isolierende Deckschichten 24a, 24b aufgebracht, welche das jeweilige Strukturband 12a, 12b auf der der jeweiligen texturierten Metallschicht 17a, 17b abgewandten Seite abschließen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Bandes mit einem Trägerband (11) und einer von diesem getragenen texturierten Metallschicht (17), dadurch gekennzeichnet, dass – ein texturiertes Strukturband (12) auf einem texturierten Substrat abgeschieden und anschließend von dem Substrat abgelöst wird und – zur Erzeugung der texturierten Metallschicht das Strukturband (12) mit dem Trägerband (11) fest verbunden wird, wobei das Strukturband die texturierte Metallschicht beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das texturierte Strukturband (12) auf dem texturierten Substrat, welches elektrisch leitfähig ist, als Metallschicht galvanisch erzeugt wird und die Metallschicht unter Gewinnung des texturierten Strukturbandes (12) von dem Substrat gelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Strukturband (12) zugewandten Seite des Trägerbandes (11) vor dem Verbinden dieser Bänder eine Zwischenschicht (15, 16) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerband (11) und das Strukturband (12) miteinander verklebt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerband (11) und das Strukturband (12) nach dem Verfahren des Bondens von Wafern miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerband (11) und das Strukturband (12) durch Walzen miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerband (11) beidseitig mit je einem Strukturband (12) fest verbunden wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der dem Trägerband abgewandten Seite des Strukturbandes (12) ein weiteres Band (13) fest verbunden wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägerband (11) ein Keramikband verwendet wird.