Plasmapolymere Barrierebeschichtung mittels PE-CVD-Verfahren hergestellt aus alternierenden SiO2- und SiO(x)C(y)-Schichten

Kunststofffolien wie PET (Dicke 36 µm) weisen eine so hohe Sauerstoffdurchlässigkeit auf, dass sie für den Gebrauch in der Lebensmittelverpackung ungeeignet sind. Einen Ausweg bietet das Aufbringen einer dünnen anorganischen Barriereschicht. Die Sprödigkeit solcher Schichten und Eigenspannungen führen zur Bildung von Defekten und damit zur Herabsetzung der Barrierewirkung. Ein Aufbau der Barriereschicht aus mehreren Lagen von Hart- und Weichsegmenten hat eine Unterbrechung der Defekte und die Verlängerung der Diffusionswege zur Folge. Für die Herstellung der Mehrlagenschichten eignet sich die plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PE-CVD). Dafür steht im Fraunhofer IFAM ein industrietauglicher 3500 l-Reaktor im Rolle-zu-Rolle-Verfahren mit einer Bahnbreite von 90 cm zur Verfügung. Die Aufskalierung auf 2 m Bahnbreite ist geplant. Die Abfolge von harten SiO2-Schichten und weichen SiO(x)C(y)-Schichten wird bei den plasmachemischen Reaktionen des Precursors Hexamethyldisiloxan (HMDSO) durch geeignete Einstellung der Plasmaparameter gesichert. Bei der Untersuchung eines so erzeugten Fünffachschichtsystems mit Dicken der Einzelschichten zwischen 23 und 66 nm mittels EDX-Linescan zeigten sich fließende Übergänge zwischen beiden Schichttypen, eine homogene Schichtabscheidung und das Fehlen von größeren Defekten (? 10 nm). Die Versuche zeigen, dass bei der Entwicklung einer plasma-polymeren Schichtabfolge aus alternierenden Weich- und Hartsegmenten in einem mehrstufigen PE-CVD-Verfahren eine gegenseitige Beeinflussung der Teilschichten sowohl in der Prozessführung als auch bei der zu realisierenden Schichtdicke berücksichtigt werden muss.