CH668430A5

CH668430A5 - Vakuum-beschichtungsanlage fuer optische substrate.

Info

Publication number: CH668430A5
Application number: CH3080/86A
Authority: CH
Inventors: Delio Ciparisso
Original assignee: Satis Vacuum Ag
Priority date: 1986-07-31
Filing date: 1986-07-31
Publication date: 1988-12-30
Also published as: US4817559A; DE3715831A1; FR2602244B1; IT8720748A0; FR2602244A1; IT1215533B

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuum-Be-schichtungsanlage zum Aufdampfen von Vergütungsschichten auf optische Substrate, wie Kunststoff-Brillengläser, welche auf Trägermittel aufspannbar sind, die in einem evakuierbaren Rezipienten oberhalb von Verdampfungsquellen umlaufen.

Vakuum-Beschichtungsanlagen der vorgenannten Art sind heute von grösster Bedeutung, um beispielsweise auf Kunststoff-Brillengläser, Linsen u.dgl. reflexmindernde Schichten aufdampfen zu können. Hierbei stellt sich das Problem, innerhalb des gleichen Vakuum-Zyklus möglichst viele Gläser zu beschichten, da die Stillstandszeiten zwischen den einzelnen Zyklen relativ hoch sind.

Als geeignete Trägermittel für die optischen Substrate haben sich sogenannte Kalotten bewährt, welche sich jeweils kuppeiförmig und drehbar im oberen Teil des Rezipienten erstrecken und welche eine Mehrzahl, beispielsweise 36 gleichmässig über die Kalottenfläche verteilte Einspannöffnungen zur Aufnahme der Substrate aufweisen. Die empirisch ermittelte Durchbiegung der Kalotte gewährleistet dabei, dass alle zu bedampfenden Substratflächen eine optimale Winkelstellung bezüglich den Verdampfungsquellen einnehmen, womit auf allen Substraten ein gleichmässiger Niederschlag erreicht wird.

Als Trägermittel sind aber auch schon am Umfang eines Drehtisches angeordnete Halter vorgeschlagen worden, welche über Wendemittel um 180 verschwenkbar sind, um so innerhalb eines Zyklus die doppelte Anzahl Substratflächen beschichten zu können. Bei gleichem Raumumfang des Rezipienten kann so aber auch keine grössere Leistung erzielt werden, da umfänglich des Drehtisches nur eine beschränkte Anzahl Halter angeordnet werden können. Zudem sind solche Anordnungen sehr aufwendig und teuer.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Vorteile der kalottenförmigen Trägermittel mit den Vorteilen einer Wendbarkeit der Trägermittel zu verknüpfen, um die Anzahl der zu bedampfenden Substratflächen innerhalb eines Vakuum-Zyklus zu verdoppeln.

Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Trägermittel eine Mehrzahl wenigstens angenähert kreisseg-mentförmige, flächige Trägerplatten umfassen, welche zueinander kalottenförmig sowie je um 180" wendbar an einer gemeinsamen Drehachse abgestützt sind, wobei jede Trägerplatte in Öffnungsbereichen eine Mehrzahl mit mindestens einer Haltefeder versehene Substrat-Halterungen aufweist, von denen mindestens eine nach beiden Seiten aus der Trägerplattenebene bis zu einem vorgegebenen Winkel heraus frei kippbar ist.

Durch die Verwendung flächiger, kreissegmentförmiger Trägerplatten in einer kalottenförmigen Anordnung können bei gleicher Rezipientengrösse praktisch gleich viele Substrate aufgespannt werden wie bei der Verwendung einer Kalotte, wobei zudem nun die einzelnen Trägerplatten gewendet werden können, um im gleichen Vakuum-Zyklus auch die zweite Substratfläche zu beschichten. Dabei wird eine praktisch vollständige Anpassung an die Idealform der Kalotte durch das freie Kippen der betreffenden Substrat-Halterungen aus der Trägerplattenebene bis zu einem vorgegebenen Winkel heraus und damit ein gleichmässiger Niederschlag auf beiden Seiten aller Substrate erreicht.

Hierbei ist eine sehr einfache, robuste und funktionssichere Ausgestaltung dann gegeben, wenn jede frei kippbare Substrat-Halterung eine, das aufzunehmende Substrat teilweise umgreifende Fassung aufweist, in welcher das Substrat unter der Wirkung der Haltefeder steht und welche frei nach beiden Seiten hin kippbar über eine Kippachse an der Trägerplatte befestigt ist, wobei dann vorteilhaft die kippbare Fassung zu deren Kippbegrenzung nach beiden Seiten hin mit vorzugsweise verstellbaren Anschlagmitteln an der Trägerplatte zusammenwirkt.

Ferner lassen sich die Trägerplatten auf eine einfache und funktionssichere Art dann wenden, wenn jede Trägerplatte im Bereich ihrer äusseren Randkante auf einem, mit der Drehachse umlaufenden Ring abgestützt ist und dort Wen-desteuerkurvenmittel trägt, die mit einem, in den Umlaufbereich der Trägerplatten temporär hineinbewegbaren Stellstift zusammenwirken.

Weiter ist es von Vorteil, wenn jede nicht kippbare Substrat-Halterung zur Abstützung des Substrates bestimmte Randteile des betreffenden Öffnungsbereiches der Trägerplatte umfasst, an welchen das Substrat unter der Wirkung eines durch die Haltefeder vorgespannten Klemmhebels ansteht, wobei die Haltefeder eine am inneren Ende des Klemmhebels angreifende, an der Trägerplatte abgestützte Spiralfeder ist, welche beidseitig von Ringplättchen abgedeckt ist, wodurch eine wirksame Abdeckung der Federmit-tel gegen Niederschlag aus der Verdampfungsquelle und damit eine hohe Funktionssicherheit erreicht wird.

Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsge2

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genstandes wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer, vereinfachter Darstellung eine Vakuum-Beschichtungsanlage zum Bedampfen mehrerer optischer Substrate gleichzeitig;

Fig. 2 in schematischer, schaubildartiger Darstellung und in grösserem Massstab eine Substrat-Halterung der Anordnung gemäss Fig. 1 in frei kippbarer Ausführung;

Fig. 3 in schematischer, schaubildartiger Darstellung und in grösserem Massstab eine Substrat-Halterung an einer Trägerplatte der Anordnung gemäss Fig. 1; und

Fig. 4 in schematischer, schaubildartiger Darstellung und in grösserem Massstab eine Trägerplatte der Anordnung gemäss Fig. 1 mit Wendemitteln.

Die in Fig. 1 beispielsweise veranschaulichte Vakuum-Beschichtungsanlage zum Aufdampfen von Vergütungsschichten auf optische Substrate, beispielsweise hier Kunststoff-Brillengläser, umfasst einen, über eine Vakuum-Pumpe 2 evakuierbaren Rezipienten 1. Im oberen Kammerbereich dieses Rezipienten 1 befinden sich die Trägermittel 3 zum Aufspannen einer Mehrzahl der Substrate 10 in Öffnungsbereichen 4 der Trägermittel 3, wie das nachfolgend noch näher erläutert wird.

Im unteren Bereich des Rezipienten 1 ist eine (oder mehrere) Verdampfungsquelle 100 vorgesehen, die hier eine sogenannte Elektronenstrahlkanone mit einem Heizfaden 15 umfasst, dessen austretende Elektronen nach seiner Erhitzung in einer Fokusierungseinrichtung 16 strahlenförmig gebündelt werden. Beispielsweise kann der Elektronenstrahl von einer an negativer Hochspannung liegenden Wolframkathode erzeugt und mit einem geformten Wehnel-Zylinder vorfoku-siert werden. Dieser Elektronenstrahl lässt sich nun durch Umlenkmagnetmittel 13 in einen Tiegel 17 umlenken, in dem sich das Aufdampfmaterial befindet. Dabei kann dem Strahl 11 eine pendelnde und/oder rotierende Bewegung durch weitere magnetfelderzeugende Mittel 14 erteilt werden, um mit dem Elektronenstrahl 11 die ganze Tiegeloberfläche zu bestreichen.

Zum Betreiben bzw. Bedienen der im evakuierten Rezipienten 1 zu bewegenden Apparateteile wie Blenden, u.dgl. sind Einrichtungen mit Betätigungsbauteilen notwendig, die von aussen in den Vakuumraum hineinreichen, wie etwa der Drehmechanismus 30 mit dem Motor 31 und die Drehachse 32 für die Trägermittel 3. Alle diese Mittel sind in der Regel von einem Steuerteil 20 ansteuerbar.

Im übrigen ist der Aufbau solcher Vakuumaufdampfan-lagen soweit bekannt, dass sich eine nähere Konstruktionsbeschreibung erübrigt.

Erfindungswesentlich ist hier zunächst, dass die Trägermittel 3 eine Mehrzahl, hier sechs, flächige Trägerplatten 33 umfassen, welche eine angenähert kreissegmentförmige Flächenbegrenzung aufweisen und je hier mit sechs Öffnungsbereichen 4 versehen sind, welche der Aufnahme von je einem Brillenglas 10 dienen, wofür entsprechende Halterungen 6 bzw. 7 vorgesehen sind.

Diese Trägerplatten 33 sind, wie Fig. 1 erkennen lässt, zueinander kalottenförmig sowie je um 180 wendbar mit der Drehachse 32 umlaufend montiert. Hierbei stützen sich die Trägerplatten 33 über Drehzapfen 24 bzw. 24' einerseits am freien, eine Radnabe bildenden, inneren Ende der Drehachse 32 und andrerseits nahe ihrer äusseren Randkante 21 auf einem, mit der Drehachse 32 umlaufenden Ring 22 ab. Dieser Ring 22 ist ähnlich einem Speichenrad durch Radialstege 23 mit der die Nabe bildenden Drehachse 32 drehfest verbunden, wobei sich die Trägerplatten 33 jeweils zwischen zwei benachbarten Radialstegen 23 befinden.

Für das Wenden der Trägerplatten 33 sind an deren unteren Randkantenbereich 22, am betreffenden Drehzapfen 24' Wendesteuerkurvenmittel 19 in Form einer Umsteuergabel angeordnet, welche mit einem Stellstift 18 im Wandungsbereich des Rezipienten 1 zusammenwirken, indem sich der Stellstift 18 temporär in den Umlaufbereich der Trägerplatten 33 bzw. deren Wendesteuerkurvenmittel 19 hineinbewegen lässt. Der Stellstift 18 kann etwa elektromagnetisch oder hydraulisch oder pneumatisch betätigbar und vom Steuerteil 20 ansteuerbar sein.

Eine solche Anordnung ist durch ihre einfache Konzeption besonders funktionssicher und wartungsfreundlich.

Zweckmässig sind die Trägerplatten 33 mit deren Zapfen 24 bzw. 24' an der Drehachse 32 resp. dem Ring 22 lediglich in offene Lagerschalen eingelegt, um die Trägerplatten für eine Bestückung leicht herausnehmen bzw. wieder einsetzen zu können.

In Fig. 4 ist mehr im Einzelnen eine solche ebene, kreissegmentförmige Trägerplatte 33 mit hier sechs Öffnungsbereichen 4 mit hier nicht kippbaren Substrat-Halterungen 7 sowie mit den Wendesteuerkurvenmittel 19 näher veranschaulicht.

Im vergrösserten Massstab zeigt Fig. 3 eine entsprechende nicht kippbare Substrat-Halterung 7, welche zur Abstützung eines (nicht dargestellten) Substrates bestimmte Randteile des betreffenden Öffnungsbereiches 4 der Trägerplatte 33 umfasst, an welchen das Substrat dann unter der Wirkung eines durch eine Haltefeder 5' vorgespannten Klemmhebels 25 ansteht.

Diese Haltefeder 5' ist hier eine am inneren Ende des Klemmhebels 25 angreifende, an der Trägerplatte 33 abgestützte Spiralfeder (nur angedeutet) welche beidseitig von Ringplättchen 26 abgedeckt ist.

Um nun eine praktisch vollständige Anpassung der zu beschichtenden Flächen aller Substrate auf den Trägermitteln an die Idealform der Kalotte trotz Verwendung ebener Trägerplatten zu erreichen, ist erfindungsgemäss vorgesehen, zweckmässig jene Substrate, die sich in ihrer Einspannlage nicht tangential anliegend der idealen Kalottenkrümmung erstrecken, in eine solche Tangentiallage zu kippen.

Hierfür ist vorgesehen, die betreffenden Substrat-Halterungen 6 nach beiden Seiten aus der Trägerplattenebene bis zu einem vorgegebenen Winkel heraus frei kippbar an der Trägerplatte anzuordnen.

Fig. 2 zeigt mehr im Einzelnen eine solche frei kippbare Substrat-Halterung 6 mit einer, das betreffende Substrat 10 teilweise umgreifenden Fassung 8, in welcher das Substrat 10 unter der Wirkung einer Haltefeder 5 steht. Hierbei ist die Fassung 8 samt Haltefeder 5 frei nach beiden Seiten hin kippbar über eine Kippachse 9 an der Trägerplatte 33 befestigt.

Zur Begrenzung der Kipplage der Fassung 8 und damit des betreffenden Substrates 10 nach beiden Seiten hin, sind hier verstellbare Anschlagmittel 12 in Form von Winkelstiften an der Trägerplatte 33 befestigt.

Auch diese Anordnung ist von einfacher, funktionssicherer Konzeption, welche gewährleistet, dass das Substrat beim Wenden der betreffenden Trägerplatte von selbst in die vorbestimmte Winkellage kippt, um einen gleichmässigen Niederschlag auf allen Substraten zu erreichen:

Natürlich sind an der vorbeschriebenen Anlage eine ganza Reihe Modifikationen möglich, ohne dabei den Erfindungsgedanken zu verlassen.

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Etwa können die letztgenannten Anschlagmittel auch als schliesslich mit frei kippbaren Substrat-Halterungen ausge-Schwenkbegrenzungen direkt an der Fassung nahe der Kipp- rüstet sein.

achse angeordnet sein. Ferner können die Trägerplatten aus-

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Vakuum-Beschichtungsanlage zum Aufdampfen von Vergütungsschichten auf optische Substrate, wie Kunststoff-Brillengläser, welche auf Trägermittel aufspannbar sind, die in einem evakuierbaren Rezipienten oberhalb von Verdampfungsquellen umlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägermittel (3) eine Mehrzahl wenigstens angenähert kreis-segmentförmige, flächige Trägerplatten (33) umfassen, welche zueinander kalottenförmig sowie je um 180° wendbar an einer gemeinsamen Drehachse (32) abgestützt sind, wobei jede Trägerplatte (33) in Öffnungsbereichen (4) eine Mehrzahl mit mindestens einer Haltefeder (5, 5') versehene Substrat-Halterungen (6, 7) aufweist, von denen mindestens eine (6) nach beiden Seiten aus der Trägerplattenebene bis zu einem vorgegebenen Winkel heraus frei kippbar ist.

2. Vakuum-Beschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede frei kippbare Substrat-Hal-terung (6) eine, das aufzunehmende Substrat (10) teilweise umgreifende Fassung (8) aufweist, in welcher das Substrat unter der Wirkung der Haltefeder (5) steht und welche frei nach beiden Seiten hin kippbar über eine Kippachse (9) an der Trägerplatte (33) befestigt ist.

3. Vakuum-Beschichtungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kippbare Fassung (8) zu deren Kippbegrenzung nach beiden Seiten hin mit vorzugsweise verstellbaren Anschlagmitteln (12) an der Trägerplatte (33) zusammenwirkt.

4. Vakuum-Beschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Trägerplatte (33) im Bereich ihrer äusseren Randkante (21) auf einem, mit der Drehachse (32) umlaufenden Ring (22) abgestützt ist und dort Wende-steuerkurvenmittel (19) trägt, die mit einem, in den Umlaufbereich der Trägerplatten (33) temporär hineinbewegbaren Stellstift (18) zusammenwirken.

5. Vakuum-Beschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede nicht kippbare Substrat-Halterung (7) zur Abstützung des Substrates (10) bestimmte Randteile des betreffenden Öffnungsbereiches (4) der Trägerplatte (33) umfasst, an welchen das Substrat (10) unter der Wirkung eines durch die Haltefeder (5') vorgespannten Klemmhebels (25) ansteht, wobei die Haltefeder (5') eine am inneren Ende des Klemmhebels (25) angreifende, an der Trägerplatte (33) abgestützte Spiralfeder ist, welche beidseitig von Ringplättchen (26) abgedeckt ist.