DD215923B1 - Einrichtung zur ionengestuetzten hartstoffbeschichtung von substratkoerpern - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur lonengestutzten Hartstoffbeschichtung von Substratkorpern Diese Einrichtung kann überall dort eingesetzt werden, wo, entgegen der einfachen flachenhaften Beschichtung, ein Korper allseitig bzw an mehreren Flachen gleichzeitig beschichtet werden soll

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Die lonengestutzte Verfahrenstechnik zur Hartstoffbeschichtung von Substraten hat sich in der Vergangenheit sehr schnell entwickelt Die derzeitige Grenze dieser Verfahren hegt bei der Beschichtung von Korpern bisher sind lediglich Verfahren bekanntgeworden, die im wesentlichen nur eine flachenhafte Beschichtung ermöglichen Dabei gibt es zweifellos auch eine gewisse Beschichtung an den Seitenflächen der Substratkorper, diese ist aber technisch unwirksam. Die bekannten technischen Losungen, ζ B DD-WP 133688,146307 und 146623, gestatten nur eine ausreichende Beschichtung der Flachen, die nahezu rechtwinklig zum lonenstrom liegen

Nachteilig bei diesen bekannten Verfahren ist z. B., daß es nicht möglich ist, einen Hartmetali-Spiralbohrer allseitig, also auch in den Spiralnuten, wirkungsvoll mit Kohlenstoff zu beschichten, ohne daß man aufwendige Dreh- und Wendeeinnchtungen einsetzt. Bei stillstehenden Substratkorpern (Spiralbohrern) wird nur die Stimschneide ausreichend beschichtet Nach einem erneuten Anschliff ist die Wirkung der Beschichtung verloren

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht dann, die lonengestutzte Hartstoffbeschichtung auch fur Substratkorper wirkungsvoll einzusetzen

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die die Bewegungsrichtung der Ionen in bezug auf die zu beschichtenden Substratoberflachen so beeinflußt, daß eine gleichmäßige Beschichtung der Deck- und Mantelflachen von Substratkorpern möglich ist

Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß eine Einrichtung geschaffen wird, die den Weg der Ionen zum Substrat beeinflußt Verfahrensgemaß werden an einer zentralen Stelle aus einer Glühkatode Elektronen emittiert, diese werden durch die Wirkung verschiedener Mittel mit spezifischen Gasatomen bzw -molekulen zum Zusammenstoß gebracht und es bilden sich Ionen Diese werden durch Absaugelektroden gezielt auf das negative Substrat bzw den Substrathalter beschleunigt Damit ist grundsätzlich nur eine flächige Beschichtung von nahezu rechtwinklig zum lonenstrom liegenden Substraten möglich Erfindungsgemaß wird zur allseitigen Beschichtung von Substratkorpern um diese eine transparente Formelektrode angeordnet, die gegenüber dem Substrathalter auf positivem Potential liegt und definiert gegenüber den wesentlichen Beschichtungsflachen des Substratkorpers angeordnet ist

Um die Formelektrode und damit in Substratnahe bilden sich dabei selbständig wirkende elektrostatische Felder aus Dadurch wird der vorher beschriebene Weg der Ionen derart beeinflußt, daß diese auf dem Weg zum negativen Substrathalter mit den Substraten in den Wirkungsbereich der positiv geladenen Formelektrode gelangen und auf die spezifische Oberflache des Substratkorpers gelenkt werden Der ursprünglich weitgehend homogene lonenstrom wird durch die erfindungsgemaße Einrichtung auf die Substratkorper hin abgelenkt

In der Regel ist davon auszugehen, daß die Feldlinien rechtwinklig zur Substratoberflache einwirken An Kanten, Spitzen und ζ Β Schneiden kann es auch vorteilhaft sein, den Auftreffwinkel zu verandern, damit keine Brenneffekte auftreten Fur die Beschichtungsrate an der konkreten Flache ist sehr wesentlich die wirkende Feldstarke der Formelektrode verantwortlich und damit die geometrische Gestaltung der Formelektrode Als vorteilhaft hat sich eine drahtformige Elektrode erwiesen, die der Form des Substratkorpers angepaßt ist Bei der Beschichtung von Spiralbohrern reicht ζ B eine zylinderformige Elektrode aus Bei Hartmetall-Wendeschneidplatten muß die Formelektrode in der Regel der geometrischen Form, ζ B rechteckig oder dreieckig, angepaßt sein Bei hohen Beschichtungsraten und damit hohen Feldstarken ist es vorteilhaft, an gefährdeten Kanten, ζ B Schneiden des Substratkorpers, die Formelektrode so auszubilden, daß an der spezifischen Stelle die Feldstarke so abgeschwankt wird, ζ B durch einen anderen Auftreffwinkel auf die Substratoberflache, daß Ansatzpunkte zu Bogenentladungen weitgehend vermieden werden Anwendungstechnisch kann es auch erforderlich sein, die Schichtdicken unterschiedlich zu gestalten In diesem Fall kann die Beschichtungsrate durch örtlich unterschiedlich wirkende Feldstarken beeinflußt werden

Je nach Substratmaterial und Einsatzzweck der Hartstoffschicht ist es auch vorteilhaft, die elektrische Feldstärke, die verfahrensgemäß selbständig wirkt, während des Beschichtungsprozesses zu variieren. Zum Beispiel kann es zum Abbau von Spannungen in der Schicht vorteilhaft sein, mit einem langsamen und weicheren Schichtaufbau zu beginnen und erst im Verfahrensablauf zur härteren Schicht überzugehen.

Wenn spezifisch bedingt die erfindungsgemäßen selbständig wirkenden elektrostatischen Felder so stark gehalten werden müssen, daß durch sie zusätzliche Ionen erzeugt werden, ist es möglich und teils erforderlich, die Ionenerzeugung im zentralen lonisierungssystem zu verringern.

Bei der Beschichtung von Plastmaterialien, die zur statischen Aufladung neigen, ist es vorteilhaft, das elektrostatische Feld mit einem elektrischen Wechselfeld zu überlagern.

Zur besseren Trennung der Wirkungsbereiche des negativen Substrathalters und der positiv geladenen Formelektrode ist es günstig, eine flächige Abschirmelektrode mit positivem Potential zwischen beiden anzuordnen. Damit wird auch ein sauberer Abschluß der Beschichtungsfläche an der Befestigungsstelle erzielt.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß mit der Einrichtung Substratkörper, z. B.

Spiralbohrer, auch auf der gesamten Mantelfläche Schichtausbildung am technisch gewünschten Bereich des Spiralbohrers. Im vorliegenden Fall soll eine gleichmäßige Schichtausbildung erfolgen. Die Steigung des Drahtwendeis der Formelektrode ist dabei nicht an die Steigung des Spiralbohrers gebunden. Sie ist nur abhängig von der benötigten Feldstärke.

Bei Hochleistungsbeschichtungen, bei denen zwischen Formelektrode und Substrat eine genügend hohe Feldstärke auftritt, werden auch innerhalb dieses Feldes Ionen erzeugt, so daß die zentrale Ionenquelle gedrosselt oder in Sonderfällen auch abgeschaltet werden kann.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   1 Einrichtung zur lonengestutzten Hartstoffbeschichtung von Substratkorpern mittels Ionenquelle und Absaugelektroden in Richtung des auf negativem Potential liegenden Substrates bzw Substrathalters, gekennzeichnet dadurch, daß der Substratkorper von einer transparenten, insbesondere drahtformigen Formelektrode umgeben ist, die gegenüber dem Substrat auf positivem Potential liegt und definiert in einem Abstand gegenüber den wesentlichen Beschichtungsflachen des Substratkorpers angeordnet ist, derart, daß die spezifisch erforderliche Feldstarke auf die konkrete Substratflache einwirkt

   2 Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Substrathalter und Formelektrode eine positive Abschirmelektrode angeordnet ist