DD246011A3 - Einrichtung zur vakuumbeschichtung von schuettguetern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Vakuumbeschichtung von Schuettguetern in vorwiegend vertikalen Chargenanlagen. Das Ziel besteht darin, Schuettgueter gleichmaessig mit geringem Aufwand zu beschichten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu entwickeln, die eine hohe Beschichtungsrate bei geringem technischem Aufwand ermoeglicht. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass in der vorwiegend vertikalen Vakuum-Beschichtungskammer, an einer oberen Planetentraegergruppe, mehrere, vorzugsweise drei bis vier kegelstumpfartige Siebtrommeln kraftschluessig und loesbar angeordnet sind und, dass deren untere Mantellinien horizontal liegen. Figur

Description

daß dessen Ebene außerhalb optisch dichter Stellen im Randbereich nach dem Korbinnern zu liegt. Anderenfalls könnten Teile ständig in Schattenbereichen abrollen und nicht beschichtet werden. Als Siebgewebe wird vorzugsweise ein Stahlgewebe mit kräftigem, tragfähigem Drahtquerschnitt, z. B. 1 mm gewählt. Die lichte Maschenweite ist zwischen Substratgröße und physikalischen Bedingungen zu optimieren. Bei plasmagestützten Beschichtungsverfahren ist somit die Dunkelraumdicke um das Drahtgewebe zu beachten und es ergibt sich eine minimale Maschenweite von 3mm. Aus Stabilitätsgründen sollte die maximale Maschenweite nicht über 8mm betragen. Die Kegelwinkel der Substrattrommeln sind so gewählt, daß die Summe aller Kegelwinkel, bei horizontaler Lage der unteren Mantellinien, die Querschnittsfläche der vertikalen Vakuum-Beschichtungskammer im wesentlichen vollständig ausfüllen. Da sich die Kegelmäntel der benachbarten Trommeln ^

entgegengesetzt bewegen ist eine erforderliche Bewegungsfreiheit zu gewährleisten.

Die erfihdungsgemäße Lösung gestattet den Einsatz nur eines zentrischen Verdampfers, dessen keulenförmige Dampfstromverteilung voll auf die kegelstumpfartigen Siebtrommeln auftreffen. Damit wird das verdampfte Material, die Verdampferleistung, im wesentlichen zur Bischichtungtler Schüttgüter ausgenutzt. Bei relativ geringer Verdampferleistung wird eine hohe Beschichtungsrate realisiert. Die Verschmutzung der Vakuum-Beschichtungskammerwird relativgering gehalten, da der Ausnutzungsgrad des Verdampfungsmaterials sehr hoch ist. Bei der Beschichtung der Schüttgüter mittels plasmagestützter Verfahren (lon-plating) ist es vorteilhaft, im Innern der Siebtrommeln Mittel, z. B. eine Elektrode, anzuordnen, die neben der bekannten Plasmaerzeugung in der Vakuumbeschichtungsanlage, eine zusätzliche Entladung im Inneren der Siebtrommeln gewährleistet. Als plasmagestütztes Verfahren kann sehr vorteilhaft eine relative Verfahrensführung eingesetzt werden, z. B. zur Erzeugung von Titannitrid-Schichten.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung geschieht wie folgt.

Die lösbare kraftschlüssige Verbindung der kegelstumpfförmigen Siebtrommeln gestattet die Entnahme der Siebtrommeln aus der Vakuumbeschichtungsanlage. Außerhalb der Anlage wird der Deckel entfernt, das Schüttgut eingefüllt und der Deckel wieder verschlossen. Danach wird die Siebtrommel wieder an der Planetenträgergruppe in der Anlage befestigt. Mit dieser Planetenträgergruppe führen die Siebtrommeln eine Kreisbewegung in der Anlage aus und durch Abrollen der einzelnen Planetenträger an einem feststehenden Teil in der Anlage drehen sich die Siebtrommeln zusätzlich um ihre eigene Achse. Dabei rollen die Schüttgüter innerhalb der Siebtrommeln im unteren Bereich. Diese Bewegung über dem Verdampfer sichert eine sehr, gleichmäßige Beschichtung. Statt nur einer Schüttgut-Substratlinie beim Stand der Technik bewegen sich erfindungsgemäß mehrere Schüttgut-Substratlinien flächenartig über dem Verdampfer. Die Beschichtungsrate ist bei gleicher Verdampferleistung bedeutend besser und der technische Aufwand für nur einen Verdampfer wesentlich geringer. Durch die Planetenbewegung der Siebtrommeln, die bereits eine gute „Bewegung" der Substrate realisiert, ist es möglich, die eigentliche Rollbewegung der Substrate relativ zu verringern. Damit werden die Schüttgüter weitgehend geschont, d. h. Schlagstellen der Schüttgüter werden verringert. So können bei geeigneter Substratgeometrie auch dekorative Schichten aufgebracht werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch eine Vakuum-Beschichtungskammer mit der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Innerhalb der Vakuumkammer 1 ist en Planetenträger 2 angeordnet. Im Beispiel sind vier Planeten gewählt worden. Die einzelne Planetenhalterung weist ein Abrollrad 3 und eine Kupplung 4 auf. Die Siebtrommeln 5 sind geometrisch als Kegelstumpf ausgebildet und lassen sich mit der Kupplung 4 kraftschlüssig lösbar verbinden. Das Abrollrad 3 rollt auf einem festen Ring 6 der Vakuumkammer 1 ab, wodurch die Siebtrommeln 5 eine Eigendrehung ausführen.

Erfindungsgemäß sind die Siebtrommeln 5 innerhalb der Vakuumkammer 1 so angeordnet, daß die untere Mantellinie 7 eine horizontale Lage hat.

Aus konstruktiven Gründen entsteht an der Einfüllöffnung ein optisch dichter Rand 8. Zur Vermeidung einer Abschattung ist der Deckel 9, dessen Fläche ebenfalls aus Siebgewebe besteht, so gestaltet, daß die Schüttgüter außerhalb des Randes 8 im Innern der Siebtrommeln 5 gehalten werden. Unterhalb der planetenartigen Siebtrommelanordnung befindet sich ein Verdampfer 10 mit einer punktförmigen Quelle und einer keulenartigen Verdampfungscharakteristik, deren Winkel α so gewählt ist, daß die Siebtrommeln 5 in ihrer Gesamtheit erfaßt werden.

Wenn die Einrichtung für die plasmagestützte Vakuumbeschichtung eingesetzt wird, dann ist es vorteilhaft, einen Hohlkatodenbogenverdampfer einzusetzen, da dieser neben der eigentlichen Verdampfung gleichzeitig die Plasmaerzeugung bewirkt. In diesem Fall werden die Siebtrommeln 5 elektrisch isoliert angebracht und mit einem negativen Potential gegenüber der Vakuumkammer 1 beaufschlagt.

Mit einer derartigen Einrichtung können in wirtschaftlicher Weise Schüttgüter, z. B. Normteile, effektiv beschichtet werden.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   1. Einrichtung zur Vakuumbeschichtung von Schüttgütern in vertikalen Chargenanlagen mit Behältern zur Substrataufriahme, die einen siebartigen Mantel aufweisen und sich über dem Verdampfer um ihre eigene Achse drehen, gekennzeichnet dadurch, daß axial innerhalb der vertikalen Vakummkammer eine Dreheinrichtung mit mehreren, vorzugsweise drei bis vier, planetenartig drehenden Halterungen vorhanden ist, daß die Behälter als Siebtrommel mit kegelstumpfartiger Geometrie ausgebildet sind, deren untere Mantellinien horizontal liegen, und daß die Siebtrommeln kraftschlüssig und lösbar an der Dreheinrichtung angebracht sind. '
2. 2. Einrichtung nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die kleinen Deckflächen der Siebtrommeln nach der vertikalen Achse der Vakuumkammer gerichtet sind und als Einfüllöffnung mit siebartigem Deckel ausgebildet ist.
3. 3. Einrichtung nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die innere Mantelfläche der Siebstrommel glattflächig ausgebildet ist.
4. 4. Einrichtung nach Punkt 1. und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die innere Mantelfläche der Siebtrommel Hinderniskörper aufweist.
5. 5. Einrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Deckel derart ausgebildet ist, daß die siebartige Fläche so weit nach dem Inneren der Siebtrommel versetzt ist, daß die Substrate außerhalb des Dampfschattens vom Randbereich der Einfüllöffnung gehalten werden.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung .

   Anwendungsgebiet der Erfindung *

   Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Vakuumbeschichtung von Schüttgütern in vorwiegend vertikalen Chargenanlagen. Derartige Einrichtungen bestehen im allgemeinen aus einer oder zwei Siebtrommeln, in denen sich die Schüttgüter befinden. Diese Siebtrommeln sind oberhalb der Dampfquelle im Hauptdampfstrom angeordnet. Bei der plasmagestützten Vakuumbeschichtung (Ion-plating) können noch zusätzliche Einrichtungen, z. B. im Innern der Siebtrommeln vorhanden sein, die den lonenstrom beeinflussen. Eine praktikable Anwendung einer derartigen Einrichtung ist die Beschichtung von Normteilen mit Korrosionsschutzschichten, z. B. Aluminium.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Als Lösungen nach dem Stand der Technik gib die DE-OS 3227717 eine Siebtrommel an, die zylindrisch ausgebildet ist und sich horizontal über dem Verdampfer bewegt. Bei dieser Lösung sind mehrere parallel zur Achse der Siebtrommel angeordnete Verdampfer erforderlich. Entsprechend dem sich nach einer sinusförmigen Gesetzmäßigkeit im Raum ausbreitendem Dampfstrom von jedem einzelnen Verdampfer, ist die praktische Ausnutzung des Dampfes, d. h. sind die Niederschlagsmöglichkeit des Dampfes direkt auf dem Substrat und die resultierende Schichtdickengleichmäßigkeit sehr ungünstig. Die Substrate liegen linienförmig, der Dampfstrahl ist im Querschnitt kreisförmig. Es kommt außerdem zu einer relativ hohen Verschmutzungsrate der Anlage und damit zu einem hohen Wartungsaufwand. Insgesamt betrachtet ergibt sich bei einer hohen Verdampfungsrate am Verdampfer nur eine relativ geringe Beschichtungsrate auf den Substraten. Eine andere Lösung ist in der JP 57-188677 angegeben. Ein zylindrischer Behälter aus einem Siebgewebe weist einen großen Kreisquerschnitt und eine geringe zylindrische Höhe auf, wobei die Zylinderachse gegenüber der Verdampferachse schräg gestellt ist. Wenn sich dieser Behälter beim Beschichtungsprozeß langsam dreht, dann rollen die Schüttgüter in den unteren Teil des schräggestellten Behälters und liegen dort stark übereinander. Dabei schatten sich die Teile zum großen Teil selbst einander ab und die Beschichtungsrate ist gering. Durch das starke Übereinanderrollen der Substrate besteht auch die Gefahr erhöhter mechanischer Beschädigungen durch Schlagstellen.

   Ziel der Erfindung

   Die Erfindung befolgt das Ziel, Schüttgüter in einer Chargen-Vakuum-Beschichtungsanlage gleichmäßig mit geringem Aufwand zu beschichten.

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Vakuumbeschichtung von Schüttgütern in einer vertikalen Chargenanlage zu entwickeln, die eine hohe Beschichtungsrate bei geringem technischem Aufwand ermöglicht. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in der vorwiegend vertikalen Vakuum-Beschichtungskammer, an einer oberen Planetenträgergruppe, mehrere, vorzugsweise drei bis vier kegelstumpfartige Siebtrommeln kraftschlüssig und lösbar angeordnet sind, und daß deren untere Mantellinien horizontal liegen. Die kleinen Deckflächen der kegelstumpfartigen Siebtrommeln sind zum Zentrum der Beschichtungskammer gerichtet und als verschließbare Einfüllöffnungen ausgebildet. Die innere Mantelfläche ist glattflächig ausgebildet, damit die Schüttgüter gut abrollen können. Bei Schüttgütern, die nicht oder ungleichmäßig rollen, können auch gezielte Hindernisse zum Wenden der Teile angeordnet werden. Der Deckel der Einfüllöffnung ist im Bereich der Kreisfläche ebenfalls aus Siebgewebe gefertigt. Dabei ist das Siebgewebe derart angeordnet.