-
Nachfolgend wird ein Antriebsendblock für eine Magnetronanordnung mit einem rotierenden Target beschrieben, der eine geringe Störanfälligkeit beim Betrieb mit Mittelfrequenzstrom, d. h. im Bereich von einigen Hundert Hertz bis ca. 50 Kilohertz, aufweist.
-
Die Erfindung bezweckt die weitere Verbesserung der in Patentanmeldung
DE 10 2008 033 904 vorgeschlagenen Antriebsendblöcke.
-
Ausgehend von der dort vorgeschlagenen Lösung soll ein verbesserter Antriebsendblock angegeben werden, der eine geringe Störanfälligkeit beim Betrieb mit Mittelfrequenzstrom aufweist.
-
Vorgeschlagen wird daher ein Antriebsendblock für eine Magnetronanordnung mit einem rotierenden Target, umfassend ein Endblockgehäuse mit einer in dem Endblockgehäuse angeordneten, drehbar gelagerten Antriebswelle, die an ihrem von außerhalb des Endblockgehäuses zugänglichen Ende zur mittelbaren oder unmittelbaren Verbindung mit dem rotierenden Target ausgebildet ist und die an ihrem innerhalb des Endblockgehäuses liegenden Ende zur Einleitung eines Drehmoments ausgebildet ist, wobei die Antriebswelle aus einem nichtleitenden keramischen Werkstoff gefertigt ist.
-
Dadurch ragt aus dem Endblockgehäuse keine metallische Welle wie bei bekannten Endblöcken, sondern nur ein nicht leitender Wellenstummel, der zur Verbindung mit dem rotierenden Target geeignet ist, und der so lang ist, dass der durch den keramischen Wellenstummel gebildete Isolationswiderstand ausreichend groß ist, um den Endblock und die darin angeordneten Bauteile vor einer Beeinflussung durch den Betriebsstrom des rotierenden Targets zu schützen. Die Wahl der Länge des aus dem Endblockgehäuse ragenden Wellenstummels der Antriebswelle kann der Fachmann im konkreten Fall abhängig von der Spannung und Stromstärke auf einfache Weise errechnen oder experimentell bestimmen. Dadurch wird die Störanfälligkeit gegenüber Mittelfrequenzstrom im Vergleich mit bekannten Endblöcken signifikant verringert.
-
Die Antriebswelle ist an ihrem von außerhalb des Endblockgehäuses zugänglichen Ende zur unmittelbaren Verbindung mit dem rotierenden Target ausgebildet, wenn das Target direkt mit der Antriebswelle verbunden werden kann, d. h. wenn physischer Kontakt zwischen dem Ende der Antriebswelle und dem Target besteht. Die Antriebswelle ist demgegenüber an ihrem von außerhalb des Endblockgehäuses zugänglichen Ende zur mittelbaren Verbindung mit dem rotierenden Target ausgebildet, wenn zwischen dem Target und der Antriebswelle ein weiteres Verbindungselement angeordnet wird, d. h. wenn kein physischer Kontakt zwischen dem Ende der Antriebswelle und dem Target besteht. Solche Verbindungselemente können beispielsweise Distanzstücke, Adapter und ähnliche Bauteile sein.
-
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die keramische Antriebswelle in dem Bereich, der innerhalb des Endblockgehäuses liegt, ein diesen Bereich umhüllendes metallisches Hüllelement aufweist. Ein metallisches Hüllelement in diesem Sinne ist eine Hülse aus einem metallischen Werkstoff, die jedoch nicht aus dem Endblockgehäuse herausragt. Das Hüllelement kann an dem innerhalb des Endblockgehäuses liegenden Ende der Antriebswelle offen oder geschlossen sein. Es ist mit der keramischen Antriebswelle drehfest verbunden, so dass eine Drehmomentenübertragung zwischen der keramischen Welle und dem metallischen Hüllelement möglich ist. Das metallische Hüllelement erleichtert die drehbare Lagerung der Antriebswelle im und relativ zum Endblockgehäuse, vermindert den an den Dichtungen auftretenden Verschleiß aufgrund von Reibung und erhöht die Festigkeit der Antriebswelle.
-
Nachfolgend wird der vorgeschlagene Antriebsendblock anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
-
1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel,
-
2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel,
-
3 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel,
-
4 einen Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel, und
-
5 einen Längsschnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel.
-
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Antriebsendblocks dargestellt, bei dem der Elektromotor 4 innerhalb des Endblockgehäuses 22 und koaxial zur Antriebswelle 26 angeordnet ist. An der Kammerwand 11 einer Vakuumkammer 1 ist ein Antriebsendblock 2 angeordnet, an dem ein rotierendes Target 3 befestigt ist, welches ein Targetrohr 31 und ein Anschlussstück 32 aufweist, wobei im Innern des Targetrohrs 31 ein Magnetsystem angeordnet ist, welches in der Zeichnung nicht sichtbar ist.
-
Der Antriebsendblock 2 ist an einer Kammerwand 11 der Vakuumkammer 1 mittels eines Isolationselements 21 lösbar befestigt. Der Antriebsendblock 2 umfasst ein Endblockgehäuse 22 mit einer dem Innenraum der Vakuumkammer 1 zugewandten Öffnung 23, die einen Hohlraum 24 bildet. In diesem Hohlraum 24 sind zwei Aufnahmen 25 für eine Antriebseinheit vorgesehen, welche der Querschnittskontur des Hilfsgehäuses 41 der Antriebseinheit entsprechen, so dass die Antriebseinheit durch die Öffnung 23 verdrehsicher in den Hohlraum 24 eingeführt werden kann.
-
Die Antriebseinheit umfasst im Ausführungsbeispiel das Hilfsgehäuse 41, die keramische Antriebswelle 26 mit dem metallischen Hüllelement 27 und den Elektromotor 4, der einen Stator 42 und einen Rotor 43 umfasst. Stator 42 und Rotor 43 des Elektromotors 4 sind direkt im Hilfsgehäuse 41 angeordnet, so dass der Elektromotor 4 kein separates Motorgehäuse benötigt.
-
Das Hilfsgehäuse 41 besteht aus elektrisch isolierendem Material. Darin sind der Stator 42 und der Rotor 43 des Elektromotors 4 angeordnet, wobei der Rotor 43 auf der Motorwelle 44 angeordnet ist, die dadurch zugleich die keramische Antriebswelle 26 mit dem metallischen Hüllelement 27 des Antriebsendblocks 2 darstellt und im Hilfsgehäuse 41 beidseitig drehbar gelagert ist. Der Rotor 43 des Elektromotors 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel direkt im Hilfsgehäuse 41 gelagert, so dass das Hilfsgehäuse 41 der Antriebseinheit gleichzeitig das Motorgehäuse des Elektromotors 4 darstellt. Das durch die Öffnung 23 des Endblockgehäuses 22 in das Innere der Vakuumkammer 1 ragende Ende der Antriebswelle 26 ist zur Aufnahme und Drehmomentübertragung auf das Anschlussstück 32 des rotierenden Targets 3 ausgebildet.
-
Dieses Ende der keramischen Antriebswelle 26 ist im Hilfsgehäuse 41 über das metallische Hüllelement 27 gleichzeitig drehbar gelagert und abgedichtet. Im Bereich zwischen zwei Dichtungen mündet ein Kanal 45, der zum Anschluss einer Vakuumpumpe dient und daher außerhalb des Endblockgehäuses 22 mündet. Die Energieversorgung des Elektromotors 4 erfolgt über einen Steckverbinder 46, der ebenfalls außerhalb des Endblockgehäuses 22 endet.
-
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Antriebsendblocks dargestellt, bei dem der Elektromotor 4 innerhalb des Endblockgehäuses 22 und koaxial zur Antriebswelle 26 angeordnet ist. An der Kammerwand 11 einer Vakuumkammer 1 ist ein Antriebsendblock 2 angeordnet, an dem ein rotierendes Target 3 befestigt ist, welches ein Targetrohr 31 und ein Anschlussstück 32 aufweist, wobei im Innern des Targetrohrs 31 ein Magnetsystem angeordnet ist, welches in der Zeichnung nicht sichtbar ist.
-
Der Antriebsendblock 2 ist an einer Kammerwand 11 der Vakuumkammer 1 mittels eines Isolationselements 21 lösbar befestigt. Der Antriebsendblock 2 umfasst ein Endblockgehäuse 22 mit einer dem Innenraum der Vakuumkammer 1 zugewandten Öffnung 23, die einen Hohlraum 24 bildet. In diesem Hohlraum 24 sind zwei Aufnahmen 25 für eine Antriebseinheit vorgesehen, welche der Querschnittskontur des Hilfsgehäuses 41 der Antriebseinheit entsprechen, so dass die Antriebseinheit durch die Öffnung 23 verdrehsicher in den Hohlraum 24 eingeführt werden kann.
-
Die Antriebseinheit umfasst im Ausführungsbeispiel das Hilfsgehäuse 41, die keramische Antriebswelle 26 und den Elektromotor 4, der einen Stator 42 und einen Rotor 43 umfasst. Stator 42 und Rotor 43 des Elektromotors 4 sind direkt im Hilfsgehäuse 41 angeordnet, so dass der Elektromotor 4 kein separates Motorgehäuse benötigt.
-
Das Hilfsgehäuse 41 besteht aus elektrisch isolierendem Material. Darin sind der Stator 42 und der Rotor 43 des Elektromotors 4 angeordnet, wobei der Rotor 43 auf der Motorwelle 44 angeordnet ist, die dadurch zugleich die keramische Antriebswelle 26 des Antriebsendblocks 2 darstellt und im Hilfsgehäuse 41 beidseitig drehbar gelagert ist. Der Rotor 43 des Elektromotors 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel direkt im Hilfsgehäuse 41 gelagert, so dass das Hilfsgehäuse 41 der Antriebseinheit gleichzeitig das Motorgehäuse des Elektromotors 4 darstellt. Das durch die Öffnung 23 des Endblockgehäuses 22 in das Innere der Vakuumkammer 1 ragende Ende der Antriebswelle 26 ist zur Aufnahme und Drehmomentübertragung auf das Anschlussstück 32 des rotierenden Targets 3 ausgebildet.
-
Dieses Ende der keramischen Antriebswelle 26 ist im Hilfsgehäuse 41 gleichzeitig drehbar gelagert und abgedichtet. Im Bereich zwischen zwei Dichtungen mündet ein Kanal 45, der zum Anschluss einer Vakuumpumpe dient und daher außerhalb des Endblockgehäuses 22 mündet. Die Energieversorgung des Elektromotors 4 erfolgt über einen Steckverbinder 46, der ebenfalls außerhalb des Endblockgehäuses 22 endet.
-
In 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Antriebsendblocks dargestellt, bei dem der Elektromotor 4 innerhalb des Endblockgehäuses 22 und koaxial zur Antriebswelle 26 angeordnet ist. An der Kammerwand 11 einer Vakuumkammer 1 ist ein Antriebsendblock 2 angeordnet, an dem ein rotierendes Target 3 befestigt ist, welches ein Targetrohr 31 und ein Anschlussstück 32 aufweist, wobei im Innern des Targetrohrs 31 ein Magnetsystem angeordnet ist, welches in der Zeichnung nicht sichtbar ist.
-
Der Antriebsendblock 2 ist an einer Kammerwand 11 der Vakuumkammer 1 mittels eines Isolationselements 21 lösbar befestigt. Der Antriebsendblock 2 umfasst ein Endblockgehäuse 22 mit einer dem Innenraum der Vakuumkammer 1 zugewandten Öffnung 23, die einen Hohlraum 24 bildet. In diesem Hohlraum 24 sind zwei Aufnahmen 25 für eine Antriebseinheit vorgesehen, welche der Querschnittskontur des Hilfsgehäuses 41 der Antriebseinheit entsprechen, so dass die Antriebseinheit durch die Öffnung 23 verdrehsicher in den Hohlraum 24 eingeführt werden kann.
-
Die Antriebseinheit umfasst im Ausführungsbeispiel das Hilfsgehäuse 41, die keramische Antriebswelle 26 und den Elektromotor 4, der einen Stator 42 und einen Rotor 43 umfasst. Stator 42 und Rotor 43 des Elektromotors 4 sind direkt im Hilfsgehäuse 41 angeordnet, so dass der Elektromotor 4 kein separates Motorgehäuse benötigt.
-
Das Hilfsgehäuse 41 besteht aus elektrisch isolierendem Material. Darin sind der Stator 42 und der Rotor 43 des Elektromotors 4 angeordnet, wobei der Rotor 43 auf der Motorwelle 44 angeordnet ist. Das zur Vakuumkammer gerichtete Ende der Motorwelle 44 ist als metallisches Hüllelement 27 ausgebildet, in dem die keramische Antriebswelle 26 des Antriebsendblocks 2 drehbar gelagert ist. Der Rotor 43 des Elektromotors 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel direkt im Hilfsgehäuse 41 gelagert, so dass das Hilfsgehäuse 41 der Antriebseinheit gleichzeitig das Motorgehäuse des Elektromotors 4 darstellt. Das durch die Öffnung 23 des Endblockgehäuses 22 in das Innere der Vakuumkammer 1 ragende Ende der Antriebswelle 26 ist zur Aufnahme und Drehmomentübertragung auf das Anschlussstück 32 des rotierenden Targets 3 ausgebildet.
-
Dieses Ende der keramischen Antriebswelle 26 ist im Hilfsgehäuse 41 über das metallische Hüllelement 27 gleichzeitig drehbar gelagert und abgedichtet. Im Bereich zwischen zwei Dichtungen mündet ein Kanal 45, der zum Anschluss einer Vakuumpumpe dient und daher außerhalb des Endblockgehäuses 22 mündet. Die Energieversorgung des Elektromotors 4 erfolgt über einen Steckverbinder 46, der ebenfalls außerhalb des Endblockgehäuses 22 endet.
-
In 4 ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines Antriebsendblocks dargestellt, bei dem der Elektromotor 4 innerhalb des Endblockgehäuses 22 und koaxial zur Antriebswelle 26 angeordnet ist. An der Kammerwand 11 einer Vakuumkammer 1 ist ein Antriebsendblock 2 angeordnet, an dem ein rotierendes Target 3 befestigt ist, welches ein Targetrohr 31 und ein Anschlussstück 32 aufweist, wobei im Innern des Targetrohrs 31 ein Magnetsystem angeordnet ist, welches in der Zeichnung nicht sichtbar ist.
-
Der Antriebsendblock 2 ist an einer Kammerwand 11 der Vakuumkammer 1 mittels eines Isolationselements 21 lösbar befestigt. Der Antriebsendblock 2 umfasst ein Endblockgehäuse 22 mit einer dem Innenraum der Vakuumkammer 1 zugewandten Öffnung 23, die einen Hohlraum 24 bildet. In diesem Hohlraum 24 sind zwei Aufnahmen 25 für eine Antriebseinheit vorgesehen, welche der Querschnittskontur des Hilfsgehäuses 41 der Antriebseinheit entsprechen, so dass die Antriebseinheit durch die Öffnung 23 verdrehsicher in den Hohlraum 24 eingeführt werden kann.
-
Die Antriebseinheit umfasst im Ausführungsbeispiel das Hilfsgehäuse 41, die Antriebswelle 26 mit dem metallischen Hüllelement 27 und den Elektromotor 4 sowie ein zwischen Elektromotor 4 und Antriebswelle 26 angeordnetes Getriebe 5, das an einer Seite mit dem Elektromotor 4 und an der anderen Seite über eine Kupplung 51 mit dem metallischen Hüllelement 27 und damit mit der Antriebswelle 26 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind der Stator und der Rotor des Elektromotors 4 in einem eigenen Motorgehäuse untergebracht und daher in der Zeichnung nicht direkt sichtbar.
-
Das Hilfsgehäuse 41 besteht aus elektrisch isolierendem Material. Darin ist die Antriebswelle 26 des Antriebsendblocks 2 über das metallische Hüllelement 27 drehbar gelagert. Das durch die Öffnung 23 des Endblockgehäuses 22 in das Innere der Vakuumkammer 1 ragende Ende der Antriebswelle 26 ist zur Aufnahme und Drehmomentübertragung auf das Anschlussstück 32 des rotierenden Targets 3 ausgebildet.
-
Dieses Ende der Antriebswelle 26 ist im Hilfsgehäuse 41 über das metallische Hüllelement 27 gleichzeitig drehbar gelagert und abgedichtet. Im Bereich zwischen zwei Dichtungen mündet ein Kanal 45, der zum Anschluss einer Vakuumpumpe dient und daher außerhalb der Vakuumkammer 1 mündet. Die Energieversorgung des Elektromotors 4 erfolgt über einen Steckverbinder 46, der ebenfalls außerhalb der Vakuumkammer 1 endet.
-
In 5 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Antriebsendblocks dargestellt, bei dem der Elektromotor 4 innerhalb des Endblockgehäuses 22 und koaxial zur Antriebswelle 26 angeordnet ist. An der Kammerwand 11 einer Vakuumkammer 1 ist ein Antriebsendblock 2 angeordnet, an dem ein rotierendes Target 3 befestigt ist, welches ein Targetrohr 31 und ein Anschlussstück 32 aufweist, wobei im Innern des Targetrohrs 31 ein Magnetsystem angeordnet ist, welches in der Zeichnung nicht sichtbar ist.
-
Der Antriebsendblock 2 ist an einer Kammerwand 11 der Vakuumkammer 1 mittels eines Isolationselements 21 lösbar befestigt. Der Antriebsendblock 2 umfasst ein Endblockgehäuse 22 mit einer dem Innenraum der Vakuumkammer 1 zugewandten Öffnung 23, die einen Hohlraum 24 bildet. In diesem Hohlraum 24 sind zwei Aufnahmen 25 für eine Antriebseinheit vorgesehen, welche der Querschnittskontur des Hilfsgehäuses 41 der Antriebseinheit entsprechen, so dass die Antriebseinheit durch die Öffnung 23 verdrehsicher in den Hohlraum 24 eingeführt werden kann.
-
Die Antriebseinheit umfasst im Ausführungsbeispiel das Hilfsgehäuse 41, die keramische Antriebswelle 26 und den Elektromotor 4, der einen Stator 42 und einen Rotor 43 umfasst. Stator 42 und Rotor 43 des Elektromotors 4 sind direkt im Hilfsgehäuse 41 angeordnet, so dass der Elektromotor 4 kein separates Motorgehäuse benötigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Elektromotor 4 ein Außenläufer, wobei die Motorwelle 44 durch den Stator 42 hindurchgeführt und wie bei einem Innenläufer im Hilfsgehäuse 41 beidseitig drehbar gelagert ist.
-
Das Hilfsgehäuse 41 besteht aus elektrisch isolierendem Material. Darin sind der Stator 42 und der Rotor 43 des Elektromotors 4 angeordnet, wobei der Rotor 43 auf der Motorwelle 44 angeordnet ist. Das zur Vakuumkammer gerichtete Ende der Motorwelle 44 ist als metallisches Hüllelement 27 ausgebildet, in dem die keramische Antriebswelle 26 des Antriebsendblocks 2 drehbar gelagert ist. Der Rotor 43 des Elektromotors 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel direkt im Hilfsgehäuse 41 gelagert, so dass das Hilfsgehäuse 41 der Antriebseinheit gleichzeitig das Motorgehäuse des Elektromotors 4 darstellt. Das durch die Öffnung 23 des Endblockgehäuses 22 in das Innere der Vakuumkammer 1 ragende Ende der Antriebswelle 26 ist zur Aufnahme und Drehmomentübertragung auf das Anschlussstück 32 des rotierenden Targets 3 ausgebildet.
-
Dieses Ende der keramischen Antriebswelle 26 ist im Hilfsgehäuse 41 über das metallische Hüllelement 27 gleichzeitig drehbar gelagert und abgedichtet. Im Bereich zwischen zwei Dichtungen mündet ein Kanal 45, der zum Anschluss einer Vakuumpumpe dient und daher außerhalb des Endblockgehäuses 22 mündet. Die Energieversorgung des Elektromotors 4 erfolgt über einen Steckverbinder 46, der ebenfalls außerhalb des Endblockgehäuses 22 endet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vakuumkammer
- 11
- Kammerwand
- 2
- Antriebsendblock
- 21
- Isolationselement
- 22
- Endblockgehäuse
- 23
- Öffnung
- 24
- Hohlraum
- 25
- Aufnahme
- 26
- Antriebswelle
- 27
- Hüllelement
- 3
- rotierendes Target
- 31
- Targetrohr
- 32
- Anschlussstück
- 4
- Elektromotor
- 41
- Hilfsgehäuse
- 42
- Stator
- 43
- Rotor
- 44
- Motorwelle
- 45
- Kanal
- 46
- Steckverbinder
- 5
- Getriebe
- 51
- Kupplung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
