DE19822877B4

DE19822877B4 - Elektrische Steckverbindung für Beschichtungsanlagen

Info

Publication number: DE19822877B4
Application number: DE19822877A
Authority: DE
Inventors: Götz Teschner; Harald Krauss; Manfred Schuhmacher; Peter Skuk
Original assignee: Applied Materials GmbH and Co KG
Current assignee: Applied Materials GmbH and Co KG
Priority date: 1998-05-22
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 2010-10-07
Anticipated expiration: 2018-05-23
Also published as: DE19822877A1

Abstract

Elektrische Steckverbindung zur Übertragung elektrischer Energie in Vakuumprozessanlagen mit Behandlungskammer (1), insbesondere Beschichtungsanlagen zum plasmagestützten und/oder mittels Ionenzerstäubung durchgeführten Beschichten von Werkstücken, die mindestens ein Buchsenteil (34, 44, 54) und ein darin einsetzbares Steckerteil (36, 46, 56) mit jeweils zu verbindenden Stecker- und Buchsenkontaktkörpern (35, 37, 42, 47, 52) umfasst, wobei das Buchsenteil (34, 44, 45) und/oder das Steckerteil (36, 46, 56) jeweils ortsfest an benachbarten Wänden (13) der Behandlungskammer (1) angeordnet sind und wobei ein elektrischer Kontakt zwischen dem Stecker- und Buchsenteil mittels Verschwenken eines das Buchsen- und/oder Steckerteil tragenden Kammerwandelementes (13) herstellbar ist, so dass Stromleiter (31–33, 41, 43, 51) zur Führung des Stroms von einer Versorgungseinrichtung zur Behandlungskammer (1) beim Verbinden und Trennen von Buchsen- und Steckerteil in Bezug auf die Behandlungskammer (1) ortsfest angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung gemäß den Patentansprüchen 1 bzw. 2. Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Zur Übertragung elektrischer Energie zu Verbrauchern, welche in Anlagen zur vakuumgestützten Beschichtung von Substraten zum Einsatz kommen, sind verschiedene Varianten bekannt. Die Bauform der elektrischen Zuleitungen wird dabei im Wesentlichen durch die elektrischen Kenngrößen des benötigten Stroms und der Spannung sowie dem elektrischen Leistungsverbrauch der zu versorgenden Geräte bestimmt. Bei gattungsgemäßen Beschichtungsanlagen werden vielfach Kathodenzerstäubungsvorrichtungen, z. B. Sputterquellen eingesetzt, welche sowohl mit Gleich- als auch mit Wechselstrom betrieben werden.
Ein generelles Problem beim Betrieb dieser Vakuumbehandlungsanlagen ist, dass in zeitlichen Abständen Verschleiß- und Gebrauchsteile der elektrischen Verbraucher, welche sich innerhalb der Vakuumkammer befinden, auszutauschen sind. Hierunter fallen auch die Sputtertargets, welche vorzugsweise an einem stationären Bauteil in der Vakuumkammer angeordnet sind oder welches als die Vakuumkammer verschließendes und abnehmbares Deckelteil auf der Außenwand der Vakuumkammer anliegt. Während des Betriebs ist das Sputtertarget als Kathode geschaltet und galvanisch über elektrische Leiter mit einem Versorgungsgerät verbunden. Die über diese Leiter übertragene elektrische Leistung beträgt typischerweise im zeitlichen Mittel bis zu 300 kW. Der elektrische Strom wird insbesondere in Abhängigkeit des zu sputternden Targetmaterials entweder als Gleichstrom für metallische Sputtertargets oder als Wechselstrom für nichtleitende Sputtertargets zugeführt. Die Frequenz des Wechselstroms wird hierbei in einem Frequenzbereich von bis 100 kHz gewählt.
Um die unerwünschte Abstrahlung elektromagnetischer Wechselfelder von den Stromzuleitungen zu verhindern, weisen diese über den gesamten Leitungsweg Abschirmungen auf, welche den Austritt elektromagnetischer Felder aus den Zuleitungen unterbindet. Ein Problem dieser bei Vakuumbehandlungsanlagen verwendeten Stromzuleitungen ist, dass die Targetträgerplatte mit der Stromzuleitung selbst dauerhaft fest verbunden ist, um so die Unversehrtheit der elektromagnetischen Abschirmung auch bei wiederholtem Demontieren der Stromzuleitungen sicherzustellen. Da die verwendeten Kabel aus einem oder mehreren massiven und im Durchmesser bis zu 50 mm starken Stromleitern eingeschränkter Flexibilität bestehen, kann die mit einem oder mehreren Kabeln verbundene Targetträgerplatte räumlich nur eingeschränkt transportiert bzw. manuell umgelagert werden, um z. B. das Sputtertarget auszuwechseln. Diese Einschränkung in der Handhabung verlängert die Wartungszeiten und verteuert damit die durchgeführten Beschichtungsprozesse.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stromzuleitungseinrichtung zu schaffen, welche einen einfachen Austausch elektrischer Verbraucher in derartigen Beschichtungsanlagen ermöglicht und gleichzeitig die Unversehrtheit der elektrischen Abschirmung der elektrischen Zuleitungen auch bei häufigem Wechsel der elektrischen Verbraucher sicherstellt.
Als der am nächsten liegende Stand der Technik wird die DE 22 40 857 B2 angesehen, aus der eine Steckanschlussarmatur zwischen einem Kabelendverschluss eines Kabels und der elektrischen Anlage mit einem Stecker, einer Steckeraufnahme sowie einer Einrichtung zur gegenseitigen Verriegelung beider bekannt ist. Die zu lösende Aufgabe ist es, eine Steckanschlussarmatur vor allem für Kabel mit relativ großem Querschnitt in gedrängt aufgebauten Schaltanlagen leicht zugängig, montagegerecht und einfach austauschbar auszubilden. Die beschriebene Steckanschlussarmatur betrifft jedoch nur einadrige Kabel mit großem Querschnitt ohne Abschirmung.
Aus der DE 37 44 277 A1 ist ein mehrpoliger Steckverbinder mit einem Buchsenteil und einem Steckerteil bekannt, die miteinander verrastet werden können, wobei die Verwendung eines Rastgelenks mit einer Codierung der Steckverbindungsteile kombiniert ist, um zu verhindern, dass nicht zueinander passende Buchsen- und Steckerteile miteinander in Kontakt gebracht werden können.
Weiterhin ist aus der US 49 99 458 eine Stromdurchführung durch die Wand einer Vakuumkammer mit einem durch die Druckdifferenz zwischen Umgebungsdruck und Vakuumdruck betriebenen Kontaktelement bekannt, das bei belüfteter Vakuumkammer einen elektrischen Kontakt löst und bei evakuierter Vakuumkammer einen elektrischen Kontakt schließt.
Schließlich ist aus der DE 35 07 525 C1 ein elektrisches Stecker-Kupplungs-System bekannt, dessen zylindrisches Steckergehäuse einen Kragen mit Außengewinde aufweist und dessen in den Kragen eingreifende Kupplung mit einer Überwurfkappe auf dem Außengewinde des Kragens festspannbar ist. Das zu lösende technische Problem ist die Abdichtung des Innenraums gegen den Austritt von Öl und gegen den Eintritt von Wasser, insbesondere von Druckwasser bei Tauchpumpen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektrische Steckverbindung zur Übertragung elektrischer Energie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. alternativ durch eine gattungsgemäße elektrische Steckverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 gelöst.
Die erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1 weist im Wesentlichen mindestens ein Buchsenteil und mindestens ein in das Buchsenteil einsetzbares Steckerteil auf, in welchen jeweils elektrisch leitende, voneinander isolierte Kontaktkörper angeordnet sind, wobei durch Einsetzen des Steckerteils in das Buchsenteil die einander zugeordneten Kontaktkörper elektrisch kontaktiert werden. Wesentlich für die Erfindung ist, dass einerseits ein Steckerteil oder ein Buchsenteil mit der Behandlungskammer dauerhaft verbunden ist und das zugehörige Buchsenteil oder Steckerteil mit einem von der Behandlungskammer trennbaren Teil verbunden ist. Das erste Buchsen- oder Steckerteil ist dabei an der Behandlungskammer derartig verschwenkbar angelenkt, dass durch Verschwenken dieses in das zugeordnete Buchsen- oder Steckerteil steckbar bzw. voneinander trennbar ist, wodurch der elektrische Kontakt zwischen den im Steckerteil bzw. im Buchsenteil befindlichen Kontaktkörpern herstellbar bzw. unterbrechbar ist. Das schwenkbare Buchsen- oder Steckerteil ist hierzu am freien Ende eines Schwenkarms angeordnet, der anderenends an der Vakuumkammer angelenkt ist und in welchen die Stromzuführungsleiter über die Länge des Schwenkarms geführt sind und mit den Kontaktkörpern elektrisch leitend verbunden sind. Hierdurch wird vorteilhaft bewirkt, dass das Zuführungskabel beim Verschwenken des Schwenkarms ausschließlich im Bereich der Schwenkachse einer nur geringen mechanischen Belastung ausgesetzt ist. Nach Freischwenken des Schwenkarms ist das zugeordnete Stecker-/Buchsenteil von den Stromzuleitungen getrennt und kann z. B. zum Wechsel des elektrischen Verbrauchers verbracht werden. Vorteilhaft kann der z. B. an einer Verschlussplatte der Behandlungskammer befestigte elektrische Verbraucher komplett gegen einen auf einer anderen Verschlussplatte montierten elektrischen Verbraucher ausgetauscht werden, wodurch die Wechselzeiten kurz gehalten werden können.
Eine alternative Lösung, die im Anspruch 2 angegeben ist, besteht aus einer elektrischen Steckverbindung, welche ein in ein Buchsenteil einsetzbares Steckerteil umfasst, welche durch eine translatorisch zueinander ablaufende Bewegung ineinander steckbar bzw. voneinander trennbar sind. Hierzu ist z. B. das Buchsenteil fest auf der äußeren Kammerwand und benachbart zu einer auf der Kammerwand aufliegenden und den elektrischen Verbraucher tragenden Verschlussplatte angeordnet. Das Steckerteil ist fest an der Verschlussplatte montiert und derartig auf der abnehmbaren Verschlussplatte angeordnet, dass bei auf der Kammerwand aufliegender und diese abdichtender Verschlussplatte das Steckerteil in das Buchsenteil eingesteckt und der elektrische Kontakt hergestellt ist. Wird die Verschlussplatte von der Behandlungskammer abgenommen, so wird das an dieser befestigte Steckerteil aus dem Buchsenteil herausgezogen und der elektrische Kontakt zwischen den im Stecker- bzw. Buchsenteil eingesetzten Kontaktkörpern unterbrochen. Die im Buchsenteil befindlichen Kontaktkörper sind jeweils mit Stromleitern verbunden, welche ihrerseits an einer elektrischen Versorgung angeschlossen sind. Die im Steckerteil eingesetzten Kontaktkörper sind elektrisch leitend mit dem in der Behandlungskammer vorgesehenen elektrischen Verbraucher, z. B. einer Beschichtungskathode verbunden. Zur isolierten Weiterleitung des elektrischen Stroms durch die Verschlussplatte sind bekannte Strom- bzw. Spannungsdurchführungen, wie sie z. B. aus der Vakuumtechnik bekannt sind, vorgesehen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der elektrischen Steckverbindungen ist es vorteilhaft möglich, die Stromleiter nicht dauerhaft mit dem elektrischen Verbraucher verbunden zu haben. Der Austausch eines elektrischen Verbrauchers wird erfindungsgemäß in einfacher und kostengünstiger Weise möglich.
Die erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung eignet sich insbesondere vorteilhaft zum Einsatz bei Vakuumbeschichtungsanlagen, in welchen durch bekannte Sputterverfahren Schichten auf Substraten abscheidbar sind. Die hierbei erforderlichen elektrischen Leistungen betragen üblicherweise mehr als 15 kW, typischerweise ca. 100 kW–200 kW. Derartige Sputtervorrichtungen sind sowohl mit Gleich- als auch mit Wechselstrom betreibbar, wobei dieser eine Stromwechselfrequenz bis zu 100 kHz aufweisen kann. Mit erfindungsgemäß ausgebildeten elektrischen Steckverbindungen kann insbesondere die Kopplung zwischen Stromleitern, die von einer Abschirmung umgeben sind, und dem elektrischen Verbraucher in einfacher Weise und insbesondere auch bei solchen Stromleitern, welche einen großen Querschnitt aufweisen und schwer transportiert werden können, unterbrochen bzw. wiederhergestellt werden. Hierdurch werden Stillstandzeiten der Behandlungsanlagen, welche durch eine zeitintensive Demontage bzw. Montage der Stromleiter erforderlich ist, vorteilhaft vermieden.
Prinzipiell ist der Einsatz der erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung nicht auf die elektrische Versorgung von elektrischen Verbrauchern in Anlagen zur Vakuumprozessbehandlung beschränkt, sondern erstreckt sich auf alle technischen Einsatzgebiete, in denen elektrische Verbraucher mit hohen elektrischen Leistungen von typischerweise 25 bis zu 300 kW versorgt werden müssen, und wobei wegen ihres großen Querschnitts manuell nur eingeschränkt handhabbare elektrische Zuleitungen zum Einsatz kommen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüche.
Die Erfindung wird anhand mehrerer, in Zeichnungen dargestellter, besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1a eine erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung nach einem ersten Ausführungsbeispiel im Teilschnitt,
1b Schnittansicht der in 1a dargestellten elektrischen Steckverbindung entlang der Schnittlinie A-A',
2a eine Variante zu der in 1a dargestellten elektrischen Steckverbindung im kontaktfreien Zustand,
2b Schnittansicht der in 2a dargestellten elektrischen Steckverbindung entlang der Schnittlinie B-B',
3a eine elektrische Steckverbindung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel in Schnittansicht entlang der in 3b dargestellten Schnittlinie C-C',
3b Aufsicht der in 3a dargestellten elektrischen Steckverbindung im Halbschnitt,
4a Schnittansicht einer elektrischen Steckverbindung nach einem dritten Ausführungsbeispiel mit verschwenkbarem Steckerteil entlang der in 4b dargestellten Schnittlinie D-D'-D''-D''',
4b Aufsicht auf die in 4a dargestellte elektrische Steckverbindung,
5a Schnittansicht einer verschwenkbaren elektrischen Steckverbindung nach einem vierten Ausführungsbeispiel entlang der in 5b eingezeichneten Schnittlinie E-E',
5b Aufsicht auf die in 5a dargestellte elektrische Steckverbindung,
6 Schnittansicht einer verschwenkbaren elektrischen Steckverbindung nach einem fünften Ausführungsbeispiel,
7a Teilschnitt einer verschwenkbaren elektrischen Steckverbindung nach einem sechsten Ausführungsbeispiel,
7b Aufsicht auf die in 7a dargestellte elektrische Steckverbindung,
8a elektrische Steckverbindung nach einem siebten Ausführungsbeispiel im Halbschnitt und
8b Seitenansicht der in 8a dargestellten elektrischen Steckverbindung mit zugeordneten Kontaktkörpern.
Die erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindungen 2, 20, 30, 40, 50, 60, 70 unterscheiden sich im Wesentlichen durch den Bewegungsablauf, den die zugeordneten Stecker- bzw. Buchsenteile während des Zusammensteckens bzw. des Trennens ausführen. Die in den 1a, 1b, 2a, 2b; 3a, 3b; 8a, 8b dargestellten elektrischen Steckverbindungen 2, 20, 70 werden durch einen translatorischen Bewegungsvorgang V des Steckerteils 6, 26, 71 zum zugeordneten Buchsenteil 4, 25, 74 in dieses eingesteckt bzw. von diesem getrennt. Die in 1a, 1b dargestellte elektrische Steckverbindung 2 besteht im Wesentlichen aus dem Steckerteil 6 und dem zugeordneten Buchsenteil 4. Das Steckerteil 6 ist ortsfest mit einer Verschlussplatte 16 verbunden, welche auf der Kammerwand 13 einer Beschichtungskammer 1 aufliegt. In der elektrischen Steckverbindung 2 sind zwei Steckerkontaktkörper 8, 8' angeordnet, welche einerends durch die Verschlussplatte 16 isoliert hindurchgeführt sind und andernends als Kontaktzungen ausgebildet sind. Bei auf der Kammerwand 13 aufliegender Verschlussplatte 16 werden die Kontaktzungen klemmend in den Kontaktkörpern 9, 9', 9'', 9''' welche in dem Buchsenteil 4 angeordnet sind, mit diesen in elektrischem Kontakt gehalten. Hierzu sind die Kontaktkörper 9, 9', 9''' als Federelemente ausgebildet. Die Kontaktkörper 9, 9', 9'', 9''' wiederum sind jeweils elektrisch leitend verbunden mit Verbindungsleitern 15, 15', 15'', die über elektrische Stromzuleitungen 10, 10', 10'', 10''' mit einer in den Figuren nicht dargestellten elektrischen Versorgung verbunden sind. Sowohl die Kontaktkörper 9, 9', 9'', 9''' als auch die Steckerkontaktkörper 8, 8' sind durch in das Steckerteil 6 eingebrachte HF-Abschirmungen 12 für den Austritt elektromagnetischer Strahlung in den Außenraum abgedichtet.
Beim Wechsel der Verschlussplatte 16, z. B. zum Austausch des in der Beschichtungskammer 1 vorgesehenen elektrischen Verbrauchers, wird das Steckerteil 6 mit der Verschlussplatte 16 parallel zur Bewegungsrichtung V angehoben, wodurch die Steckerkontaktkörper 8, 8' von den jeweils zugeordneten Kontaktkörpern 9, 9, 9'', 9''' des Buchsenteils 4 getrennt werden. Das Buchsenteil 4 ist ortsfest mit Befestigungshaltern 14a, b, c, d an der äußeren Kammerwand 13 befestigt, so dass die Stromzuleitungen 10, 10', 10', 10''' während des Wechsels der Verschlussplatte 16 nicht bewegt werden. Beim Verschließen der Beschichtungskammer 1 mit der Verschlussplatte 16 wird das Substrat 6 in das Buchsenteil 4 eingesetzt und die elektrischen Kontaktkörper 8, 8'; 9, 9', 9'', 9''' verbunden.
Bei der in den 2a, 2b dargestellten Steckerverbindung handelt es sich um eine Variante der in den 1a, 1b dargestellten Steckerverbindung. Wie in 2b ersichtlich, ist das Buchsengehäuse 3 auf einer Basisplatte 28 parallel zur Kammer 13 verschiebbar angeordnet. Die Verschiebelänge reicht hierbei aus, um die Kontakte 7, 7', 7'' vollständig von den Steckerkontaktkörpern 8, 8' zu trennen. Bei der Variante in den 2a, 2b sind die Trennung von Buchsenteil 3 und Steckerteil 6 durch kinematische Umkehr der Steckerteil- und Buchsenteilbewegung des in den 1a, 1b vorgeschlagenen Ausführungsbeispiels erreicht.
Die in 3a und 3b dargestellte elektrische Steckverbindung 20 besteht ebenfalls aus einem Steckerteil 26 und einem Buchsenteil 24. Das Buchsenteil 24 ist dauerhaft auf der Kammerwand 13 montiert. Zum Lösen des Steckerteils 26 vom Buchsenteil 24 wird die Isolation 27 parallel zur angedeuteten Bewegungsrichtung V vom Steckerteil 25 abgezogen. Die Isolation 27 wird hierbei in die Position 27' (siehe 3a) überführt. Hierbei werden die mit Stromzuleitern 22, 22', 22'' verbundenen Kontaktkörper 23, 23' des Steckerteils 26 aus den jeweils zugeordneten Kontaktkörpern 29, 29', 29'', welche im Buchsengehäuse 25 angeordnet sind, getrennt.
Die als Verschlussplatte 16 ausgebildete Kammerwand kann anschließend ohne Verbindung mit den Stromzuleitungen 22, 22', 22'', 22''' von der ortsfesten Kammerwand 13 der Behandlungskammer 1 abgenommen werden. Hierbei bleiben die durch die Verschlussplatte 16 hindurchgeführten Stromleiter 21, 21', 21'' mit den Kontaktkörpern 29, 29', 29'' einerseits und den in 3a, 3b nicht dargestellten elektrischen Anschlüssen des Verbrauchers andererseits verbunden.
Eine weitere Variante eines verschiebbar ausgeführten Steckerteils 71 ist in den 8a, 8b dargestellt. Das Steckerteil 71 umfasst eine parallel zur Bewegungsrichtung V verschiebbare Isolation 72 und ein an einer nicht dargestellten Kammerwand einer Behandlungskammer befestigtes Buchsenteil 76. In dem Buchsenteil 76 sind ortsfest und mit einzelnen Stromleitern 78a, b, c; 78c' verbundene Kontaktkörper 75a, b, c; 75c' angeordnet. Diese Kontaktkörper 75a, b, c; 75c' sind als Federkontaktkörper maulförmig ausgebildet. Den Kontaktkörpern 75a, b, c; 75c' sind insgesamt zwei Kontaktkörper 77a, b des Steckerteils 71 zugeordnet welche in die maulförmigen Öffnungen der Kontaktkörper 75a, b, c; 75c' unter Klemmwirkung einsetzbar sind. Hierzu werden die an der verschiebbaren Isolation 72 elektrisch isoliert befestigten Kontaktkörper 77a, b durch Verschieben des Steckerteils 71 entlang der in 8b angedeuteten Bewegungsrichtung V in Bezug zu den Kontaktkörpern 75a, b, c; 75c' mittels eines Betätigungshebels 81 verfahren. Der Betätigungshebel 81 wird hierzu um eine Achse 82, welche in der Isolation 72 eingesetzt ist, verschwenkt. Mit den am Betätigungshebel 81 andernends angesetzten Mitnehmerstiften 83, a, b, welche in Verriegelungselementen 80a, b schwenkbar gelagert sind, ist die Isolation 72 parallel zur Bewegungsrichtung V verfahrbar und der elektrische Kontakt zwischen den Kontaktkörpern 75, b, c; 75c' einerseits und den Kontaktkörpern 77a, b andererseits herstellbar bzw. trennbar. Um ein unbeabsichtigtes Trennen des elektrischen Kontaktes zu vermeiden, wird die Isolation 72 mit an diese angesetzten Verriegelungsstiften 84, welche in Verriegelungselemente 79a, b, 79a', b' eingreifen, arretiert. Zum Entriegeln und Trennen der elektrischen Verbindung wird der Betätigungshebel 81 in die in 8b dargestellte Arbeitsposition verschwenkt. In dieser Position ist die Isolation 72 von der in den 8a, b nicht dargestellten Wand einer Behandlungskammer, auf welchen die Führungselemente 79a, a'; 79b, b' fest montiert sind, abnehmbar. Die mit der elektrischen Stromversorgung verbundenen Zuleitungen 78a, b, c; 78c' verbleiben hierbei in ihrer vorgewählten, montierten Lage.
Verschwenkbare Steckervorrichtungen sind in den nachfolgend erläuterten 4a, 4b; 5a, 5b; 7b und 6 dargestellt. In 4a, 4b besteht die Steckervorrichtung 30 aus einem das Steckerteil 36 aufnehmenden Schwenkarm 38, welcher entlang der in 4 angegebenen Schwenkrichtung S in Bezug zu einem auf der Beschichtungskammer 1 lagernden Verschlussdeckel 16 zwischen einer Schließposition 38 und einer Freigabeposition 38' verschwenkbar ist. In der Schließposition 38 stehen die in dem Schwenkarm 38 angeordneten Stromzuleiter 31, 32 in elektrischen Kontakt mit den im Buchsenteil 34 befindlichen Kontaktkörpern 35, 35', 35''. Mit den Kontaktkörpern 35, 35', 35'' wiederum sind die mit dem in 4a, 4b nicht dargestellten elektrischen Verbrauchern verbundenen Stromzuleiter 33, 33', 33'' verbunden. Zum Trennen des elektrischen Kontakts zwischen den Kontaktkörpern 33, 33', 33'' einerseits und den Kontaktkörpern 37, 37' andererseits wird der Schwenkarm 38 um den Schwenkweg S in die Öffnungsposition 38' verschwenkt. Die benachbart zur Schwenkachse 39 verlaufenden Enden der Stromleiter 31, 32 sind mit in den 4a, 4b nicht dargestellten Stromausgängen eines in den Figuren nicht dargestellten elektrischen Versorgungsgeräts verbunden. Diese elektrischen Zuleitungen weisen eine notwendigerweise nur geringe Flexibilität auf, da im Bereich der Schwenkachse 39 die elektrischen Zuleitungen 31, 32 nur minimal bewegt werden. In der Freigabeposition 38' ist das Steckerteil 36 von dem Buchsenteil 34 mechanisch und elektrisch vollständig getrennt, so dass der Verschlussdeckel 16 zusammen mit dem Buchsenteil 34 von der Behandlungskammer 1 abnehmbar ist, um z. B. den am Deckelteil 16 angeordneten, in den Figuren nicht dargestellten elektrischen Verbraucher auszutauschen.
Bei der in den 5a, 5b dargestellten Steckervorrichtung 40 wird ein im Vergleich zu der in den 4a, 4b dargestellten Steckervorrichtung 30 kürzerer Schwenkarm 46 verwendet. Die Steckervorrichtung 40 besteht aus dem schwenkbaren Steckerteil 46 und dem stationär in der transportablen Verschlussplatte 16 eingesetzten Buchsenteil 46. Das Steckerteil 46 ist innerhalb des Schwenkbereichs S zwischen einer Freigabeposition 46' und der Arbeitsposition 46 verschwenkbar. In der Arbeitsposition 46 greifen die in dem Schwenkarm 46 elektrisch isoliert angeordneten Kontaktkörper 47a, b in die zugeordneten Kontaktkörper 42a, b, c des Buchsenteils 44 ein, wodurch der elektrische Kontakt zwischen einem in den Figuren nicht dargestellten elektrischen Versorgungsgerät, an welchem die Stromzuleitungen 41, 41', 41'', 41''' angeschlossen sind und dem nicht dargestellten, am Verschlussdeckel 16 befestigten elektrischen Verbraucher hergestellt wird. In der Freigabeposition 46' des Steckerteils 46 kann der Verschlussdeckel 16 zusammen mit dem Buchsenteil 44 vollständig von der stationären Behandlungskammer 1 abgenommen werden, um den elektrischen Verbraucher z. B. durch einen zweiten Verschlussdeckel mit eingesetztem elektrischen Verbraucher auszutauschen.
Eine dritte Variante einer Schwenkvorrichtung 50 mit Schwenkarm zeigt 6. Bei dieser Steckervorrichtung 50 ist das Steckerteil 56 um einen Winkel von 180° um eine benachbart zur Behandlungskammer 1 angeordnete, vertikale Achse 49 schwenkbar. In dem schwenkbaren Steckerteil 56 sind zwei Stromleiter 51a, 51b eingesetzt, welche im Bereich der Achse 49 mit senkrecht zur Zeichenebene der 6 sich erstreckenden und nicht dargestellten Stromzuleitungen jeweils verbunden sind. Während des Schwenkvorganges werden diese Stromleitungen über die frei verfügbare Länge um einen Winkel von 180° elastisch verdrillt. Andernends sind die Stromleiter 51a, b jeweils als Steckerspitze ausgebildet, welche zur Herstellung des elektrischen Kontakts mit dem in der 6 nicht dargestellten elektrischen Verbraucher in jeweils zugeordnete Klemmkontakte 52a, b einschwenkbar sind. Die Klemmkontakte 52a, b sind ortsfest in einer transportablen Verschlussplatte 16 einer Behandlungskammer 1 elektrisch isoliert eingesetzt und als Stromdurchführungen ausgebildet. Zur elektromagnetischen Abschirmung der Stromleiter 51a, b sind die Isolation 55 und das Gehäuse 57 des Buchsenteils jeweils aus hochfrequenzdichtem Material, z. B. aus einem metallischen Werkstoff gefertigt.
Die in 7a, 7b dargestellte Steckervorrichtung 60 umfasst im Wesentlichen das ortsfest mit einem Kammerdeckel 16 verbundene Steckerteil 66, in welches isoliert zwei Klemmkontakte 65a, b eingesetzt sind, sowie weitere Klemmkontakte 67a, b, welche mit der stationären Kammerwand der Behandlungskammer 1 verbunden sind. Die Klemmkontakte 65a, b und die Kontaktkörper 62a, b sind jeweils trennbar miteinander elektrisch leitend verbindbar. Die Kontaktkörper 62a, b sind hierzu elektrisch isoliert innerhalb eines Gehäuses 64 auf einer Arretierauflage 68 montiert.
Die Klemmkontakte 67a, b sind jeweils mit einzelnen Stromleitungen 61a, b, beispielsweise Koaxialleitern elektrisch leitend verbunden. Die Koaxialleiter 61a, b werden zur dauerhaften Befestigung über eine an der stationären Behandlungskammer 1 befestigten Kabelmuffe 69 in dem Kabelkanal 85 gehalten. Zum Entfernen des Gehäuses 64 und zur Freigabe des Verschlussdeckels 16 wird dieses manuell an den Betätigungsgriffen 63a, b aus der Betriebsposition, wie in 7a dargestellt, entnommen, wobei der elektrische Kontakt zwischen den Kontaktkörpern 62a, b einerseits und den jeweils endseitig diesen zugeordneten Klemmkontakten 65a, b; 67a, b getrennt wird. Nach Entfernen des Gehäuses 64 kann der Kammerdeckel 16 zusammen mit einem an diesem befestigten, in den 7a, 7b nicht dargestellten elektrischen Verbraucher von der Kammerwand 13 abgehoben werden, ohne dass die elektrischen Zuleitungen 61a, b in ihrer örtlichen Lage verändert werden.

1: Beschichtungskammer, Behandlungskammer
2: elektrische Steckverbindung
3: Buchsengehäuse
4: Buchsenteil
5: Isolation
6: Steckerteil
7, 7', 7'': Kontaktkörper
8, 8': Steckerkontaktkörper
9, 9', 9'', 9''': Kontaktkörper
10, 10', 10'', 10''': Stromzuleitung
11, 11', 11'', 11''': Stromzuleitung
12: HF-Abschirmung
13: Kammerwand
14a, b, c, d: Befestigungshalter
15, 15', 15'': Verbindungsleiter
16: Verschlussplatte
17: Verteiler
20: elektrische Steckverbindung
21, 21', 21'': Stromzuleiter
22, 22', 22'': Stromzuleiter
23, 23': Kontaktkörper
24: Buchsenteil
25: Buchsengehäuse
26: Steckerteil
27, 27': Isolation
28: Basisplatte
29, 29', 29'': Kontaktkörper
30: elektrische Steckverbindung
31: Stromleiter
32: Stromleiter
33, 33', 33'': Stromleiter
34: Buchsenteil
35, 35', 35'': Kontaktkörper
36: Steckerteil
37, 37': Kontaktkörper
38, 38': Schwenkarm; Schließposition, Freigabeposition
39: Schwenkachse
40: elektrische Steckverbindung
41, 41', 41'', 41''': Stromleiter
42a, b, c: Kontaktkörper
43, 43', 43'': Stromleiter
44: Buchsenteil
45: Isolation
46: Steckerteil, Schwenkarm
47a, b: Kontaktkörper
48: Scharnier
49: Achse
50: elektrische Steckverbindung
51a, b: Stromleiter
52a, b: Klemmkontakt
53a, b: Leiterstange
54: Buchsenteil
55: Isolation
56: Steckerteil, Schwenkarm
57: Gehäuse eines Buchsenteils
60: elektrische Steckverbindung
61a, b: Stromleiter, Koaxialleiter
62a, b: Kontaktkörper
63a, b: Betätigungsgriff
64: Gehäuse
65a, b: Klemmkontakt
66a, b: Steckerteil
67a, b: Klemmkontakt
68: Arretierauflage
69: Kabelmuffe
70: elektrische Steckverbindung
71: Steckerteil
72: Isolation
73a, b: Stromzuleiter, Koaxialleiter
74: Buchsenteil
75a, b, c: Kontaktkörper
76: Buchsenteil
77a, b: Kontaktkörper
78, 78', 78'': Stromleiter
79a, a'; 79b, b': Führung
80a, b: Verriegelungselement
81: Betätigungshebel
82a, b: Achse
83a, b: Mitnehmerstift
84: Verriegelungsstift
85: Kabelkanal
V: Steckrichtung, Bewegungsrichtung
S: Schwenkrichtung
r: Radius
A-A': Schnittlinie
B-B'-B'': Schnittlinie
C-C': Schnittlinie
D-D'-D''-D''': Schnittlinie
E-E': Schnittlinie

Claims

Elektrische Steckverbindung zur Übertragung elektrischer Energie in Vakuumprozessanlagen mit Behandlungskammer (1), insbesondere Beschichtungsanlagen zum plasmagestützten und/oder mittels Ionenzerstäubung durchgeführten Beschichten von Werkstücken, die mindestens ein Buchsenteil (34, 44, 54) und ein darin einsetzbares Steckerteil (36, 46, 56) mit jeweils zu verbindenden Stecker- und Buchsenkontaktkörpern (35, 37, 42, 47, 52) umfasst, wobei das Buchsenteil (34, 44, 45) und/oder das Steckerteil (36, 46, 56) jeweils ortsfest an benachbarten Wänden (13) der Behandlungskammer (1) angeordnet sind und wobei ein elektrischer Kontakt zwischen dem Stecker- und Buchsenteil mittels Verschwenken eines das Buchsen- und/oder Steckerteil tragenden Kammerwandelementes (13) herstellbar ist, so dass Stromleiter (31–33, 41, 43, 51) zur Führung des Stroms von einer Versorgungseinrichtung zur Behandlungskammer (1) beim Verbinden und Trennen von Buchsen- und Steckerteil in Bezug auf die Behandlungskammer (1) ortsfest angeordnet sind.
Elektrische Steckverbindung zur Übertragung elektrischer Energie in Vakuumprozessanlagen mit Behandlungskammer (1), insbesondere Beschichtungsanlagen zum plasmagestützten und/oder mittels Ionenzerstäubung durchgeführten Beschichten von Werkstücken, die mindestens ein Buchsenteil (4, 24, 76) und ein darin einsetzbares Steckerteil (6, 26, 66, 71) mit jeweils zu verbindenden Stecker- und Buchsenkontaktkörpern (7, 8, 9, 23, 29, 62, 65, 67, 75, 77) umfasst, die durch in das Steckerteil eingebrachte HF-Abschirmungen (12) gegen den Austritt elektromagnetischer Strahlung in einen Außenraum abgedichtet sind, wobei das Buchsenteil (4, 24, 76) und das Steckerteil (6, 26, 66, 71) jeweils an einer Kammerwand (13) oder an einer von der Kammer (1) abnehmbaren Verschlussplatte (16) derart angeordnet sind, dass das Steckerteil in das Buchsenteil entlang der Kammerwand (13) oder an einer daran befestigten Basisplatte (28) parallel zur Kammerwand translatorisch verschoben wird oder durch einen Vorgang des Verschließens der Kammer (1) mit der Verschlussplatte (16) durch translatorische Bewegung einsetzbar ist.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper (7, 9, 23, 23', 29, 29', 29''), die Steckerkontaktkörper (8) sowie die Stromzuleitungen (21, 21', 21'', 22, 22', 22'') in ihren Leistungsquerschnitten derartig ausgebildet sind, dass eine elektrische Energieleistung von mehr als 15 kW übertragbar ist.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungskammer (1) eine mittels eines verschwenkbaren Deckels verschließbare Öffnung aufweist, wobei an einer Deckelkammerinnenwandung ein elektrischer Verbraucher angeordnet ist, welcher über Stromleiter mit den Kontaktkörpern verbunden ist, und wobei die Beschichtungskammer (1) im durch den Kammerdeckel verschlossenen Zustand die Kontaktkörper (7) des Steckerteils (6) mit den Kontaktkörpern (9) des Buchsenteils (4) im elektrisch leitenden Eingriff sind, und wobei die Kontaktkörper (7, 8, 9) des Buchsenteils (4) über diesen leitend verbunden an elektrischen Versorgungseinrichtungen angeschlossen sind.
Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein übertragener Wechselstrom einen Frequenzbereich von bis zu 100 kHz aufweist.
Elektrische Steckverbindung nach mindestens einem der Ansprüche 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuleitungen (21, 21', 21''; 22, 22', 22'') und die elektrische Steckverbindung (2, 20, 30) eine Abschirmvorrichtung gegen Abstrahlung elektromagnetischer Strahlung aufweisen.