DE2114470B2

DE2114470B2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen, einseitigen Beschichten von Platten, wie Glasscheiben, Keramik- oder Kunststoffplatten u. dgl. mittels Kathodenzerstäubung

Info

Publication number: DE2114470B2
Application number: DE19712114470
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr. 4650 Gelsenkirchen Glaeser
Original assignee: Flachglas Wernberg GmbH
Current assignee: Flachglas Wernberg GmbH
Priority date: 1971-03-25
Filing date: 1971-03-25
Publication date: 1975-02-13
Also published as: FR2131390A5; BE780825A; DE2114470A1

Description

Die F.rfindiing betrifft eine Vorrichtung zum kontinulichen, einseitigen Beschichten von Platten, wie Glasrteiben. Keramik- oder Kunststoffplatte^ u.dgl., mits Kathodenzerstäubung, bestehend aus mehreren ltereinandergeschalteten und durch Schlitze miteinder verbundenen Vakuumkammern, von denen zündest eine als Beschichtungskammer mit Kathodenzerstäubungseinrichtung ausgebildet ist, während Vorkammern und Schleusenkammern vor- und nachgc schaltet sind, und einer durch die Vakuumkammern geführten Transporteinrichtung.

Solche Vorrichtungen sind bereits oekannt. Bei ihnen werden die zu beschichtenden Platten notwendigerweise intermittierend zugeführt. Zugleich ist es dort erforderlich die Platten mit möglichst gleichförmiger Geschwindigkeit durch die Beschichtungskammern hin-,o durchzuführen, damit eine gleichmäßige Beschichtung erreicht wird. Hieraus ergeben sich für die Aufrechterhaltung des erforderlichen Vakuums in den Vakuumkammern besondere Probleme.

Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs be-,5 schriebenen Gattung (vgl. US-PS 3 294 670) besteht die Transporteinrichtung in einer durchlaufenden Führungsschiene, der am Eingang zur ersten Vakuumkammeeine Antriebseinrichtung zugeordnet ist. In den Vakuumkammern sind keine Antriebsmittel vorgesehen der Vorschub der Platten erfolgt mit gleichförmiger Geschwindigkeit und in vertikaler Position dadurch daß kontinuierlich weitere Platten nachgeschoben werden. Bei dieser bekannten Vorrichtung herrscht in allen Vakuumkammern ein stationäres Vakuum, wobei die in Transporlrichtung erste und letzte Vakuumkammer ständig zur Atmosphäre geöffnet sind, und wobei alle Vakuumkammern an Pumpen angeschlossen sind Über den verbindenden Schlitzen treten Druckdifferenzen auf, wodurch das Vakuum in den Beschieh- yo tungskammern aufrechterhalten wird.

Bei dieser bekannten Vorrichtung ist zur Erzielung eines hinreichenden Vakuums in den Vor- und Beschichtungskammern eine Mehrzahl von vor- bzw. nachgeschalteten Schleusenkammern erforderlich. Das bedingt insbesondere bei der Beschichtung großflächiger Platten einen relativ hohen baulichen Aufwand.

Bekann! ist auch bereits eine Transportvorrichtung (vgl DTPS 1 ^00 988), die es ermöglicht, Platten in horizontaler Position wahlweise mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten zu transportieren. Dazu sind eine Anordnung von Normallaufrollen sowie eine Anordnung von gegenüber den Normallaufrollen heb- bzw. senkbaren Schnellaufrollen vorgesehen, wobei je nach Stellung der Schnellaufrollen der Transport der Platten im Normallaul oder im Schnellauf erfolgt, und wobei die Umsteuerung der Schnellaufrollen durch die /u transportierenden Platten automatisch erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung so v> euer zu bilden, daß mit wesentlich verringertem baulichen Aufwand eine gleichmäßige Beschichtung der intermittierend zugeführten Platten erreicht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Transporteinrichtung als horizontal ausgerichtetes Transportband ausgeführt und mehrfach unterteilt sowie im Bereich der Vorkammern als gesteuertes Beschleunigungs- oder Zweigeschwindigkeitsband ausgebildet ist, und daß die Schleusenkammern durch Ventile abdichtbar sind sowie mit selbständigen Absaug- und Belüftungseinrichtungen verschen sind.

Dadurch ist vorteilhafterweise die Möglichkeit geschaffen, mit nur je einer vor- bzw. nachgcschalteten Schleusenkammer bei intermittierender Zufuhr der zu beschichtenden Platten eine gleichförmige Berxhieh-('5 tiing zu erreichen. Dazu werden die Platten paktweise in die Schleusenkammern eingeführt, die unabhängig von den übrigen Vakuumkammern evakuierbar bzw. belüftbar sind. Folglich ist die erforderliche Abdichtung

^er Vor- und Beschichtungskammern mit nur einer vorfczw. nachgeschalteten Schleusenkammer gewährlei-Itet. Die Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen inter-(linierender Zufuhr und gleichförmiger Beschichtung werden im Bereich der Vorkammern durch die Beichleunigungs- oder Zweigeschwindigkeitsbiinder ausgeglichen, so daß die Platten trotz intermittierender Zufuhr gleichförmig und in dichter Folge durch die Befchichtungskammern hindurchgeführt werden. Entsprechend erfolgt in umgekehrter Reihenfolge die intermittierende Abgabe der beschichteten Platten. Dabei wird mit dem Transport der Platten in horizontaler Lage erfeicht, daß bei der Beschleunigung keine störenden Schwingungen auftreten.

Für die weitere Ausgestaltung der beschriebenen Vorrichtung bestehen mehrere Möglichkeiten. Um die /kufrechterhaltung des notwendigen Vakuums in der für die Kathodenzerstäubung benötigten Arbeitsgasalpiosphäre sicherzustellen, ist es vorteilhaft, wenn die 0eschichtungskammern an eine Zuführungsleitung für (Jas Arbeitsgas und die Vorkammern an Saugleitungen mit Drosselventilen angeschlossen sind, sowie mit den Vorkammern über Schlitze mit hohem Strömungswiderstand verbunden sind. Das Arbeitsgas fließt also von den Beschichtungskammern durch die verbindenden Schlitze in die Vorkammer. Der Druck in den Bejchichtungskammern liegt folglich immer etwas über den der Vorkammern, da die Schlitze einen Strömungswiderstand für das Arbeitsgas darstellen. Die genaue Druckeinstellung in den Beschichtungskammern geschieht über die Menge des eingelassenen Arbeitsgases, die Größe der Schlitze und den Druck in der Vorkammer. Ein Druckanstieg in den Beschichtungskammern und in den Vorkammern wird durch die vor- bzw. nachgeschalteien Schleusenkammern verhindert.

Es können ohne weiteres mehrere Beschichtungskammern hintereinandergeschaltet werden, so daß auch Mehrfachbeschichtungen bei unterschiedlichen Vakua und in unterschiedlichen Arbeitsgaszusammensetzungen in kontinuierlichem Arbeitsgang durchgeführt werden können. Dazu ist es zweckmäßig, wenn die hintereinandergeschalleten Beschicluungskammern durch Zwischenkammern niedrigeren Druckes voneinander getrennt sind und wenn das Transportband im Bereich der Beschichtungskammern und der Zwischenkammern die gleiche Geschwindigkeit hat. Sind dabei in vorteilhafter Weise die Zwischenkammern an Saugleitungen mit Drosselventilen angeschlossen und mit den Beschichtungskammern über Schlitze mit hohem Strömungswiderstand verbunden, so ist sichergestellt, daß aus einer Beschichtungskammer kein Arbeitsgas in die anderen Beschichtungskammern gelangen kann, weil zwischen Beschichtungskammern und Zwischenkammern ebenso wie zwischen Beschichtungskammern und Vorkammern ein Druckgefälle besteht.

Die mit der beschriebenen Vorrichtung ei reichbaren Vorteile bestehen somit im wesentlichen darin, daß bei intermittierender Zufuhr bzw. Abgabe der Platten eine gleichförmige Transportgeschwindigkeit im Bereich der Beschichtungskammern mit wesentlich verringertem baulichen Aufwand erreich! wird. Außerdem ist durch die beschriebene Ausbildung der Schleusenkammern und der Transporteinrichtung die Möglichkeit geschaffen, mit nur je einer voi- bzw. nachgeschalteten Schleusenkammer konstante Arbeitsbedingungen in Vor- und Beschichtungskammern aufrechtzuerhalten. Das ist von besonderer Bedeutung bei der Beschichtung großflächiger Platten. Dabei werden durch die horizontale Transportlage der Platten nicht nur störende Schwingungen vermieden, gleichzeitig ergibt sich auch die Möglichkeit einer sehr genauen Einstellung des Abstandes zwischen Platten und Beschichtungskathoden. S Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen ausführlicher erläutert: es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum kontinuierlichen, einseitigen Beschichten von Platten mittels Kathodenzerstäubung,

F i g. 2 einen Längsschnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach F i g. 1,

F i g. 3 einen Schnitt in Richtung B-B durch den Gegenstand nach Fig.!,

F i g. 4 einen Teil des Gegenstandes nach Fig.] in vergrößerter Darstellung,

F i g. 5 einen Schnitt in Richtung C-Cdurch den Gegenstand nach F i g. 4,

F i g. 6 und 7 den Materialfluß durch die Vorrichtung nach Fig. 1,

F i g. 8 eine andere Ausführungsform des Gegenstan des nach F i g. 1.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zum kontinuierlichen einseitigen Beschichten von Hlatten, wie Glasscheiben, Keramik- oder KunMStoffpIatten u. dgl., mittelo Kathodenzerstäubung. Die Vorrichtung besieht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus mehreren hintereinandergeschalteten und durch Schlitze miteinander verbundenen Vakuumkammern, von denen bei dem in den F i g. 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel eine als Beschichtungskammer 1 mit Kathodenzerstäubungseinrichtung 2 ausgebildet ist. Durch die Vakuumkammern ist ein mehrfach geteiltes Transportband 3 geführt. Im einzelnen ist die Ausführung so getroffen, daß die der Beschichtungskammer 1 unmittelbar vor- und nachgeschalteten Vakuumkammern als Vorkammern 4 ausgebildet sind, während die den Vorkammern 4 jeweils vor- bzw. nachgeschalteten Vakuumkammern als Schleusenkammern 5 für die zu beschichtenden Platten 6 ausgebildet sind. Das durch die Vorrichtung geführte Transportband 3 ist horizontal » ausgerichtet, folglich werden auch die in der Vorrichtung beschichteten Platten 6 in horizontaler Lage durch die Vorrichtung geführt und beschichtet. Das Transportband 3 ist im Bereich der Schleusenkammern 5 für intermittierenden Betrieb ausgelegt und im Bereich der Vorkammern 4 als gesteuertes Beschleunigungs- oder Zweigeschwindigkeitsband ausgebildet. Auf das funktionelle Zusammenarbeiten der einzelnen Transportable' schnitte wird weiter unten noch eingegangen werden.

Das für die Kathodenzerstäubung benötigte Arbeitsgas kann über eine Zuführungsleitung 7 in die Beschichtungskammer I strömen. Da die Vorkammern 4 an Saugleiiiüigen 8 mit Drosselventilen 9 angeschlossen sind, strömt das Arbeitsgas von der Beschichtungskammer 1 über Schlitze 10 in die Vorkammer 4. Der Druck in der Beschichtungskammer 1 liegt über dem der Vorkammer 4, und zwar läßt sich der Druck in der Beschichtungskammer 1 bei etwa 1 bis 6 χ 10 ² Torr einf>o stellen, während der Druck in den Vorkammern 4 dann bei C,8 bis ! χ 10 ² Torr liegen kann: — Die genaue Druckeinstellung in der Beschichtungskammer erfolgt über die Menge des eingelassenen Arbeitsgases sowie über die der Schlitze 10, die sich in den Trennwänden ⁽i> 11 zwischen den einzelnen Vakuumkammern befinden. Im übrigen wird der Druck in den Vorkammern 4 über Drosselventile 9 reguliert und konstant gehalten. Kleine Druckschwankungen in der Beschichtungskammer

können automatisch durch zusätzlich nachregulierende Dosierventile 26 in der Zuführungsleitung 7 abgefangen werden. Die Größe der Schlitze 10 ist so eingerichtet, daß sich der Strömungswiderstand des Arbeitsgases in diesen Schlitzen 10 bei Änderung der Plattendikke und beim Durchfahren zweier auf Abstand liegender aufeinanderfolgender Platten 6 nicht wesentlich ändert. Im übrigen sind Vorkammern 4 und Beschichtungskammer 1 gegenüber dem Umgebungsdruck vollkommen abgedichtet, weil Schleusenkammern 5 vorgeschaltet sind, die in an sich bekannter Weise durch Ventile 12 abgedichtet sind sowie mit Absauge- und Belüflungseinrichtungen 13 versehen sind.

Die auf nicht näher beschriebene Weise von außerhalb der Beschichtungskammer 1 stufenlos höherverstellbare Kathodenzerstäubungseinrichtung 2 in der Beschichtungskammer 1 besteht aus horizontal angeordneten Kathoden 14, die sich über die gesamte Breite des Transportbandes 3 erstrecken. Die kathoden 14 verlaufen parallel und sind innerhalb der Beschichtungskammer 1 zu einem Kathodeneinschub 15 zusammengefaßt. Ein Kathodeneinschub 15 besteht aus einem quaderförmigen Gestell 19, in das an der Unterseite, die gesamte Gestellbreite überspannend, Kathodenpaare 16 eingehängt sind. Die beiden Kathoden 14 eines Kathodenpaares 16 sind jeweils mit den beiden Polen einer nicht geerdeten Wechselstrom-Hochspannungsquelle verbunden. Die Kathoden 14 sind an ihren Enden mit Kathodenendverschlüssen 17 versehen, die der elektrischen Abschirmung für die Gasentladung, der Kühlmittelzuführung und -abführung sowie dem Hochspannungsanschluß dienen. Die Kathodenverschlüsse 17 sind in die Träger 20 des Gestelles 19 eingelassen und dienen gleichzeitig als Halterung für die Kathoden 14. Die Kathoden 14 sind außerdem über Abschirmbleche 18 an Querträgern 21 des Gestells 19 aufgehängt, damit sie nicht durchhängen. Während des Betriebes werden die Kathoden 14 von Kühlmitteln durchflossen. Die Abschirmbleche 18 sind geerdet und begrenzen die Entladung auf diejenigen Kathodenflächen, die der zu beschichtenden Platte 6 gegenüberliegen. Die Kathoden 14 sind elektrisch isoliert durch Kathodenhalter 22 an den Abschirmblechen 18 aufgehängt. Die Abschirmbleche 18 sind ebenfalls mit Kühlrohren 23 versehen, durch die während des Betriebes Kühlmittel fließt. — Im übrigen sind die Kathodeneinschübe 15 so ausgebildet, daß die Kathoden 14 breiter sind als die größten Abstände zweier aufeinanderfolgender Platten 6. Dadurch wird die Bildung von Streifen in der Beschichtung der. Platten 6 vermieden. Jedes Kathodenpaar 16 kann für sich oder zusammen mit den anderen Kathodenpaaren 16 eines Kathodeneinschubs 15 mit einer Hochspannungsquelle verbunden sein. Die Kathodenpaare 16 können mit nieder- oder hochfrequenter Wechselspannung sowie mit Gleichspannung betrieben werden.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 8 sind mehrere nacheinandergeschaltete Beschichtungskammern 1 vorgesehen. Diese Beschichtungskammern 1 sind durch Zwischenkammern 24 voneinander getrennt, die ebenso wie die Vorkammern 4 an Saugleitungen 8 mit Drosselventilen 9 angeschlossen sind. Wegen des sich damit einstellenden Druckgefälles zwischen Beschichtungskammern 1 und Zwischenkammern 24 können ohne weiteres unterschiedliche Kathoden 14 und Arbeitsgase

ίο in den einzelnen Beschichtungskammern 1 eingesetzt werden, so daß die zu beschichtenden Platten 6 in einem Arbeitsgang mit mehreren aufeinanderfolgenden Schichten versehen werden können. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, mehrere hintereinandergeschaltete Beschichtungskammern 1 für die Beschichtungen mit gleichen Materialien einzusetzen, wenn es sich um besonders dicke Schichten handelt oder um Materialien, deren Abstäubrate sehr niedrig ist. Ebenso kann in der Vorkammer 4 vor dem Eintritt in die Be-Schichtungskammer 1 mit Glimmkathoden 25 die zu beschichtende Oberfläche gereinigt werden.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt. Nachdem eine zu beschichtende Platte 6 in horizontaler Lage in die Schleusenkammer 5 eingebracht worden ist, schließen die Ventile 12 der Schleusenkammer 5, der Druck wird bis auf den Druck der Vorkammer 4 abgesenkt. Nunmehr wird das der Vorkammer 4 zugewandte Ventil 12 geöffnet, die Platte 6 wird von dem als gesteuertes Bcschleunigungs- oder Zweigeschwindigkeitsband ausgebildeten Transportband 3 der Vorkammer 4 übernommen und bis unmittelbar an die vor ausführende Platte 6, die sich bereits teilweise in der Beschichtungskammer 1 befindet, herangefahren. Das Ventil 12 der Schleusenkammer 5 schließt, die Schlcnsenkammer 5 ist bereit zur Aufnahme der nächsten Platte 6. Die Platte 6 wird dann über das Transportband 3 durch die Beschichtungskammer 1 geführt, wo die Beschichtung mittels Kathodenzerstäubung stattfindet. Nach Beschichtung der Platte 6, die in gleichmäßigern Durchlauf durch die Beschichtungskammer 1 erfolgt, wird die Geschwindigkeit der Platte 6 durch da*- im Bereich der nachgeschalteten Vorkammer 4 als gesteuertes Bcschleunigungs- oder Zweigeschwindigkeitsband ausgebildete Transportband 3 so weit gestei-

gert, daß nach öffnen des Schleusenkammerventils 12 die Platte 6 von der nachgeschalteten Schleusenkam mer 5 in ähnlicher Weise wie beim Einschleusen über nommen wird und dann aus der Vorrichtung mit Abstand zur folgenden ausgeschleust und abgenommen werden kana Dieser Vorgang ist in den F i g. 6 und 7 erläutert man erkennt unmittelbar, daß der eigentliche Beschichtungsvorgang in kontinuierlichem Arbeitsablauf erfolgt, während die Zufuhr und Abgabe der Platten 6 an die Vorrichtung intermittierend bzw. takt weise erfolgt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen, einseiligen Beschichten von Platten, wie Glasscheiben, Keramik- oder Kunststoffplatten u. dgl., mittels Kathodenzerstäubung, bestehend aus mehreren hintereinandergeschalteten und durch Schlitze miteinander verbundenen Vakuumkammern, von denen zumindest eine als Beschichtungskammer mit Kathodenzerstäubungseinrichtung ausgebildet ist, während Vorkammern und Schleusenkammern vor- und nachgeschaltet sind, und einer durch die Vakuumkammern geführten Transporteinrichtung, d a durch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung als horizontal ausgerichtetes Transportband (3) ausgeführt unr! mehrfach unterteilt sowie im Bereich der Vorkammern (4) als gesteuertes Beschleunigungs- oder Zweigeschwindigkeitsband ausgebildet ist, und daß die Schleusenkammern (5) durch Ventile (12) abdichtbar sind sowie mit selbständigen Absaug- und Belüftungseinrichtungen (13) versehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Vorkammern (4) ein niedrigerer Druck als in den Beschichtungskammern (1) herrscht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungskammern (1) an eine Zuführungsleitung (7) für das Arbeitsgas und die Vorkammern (4) an Saugleitungen (8) mit Drosselventilen (9) angeschlossen sind sowie mit den Vorkammern über Schlitze mit hohem Strömungswiderstand verbunden sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hintereinandergeschalteten Beschichtungskammern (1) durch Zwischenkammern (24) niedrigeren Druckes voneinander getrennt sind und das Transportband (3) im Bereich der Beschichtungskammern (1) und der Zwischenkammern (24) die gleiche Geschwindigkeit hat.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkammern (24) an Saugleitungen (8) mit Drosselventilen (9) angeschiossen und mit den Beschichtungskammern über Schlitze mit hohem Strömungswiderstand verbunden sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abstand zwischen Kathoden (14) und der zu beschichtenden Oberfläche durch stufenlose Höherverstellung eines Kathodeneinschubes (15) von außerhalb der Beschichtungskammer (1) einstellen läßt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis ό, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kathodenflächen größer sind als der Abstand zweier aufeinanderfolgender Platten (6).