DE3817513C2

DE3817513C2 - Vorrichtung zum Verdampfen von Metallen

Info

Publication number: DE3817513C2
Application number: DE3817513A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Kleyer
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1988-05-24
Filing date: 1988-05-24
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2008-05-25
Also published as: GB8903255D0; DE3817513A1; GB2219008A; JPH0219458A; GB2219008B; US4979468A; IT1229872B; IT8919421A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ver dampfen von Metallen, insbesondere für die Beschich tung von Substraten im Vakuum, mit einer Verdamp fungsquelle für den zu verdampfenden Werkstoff, einem ein Verdampfungsschiffchen aufnehmenden und teil weise umschließenden Profilkörper, vorzugsweise ei nem an seiner Oberseite mit Öffnungen versehenen In nenrohr, einem an der Außenseite des Innenrohrs ange ordneten Heizaggregat und einer oberhalb des Innen rohrs vorgesehenen Düsenleiste.

Bei Einrichtungen zum Verdampfen von Metallen für die Beschichtung von Bändern ist es bekannt, oberhalb des Verdampfungsschiffchens eine Düsenleiste anzu bringen, die aus einem der Länge nach aufgeschlitzten Metallprofil besteht. Die vom Schlitz gebildete Düsen öffnung soll dafür sorgen, daß das aus dem Verdamp fungsschiffchen austretende verdampfte Metall sich gleichmäßig auf das unmittelbar vor der Düsenöffnung vorbeilaufende Band oder die zu beschichtende Folie niederschlägt. Da jedoch die Temperaturen im Bereich der Düsenöffnung hoch sind, neigt die bekannte Düsen leiste erfahrungsgemäß dazu, sich während des Be schichtungsvorgangs zu verformen, was wiederum eine Veränderung der Form der Düsenöffnung zur Folge hat. Eine ungleichförmige Düsenöffnung bzw. ein ungleicher Düsenspalt kann jedoch keinen gleichmäßigen Nieder schlag auf dem Band oder der Folie bewirken, so daß eine unzureichende Schichtqualität das Resultat ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde eine Einrichtung zum Verdampfen von Metallen zu schaffen, deren Düsenleiste einen Düsenspalt aufweist, der einstellbar ist, bzw. dessen Spaltbreite leicht nachju stierbar ist. Außerdem soll die Düsenleiste rasch aus tauschbar und auch gegen extreme Temperaturen un empfindlich sein. Weiterhin soll die Düsenleiste einfach im Aufbau und damit auch leicht und bequem zu reini gen sein. Schließlich soll die Einrichtung und insbeson dere auch das Verschlußteil der Verdampfungsquelle hermetisch so verschließbar sein, und zwar so, daß ein ungewolltes "Verlöten" mit den Innenrohr oder auch ein Verklemmen des Verschlußteils nicht auftritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Innenrohr an seiner Oberseite fest mit einem Rahmenteil verbunden ist, das die Öffnungen um schließt, wobei die Düsenleiste von einem elastischen Dichtrahmen umgriffen ist, der an der Innenwand des Rahmenteils anliegt und damit einen zwischen der Dü senleiste und den Rahmenteil vorhandenen Spalt ver schließt. Im Falle, daß sich das Innenrohr oder das mit diesem fest verbundene Rahmenteil oder die Düsenlei ste unter der Einwirkung der während des Beschich tungsvorgangs herrschenden hohen Temperatur ver zieht bzw. seine äußere Form ändert, wird diese Form änderung von dem aus einem elastischen, hochhitzebe ständigen Werkstoff gefertigten Dichtrahmen vollstän dig aufgefangen.

Vorzugsweise ist die Düsenleiste aus zwei L-förmig gebogenen Profilleisten gebildet, deren einander zuge wandte, sich in einer horizontalen Ebene erstreckenden Schenkel miteinander eine spaltformige Düsenöffnung bilden, wobei die beiden anderen, sich in parallelen, ver tikalen Ebenen erstreckenden Schenkel von mehreren, auf der Länge der Profilleisten verteilt angeordneten Distanzschrauben mit Einstellmuttern im Abstand zu einander gehalten sind.

Mit Vorteil ist der sich in einer vertikalen Ebene er streckende eine Schenkel einer Profilleiste jeweils mit einer ersten Schraube mit dem Ende des Gewindezap fens der Distanzschraube verschraubt, wobei der sich in einer parallelen Ebene erstreckende andere Schenkel der anderen Profilleiste mit einer zweiten Schraube mit dem Kopfteil der Distanzschraube verschraubt, wobei der Schenkel der einen Profilleiste an der einen Stirnsei te einer mit dem Gewindezapfen der Distanzschraube verschraubten Einstellmutter anliegt.

Im Falle, daß der Düsenspalt sich in seiner Breite oder Form während des Beschichtungsvorgangs verändert haben sollte, kann eine Justage über die Distanzschrau ben mit den zugehörigen Einstellmuttern bewirkt wer den.

Zweckmäßigerweise stehen die Schrauben, die die sich in der vertikalen Ebene erstreckenden Schenkel der beiden Profilleisten verbindenden, mit ihren Schrauben köpfen nach außen zu über die Schenkel der Profilleisten hervor und liegen mit den Schraubenköpfen an der Un terseite des die Düsenleiste umgreifenden elastischen Dichtrahmens an, wobei die Düsenleiste gegen ein Ver schieben in vertikaler Richtung fixiert wird. Die Köpfe der äußeren Schrauben, die die Profilleisten mit den Distanzschrauben verbinden, haben dazu zylindrisch ausgeformte Köpfe, die mit einem Innen-Vielkant ver sehen sind, so daß sie in jeder Phase am elastischen Dichtrahmen gleichmäßig anliegen.

Vorzugsweise sind die beiden parallel zueinander ge haltenen L-förmig gebogenen Profilleisten an ihren bei den Enden über Stege oder Stirnbleche verbunden, die ihrerseits mit sich nach außenzu erstreckenden Nasen auf der Oberseite des kastenförmigen Rahmenteils auf liegen. Auf diese Weise bilden die beiden Profilleisten zusammen mit den quer zu diesen angeordneten Stirn blechen eine einzige kastenförmige Einheit, die leicht nach dem Entfernen des Deckelteils des Gehäuses der Verdampfungsquelle ein- und ausbaubar ist.

Um das Innenrohr nach dem Einschieben bzw. Her ausziehen des Verdampfungsschiffchens abdichten zu können, ist die Öffnung an der Stirnseite des Innenrohrs von einer Verschlußplatte mit einer zwischen Stirnflä che und Verschlußplatte angeordneten Isolierschicht verschließbar, wobei die Verschlußplatte von einer Druckfeder gegen die kreisringförmige Stirnfläche des Innenrohrs gedrückt wird und sich das der Verschluß platte abgewandte Ende der Druckfeder auf einem orts festen Lager, beispielweise einem Riegel abstützt, der seinerseits an Nasen oder Armen der Verdampfungs quelle anliegt.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungs möglichkeiten zu; eine davon ist in der anhängenden Zeichnung rein schematisch dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 die Draufsicht auf einen Teil einer Bandbe schichtungsanlage, deren Wickelvorrichtung für den La devorgang aus der als Hohlzylinder ausgebildeten Be schichtungskammer herausgefahren ist,

Fig. 2 die Frontansicht der Anlage nach Fig. 1, und zwar im Schnitt gemaß der Linien A-B nach Fig. 1, wo bei einige der in Fig. 1 dargestellten Umlenk- und Spannrollen der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht näher dargestellt sind,

Fig. 3 einen Teil (Längsschnitt durch eine Verdamp fungsquelle wie sie in die Bandbeschichtungsanlage ge mäß den Fig. 1 und 2 eingebaut ist, wobei das Innenrohr mit Düsenleiste tragende Sockelteil, der besseren Über sichtlichkeit wegen, nicht näher gezeigt ist,

Fig. 4 den Schnitt quer durch die Verdampfereinrich tung gemäß den Linien C-D nach Fig. 3,

Fig. 5 die Ansicht x der Stirnseite der Verdampferein richtung gemäß Fig. 3 und

Fig. 6 den Schnitt quer durch die Düsenleiste der Ver dampfereinrichtung gemäß Fig. 3, nach den Linien E-F; in vergrößerter Darstellung.

Die Bandbeschichtungsanlage besteht im wesentli chen aus den zwischen zwei Platinen 3, 4 gelagerten Umlenk-, Zugmeß-, Streck- und Spannrollen 5 bis 17 bzw. den gekühlten Beschichtungswalzen 18, 53, der Ab wickelrolle 37 und der Aufwickelrolle 35 und den in der von einem Hohlzylinder 32 gebildeten Beschichtungs kammer 28 angeordneten Verdampfungsquellen 19, 19′ mit Verdampfungsschiffchen 21. Die beiden am Stützge stell 52 befestigten Platinen 3, 4 können über Rollen 26, 27 auf Laufschienen 24, 25, zusammen mit den Rollen 5 bis 17 und den Beschichtungswalzen 18, 53, die die Wickeleinrichtung 29 bilden, in Pfeilrichtung R in die Wickelkammer 45 bzw. aus dieser herausgefahren werden. Bei eingefahrener Wickeleinrichtung 29 legt sich der am Stützgestell 52 festangeordnete scheibenförmige Deckel mit seiner Randpartie gegen die flanschförmige Stirnfläche 31 des Hohlzylinders 32 und wird dort von nicht näher dargestellten Klammern am Hohlzylinder 32 fixiert bzw. durch den während der Betriebsphase in der Wickelkammer 45 bzw. der Beschichtungskammer 28 herrschenden Unterdruck vom Atmosphärendruck gegen die Stirnfläche 31 gezogen.

Die Bandbeschichtungsanlge ist außerdem mit einer Rohrleitung 33 versehen, deren vorrichtungsseitiges En de eine Düse 34 aufweist, wobei die Rohrleitung an einen Gasbehälter 36 angeschlossen ist und durch die Wandung des hohlzylindrischen Gehäuses 32 im Be reich des Aufwickels 35 hindurchgeführt ist. In die Rohr leitung ist ein Ventil 38 eingeschaltet, über das der Durchfluß eines Gases durch die Rohrleitung 33 bzw. dessen Austritt aus der Düse 34 geregelt werden kann.

Für die Inbetriebnahme der Bandbeschichtungsanla ge wird zunächst ein Abwickel 37 bzw. dessen Abwickel rolle 37′ in die Lageraugen 39, 39′ an den Platinen 3, 4 eingehängt und das zu beschichtende Band in der in Fig. 2 dargestellten Art und Weise über die Rollen 5 bis 17 bzw. über die Beschichtungswalzen 18, 53 bis an die Aufwickelrolle 35′ geführt und an dieser befestigt. Da nach kann die gesamte Wickeleinrichtung 29 in Pfeil richtung R in das hohlzylindrische Gehäuse 32 so weit eingeschoben werden, bis der Deckel 30 dichtend an der Stirnfläche 31 anliegt. Nach dem Arretieren des Stütz gestells 52 in seiner Betriebsstellung können die Kam mern 28, 45 über die Saugpumpenanschlüsse 40, 40′ luft leer gepumpt werden. Nach dem Erreichen eines vorbe stimmten Betriebsdrucks können die Heizaggregate, 41 der Verdampfungsquellen 19, 19′ . . . aktiviert werden, so daß aus den Verdampfungsschiffchen 21, verdampftes Metall (z. B. Zink) austritt und sich auf der Wickelbahn 50 im Bereich der gekühlten Beschichtungswalzen 18, 53 niederschlagen kann. Gleichzeitig werden verschiedene Rollen und insbesondere die Aufwickelrolle 35′ von nicht näher dargestellten Motoren in Drehung versetzt, so daß das Band von der Abwickelrolle 37′ an den Ver dampfungsquellen 19 und 54 vorbei, bis auf die Aufwickel rolle 35′ läuft und dabei gleichmäßig beidseitig be schichtet wird. Um ein Verkleben der verschiedenen Lagen der Wickelbahn 50 auf dem Aufwickel 35 zu ver meiden, wird ein Gas, beispielsweise Stickstoff nach dem Öffnen des Ventils 38 über die Düse 34 auf die Wickelbahn 50 geblasen. Die eigentliche Beschichtungs kammer 28 ist mit Hilfe von Blechen 42, 43, 44 von dem Teil der Anlage in dem das Band transportiert bzw. auf- und abgewickelt wird, getrennt.

Die geschilderte Arbeitsweise ist dazu von einem Schaltschrank 51 aus überwach- bzw. steuerbar. Die in Fig. 4 im Querschnitt und vergrößert dargestellte Ver dampfungsquelle 19 weist ein Gehäuse 22 mit Deckelteil 20 auf, ein im Gehäuse 22 von einer Stütze 23 gehaltenes doppelwandiges Hohlprofil 54, 54′ mit einem etwa U-förmigen Querschnitt, wobei in den von den beiden Profilwänden gebildeten Hohlraum eine Isoliermasse 55 eingefüllt ist, vier um das Innenrohr 56 herum verteilt angeordnete Isolierkörper 57, 57′, 57′′, 57′′ mit ihren Heizspiralen 58, 58 ein am Innenrohr 56 fest ange ordnetes Rahmenteil 59, eine in das Rahmenteil 59 von oben her eingesetzte Düsenleiste 60 mit einem elasti schen Dichtrahmen 61 und schließlich ein Verdamp fungsschiffchen 21 mit der zu verdampfenden Metall schmelze 62. Das Innenrohr 56 ist mit einer Anzahl von hintereinanderliegenden Öffnungen 69, 69′ . . . versehen, durch die der Metalldampf nach oben zur Düsenleiste 60 strömen kann.

Wie Fig. 6 in einer vergrößerten Darstellung zeigt, besteht die Düsenleiste 60 aus zwei L-förmig geboge nen Profilleisten 63, 63′, deren parallele Seitenteile mit Reihen von im Abstand angeordneten Bohrungen ver sehen sind, durch die Schrauben 64, 64′ hindurchge steckt sind, die jeweils paarweise mit einer Distanz schraube 65 verschraubt sind. Jede Distanzschraube 65 ist mit einer Einstellmutter 66 verbunden, deren eine Stirnseite jeweils an der Innenseite der einen L-förmi gen Profilleiste 63 anliegt. Der Abstand a den die hori zontalen Schenkel 77, 77′ der Profilleisten 63, 63′ von einander aufweisen, bildet die Düsenöffnung 67, die durch eine Verstellung des Abstandes b einstellbar ist. Zeigt sich also beispielsweise, daß sich das Sollmaß a der Düsenöffnung 67 vergrößert hat, so ist das Sollmaß a dadurch wiederherstellbar, daß die Einstellmuttern 66, 66′ . . . entsprechend weiter auf die jeweiligen Gewinde zapfen 68, 68′ . . . der zugehörigen Distanzschrauben 65, 65′ . . . aufgedreht bzw. von dieser abgedreht werden. Die beiden L-förmigen Profilleisten 63, 63′ sind an ihren beiden Stirnenden durch Stirnbleche 80, 80′ fest mitein ander verbunden, wobei an den beiden Außenflächen der Stirnbleche 80, 80′ der elastische Dichtrahmen 61 anliegt, der sich seinerseits dichtend an der Innenwand der Stirnwand des Rahmenteils 59 des Innenrohrs 56 abstützt.

Die Enden des Innenrohrs 56 sind jeweils von einer Verschlußplatte 70 mit Isolierschicht 71 verschlossen, die über Abstandsbolzen 72, 72′ an die kreisringförmige Stirnfläche des Innenrohrs 56 gedrückt wird. Die Ab standsbolzen 72, 72′ ihrerseits sind mit einer Stirnplatte 73 verschraubt, die sich über eine Druckfeder 74 an einem Riegel 75 abstützt, der seinerseits von zwei Ar men 76, 76′, die fest mit dem Gehäuse 22 verbunden sind, gehalten ist. Zum Öffnen des Innenrohrs 56 wird der Riegel 75 in Pfeilrichtung (Fig. 5) verschränkt, wodurch die Isolierschicht 71 bzw. die Verschlußplatte gelöst wird.

Bezugszeichenliste

3 Platine
4 Platine
5 Umlenkrolle
6 Spannrolle
7 Umlenkrolle
8 Umlenkrolle
9 Breitstreckrolle
10 Umlenkrolle
11 Zugmeßrolle
12 Zugrolle
13 Meßwalze
14 Umlenkrolle
15 Breitstreckrolle
16 Zugmeßrolle
17 Umlenkrolle
18 gekühlte Beschichtungswalze
19, 19′ Verdampfungsquelle
20 Deckelteil
21 Verdampfungsschiffchen
22 Gehäuse
23 Stütze
24 Laufschiene
25 Laufschiene
26 Rolle
27 Rolle
28 Beschichtungskammer
29 Wickeleinrichtung
30 Deckel
31 Stirnfläche
32 Hohlzylinder, Gehäuse
33 Rohrleitung
34 Düse
35 Aufwickel
35′ Aufwickelrolle
36 Gasbehälter
37 Abwickel
37′ Abwickelrolle
38 Ventil
39, 39′ Lagerauge
40, 40′ Saugpumpanschluß
41 Heizaggregat
42 Leitblech
43 Leitblech
44 Leitblech
45 Kammer, Wickelkammer
46 abgeteilter Raum
47 Leitblech
50 Wickelbahn
51 Schaltschrank
52 Stützgestell
53 gekühlte Beschichtungswalze
54, 54′ Hohlprofil
55 Isoliermasse
56 Innenrohr
57, 57′ Isolierkörper
57′′ Isolierkörper
57′′′ Isolierkörper
58, 58′ Heizspiralen
59 Rahmenteil
60 Düsenleiste
61 elastischer Dichtrahmen
62 Metallschmelze
63, 63′ Profilleiste
64, 64′ Schraube
65, 65′ Distanzschraube
66, 66′ Einstellmutter
67 Düsenöffnung, Düsenspalt
68 Gewindezapfen
69, 69′ Öffnung
70 Verschlußplatte
71 Isolierschicht
72, 72′ Abstandsbolzen
73 Stirnplatte
74 Druckfeder
75 Riegel
76, 76′ Arm
77, 77′ Schenkel (horizontal)
78, 78′ Nase
79, 79′ Schenkel (vertikal)
80 Steg, Stirnblech

Claims

1. Vorrichtung zum Verdampfen von Metallen, ins besondere für die Beschichtung von Substraten im Vakuum, mit einer Verdampfungsquelle (19, 19′) für den zu verdampfenden Werkstoff, einem ein Ver dampfungs-Schiffchen (21) aufnehmenden und teil weise umschließenden Profilkörper, vorzugsweise einem an seiner Oberseite mit Öffnungen (69, 69′, . . . ) versehenen Innenrohr (56), einem an der Au ßenseite des Innenrohrs (56) angeordneten Heizag gregat (41) und einer oberhalb des Innenrohrs (56) vorgesehen Düsenleiste (60), dadurch gekenn zeichnet, daß das Innenrohr (56) an seiner Obersei te fest mit einem Rahmenteil (59) verbunden ist, das die Öffnungen (69, 69′, . . .) umschließt, wobei die Düsenleiste (60) von einem elastischen Dichtrah men (61) umgriffen ist, der seinerseits fest an der Innenwand des Rahmenteils (59) anliegt und damit einen zwischen der Düsenleiste (60) und dem Rah menteil (59) vorhandenen Spalt (S) verschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Düsenleiste (60) aus zwei L-för mig gebogenen Profilleisten (63, 63′) gebildet ist, deren einander zugewandte, sich in einer horizon talen Ebene erstreckenden Schenkel (77, 77′) mit einander eine spaltförmige Düsenöffnung (67) bil den, wobei die jeweils anderen, sich in parallelen, vertikalen Ebenen erstreckenden Schenkel (79, 79′) von mehreren, auf der Länge der Profilleisten (63, 63′) verteilt angeordneten Distanzschrauben (65, 65′ . . .) mit Einstellmuttern (66, 66′ . . .) im Abstand (b) zueinander gehalten sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, daß der sich in einer vertika len Ebene erstreckende eine Schenkel (79) einer Profilleiste (63) jeweils mit einer ersten Schraube (64) mit dem einen Ende des Gewindezapfens (68) der Distanzschraube (65) verschraubt ist und der sich in einer parallelen Ebene erstreckende andere Schenkel (79′) der anderen Profilleiste (63′) mit ei ner zweiten Schraube (64′) mit dem Kopfteil der Distanzschraube (65) verschraubt ist, wobei der Schenkel (79) der einen Profilleiste (63) an der einen Stirnseite einer mit dem Gewindezapfen (68) der Distanzschraube (65) verschraubten Einstellmutter (66) anliegt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Schrauben (64, 64′), die die sich in den vertikalen Ebenen erstreckenden Schenkel (79, 79′) der beiden Profilleisten (63, 63′) mit der Distanzschraube (65, 65′) verbinden mit ih ren Schraubenköpfen nach außenzu über die Schenkel (79, 79′) der Profilleisten (63, 63′) hervor stehen und mit den Schraubenköpfen an der Unter seite des die Düsenleiste (60) umgreifenden elasti schen Dichtrahmens (61) anliegen und die Düsen leiste (60) damit gegen ein Verschieben in vertika ler Richtung fixieren.

5. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprü chen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden par allel zueinander von einer Vielzahl von Schrauben (65) mit Muttern (66) im Abstand (b) gehaltenen, L-förmig gebogenen Profilleiste (63, 63′) jeweils mit ihren beiden Enden über Stege oder Stirnble che (80) verbunden sind, die mit sich nach außenzu erstreckenden Nasen (78) auf der Oberseite des kastenförmigen Rahmenteils (59) aufliegen.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende des Innenrohrs (56) von einer Verschlußplatte (70), mit einer zwischen der kreis ringförmigen Stirnfläche des Innenrohrs (56) und einer Verschlußplatte (70) angeordneten Isolier schicht (71) verschlossen ist, wobei die Verschluß platte (70) von einer Druckfeder (74) gegen die kreisringförmige Stirnfläche des Innenrohrs (56) gedrückt wird und sich das der Verschlußplatte (70) abgewandte Ende der Druckfeder (74) auf einem ortsfesten Lager, beispielsweise einem Riegel (75) abstützt, der seinerseits von ortsfesten Nasen oder Armen (76, 76′) gehalten ist.