DE4427618A1 - Drahtzuführungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zufüh­ rung eines Drahtes in ein Schmelzbad gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die Beschichtung von Substraten mittels der Be­ dampfungstechnik ist bekannt. Hierbei wird das aufzutragende Material zum Beispiel in einem Tie­ gel, vorzugsweise einem Schiffchenverdampfer er­ wärmt, in die Gasphase überführt und auf einem dem Schiffchenverdampfer gegenüber angeordneten Sub­ strat abgeschieden. Zur Beschichtung von an dem Schiffchenverdampfer vorbeigeführten Substraten, z. B. mit einer Metallschicht zu bedampfender Fo­ lien, ist es erforderlich, das zu verdampfende Ma­ terial dem Schiffchenverdampfer kontinuierlich zu­ zuführen, um eine gleichmäßige Beschichtung zu er­ zielen. Als zweckmäßig hat sich erwiesen, das zu verdampfende Gut in Drahtform dem Schiffchenver­ dampfer kontinuierlich zuzuführen. Entsprechend der gewünschten Bedampfungsrate, wird die Vor­ schubgeschwindigkeit des von einer Rolle abgewic­ kelten Drahtes eingestellt.

Dabei hat sich als nachteilig herausgestellt, daß infolge der Wärmeeinwirkung auf den freigehalter­ ten Drahtabschnitt, dieser aufgrund thermischer Belastung nicht raumfest ist, und insbesondere keine stabile Zuführungslage in Bezug zum Schiff­ chenverdampfer beibehält. Hierdurch "wandert" der Draht mit seiner in die Schmelze eintauchenden Spitze über die Schmelzoberfläche. Aufgrund der nicht homogenen Temperaturverteilung über die ge­ samte Schiffchenverdampferlänge, führt dies zu über die Schiffchenverdampferlänge zeitlich sich ändernden, ortsabhängigen Verdampfungsraten und damit nachteilig zu einem ungleichmäßigen Schicht­ auftrag auf dem Substrat.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese durch die ungleichmäßigen Beschichtungsraten auf­ tretenden Nachteile zu vermeiden und eine einfache und damit kostengünstige Vorrichtung zu schaffen, mit der eine wesentlich verbesserte Beschichtungs­ qualität erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der dem Schiffchenverdampfer zugeführte Draht­ abschnitt mittels einer in unmittelbarer Nähe des Verdampfers vorgesehene und ohne die Verdampfungs­ wolke, störende Drahtführungseinrichtung in seinen Auslenkungen senkrecht zur Vorschubrichtung mittels mechanischer Mittel eingeschränkt wird, mittels welcher eine raumfeste Stabilisierung des in die Schmelze eintauchenden Drahtabschnittes er­ zielbar ist. Eine erfindungsgemäße Drahtführungs­ einrichtung besteht im wesentlichen aus Leitflä­ chen, die den Draht in Richtung auf einen eng be­ grenzten Oberflächenbereich der Schmelze lenken. Da die Drahtführungseinrichtung in unmittelbarer Nähe, d. h. auf dem Verdampferschiffchen selbst angeordnet ist, tritt vorteilhaft keine Schatten­ wirkung für die auf dem Substrat auftreffende Ver­ dampferwolke ein. Weiterhin wird vorteilhaft ver­ mieden, daß infolge einer sich in Bezug zum Schiffchenverdampfer ändernden Eintauchposition des Drahtes in die Schmelze, ortsabhängig unter­ schiedliche Verdampfungsraten auftreten, so daß über die gesamte Verdampfungszeit eine gleichmäßig hohe Verdampfungsrate erzielbar ist.

Die Drahtführungseinrichtung besteht, wie in den Ansprüchen 5 und 7 vorgeschlagen, aus einem ther­ misch widerstandsfähigen Keramikmaterial, wodurch hohe Standzeiten erzielbar sind. Zur Vermeidung einer horizontalen Wanderungsbewegung der Draht­ spitze in Längsausdehnung des Schiffchenverdamp­ fers hat sich als vorteilhaft herausgestellt, als Drahtführungseinrichtung eine senkrecht auf dem Tiegelrand stehende Leitfläche zu verwenden. Der vorzugsweise unter einem flachen Winkel auf diese Fläche auftreffende Draht, wird durch diese Leit­ fläche innerhalb eines eng begrenzten Bereiches in die Schmelze geleitet. Zur Vermeidung einer auch horizontalen Drift der eintauchenden Drahtspitze, sind zusätzliche Schrägflächen vorgesehen, welche im wesentlichen symmetrisch auf der Leitfläche an­ geordnet sind und den Drahtabschnitt auch in sei­ ner horizontalen Eintauchposition fixieren.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besteht die Drahtzuführungseinrichtung aus einem Trichter, der in einem auf dem Schiffchenverdamp­ fer aufzusetzenden Schiffchenaufsatz ausgebildet ist. Die Spitze des Drahtabschnittes trifft dabei auf die Trichterflächen und wird durch diese hin­ durch in das unterhalb der Trichteröffnung befind­ liche Schmelzbad geführt. Die aus dem Schmelzbad aufsteigende Verdampfungswolke kann dabei durch eine in den Trichteraufsatz benachbart zum Trich­ ter angeordnete Verdampfungsöffnung austreten. Ge­ mäß einem weiteren Ausführungsbespiel ist vorgese­ hen, daß der Trichter in einem auf dem Schiffchen­ verdampfer aufliegenden Leitflächenträger ausge­ bildet ist. Der Leitflächenträger überdeckt das Schmelzbad im wesentlichen in einem Längsmittenbe­ reich. In den beiden längsseitigen Endzonenberei­ chen bleibt die Schmelze dadurch vorteilhaft nicht abgedeckt, wodurch sich zwei Verdampfungswolken ausbilden können. Ein derartiger den Schiffchen­ verdampfer nur teilweise überdeckender Gleitflä­ chenträger kann vorteilhaft einstückig, unter Ver­ wendung von nur geringem Keramikmaterialeinsatz geschaffen werden.

Weitere, die Erfindung vorteilhaft weiterbildende Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben.

Erfindungsgemäße, besonders vorteilhafte Ausfüh­ rungsformen der Drahtzuführungseinrichtung werden in den anliegenden Zeichnungen nachfolgend näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Ein, mittels zwei Einspannstücken fix­ ierter Schiffchenverdampfer mit einer Drahtführungseinrichtung in perspektivi­ scher Ansicht,

Fig. 2a Aufsicht auf eine Leitflächeneinrichtung mit zugeführtem Draht,

Fig. 2b Eine Seitenansicht der in Fig. 2a dar­ gestellten Leitflächeneinrichtung,

Fig. 3 Eine perspektivische Ansicht eines ober­ halb eines Schiffchenverdampfers ange­ ordneten Schiffchenaufsatzes

Fig. 4 Eine perspektivische Ansicht einer als Trichter in einem Leitflächenträger aus­ gebildeten Drahtführungsvorrichtung.

Die Drahtführungseinrichtung nach Fig. 1 zeigt ein rechteckförmiges Verdampferschiffchen 2, das an seinen Stirnseiten von zwei Einspannstücken 4a, 4b gehalten wird. Der Schiffchenverdampfer 2 be­ steht aus einer elektrisch leitenden Keramik und wird durch direkten Stromdurchgang beheizt. Der zu verdampfende Draht 6 wird parallel zur Längsrich­ tung des Schiffchenverdampfers 2 in das im wesent­ lichen sich über die gesamte Länge des Schiffchen­ verdampfers 2 erstreckende Schmelzbad 8 unter ei­ nem Winkel von ca. 30 Grad zugeführt. Der von ei­ ner in der Fig. 1 nicht dargestellten Abwickel­ rolle zugeführte Draht 6 besitzt vorzugsweise einen Durchmesser von ca. 1,5-2,5 min und eine freitra­ gende Länge von ca. 130 mm. Der unter der Vorschu­ brichtung V dem Schiffchenverdampfer 2 zugeführte Draht 6 trifft mit seiner Spitze 7 auf eine im we­ sentlichen senkrecht stehende Auftrittfläche 12 und wird durch diese in einen eng begrenzten Ein­ tauchbereich der Schmelze 8 gelenkt. Vertikale Auslenkbewegungen des Drahtes 6, die zu in Längs­ richtung des Schiffchenverdampfers 2 sich ändern­ den Eintauchstellen führen, werden dadurch unter­ bunden. Zum Auswechseln der Leitfläche 12, zum Beispiel nach Verschleiß eines Schiffchenverdamp­ fers 2 sind in dem Tiegelrand 3 des Schiffchenver­ dampfers 2 quer zur Längsrichtung verlaufende Ein­ schnitte vorgesehen, in die die Leitfläche 12 mit ihren Stützträgern 17a, 17b einsteckbar ist. Auf­ grund seiner nur geringen Oberflächenbedeckung des Schmelzbades 8 wird die Ausbreitung der Verdamp­ fungswolke aus dem Schmelzbad 8 in die Bedamp­ fungsrichtung B nicht merklich behindert, so daß auf dem Substrat 10 keine Bedampfungslücke entste­ hen kann.

Ein weiterentwickeltes Ausgangsbeispiel ist in Fig. 2a bzw. Fig. 2b dargestellt. Hierbei weist die Leitflächeneinrichtung 14 mehrere Leitflächen 16, 18a, 18b auf. Der auf die Leitflächeneinrich­ tung 14 treffende Draht 6 (siehe Fig. 2b) wird durch die obere Leitfläche 16 in eine abwärts ge­ richtete Vorschubbewegung gelenkt und durch die abgewinkelten, flügelartig angeordneten Leitflä­ chen 18a bzw. 18b horizontal auf die Symmetrieach­ se S geführt. Durch die die Vertikal - bzw. die Horizotalauslenkung des Drahtabschnittes 6 steu­ ernden Leitflächen 16 bzw. 18a, 18b wird der Draht 6 in eine im Bezug zum Schiffchenverdampfer 2 raumfeste Eintauchposition auf der Schmelzbad­ oberfläche gelenkt. Sowohl die Leitfläche 12 (siehe Fig. 1) wie auch die Leitflächeneinrich­ tung 14 in Fig. 2a und Fig. 2b sind zum Beispiel einstückig aus einer leitfähigen Keramikverbindung hergestellt.

Nach einem weiteren in Fig. 3 dargestellten Aus­ führungsbeispiel besteht die Drahtzuführungsein­ richtung aus einer trichterförmigen Leitfläche 26, die in einem quarderförmig ausgebildeten Schiff­ chenaufsatz 20 ausgebildet ist. Ein, mit seiner Spitze 7 auf die Leitfläche 26 auftreffender Draht 6 wird auf eine in der Trichtermitte vorhandene Durchgangsöffnung 24 gelenkt. Mit dem auf dem Schiffchenverdampfer 2 fest positionierten Schiff­ chenaufsatz 20 wird der zugeführte Drahtabschnitt 6 somit in einen sowohl in Längs- wie auch in Querrichtung zum Schiffchenverdampfer 2 eng um­ grenzten Bereich des Schmelzbades 8 geführt. Die aus dem Schmelzbad 8 aufsteigenden Metalldämpfe treten durch die im Schiffchenaufsatz 20 zur Trichterleitfläche 26 benachbart gelegene Ver­ dampfungsöffnung 22 aus und werden auf einem ober­ halb des Schiffchenaufsatzes 20 eine auf ein die­ sem gegenüber positioniertem Substrat abgeschie­ den.

Ein besonders einfach ausgebildetes Ausführungsbe­ spiel ist in der Fig. 4 dargestellt. Diese Draht­ führungseinrichtung besteht aus einem Leitflächen­ trichter 26 mit einer Trichteröffnung 24, durch die der Draht 6 in das Schmelzbad 8 des Schiff­ chenverdampfers 2 geleitet wird. Der Leitflächen­ trichter 26 ist in einem Träger 28 ausgebildet, der auf dem Schiffchenverdampfer 2 zu dessen Quer­ richtung aufgelegt ist. Da der Träger 28 das Schmelzbad 8 lediglich mit dem Leitflächentrichter 26 bedeckt, können Metalldämpfe aus der Schmelze 8 beidseitig des Trägers 28 über einen Großteil der Schmelzenbadoberfläche austreten, wodurch großflä­ chige Substrate mit hohen Beschichtungsraten gleichmäßig bedampfbar sind. Aufgrund der im un­ mittelbaren Bereich des Schiffchenverdampfers 2 auftretenden hohen Heiztemperaturen, ist der Leit­ flächenträger 28 einstückig aus einem Keramikmate­ rial oder einer Keramikverbindung gefertigt.

Bezugszeichenliste

2 Schiffchenverdampfer
3 Tiegelrand
4a, 4b Einspannstück
6 Drahtabschnitt
7 Drahtspitze
8 Schmelzbad, Schmelze
10 Substrat
12 Leitfläche
14 Leitflächeneinrichtung
16 Leitfläche
17a, 17b Stützträger
18a, 18b Leitfläche
20 Schiffchenaufsatz
22 Verdampfungsöffnung
24 Durchgangsöffnung
26 Leitfläche, Trichterleitfläche
28 Leitflächenträger, Träger
V Vorschubrichtung.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur bedampfenden Beschichtung von Substraten mit mindestens einem beheizbaren Verdampferschiffchen und dem Verdampfer­ schiffchen zuzuführenden und mittels diesem zu verdampfenden Draht, gekennzeichnet durch eine in unmittelbarer Nähe des Verdampfer­ schiffchens (2) angeordnete Drahtzuführungs­ einrichtung (12, 14, 20, 28), mittels welcher in unterstützungsfreie, insbesondere infolge thermischer Belastung auslenkbare dem Ver­ dampferschiffchen (2) zugewandte Drahtab­ schnitt (6) mit seiner Spitze (7) in eine Vorzugsvorschubrichtung (V) lenkbar ist, wo­ durch der Draht in die Schmelze (8) innerhalb eines eng begrenzten Oberflächenbereichs des Schmelzbades eintauchbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drahtzuführungseinrichtung (12) eine im wesentlichen senkrecht auf der Tiegelwand (3) des Schiffchenverdampfers (2) stehende Leitfläche (16) ist, mittels welcher der unterstützungsfreie Drahtabschnitt (6) in Richtung der Schmelzbadoberfläche (8) inner­ halb eines in Längsrichtung des Schiffchen­ verdampfers (2) eng begrenzten Bereichs ab­ lenkbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drahtzufüh­ rungseinrichtung aus einer auf der Tiegelwand (3) aufgesetzten Leitflächeneinrichtung (14) besteht, die mindestens drei zueinander abgewinkelte Leitflächen (16, 18a, 18b) auf­ weist, mittels welcher der mit seiner Spitze (7) auf die Leitflächen (16, 18a, 18b) auf­ treffende Drahtabschnitt (6) in einen eng be­ grenzten Bereich des Schmelzbades lenkbar ist, wodurch eine unkontrollierte horizontale und vertikale Auslenkung der Spitze (7) des Drahtabschnittes (6) unterdrückbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drahtzuführungseinrichtung aus ein im wesentlichen kreisförmig und trichterartig angeordneten, eine Durchgangs­ öffnung (24) einschließende Leitfläche (26) besteht, welche in einem vorzugsweise quader­ förmig ausgebildeten Schiffchenverdampferauf­ satz (20) in zentraler Position zum Schmelz­ bad (8) und benachbart zu einer im Schiff­ chenaufsatz (20) eingelassenen Verdampfungs­ öffnung (22) ausgeformt ist, wodurch der insbesondere unter einem flachen Winkel auf die Leitfläche (26) auftreffende Drahtab­ schnitt (6) in die Durchgangsöffnung (24) ge­ lenkt wird und in die unterhalb des Schiff­ chenverdampferaufsatzes (20) befindliche Schmelze (8) innerhalb eines eng begrenzten Oberflächenbereichs des Schmelzbades ein­ tauchbar ist.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiffchenaufsatz (20) aus einer Keramikver­ bindung hergestellt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 4 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die einen Trichter bildenden Leitflächen (26) in einen den zen­ tralen Bereich des Schmelzbades (8) abdecken­ den Leitflächenträger (28) ausgeformt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Leitflächenträ­ ger (28) aus einer Keramikverbindung herge­ stellt ist.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprü­ che 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtabschnitt (6) aus einem Metall, vorzugs­ weise aus Aluminium oder Kupfer oder Silber oder aus einer aus den vorgenannten Elementen bestehenden Legierung besteht.