DE962488C - In einer Vakuumverdampfungs- oder Kathodenzerstaubungsanlage angeordneter Trager fur die zu beschichtenden Gegenstande - Google Patents

Description

Die Oberflächenvergütung mittels aufgebrachter Schiebten wird vielfach in Vakuumanlagen durchgeführt. Dabei werden die Schichten vorwiegend aufgedampft oder auch durch Kathodenzerstäubung aufgebracht. Die zu vergütenden Gegenstände werden auf einem Trägerteller befestigt und von oben odler von unten oder gleichzeitig von oben und unten beschichtet, je nachdem wo sich die Verdampfungsquelle befindet. Die Bedampfung von

ίο oben hat den Nachteil, daß die zu bedampfenden Flächen durch herabfallende Metallteilchen oder Spritzer verunreinigt werden können. Die Bedampfung nur von unten ist demgegenüber betriebssicher, erfordert aber bei zweiseitiger Beschichtung ein Wenden des zu vergütenden Gegenstandes.

Bei der Bedampfung ist eine der Aufgaben, eine Beschichtung zu erzielen, die entweder möglichst gleichmäßig ist oder eine bestimmte radiale Verteilung besitzt. Um eine möglichst gleichmäßige Beschichtung einer größeren Fläche oder mehrerer nebeneinander angeordneter Gegenstände zu erzielen, ist es nötig, den Abstand zwischen der Bedampfungsquelle und dem Trägerteller groß zu wählen. Denn nur dann ist der Bedampfungswinkel

so klein, daß or eine gleichmäßige Bedampfung gewährleistet. Außerdem ist vorgeschlagen worden, eine während der Bedampfung rotierende Schablone in den Dampfstrahl einzuschalten.
Weiterhin sind Anlagen bekanntgeworden, worin bei konkaven Gegenständen die Bedampfungsquelle sich etwa im Zentrum der Krümmung befindet und diese Gegenstände nacheinander nach Durchlaufen von Schleusen vor die Bedampfungsquelle gebracht

ίο werden. Auch wurden Vorschläge gemacht, die gleichmäßige Beschichtung durch viele nebeneinander angebrachte Bedampfungsquellen zu erzielen und dieser Anordnung die Gegenstände serienweise gegenüberzustellen. Nach dem Bedampfungsvorgang werden die Gegenstände dann umgeklappt oder aus der Bedampfungszone herausgeschwenkt.

Um einen gleichmäßig dicken Überzug zu erhalten, ist es aber nicht erforderlich, flächenhaft angeordnete Bedampferbatterien zu benutzen. Man muß dafür Sorge tragen, daß der mittlere Bedampfungsstrom auf jeden Oberflächen.teil gleich groß wird. Es muß also jeder Obernächenteil der zu bedampfenden Gegenstände sich im Zeitmittel in etwa gleichem Abstand und in etwa gleichem Bedampfungswinkel zu der Bedampfungsquelle befinden. Dann ist es auch nicht mehr erforderlich, den Abstand von der Bedampfungsquelle groß zu wählen.

Die Erkenntnis dieser Zusammenhänge bildet den Ausgangspunkt für die Erfindung, die sich Erhöhung der Leistungsausnutzung der Anlage bei Wahrung gleichmäßiger, fehlerfreier Beschichtung der Gegenstände zur Aufgabe gestellt hat. In überraschend einfacher Weise wird diese so gelöst, daß man den in der Vakuumkammer über der Bedampfungsquelle angeordneten Trägerteller für die zu bedampfenden oder durch Kathodenzerstäubung zu beschichtenden Gegenstände in einer längs seines Umfanges liegenden Führung so- aufhängt, daß er während des Bedampfungsprozesses um seine polare Achse, d. h. in seiner Ebene stetig rotiert. Dann ist bei geeigneter Anordnung der Verdampferquelle die Beschichtung aller unten an dem Teller befindlichen Flächen der Gegenstände gleichmäßig. Der Trägerteller ist aber infolge einer geeigneten Lagerung der Führung an den Enden eines Durchmessers außerdem noch um eine äquatoriale Achse schwenkbar, d. h. er kann umgeklappt werden, um die vorher auf dem Teller befindlichen Flächen der Gegenstände dem Verdampferstrom auszusetzen, in einem zweiten Bedampfungsprozeß, während dessen der Teller wiederum wie oben rotiert, werden nun diese Flächen bedampft.

Der flache, scheiben- oder ringförmige Träger ist also so in der Vakuumglocke aufgehängt, daß er sowohl um eine polare Achse, also in seiner Ebene in einer Führung rotiert, als auch um eine seiner äquatorialen Achsen, d. h. um einen Durchmesser geschwenkt und umgeklappt werden kann.

Durch das Umklappen werden beide Seiten des Trägertellers und damit auch die auf seinen, beiden . Seiten, befindlichen Gegenstände beschichtet, ohne daß das Vakuum aufgehoben werden muß oder die Rotation für längere Zeit unterbrochen wird. Damit wird jeweils ein Evakuierungsvorgang, also auch die dafür nötige Zeit und Energie gespart.

Diese beiden Bewegungen (Rotation und Umklappen) in ihrer Kombination ermöglichen entweder die einseitige gleichmäßige Beschichtung von zwei Serien von Gegenständen auf den beiden Flächen des Trägertellers oder die zweiseitige gleichmäßige Beschichtung von einer Serie von Gegenständen, die in entsprechenden Öffnungen des Trägertellers befestigt sind.

Für zu beschichtendes, bandförmiges Material wurde bereits eine laufende Vo'rbH führung an. d;en Molekular strahlen vorgesehen, um in kontinuierlicher Weise eine gleichmäßige Beschichtung über die gesamte B and länge und Bandbreite zu erzielen. Da dabei jedoch mittels Verdampfungstiegeln bzw. Zerstäubungskathoden, die sich quer über die gesamte Bandbreite erstrecken, die Frage der gleichmäßigen Schichtdicke in einfachster Weise lösbar ist und zudem das Problem einer zweiseitigen Beschichtung durch oberhalb und unterhalb des Bandes angebrachte Verdampfungsquellen gelöst wurde, lagen nicht die Schwierigkeiten vor, die bei stehenden Zargen mit scheibenförmigem Werkstückträger auftreten. Eine derartige geradlinige Bewegungsführung für stückförmiges Gut wäre andererseits wieder viel schwieriger.

Die Erfindung sei an Hand der Abbildung einer Verdampfungsanlage beschrieben, wobei allerdings Einrichtungen, die nicht unmittelbar zum Verständnis notwendig sind, weggelassen wurden.

Abb. ι und 2 stellen schematisc'h. zwei senkrecht zueinander liegende Seitenrisse der Vaku-umverdampfungsanlage dar; in der

Abb. 3 ist sie im Querschnitt gezeigt.

Das Vakuumgehäuse einer Verdampfungsanlage ¹Q⁰ einer an sich bekannten Bauart besteht aus der quadratischen Grundplatte A, auf welcher vakuumdicht'die zylindrische Zarge B mit dem ebenfalls vakuumdicht aufgesetzten Deckel C steht. In der Grundplatte sind die notwendigen Bohrungen zum Anschluß des hier nicht gezeigten Pumpsystems und für die elektrischen Zuleitungen der Kathodenglimmeinricbtung W und der Verdampfungsquelle Y angebracht. In der Zargenwand sind Beobachtungsfenster D eingelassen, und im Deckel ist zentrisch iw ein Flansch E eingeschweißt. An diesen greift außen eine hydraulische Hebeeinrichtung F für den Deckel an, und innen sind die Tragebänder H für den Trägerteller U befestigt. Am senkrechten Teil des Armes für den' hydraulischen Deckelheber befindet sich noch die entriegelbare Hebevorrichtung X für die Zarge. Es lassen sich daher entweder zusammen Zarge und Deckel oder nur der Deckel mit dem Trägerteller genügend weit anheben, bis Grundplatte oder Trägerteller leicht zugänglich werden.

Erfmdungsgemäß liegt der eigentliche flache, scheiben- oder meist ringförmige Trägerteller U längs seines äußeren Umfanges in einer Vorrichtung zur Zwangsführung, die nur einen freien, reibungslosen Lauf um seine polare Achse freigibt.

Die Vorrichtung kann beispielsweise aus einem im Querschnitt U-förmigen Führungsring P bestehen, zwischen dessen unterem und oberem Blatt der Rand des Tellers läuft und zwangsgeführt wird. Bei einer Ausführungsform der Zwangsführung wird beispielsweise dor fast reibungslose, leichte Lauf durch ein beiderseits zwischen Tellerrand und dem unteren und oberen Blatt des Führungsringes angeordnetes Kugellager erreicht. Die Kugeln rollen dabei in ίο flachen Rillen, die längs des ganzen "Umfange, sowohl beiderseits des Tellerrandes als auch in den gegenüberliegenden Innenflächen des unteren und oberen Blattes des Führungsringes eingefräst sind. Bei einer anderen, 'hier der Abbildung zugrunde gelegten Ausführungsform läuft der Tellerrand mit seinen abgeschrägten oberen und unteren Kanten zwischen gleichfalls kegelstumpfförmig, passend abgeschrägten Doppelrollen T, die zwischen den beiden Blättern des Lagerringes befestigt sind.

Aus der Abb. 2 und 3 ersieht man, wie die drei um 120° versetzten Doppelrollen zwischen den beiden Tellern des Fü'hrungsringes drehbar gelagert sind.

Damit nun der im Führungsring um seine polare Achse drehbare Trägerteller auch um eine seiner .äquatorialen Achsen geschwenkt werden kann, runt der ganze aus einem starr miteinander verbundenen oberen und unteren Blatt bestehende: Führungsring P mittels zweier an seinem Umfang angebrachten Zapfen Q in zwei um i8o° versetzten starren Tragebändern H, welche parallel zur Gehäusewand nach oben führen und am Flansch E des Deckels befestigt sind.

Zum Antrieb d?s Trägers für den Lauf um seine polare Achse während des Verdampfens dient ein Ritzel /, welches beispielsweise über eine Gelenkwelle durch die Drehdurehfü'hrun.g K des Deckels mit einem Motor gekuppelt ist. Das Ritzel / greift mit seinen Zähnen in eine am äußeren verjüngten Rand des Trägertellers eingefraste Zahnung O ein. Der Führungsring besitzt hierzu an zwei gegenüberliegenden Stellen Aussparungen, wie aus Abb. ι und 3 zu ersehen ist. Die abgeschrägten Zähne des Ritzels und des Zahnkranzes am Teller erlauben ein reibungsloses Ein- und Ausrasten beim Schwenken des Führungsringes samt Teller um i8o° um die äquatoriale Verbindungsachse der beiden Zapfen Q. Der Antriebspunkt des Ritzels muß daher um 90⁰ gegen die Lagerzapfen versetzt sein,. Zum Festhalten des Ritzels beim Antrieb dient beispielsweise noch ein halbkreisförmiges, starres Band A^r, das parallel zum Unifang des Führungsringes verläuft und mit den Bändern H bei den Lagerzapfen Q starr verbunden ist.

Die Schwenkung des Führungsringes samt Teller um die durch die Zapfen Q festgelegte äquatoriale Achse geschieht mit dem außen an der Glockenzarge angebrachten Hebel V, der über die vakuumdichte Drehdurchführung M in der Glockenzarge eine Mitnehmerscheibe R betätigen kann. Der eine der beiden Lagerzapfen Q ist vierkantig geformt und wird beim Einfahren des durch die Tragebänder mit dem Deckel verbundenen Tellers leicht und reibungslos zwischen die Kurvenbacken der Mitnehmerscheibe eingeschleust. Die Ebene des Führungsringes liegt dann fest und kann nur durch Schwenkung des Bedienungshebels, der möglicherweise in Betriebsstellung noch feststellbar ist, gedreht werden,.

Die hier beschriebene· Ausführung des Trägers, seiner Anordnung und Befestigung an der Vakuumkammer gestattet eine stetige, gleichmäßige und fehlerfreie Beschichtung der Gegenstände S, die sowohl an der Unterseite als auch, an der Oberseite des Trägertellers festgeklemmt sind, indem man nach Beendigung eines Arbeitsganges einfach die Bedienungshebel und damit die gesamte Trägeranordiiung um i8o° schwenkt. Ferner können beispielsweise optische Elemente bei. beiderseitiger Vergütung zwischen dem ringförmigen Teller eingeklemmt werden und im selben Vakuum beiderseits durch die zweckmäßige, wie aus Abb. 2 zu ersehen ist, am Lagerring angebrachten Glimmkathoden W von unten beglimmt und dann bedampft werden, indem man einfach nach Beendigung der Vergütung der einen Seite der optischen Teile in. beschriebener Weise die Schwenkung des gesamten Trägers vornimmt.

Wenn man erwägt, daß man zur Herstellung des Hochvakuums der zur fehlerfreien Beschichtung erforderlichen. Güte 15 bis 20 Minuten, braucht, während der eigentliche Vorgang des Beglimmens und Verdampfens nur etwa 5 Minuten in Anspruch nimmt, und daß man nun aber zwei Arbeitsgänge im gleichen Vakuum hintereinander ausführen kann, ohne zwischendurch fluten zu müssen und somit die zum erneuten ■ Evakuieren notwendige Arbeit sparen kann, erkennt man den hohen technischen, durch die Erfindung gegebenen Fortschritt. Durch sie erreicht man eine doppelte Ausnutzung 10c der Kapazität der Vakuumbedampfungs- oder Kathodenzerstäubungsanlagen.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. In einer Vakuumverdampf ungs- oder Kathodenzerstäubungsanlage angeordneter rotierender Trägerteller für zu beschichtende Gegenstände, gekennzeichnet durch eine längs seines Umfanges liegende Führung und durch eine nc solche Lagerung der Führung, an den Enden eines Durchmessers, daß sie zusammen mit dem Trägerteller von außen ohne Unterbrechung des Vakuums umklappbar ist.

2. Träger nach Anspruch 1, gekennzeichnet u-i durch ein Ritzel zum Antrieb für die Rotation des Träger teller s, das von einem Motor betrieben und um 90⁰ gegen die Lagerpun.kte der Drehtellerführung versetzt ist und in eine: am Rande des Trägertellers eingefräste Zahnung so ein- ' 12c greift, daß es nach dem Umklappen leicht wieder einrastet.

3. Träger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung des Trägertellers an ihren Lagerpunkten mittels zweier 12; starrer Bänder am Deckel der Vakuumkammer

aufgehängt ist, so daß sie und der Trägerteller zusammen mit dem Deckel ausfahrbar ist.

4. Träger nach Anspruch! bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Lagerzapfen der Drehtellerführung verlängert und diese Verlängerung vierkantig geformt ist und zwischen den Backen einer Mitnehmerscheibe ruht, die mit einem außerhalb des Vakuumraumes befindlichen Schwenkhebel verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 456 772; britische Patentschriften Nr. 6003:6, 515 148; USA.-Patentschrift Nr. 2 430 994.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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