JPH07506875A - 大量生産製品を真空被覆する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 大量生産製品を真空被覆する装置 技術分野 本発明は、多数の比較的小さい部品（大量生産製品）を全面被覆する装置に関す る。被覆は真空蒸発、真空蒸着（マグネトロンスパッタ）及び又はイオンメッキ （プラズマ真空蒸発）などにより塗被される。被覆される部品は、好ましくは機 械部品（ボルト、ねじ）であるが、その他の部品でも、装飾的な、あるいは硬い 、あるいは摩耗低減用の、あるいは導電性の、あるいは防蝕的の表面を持つべき 部品もそうである。

表面の、他の、特に明記されていない特性も創出もしくは改善することができる 。この方法によれば、プラスチック又はセラミック製の小さな部品も被覆するこ とができる。

真空被覆に関しては、被覆される部品を好適な保持装置により固定して、真空蒸 着装置、スパッタ源あるいは物理蒸着（ＰＶＤ）用の他の蒸気源の被覆ゾーンに １回以上通し、次いで被覆を塗被後再び前記保持装置をはずすことは公知である 。保持装置のコスト及び部品を固定したり外したりするのに要する時間を別にし ても、部品の表面に、常に覆われていて、被覆されないまま残る領域があるとい う基本的な不都合がある。

電気化学的被覆蒸着（ＣＶＤ）の場合も略同様に、大量生産製品としての部品を 一部透過性の材料（針金ゲージ、有孔金属板）製のバスケットにいれて、被覆の ためにＰＶＤ蒸気源の蒸気ゾーン中にいれることは公知である。前記バスケット は、重力を利用しながら、前記部品の混合動作を行うために、水平方向の軸の回 りに回転する。液相の電気化学的蒸着の場合とは違って、そのような方法は、Ｐ ＶＤ被覆にはあまり適していない。あまり蒸気が利用されず、バスケット中の開 口部が、短期間の運転時間で被覆により閉塞され、もはや有効とならない（ＪＰ −Ａ６１−１９４１７７）。ドラムの位置が傾斜していたりその装着が偏心的で あったりしても、同様の欠点が生じる（米国特許第３，５１７，６４４号）。

したがって、被覆動作の目的をより良く実現するために、前記バスケットの代わ りに、場合により振動機と結合されるチェーン又は有孔のベルトを用いる試みが なされた。しかし、上述の欠点を除（のには有効でなく、得られるわずかな利点 から考えて、装置のコストが、許容できないほど高いものとなった。

また、大量生産製品としての被覆される部品を回転式バスケットに収納し、該バ スケットの中に一つ以上のスパッタ源を置く　（東ドイツ特許第２５７　５５２ Ａ３号、東ドイツ特許第２５７　５５４　Ａ３号）ことも公知である。バスケッ トに固定された装置により、確実に、前記部品が円周沿いにその一部にわたって 運ばれ、重力により回転して元に戻る。これにより、被覆過程中部品の混合運動 がもたらされ、したがって、全面の被覆が得られる。しかし、この方法の不利な 点は、”頂部から底部まで”被覆することだけが可能、即ち、被覆源は、マグネ トロンによってのみ構成可能であり、配置速度が制限されているという点である 。その結果被覆コストが高くなり、そのため、この方法はきわめて特殊な被覆、 例えば、非常に薄い抵抗被覆にのみ用いられる。全ての部品が、常に、空間的に 限定された領域で、バスケットの下部で重力の作用下にあるので、被覆過程（イ オンメッキ用）の間プラズマ源を該過程に同時に導入することが不可能であり、 熱感受性の部品の効果的な冷却も不可能であった。したがって、公知の回転バス ケット式スパッタ設備には、特殊な用途に限定されているものがある。

真空中で、顆粒状の材料を被覆するために、蒸発器を収納した回転式ドラム中に それを導入することは公知である。このドラムは、非常に高速に回転し、被覆さ れるべき顆粒状の材料は、遠心力により壁に押圧される。速度が脈動して変化さ せられる結果、顆粒状材料は、周囲から離れ循環する（東ドイツ特許第２９３３ ７６号）。蒸発器は、スクリーンにより覆われており、その結果、速度低下中に 遠心力が働かなくなったとき、粒子が蒸発器内に落下することがない。しかし、 これにより、蒸気の流れが遮断され、被覆速度がかなり低下するという不利な点 が生じる。かなりの質量あることを考えると、間欠的な運転によって、ドラムが 常時減速及び再加速しているので問題が生じるというもう一つの不利な点がある 。被覆用顆粒材料を取り出すときも問題があり、ドラムを傾けなければならず、 それには高い機械的コストをともなう。

また、複数の支持体を回転ドラムの周囲又は回転テーブルに固定し、該支持体を 、支持体表面の全ての点が、定期的にそして時間間隔を置いてイオンの流れ及び 蒸気の流れを受けるように動かされることも公知である（東ドイツ特許第１１０ 　５２１号）。しかし、これらの設備は、最初に述べた設備と同じ欠点を有して いる。前記支持体は、保持装置により一部覆われており、部品の挿入及び取り外 しは非常に時間がかかる。

発明の説明 本発明の課題は、大量生産製品としての小さな部品を、真空中で全面被覆するた めの装置を提供することである。被覆は、あるいは、蒸発器るつぼ、即ち液相か ら、あるいは、スパッタから可能である。被覆特性を改善するＰＶＤ技術から公 知の手段（プラズマ作用又はイオン衝撃、冷却、加熱、など）が使用可能でなけ ればならない。本発明の装置は、公知の真空被覆装置類よりかなり複雑であって はならず、高度に生産的な被覆を可能とするものでなければならない。

上記課題は、水平方向の軸の回りに回転する容器中で回転するドラムであって、 その速度が、一定に保たれ、被覆されるそしてドラム内に位置する部品が遠心力 によりドラムの内壁上に保たれるほど高速であるドラムを備えて成る装置によっ て解決される。該ドラム中には、流れ抵抗及び被覆装置が入っている。本発明に よれば、ドラムの内壁は、被覆される部品が信頼性良くドラムの回転方向に固定 され、その結果内壁に付着しながらそれとともに移動するような幾何学的表面構 造を有している。ドラム内には、内壁に対する間隔を調節可能であり、プログラ ムされた時間間隔でスイッチを切ることができるストリッピング装置が入ってい る。このストリッピング装置は、被覆される部品をドラム表面から十分に離すた めにドラムの回転方向と逆向きの当接面を有している。当接面は、ドラム内壁に 対して弾性を有するかブラシ状となるように構成するのが適当であり、その結果 、特に小さな部品の場合に、確実に、内壁から信頼性良く剥がせるようになる。

本発明の装置の作用は、ドラムが高速で回転するので、部品が遠心力によりドラ ム内周に押圧され、そこに固定され、常時被覆ゾーン中を移動させられるという ものである。被覆ゾーンの外側であるが、ドラム内に位置する機械的手段により 、部品は、該周囲から剥がされ、位置の変更が生じる。脱離に続いて、部品は、 再びドラム内壁に遠心力により押圧される。必然的に、被覆ゾーン中を循環的に 通過中に部品は常時位置が変更され、これにより、部品の全面の、均一な被覆が 確実なものになる。この過程は、所望の被覆厚さが得られるまで繰り返される。

内壁からのストリッピング中に被覆される部品が脱落するのを防止するために、 そして必然的に生じる混合を防止するために、ドラムの外側縁部は、内側に立ち あげておくのが有利である。

ある種の被覆又は被覆系をつくるために、部品は、全（位置変更をすることなく 、被覆ゾーンを数回移動させられる。したがって、−回のサイクルは、各位置変 更間の数回の被覆パスから構成され、それが全被覆が塗被されるまで繰り返され る。高級な被覆をつくるためには、回転ドラムの内周に固定された部品を、蒸発 器の蒸気ゾーン及びプラズマ源又はイオン源のゾーン中を、局所的にそして経時 的に移動させることも可能である。各バスに続いて、部品は、位置変更をもたら すために、機械的手段によりドラムから剥がされる。このサイクルが、全体の被 覆が塗被されるまで繰り返される。

熱感受性の部品、例えば、プラスチック製のそれを被覆することが問題になる場 合は、ドラムを冷却することが可能である。これは、冷却水が中を流れることが 可能なドラムの壁内の冷却ダクト又は２重壁のドラム構造により行われる。部品 が、ドラムの壁とより良く接触し、それが最終的に冷却を改善するように、より 高い遠心力を得るために、ドラムの速度を増大させることも可能である。

ドラムの回転中に本方法の生産性を増大させ、再現性を改善するために、真空ロ ック及び案内装置により、前記部品が導入される。回転状態で、ドラムを空にす るために、ドラム内に切り替え可能な排出装置を置き、それがドラム内壁から部 品を剥がすか自由落下領域で部品と係合し、案内装置によりそれらを運び、真空 ロックにより、ドラムの外に固定された案内装置に運ぶ。その結果、回転ドラム を停止させることなく、部品の供給が行われ、いくつかのバッチを、真空を中断 することな（、被覆することが可能である。

特別に幾何学的に特徴づけられた表面構造を有するドラムの内壁は、部品が特別 の保持装置なしで壁上に保持されることを意味する、即ち、部品の十分な静止摩 擦が混合段階の前後で保証される。好ましくは、表面構造は、一方の側面が回転 方向に急傾斜し、他方の側面がドラムの回転方向と逆の方向に浅い軸方向に向い たノツチにより形成される。ノツチの間隔は、被覆される部品の特徴的な長さよ り小さくなければならない。重力に関連して、対応する案内装置が、部品の位置 変更と、再固定をもたらし、さらに、被覆チャンバを、通るドラム壁土の運動を もたらす。ドラムは、一定の流れ抵抗を有し、ガス吸入及び真空ポンプ装置と関 連して、ガス圧及び又はガス組成が、被覆ゾーンにおいて、被覆中に制御される 。被覆装置上方のスクリーンは、被覆を中断する役目を有する。

本発明の装置は、ねじ、ボルト、及び接点素子などの、大量生産製品としての小 さい部品を、真空中、全面均一に被覆し得、それらの部品のための保持装置を必 要としないという利点を有する。蒸着及びスパッタなどの異なる真空被覆モード を使用することが可能であるが、プラズマ作用又はイオン衝撃も用いることがで きる。本装置は、真空の中断なしに装入及び排出が可能であるので、高い生産性 が確実に得られる。被覆される部品は、ランダムな形状を有することができ、こ のことは、塗被されるべき被覆についても当てはまる。

さて、本発明を実施例と添付の図面により説明する。

図１は、装置の断面である。

図２は、ドラム壁の詳細である。

壁内に冷却ダクト２が位置し水平方向に装着されたドラム１は、高速で回転する ので、被覆される部品３が遠心力により壁に押しつけられてそこに固定される。

必要な速度は、 式中、ｔ　＝　一回転の時間 ｎ　＝　ドラムの回転数 ｇ　＝　重力の加速度　９．８１　ｍｓ”−２Ｒ＝　ドラム半径 である。

遠心力は、部品３の重量より大きいものでなければならない。

ストリッピング装置４は、ドラム１内に固定して配設されるが、ドラム１の壁か らの間隔は、調節可能である。その結果、遠心力によりドラム１の壁に固定され た部品３は、各回転中又は特定の時間間隔でストリッピング装置４が作動すると 、壁から剥がされ、重力により下方に通るので、異なる位置を執り、再び壁に固 定される。案内板５は、部品３の落下を調節し、ドラム１の内壁上の衝撃点を決 定する。ドラム１内には、電子ビーム蒸発器６のるつぼが固定されて配設され、 回動可能なスクリーン７により閉鎖することができる。回転方向で考えて、電子 ビーム蒸発器６の上流には、プラズマエラチャ７が固定されて配設され、該プラ ズマエラチャ７はシールド８により囲まれている。シールド８の近傍には、開口 ９から反応ガスが供給される。

好適な位置にある装入装置１０により、不図示の真空ロック及び案内装置により 、被覆される部品３が回転ドラム１内に導入される。回動可能なシュート１１は 、回転ドラム１から被覆された部品３の除去のために壁に向かって回動じ、不図 示の案内装置と排出装置１２により、一体になった真空ロックとともに、部品３ を下方に案内する。かくして、回転中に、ドラム１に装入し排出することが可能 となる。

図２は、ドラム１の表面の詳細を示す。表面には、軸方向に向いたノツチ１３が 設けられている。回転方向の側面は浅く、回転と反対方向は急であるので、部品 ３は、より良く付着し、即ちドラム１の表面に固定される。

フロントページの続き （７２）発明者　メッッネル　クリストフドイツ連邦共和国　デーニー−０１３ ２４ドレスデン　バウッネル　ランドシュトラーセ　６　アー （７２）発明者　シュミツドウ　ユルグドイツ連邦共和国　デーニー−０１２７ ７ドレスデン　ルードヴイッヒーハルトマンーシュトラーセ　３２ （７２）発明者　ハイスイッヒ　ウルリヒドイツ連邦共和国　デーニー−０１３ ２４ドレスデン　エリザベスシュトラーセ　１２（７２）発明者　シーク　シー クフリードウドイツ連邦共和国　デーニー−０１３２４ドレスデン　プラットゥ ライテ　１７ （７２）発明者　レヒヶ　ヨーナターンドイツ連邦共和国　デーニー−０１０６ ７ドレスデン　ヴアイセ　ガッセ　５

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．蒸発、スパッタ又はプラズマ活性化被覆により、大量生産製品を真空被覆す る装置であって、被覆用にドラム（１）内に位置する部品が遠心力によりドラム 表面に保持されるような速度で、水平方向の軸の回りに定常的に回転するドラム を備えて成り、該ドラム中には、被覆装置及び流れ抵抗が設けられている装置に おいて、ドラム（１）の内壁の表面構造は、被覆される部品（３）が、ドラム（ １）の回転方向に信頼性良く固定され、それとともに移動することができるよう に幾何学的に構成され、該ドラム（１）中には、内壁に対する間隔を調節可能な ストリッピング装置（４）であって、被覆される部品のためにプログラム可能な 時間間隔でスイッチを切ることが可能であり、ドラム（１）の回転方向と逆向き の当接面を有するストリッピング装置が設けられていることを特徴とする装置。
2. ２．ドラム（１）の内壁の表面構造は、軸方向に向いたノッチ（１３）であって 、その側面が回転方向に急で、回転方向と反対方向に浅いノッチにより形成され ていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
3. ３．前記ノッチ（１３）の間隔は、被覆される部品（３）の特徴的な長さよりも 小さいことを特徴とする請求の範囲第２項記載の装置。
4. ４．前記ドラム（１）は、前記内壁から部品（３）を剥がし、又はそれを別の領 域に受け、案内装置（１１）と連関して、真空ロックを介して該部品を外に導く 排出装置（１２）を中に有することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項の いずれか１項に記載の装置。
5. ５．前記ドラム（１）の壁には、冷却水が流れる冷却ダクト（２）が形成されて いることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項記載の装置。
6. ６．前記ドラム（１）は２重壁構造を有し、冷却水はその空隙を流れることを特 徴とする請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項に記載の装置。
7. ７．前記被覆装置は、少なくとも１つのスパッタ源であることを特徴とする請求 の範囲第１項乃至第６項のいずれか１項に記載の装置。
8. ８．前記被覆装置は、少なくとも１つの電子ビーム蒸発器（６）であることを特 徴とする請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか１項に記載の装置。
9. ９．回動可能なスクリーン（７）が各電子ビーム蒸発器（６）の上方に置かれる ことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の装置。
10. １０．ドラム（１）の外に真空ロック及び前記ドラム（１）内に導く案内装置と 連関した固定装入装置（１０）が設けられていることを特徴とする請求の範囲第 １項乃至第９項のいずれか１項に記載の装置。
11. １１．前記ストリッピング装置（４）上に、ドラム（１）の壁に当たる当接面に 、弾性を有する部材又はブラシが装着されていることを特徴とする請求の範囲第 １項に記載の装置。
12. １２．ドラム（１）内には、案内板が、ドラム（１）の回転中、前記部品（３） を中央の経路から外側の経路及びその逆に移動させ得るように、配設されている ことを特徴とする請求の範囲第１項及び第６項乃至第１１項の少なくとも１項に 記載の装置。
13. １３．被覆ゾーンには、電子ビーム蒸発器（６）及びスパッタ源が設けられ、そ れらは、互いに流れ抵抗又は壁により離隔させられていることを特徴とする請求 の範囲第１項及び第６項乃至第１２項の少なくとも１項に記載の装置。
14. １４．電子ビーム蒸発器（６）の他に、その回転方向上流に、残余の内部チャン バからシールドされたプラズマ又はイオン源（７）が設けられていることを特徴 とする請求の範囲第１項及び請求の範囲第６項乃至第１３項の少なくとも１項に 記載の装置。
15. １５．前記ドラム（１）の両側に、円周方向内側を向いた縁部がもうけられてい ることを特徴とする請求の範囲第１項及び請求の範囲第２項乃至第１４項の少な くとも１項に記載の装置。