WO2002054397A1 - Verfahren und vorrichtung zum kühlen von substraten - Google Patents

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WO2002054397A1
WO2002054397A1 PCT/EP2001/014659 EP0114659W WO02054397A1 WO 2002054397 A1 WO2002054397 A1 WO 2002054397A1 EP 0114659 W EP0114659 W EP 0114659W WO 02054397 A1 WO02054397 A1 WO 02054397A1
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cooling
substrate holding
gas
substrate
peripheral surface
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PCT/EP2001/014659
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Günter Eisele
Waldemar Lukhaub
Klaus Philipp
Roland Wagner
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Steag Hamatech Ag
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    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/26—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of record carriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/16—Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/16—Cooling
    • B29C2035/1658—Cooling using gas

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for cooling substrates, in particular optical data carriers.
  • the substrates can, for example, by
  • the present invention is therefore based on the object of creating a method and a device which ensures rapid and homogeneous cooling of substrates.
  • this object is achieved in a method for cooling substrates, in particular optical data carriers, in that the substrates are rotated by a gas flow.
  • the substrates are rotated by a gas flow.
  • the cooling process is also accelerated by the rotation.
  • the rotation of the substrates by a gas flow also provides a simple and inexpensive drive for rotating the substrates.
  • the gas stream is directed onto a contoured peripheral surface of a substrate holding device.
  • directing the gas flow onto a contoured peripheral surface ensures a good transfer of the kinetic energy of the gas stream to the substrate holding device and thus the substrate.
  • the substrates are preferably rotated about the axis of a shaft of the substrate holding device.
  • the gas flow is preferably directed laterally offset to a plane running through the axis of rotation of the shaft onto the peripheral surface of the substrate holding device.
  • the substrate holding device with the substrate is moved through a cooling chamber in order to provide a controllable cooling atmosphere and to accelerate the cooling.
  • a cooling gas is preferably circulated in the chamber and cooled to a predetermined temperature.
  • the cooling gas is preferably conditioned air, which results in a particularly cost-effective solution, since neither the entry of ambient air into the chamber nor the exit of cooled air leads to a change in the cooling medium or to environmental problems.
  • the substrate holding device is preferably moved with a conveyor belt.
  • the movement with the conveyor belt is preferably carried out step by step with pauses in between.
  • the gas stream is preferably directed onto the contoured peripheral surface of the substrate holding device during the pauses in movement.
  • the gas flow also for cooling the substrates, it is preferably at least partially deflected to the substrate by the contoured peripheral surface of the substrate holding device.
  • the object on which the invention is based is also achieved by a device for cooling substrates, in particular optical data carriers, in which a device is provided for rotating the substrates with a gas flow. With such a device, the advantages already mentioned above of rapid, homogeneous cooling of the substrates and simple, inexpensive rotary drive for the substrates result.
  • the rotating device has a substrate holding device with a contoured circumferential surface and a gas nozzle directed onto the contoured circumferential surface. Due to the contoured peripheral surface of the substrate holding device and the gas nozzle directed thereon, rotation of the substrate holding device can be achieved in a simple and inexpensive manner. For a good and uniform rotation of the substrate holding device, it preferably has a shaft with an axis of rotation.
  • the nozzle is preferably directed laterally offset to a plane of the shaft running through the axis of rotation on the contoured peripheral surface.
  • a multiplicity of substrate holding devices are preferably provided, which are arranged at a predetermined distance on a conveyor device.
  • the conveying device preferably extends through a cooling chamber with a cooling gas atmosphere.
  • the cooling chamber advantageously has a device for circulating and cooling the cooling gas atmosphere in order to provide a uniform cooling gas atmosphere with a homogeneous temperature distribution.
  • a plurality of gas nozzles opening into the chamber are provided, which are preferably spaced apart from one another by the predetermined distance of the substrate holding devices arranged on the conveying device. This enables a plurality of substrate holding devices to be rotated simultaneously in the cooling chamber in order to cool the substrates held thereon.
  • the substrate holding device is a centering pin with a centering part which can be inserted into an inner hole of the substrates and a contact surface below the centering part.
  • This provides a simple and inexpensive substrate holding device which provides a secure hold of the substrates during cooling without controllable gripping elements.
  • the contoured peripheral surface of the substrate holding device advantageously forms a fan wheel contour in order to ensure good impulse transmission between the gas flow and the substrate holding device.
  • the contoured peripheral surface of the centering pin is formed below the support surface for the substrates.
  • the contoured peripheral surface is preferably spaced apart from the support surface, so that the gas flow directed onto the contoured peripheral surface does not substantially influence the cooling of the substrate lying on the support surface.
  • the contour of the circumferential surface is designed such that it deflects a gas flow impinging thereon in the direction of the substrate.
  • the contoured peripheral surface is offset radially outward from the support surface of the centering pin.
  • a groove for receiving an O-ring is preferably provided in the contact surface.
  • the contact surface has a radial width between 5 and 20% of the radius of the substrate to be received, in order to carry it essentially only in the region of the inner hole. As a result, a large part of the substrate is exposed and can be exposed to a cooling atmosphere.
  • the method according to the invention or the device according to the invention is preferably used according to an injection molding method for the substrate halves of an optical data carrier.
  • Figure 1 is a schematic side view of a centering pin according to the
  • Figure 2 is a schematic sectional view of that shown in Figure 1
  • FIG. 3 shows a top view of the centering pin according to FIG. 1;
  • Figure 4 is a schematic representation of the basic principle of a cooling device according to the present invention.
  • Figure 5 is a schematic plan view of a cooling device according to the present invention.
  • FIG. 6 shows a schematic side view of the cooling device according to FIG. 5.
  • FIG. 7 shows a schematic front view of the cooling device according to FIG Figures 1-3 show different views of a centering and support pin 1, which can be used in a cooling device according to the invention.
  • the centering and support pin 1 has a cylindrical or wavy main body part 3 with an essentially smooth peripheral surface 5.
  • a support surface 7 is formed, which extends perpendicular to the peripheral surface 5 of the main body.
  • a circumferential groove 9 for receiving an O-ring 10 is provided between the peripheral surface 5 and the support surface 7.
  • a centering projection 12 extends upward from the support surface 7.
  • the centering projection 12 has a centering bevel 13, which allows a centered insertion into an inner hole of a substrate 15 to be received (see FIG. 4).
  • the surfaces of the centering projection 12 are highly polished so that the friction between the centering projection 12 and the substrate 15 is reduced when inserted into the center hole of the substrate 15.
  • the main body part 3 has a contoured peripheral flange 17 which projects radially from the smooth peripheral surface 5.
  • the contoured peripheral flange 17 has the shape of a fan wheel with a large number of blades or teeth 19.
  • the teeth 19 each have a tooth flank 20 extending through an axis of rotation A of the pin 1, and a tooth flank 22 angled to this.
  • the teeth 19 each have a flat upper side 24, which connects the two tooth flanks 20, 22 to one another.
  • the function of the fan wheel contour is explained in more detail below with reference to FIG. 4.
  • the main body part 3 and the centering projection 12 are hollow, on the one hand to reduce the weight of the pin 1 and on the other hand to allow the inclusion of a bearing, not shown, which rotates the pin 1 about the axis A. outsourced.
  • a bearing not shown, which rotates the pin 1 about the axis A. outsourced.
  • the pin 1 can also be solid, and have a bearing projection at the lower end, which extends into a corresponding bearing.
  • FIG. 4 shows a substrate 15 as it is received on the centering pin 1.
  • the centering projection 12 extends into a central hole in the substrate 15, so that the substrate rests on the contact surface or the O-ring 10.
  • the O-ring 10 has the function of ensuring good power transmission between the pin 1 and the substrate 15.
  • a gas line 26 extends partially under the substrate 15 and has an outlet opening 28 in the form of a nozzle, which is directed toward the fan wheel contour of the flange 17.
  • the line 26 extends parallel and spaced apart from a plane passing through the axis of rotation A of the pin 1, so that a gas flow emerging from the opening 28 strikes the pin 1 laterally offset with respect to the axis of rotation.
  • the fan wheel contour offers the gas stream a good surface for the transmission of impulses, so that the pin 1 is set in rotation by a gas stream emerging from the opening 28, as shown by the arrow B.
  • FIGS. 5-7 show different views of a cooling device 30 according to the invention, which uses the centering pin 1 described above.
  • the cooling device 30 has a conveyor system 32 in the form of a conveyor belt 33 which is guided around two rollers 35, 36, at least one of which is driven in a known manner.
  • a large number of centering pins 1 are attached to the conveyor belt 33 and are each rotatably mounted about their axis of rotation A.
  • the centering pins 1 are each spaced an equal distance apart on the conveyor belt 33.
  • the conveyor device 32 has a loading end 38, on each of which a substrate 15 is placed on a centering pin 1. Furthermore, the conveying device 32 has an unloading end 39, at which the substrates 15 are removed from the centering pin 1.
  • a cooling chamber 42 is provided between the loading and unloading ends 38, 39 of the conveyor device 32 Part of the conveyor belt 33 surrounds, as is shown schematically with dashed lines in Figures 5 and 6.
  • the cooling chamber 42 has an inlet end 44 and an outlet end 45, which have a reduced cross section compared to a central region 46.
  • the cooling device has a circulation unit, not shown, in order to circulate and cool a cooling gas, such as air, in the cooling chamber 46, in order to create a uniform and predetermined cooling atmosphere in the cooling chamber 42.
  • a plurality of gas inlet nozzles 50 are provided in a side wall of the cooling chamber 42.
  • the gas inlet nozzles 50 are spaced apart from one another by the same distance as the axes of rotation A of the centering pins 1 on the conveyor belt 32.
  • the gas inlet nozzles 50 have a line 26 and an outlet opening 28, specifically in the same way as is also shown schematically in FIG.
  • a substrate 15 is first placed on a centering pin 1 at the loading end 38.
  • the conveyor belt 33 is then rotated in such a way that the centering pin 1 is moved to the right according to FIG. 6 by the distance between the axes of rotation A of the centering pins 1.
  • the loaded centering pin 1 is moved into the cooling chamber 42.
  • the inlet nozzle 50 is aligned with the fan wheel contour of the flange 1 of the centering pin 1 in the manner shown in FIG.
  • a gas stream is directed via the nozzle 50 onto the contoured peripheral surface of the flange 17 in order to set the pin 1 and the substrate lying thereon in rotation.
  • the rotation results in an improved and more homogeneous cooling of the substrates in the cooling chamber 42, in which a cooling gas is circulated all the time and brought to a predetermined temperature. is cooled.
  • a further substrate 15 is placed on a further centering pin 1 at the loading end 38 of the conveying device 32.
  • the conveyor belt 33 is then moved again by the distance between the axes of rotation of the centering pins 1.
  • the number of centering pins 1 on the conveyor 32 and the number of centering pins that can be accommodated in the cooling chamber 42 can differ from the number shown.
  • a gas flow can be continuously introduced into the cooling chamber 42 via the gas nozzles 50, or the gas flow can be controlled in such a way that it is only introduced when the conveying device 32 is stationary and the centering pins are in their positions aligned with the inlet nozzles 50 ,
  • the gas flow can be regulated to adjust the rotational speed of the pins 1 and thus the substrates 15, if so desired.
  • any other suitable conveyor device such as a turntable
  • the shape of the cooling chamber 42 can be adapted to the shape of the turntable.
  • the inlet nozzles 50 extend into the cooling chamber 42, it is also possible for the nozzles to be simply formed by openings in a cooling chamber wall.

Abstract

Um eine rasche und homogene Abkühlung von Substraten zu gewährleisten sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von Substraten, insbesondere optischen Datenträgern, vorgesehen, bei dem bzw. bei der die Substrate durch einen Gasstrom gedreht werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von Substraten
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und einen Vorrichtung zum Kühlen von Substraten, insbesondere optischen Datenträgern.
5
Bei der Herstellung optischer Datenträger, wie beispielsweise CD's, DVD's, DVR's und ähnlichen kann es zwischen unterschiedlichen Herstellungsschritten notwendig sein, die den Datenträger bildenden Substrate bzw. den Datenträger selbst zu kühlen. Hierzu können die Substrate beispielsweise durch
.0 eine Kühlgasatmosphäre hindurch bewegt werden. Diese Art der Abkühlung kann jedoch zu Temperaturinhomogenitäten in dem Substrat und somit zu Spannungen führen, da lokale Temperaturunterschiede in der Kühlgasatmosphäre, die z.B. durch eine einseitige Ausströmung der Substrate entstehen, schwer zu vermeiden sind. Darüber hinaus ist diese Art der Abkühlung relativ
.5 zeitaufwendig.
Erfindungsgemäß liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, das bzw. die eine rasche und homogene Abkühlung von Substraten gewährleistet.
»o
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zum Kühlen von Substraten, insbesondere optischen Datenträgern dadurch gelöst, dass die Substrate durch eine Gasströmung gedreht werden. Durch die Drehung der Substate können lokale Temperaturinhomogenitäten in der das Substrat um-
>5 gebenden Atmosphäre bei der Kühlung ausgeglichen werden. Durch die Drehung wird ferner der Kühlvorgang beschleunigt. Die Drehung der Substrate durch eine Gasströmung sieht darüber hinaus einen einfachen und kostengünstigen Antrieb für eine Drehung der Substrate vor.
30 Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Gasstrom auf eine konturierte Umfangsfläche einer Substrat-Halteeinrichtung geleitet. Durch Leiten des Gasstroms auf eine konturierte Umfangsfläche wird eine gute Übertragung der kinetischen Energie des Gasstroms auf die Substrat-Halteeinrichtung und somit das Substrat gewährleistet.
Vorzugsweise werden die Substrate um die Achse einer Welle der Substrat- Halteeinrichtung gedreht.
Für eine gute Kraftübertragung wird der Gasstrom vorzugsweise seitlich versetzt zu einer durch die Drehachse der Welle verlaufende Ebene auf die Umfangsfläche der Substrat-Halteeinrichtung geleitet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Substrat- Halteeinrichtung mit dem Substrat durch eine Kühlkammer bewegt, um eine kontrollierbare Kühlatmosphäre vorzusehen und die Kühlung zu beschleunigen. Zum Erreichen einer gleichbleibenden Kühlatmosphäre wird vorzugswei- se ein Kühlgas in der Kammer umgewälzt und auf eine vorgegebene Temperatur gekühlt. Dabei ist das Kühlgas vorzugsweise klimatisierte Luft wodurch sich eine besonders kostengünstige Lösung ergibt, da weder das Eintreten von Umgebungsluft in die Kammer noch das Austreten gekühlter Luft aus der Kammer zu einer Veränderung des Kühlmediums führt oder Umweltprobleme mit sich bringt.
Um eine einfache Art der Fortbewegung der Substrate zu ermöglichen wird die Substrat-Halteeinrichtung vorzugsweise mit einem Förderband bewegt. Um eine Ausrichtung der Substrat-Halteeinrichtung mit dem Gasstrom zu er- möglichen, erfolgt die Bewegung mit dem Förderband vorzugsweise schrittweise mit dazwischenliegenden Bewegungspausen. Vorzugsweise wird der Gasstrom während der Bewegungspausen auf die konturierte Umfangsfläche der Substrat-Halteeinrichtung geleitet.
Um den Gasstrom auch zur Kühlung der Substrate einzusetzen, wird er durch die konturierte Umfangsfläche der Substrat-Halteeinrichtung vorzugsweise wenigstens teilweise zu dem Substrat umgelenkt. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung zum Kühlen von Substraten, insbesondere optischen Datenträgern gelöst, bei der eine Vorrichtung zum Drehen der Substrate mit einer Gasströmung vorgesehen ist. Bei einer derartigen Vorrichtung ergeben sich die schon oben genannten Vorteile einer raschen homogenen Kühlung der Substrate und ein einfacher kostengünstiger Drehantrieb für die Substrate.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Er indung weist die Drehvorrichtung eine Substrat-Halteeinrichtung mit einer konturierten Umfangsfläche, sowie eine auf die konturierte Umfangsfläche gerichtete Gasdüse auf. Durch die konturierte Umfangsfläche der Substrat-Halteeinrichtung und die darauf gerichtete Gasdüse kann auf einfache und kostengünstige Art und Weise eine Drehung der Substrat-Halteeinrichtung erreicht werden. Für eine gute und gleichmäßige Drehung der Substrat-Halteeinrichtung weist sie vorzugsweise eine Welle mit einer Drehachse auf.
Für eine gute Kraftübertragung der Gasströmung auf die Substrathalteeinrichtung ist die Düse vorzugsweise seitlich versetzt zu einer durch die Drehachse verlaufende Ebene der Welle auf die konturierte Umfangsfläche ge- richtet.
Um gleichzeitig mehrere Substrate kühlen zu können, sind vorzugsweise eine Vielzahl von Substrat-Halteeinrichtungen vorgesehen, die mit vorbestimmtem Abstand auf einer Fördereinrichtung angeordnet sind.
Um die Kühlung der Substrate zu fördern, erstreckt sich die Fördereinrichtung vorzugsweise durch eine Kühlkammer mit einer Kühlgasatmosphäre. Vorteilhafterweise weist die Kühlkammer eine Vorrichtung zum Umwälzen und Kühlen der Kühlgasatmosphäre auf, um eine gleichmäßige Kühlgasatmosphäre mit einer homogenen Temperaturverteilung vorzusehen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind eine Vielzahl von sich in die Kammer öffnende Gasdüsen vorgesehen, die vor- zugsweise mit dem vorbestimmten Abstand der auf der Fördereinrichtung angeordneten Substrat-Halteeinrichtungen voneinander beabstandet sind. Hierdurch wird ermöglicht, dass in der Kühlkammer mehrere Substrat- Halteeinrichtungen simultan in Drehung versetzt werden, um die daran ge- haltenen Substrate zu Kühlen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Substrat- Halteeinrichtung ein Zentrierstift mit einem Zentrierteil der in ein Innenloch der Substrate einführbar ist und einer Auflagefläche unterhalb des Zentrierteils. Hierdurch wird eine einfache und kostengünstige Substrat-Halteeinrichtung vorgesehen, die ohne steuerbare Greifelemente einen sicheren Halt der Substrate während der Kühlung vorsieht. Vorteilhafterweise bildet die konturierte Umfangsfläche der Substrat-Halteeinrichtung eine Lüfterrad kontur um eine gute Impulsübertragung zwischen der Gasströmung und der Substrat- Halteeinrichtung zu gewährleisten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die konturierte Umfangsfläche des Zentrierstifts unterhalb der Auflagefläche für die Substrate ausgebildet. Vorzugsweise ist die konturierte Umfangsfläche von der Auflage- fläche beabstandet, so dass die auf die konturierte Umfangsfläche gerichtete Gasströmung die Kühlung des auf der Auflagefläche aufliegenden Substrats im Wesentlichen nicht beeinflusst.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Kontur der Um- fangsfläche derart ausgebildet, dass sie eine darauf auftreffende Gasströmung in Richtung des Substrats umlenkt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die konturierte Umfangsfläche zur Auflagefläche des Zentrierstifts radial nach außen versetzt. Um eine gute Kraftübertragung zwischen dem Zentrierstift und dem Substrat vorzusehen, ist vorzugsweise eine Nut zur Aufnahme eines O-Rings in der Auflagefläche vorgesehen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Auflagefläche eine radiale Breite zwischen 5 und 20% des Radius des aufzunehmenden Substrats auf, um es im Wesentlichen nur im Bereich des Innenlochs zu tragen. Hierdurch liegt ein Großteil des Substrats frei und kann einer Kühlatmosphäre ausgesetzt werden.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung nach einem Spritzgussverfahren für die Substrathälften eines optischen Datenträgers eingesetzt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; in den Zeichungen zeigt:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines Zentrierstifts gemäß der
Erfindung;
Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung des in Figur 1 dargestellten
Zentrierstifts;
Figur 3 eine Draufsicht auf den Zentrierstift gemäß Figur 1 ;
Figur 4 eine schematische Darstellung des Grundprinzips einer Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 5 eine schematische Draufsicht auf eine Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 6 eine schematische Seitenansicht der Kühlvorrichtung gemäß Fi- gur 5; und
Figur 7 eine schematische Vorderansicht der Kühlvorrichtung gemäß Fi Die Figuren 1-3 zeigen verschiedene Ansichten eines Zentrier- und Auflagestifts 1, der in einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung verwendet werden kann.
Der Zentier- und Auflagestift 1 weist einen zylindrischen oder wellenförmigen Hauptkörperteil 3 mit einer im Wesentlichen glatten Umfangsfläche 5 auf. Auf der Oberseite des Hauptkörperteils 3 wird eine Auflagefläche 7 gebildet, die sich senkrecht zu der Umfangsfläche 5 des Hauptkörpers erstreckt. Zwischen der Umfangsfläche 5 und der Auflagefläche 7 ist eine umlaufende Nut 9 zur Aufnahme eines O-Rings 10 vorgesehen. In einem Mittelbereich erstreckt sich ein Zentriervorsprung 12 von der Auflagefläche 7 nach oben. Der Zentriervorsprung 12 weist eine Zentrierschräge 13 auf, die ein zentriertes Einführen in ein Innenloch eines aufzunehmenden Substrats 15 (siehe Figur 4) erlaubt. Die Oberflächen des Zentriervorsprungs 12 sind hochglanzpoliert, damit beim Einführen in das Mittelloch des Substrats 15 die Reibung zwischen dem Zentriervorsprung 12 und dem Substrat 15 vermindert wird.
An seinem unteren Ende weist der Hauptkörperteil 3 einen radial gegenüber der glatten Umfangsfläche 5 vorstehenden, konturierten Umfangsflansch 17 auf. Der konturierte Umfangsflansch 17 besitzt die Form eines Lüfterrads mit einer Vielzahl von Schaufeln oder Zähnen 19. Die Zähne 19 weisen jeweils eine sich durch eine Drehachse A des Stifts 1 erstreckende Zahnflanke 20, sowie eine hierzu abgewinkelte Zahnflanke 22 auf. An ihrem freien Ende wei- sen die Zähne 19 jeweils eine flache Oberseite 24 auf, welche die beiden Zahnflanken 20, 22 miteinander verbindet. Die Funktion der Lüfterradkontur wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 4 näher erläutert.
Wie in Figur 2 zu erkennen ist, sind der Hauptkörperteil 3 sowie der Zentrier- vorsprung 12 hohl ausgebildet, um einerseits das Gewicht des Stifts 1 zu reduzieren und andererseits die Aufnahme eines nicht dargestellten Lagers zu ermöglichen, das den Stift 1 um die Achse A drehbar lagert. Natürlich könnte der Stift 1 auch massiv ausgeführt sein, und am unteren Ende einen Lagervorsprung aufweisen, der sich in ein entsprechendes Lager erstreckt.
Figur 4 zeigt ein Substrat 15, wie es auf dem Zentrierstift 1 aufgenommen ist. Der Zentriervorsprung 12 ersteckt sich in ein Mittelloch des Substrats 15, so dass das Substrat auf der Auflagefläche bzw. dem O-Ring 10 aufliegt. Der O- Ring 10 besitzt bei einer Drehung des Zentrierstifts 1 die Funktion, eine gute Kraftübertragung zwischen dem Stift 1 und dem Substrat 15 zu gewährleisten. Eine Gasleitung 26 erstreckt sich teilweise unter das Substrat 15 und weist eine Auslassöffnung 28 in der Form einer Düse auf, die auf die Lüfterradkon- tur des Flansches 17 gerichtet ist. Die Leitung 26 erstreckt sich parallel und beabstandet zu einer durch die Drehachse A des Stift 1 hindurchgehende Ebene, so dass eine aus der Öffnung 28 austretende Gasströmung zur Drehachse seitlich versetzt auf den Stift 1 auftrifft. Die Lüfterradkontur bietet dem Gasstrom eine gute Fläche zur Impulsübertragung, so dass der Stift 1 durch einen aus der Öffnung 28 austretenden Gasstrom in Drehung versetzt wird, wie durch den Pfeil B dargestellt ist.
Die Figuren 5-7 zeigen verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 30, die den zuvor beschriebenen Zentrierstift 1 verwendet. Die Kühlvorrichtung 30 weist ein Fördersystem 32 in der Form eines Förderbandes 33 auf, das um zwei Rollen 35, 36 geführt ist, von denen wenigstens eine in bekannter Art und Weise angetrieben ist. An dem Förderband 33 sind eine Vielzahl von Zentrierstiften 1 angebracht, die jeweils um ihre Drehachse A drehbar gelagert sind. Die Zentrierstifte 1 sind jeweils mit einem gleichen Abstand voneinander auf dem Förderband 33 beabstandet.
Die Fördereinrichtung 32 weist ein Beladeende 38 auf, an dem jeweils ein Substrat 15 auf einen Zentrierstift 1 abgelegt wird. Ferner weist die Förderein- richtung 32 einen Entladeende 39 auf, an dem die Substrate 15 von dem Zentrierstift 1 entnommen werden. Zwischen den Be- und Entladeenden 38, 39 der Fördereinrichtung 32 ist eine Kühlkammer 42 vorgesehen, die einen Teil des Förderbands 33 umgibt, wie mit gestrichelten Linien schematisch in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist.
Die Kühlkammer 42 weist ein Einlassende 44 sowie ein Auslassende 45 auf, die gegenüber einem Mittelbereich 46 einen reduzierten Querschnitt aufweisen. Die Kühlvorrichtung weist eine nicht dargestellte Umwälzeinheit auf, um ein Kühlgas wie beispielsweise Luft in der Kühlkammer 46 umzuwälzen und zu kühlen, um eine gleichmäßige und vorgegebene Kühlatmosphäre in der Kühlkammer 42 zu schaffen.
In einer Seitenwand der Kühlkammer 42 sind eine Vielzahl von Gaseinlassdüsen 50 vorgesehen. Die Gaseinlassdüsen 50 sind mit dem selben Abstand voneinander beabstandet, wie die Drehachsen A der Zentrierstifte 1 auf dem Förderband 32. Wie in den Figuren 5 und 7 zu erkennen ist, besitzen die Ga- seinlassdüsen 50 eine Leitung 26 und eine Auslassöffnung 28, und zwar in der selben Art und Weise wie auch schematisch in Figur 4 dargestellt ist.
Anhand der Figuren 5 bis 7 wird nun der Betrieb der er indungsgemäßen Kühlvorrichtung 30 näher erläutert.
An dem Beladeende 38 wird zunächst ein Substrat 15 auf einem Zentrierstift 1 abgelegt. Anschließend wird das Förderband 33 gedreht, und zwar derart, dass der Zentierstift 1 um den Abstand zwischen den Drehachsen A der Zen- tierstifte 1 nach rechts gemäß Figur 6 bewegt wird. Hierdurch wird der bela- dene Zentrierstift 1 in die Kühlkammer 42 bewegt. In dieser Stellung ist die Einlassdüse 50 in der in Figur 4 dargestellten Weise, mit der Lüfterradkontur des Flansches 1 des Zentrierstifts 1 ausgerichtet.
Über die Düse 50 wird ein Gasstrom auf die konturierte Umfangsfläche des Flansches 17 geleitet, um den Stift 1 und das darauf aufliegende Substrat in Drehung zu versetzen. Durch die Drehung ergibt sich eine verbesserte und homogenere Abkühlung der Substrate in der Kühlkammer 42, in der während der ganzen Zeit ein Kühlgas umgewälzt und auf eine vorgegebene Tempera- tur gekühlt wird. Währenddessen wird ein weiteres Substrat 15 am Beladeende 38 der Fördereinrichtung 32 auf einem weiteren Zentrierstift 1 abgelegt. Anschließend wird das Förderband 33 wieder um den Abstand zwischen den Drehachsen der Zentrierstifte 1 weiterbewegt. Nun befinden sich zwei belade- ne Substrate in der Kühlkammer 42 und die jeweiligen Zentrierstifte sind in der in Figur 4 dargestellten Art und Weise mit den Einlassdüsen 50 ausgerichtet. Wiederum wird ein Gasstrom auf den konturierten Flansch 17 gerichtet, um die Zentrierstifte 1 und somit die Substrate 15 zu drehen. Der obige Vorgang wird immer weiter wiederholt. Wenn ein Zentrierstift 1 mit einem Substrat 15 aus der Kühlkammer 42 austritt, wird er am Entladeende 38 der Fördereinrichtung 32 über einen geeigneten, nicht dargestellten Handhabungsmechanismus von dem Zentrierstift 1 entnommen.
Die Erfindung wurde zuvor anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, ohne jedoch auf das konkret dargestellte Ausführung beschränkt zu sein. Beispielsweise kann sich die Anzahl der Zentrierstifte 1 an der Fördereinrichtung 32 sowie die Anzahl der in der Kühlkammer 42 aufnehmbaren Zentrierstifte von der dargestellten Anzahl unterscheiden. Über die Gasdüsen 50 kann ständig ein Gasstrom in die Kühlkammer 42 ein- geleitet werden, oder der Gasstrom kann so gesteuert werden, dass er nur dann eingeleitet wird, wenn die Fördereinrichtung 32 steht und sich die Zentrierstifte in ihren zu den Einlassdüsen 50 ausgerichteten Positionen befinden. Der Gasstrom kann geregelt werden, um die Drehgeschwindigkeit der Stifte 1 und somit der Substrate 15 einzustellen, sofern dies gewünscht ist. Anstelle der dargestellten Fördereinrichtung 32 mit einem Förderband 33 kann natürlich auch jede andere geeignete Fördereinrichtung, wie beispielsweise ein Drehtisch verwendet werden, wobei in diesem Fall die Form der Kühlkammer 42 an die Form des Drehtischs angepasst sein kann. Obwohl es in den Figuren 5 und 7 so dargestellt ist, dass sich die Einlassdüsen 50 in die Kühlkam- mer 42 hinein erstrecken, ist es auch möglich, dass die Düsen einfach durch Öffnungen in einer Kühlkammerwand gebildet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Kühlen von Substraten, insbesondere optischen Datenträgern, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate durch einen Gasstrom gedreht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom auf eine konturierte Umfangsfläche einer Substrat-Halteeinrichtung geleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate um eine Drehachse einer Welle der Substrat-Halteeinrichtung bewegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom seitlich versetzt zu einer durch die Drehachse verlaufenden Ebene auf die konturierte Umfangsfläche der Substrat-Halteeinrichtung geleitet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrat-Halteeinrichtung mit dem Substrat durch eine Kühlkammer bewegt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlgas in der Kammer umgewälzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, das Kühlgas auf eine vorgegebene Temperatur gekühlt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlgas klimatisierte Luft ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrat-Halteeinrichtung mit einem Förderband bewegt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung schrittweise, mit dazwischen liegenden Bewegungspausen erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom in den Bewegungspausen auf die konturierte Umfangsfläche der Substrat- Halteeinrichtung geleitet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom durch die konturierte Umfangsfläche wenigstens teilweise zu dem Substrat umgelenkt wird.
13. Vorrichtung (30) zum Kühlen von Substraten (15), insbesondere optischen Datenträgern, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Drehen der Substrate mittels eines Gasstroms.
14. Vorrichtung (30) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehvorrichtung eine Substrat-Halteeinrichtung (1) mit einer konturierten Umfangsfläche und eine darauf gerichtete Gasdüse (50) aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrat- Halteeinrichtung (1) eine Welle (3) mit einer Drehachse (A) aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdüse (50) seitlich versetzt zu einer durch die Drehachse (A) verlaufende Ebene auf die konturierte Umfangsfläche der Substrat-Halteeinrichtung (1) gerichtet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Substrat-Halteeinrichtungen (1), die mit vorbestimmten
Abstand auf einer Förrdereinrichtung (32) angeordnet sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (32) ein Förderband (33) aufweist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Fördereinrichtung (32) wenigstens teilweise durch eine Kühlkammer
(42) mit einer Kühlgasatmosphäre erstreckt.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Umwälzen und Kühlen des in der Kühlkammer (42) befindlichen Kühlgases.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von sich in die Kühlkammer (42) öffnenden Gasdüsen (50).
22. Vorrichtung nach Anspruch 17 und 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdüsen (50) mit dem vorbestimmten Abstand der Substrat- Halteeinrichtungen auf der Fördereinrichtung voneinander beabstandet sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrat-Halteeinrichtung (1) ein Zentrierstift mit einem Zentrierteil
(12) und einer Auflagefläche (7) ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die konturierte Umfangsfläche der Substrat-Halteeinrichtung (1) eine Lüfterradkontur aufweist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die konturierte Umfangsfläche unterhalb der Auflagefläche (7) für die Substrate ausgebildet ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die konturierte Umfangsfläche von der Auflagefläche (7) beabstandet ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der Umfangsfläche derart ausgebildet, dass sie eine darauf auftreffende Gasströmung in Richtung des Substrats umlenkt.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die konturierte Umfangsfläche zur Auflagefläche (7) des Zentrierstifts radial nach außen versetzt ist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nut zur Aufnahme eines O-Rings (10) in der Auflagefläche (7) vorgesehen ist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche eine radiale Breite zwischen 5 und 20% des Radius des aufzunehmenden Substrats aufweist.
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