Apparatur nvt Hochvakuumraum und kontinuierlich benutzbarer Vakuumschleuse für Bänder und Drähte Bei der Bedampfimg von Bändern und Drähten. im Hochvakuum ist es oft von gro ssem Vorteil, die zu bedampfenden Gegen stände kontinuierlich in den Hochvakuum raum ein- und nach erfolgter Bedampfung in gleicher Weise wieder ausfuhren zu kön nen. Unter anderem sind in diesem Falle ohne grossen Aufwand laufende Kontrollmessungen, und zwar ausserhalb des Vakuums, möglich.
Gegenstand der Erfindung ist eine Appa ratur mit Hochvakuumraum und Vakuum- sehleuse, bei der die vorgenannte Aufgabe gelöst ist. Es handelt sich bei der Schleuse um eine kontinuierlich benutzbare Vakuum schleuse für Bänder und Drähte, bei der zwi schen Hochvakuumraum und Aussenraum bei der Ein- und Ausführung mindestens je eine Zwischenkammer angeordnet ist und bei der zwischen den einzelnen Räumen Durchführun gen vorgesehen sind.
Vorteilhafterweise wird die kleinste Abmessung der Durchführungen so bemessen, dass sie kleiner ist als die mittlere Weglänge der Gasmoleküle im- Vorvakuum- r aum.
Bei Vakuumbedampfungen, wie sie mit der erfindungsgemässen Apparatur durchge führt werden können, tritt das Problem einer vorherigen kontinuierlichen Reinigung der zu bedampfenden Bänder oder Drähte im Va kuum auf. Bei den bekannten diskontinuierlich arbei tenden Bedampfungseinrichtimgen werden die zu bedampfenden Gegenstände einer Glimm- entladung, die bei Drucken zwischen 10-1 und 10-2 Torr brennt, ausgesetzt.
Dies wird in der Weise durchgeführt, dass der Vakuumkessel zunächst bis zu dem für die Glimmentladung erforderlichen Druck und erst nach erfolgter Oberflächenreinigung auf. das für die Be- dampfung erforderliche Hochvakuum ausge pumpt wird. Ein neuerlicher Vorschlag ge stattet eine beschränkte kontinuierliche Ar beitsweise.
Dabei wird das zu bedampfende Material von einer im Glimmentladungsraum angeordneten Vorratsrolle abgewickelt, nach erfolgter Glimmentladungsreinigung durch einen engen Kanal in den Hochvakuumbe- dampfungsraum geschleust und dort nach der Bedampfung wieder auf eine Rolle aufge wickelt.
Mit Hilfe der erfindungsgemässen Appara tur ist es möglich, das Vorbearbeitungs- und Bearbeitungsverfahren gleichzeitig und kon tinuierlich durchzuführen, wenn sowohl die Vakuumkammer als auch die Vorkammern öder eine derselben für eine Behandlung der Bänder und Drähte eingerichtet sind. So ist es z. B. möglich, das vorgenannte Reinigungs verfahren durch Glimmentladung dadurch kontinuierlich mit dem Bedampfungsverfah- ren durchzuführen, dass eine der Vorkam mern, die einen passenden Druck aufweist, für die Glimmentladung eingerichtet wird.
Die hierfür erforderlichen zusätzlichen Vorrich tungen bestehen dann im wesentlichen ledig lich aus einer Elektrode in der betreffenden Kammer.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in der Zeichnung dargestellt; es zeigt: Fig.1 eine erfindungsgemässe Apparatur mit je einer Vorkammer auf der Ein- und Ausführungsseite, Fig.2 eine erfindungsgemässe Apparatur mit zwei Vorkammern auf der Einführungs seite und einer Vorkammer auf der Ausfüh- rungsseite, wobei eine Vorkammer auf der Einführungsseite für die Durchführung einer Glimmentladung zur Vorreinigung eingerich tet ist.
In Fig.1 bedeuten 1 einen Hochvakuum raum, 2 und 3 Vorkammern mit einem Druck unterschied gegenüber der Kammer 1 von etwa 2 bis 4. Grössenordnungen (bezüglich mm IIg). Die Durchführungen zwischen den ein zelnen Kammern sind mit 4, 5, 6 und 7 be zeichnet. Die kleinste Abmessung h der Durch- führungen 4 und 5 muss nach der kinetischen Gastheorie kleiner sein als die mittlere freie Weglänge der Gasmoleküle in den Räumen 1 und 2 bzw. 1 imd 3.
Dann ist nämlich die Gasströmung durch die Durchführungen 4 und> 5 praktisch gleich Null, und die Saug leistung einer für das Hochvakuum in der Kammer 1 (10-3 bis 10-6 mm Hg) erforder lichen Diffusionspumpe 8 reicht aus zum Ab saugen der durch Diffusion in die Kammer 1 eindringenden Gasmenge. Die Güte des Va kuums im Verdampfungsraum 1 bleibt somit erhalten.
Für die Durchführungen 6 und 7 ergäben sich mit den vorgenannten gaskine tischen Bedingungen technisch -unbrauchbar kleine Abmessungen h; bei grosser Sauglei- sting der für das Vorvakuuun in den Kam mern 2 und 3 (etwa 10-1 bis 1 mm I3g) in Frage kommenden rotierenden Ölpumpen 9 und 10 können jedoch für die Durchführ-in- gen 6 und- 7 dieselben Dimensionen wie für die Durchführungen 4 und 5 gewählt wer den.
Wenn die so von den Vorpumpen ge forderten Puunpenleistungen schwer realisier bar sind, besteht die Möglichkeit, auf der Ein und/oder Ausführungsseite zwei oder mehrere Vorkammern einzurichten. Die für das Hoch vakuum in der Kammer 1 erforderliche Dif fusionspumpe würde meistens keine ausrei chende Saugleistung aufweisen, wenn die Hochvakuumkammer ohne Vorkammern direkt über die Durchführungen 4 und 5 in den atmosphärischen Raum überginge.
Die übrige Dimensionierung der Durch führungen spielt meistens eine untergeord nete Rolle, indem diese nach der kinetischen Gastheorie einen. linearen Effekt ergeben, während die kleinste Abmessung h der Durch führung ungefähr in der dritten Potenz in die Berechnung eingeht, sofern k viel kleiner als die übrigen Dimensionen der Schlitze ist.
In Fig.2 bedeuten: 11 die Hochvakuum kammer, 12, 13, 19: die Vorkammern. In der Kammer 13 ist für die Durchführung einer Oberflächenreinigung durch Glimmentladung die Elektrode 15 angeordnet. Die Durchfüh rungen zwischen den einzelnen Kammern und zum Aussenraum sind mit 16, 17, 18, 19 und 20 bezeichnet, die Pumpenanschlüsse mit 21, 22, 23, 24.
Die Anordnung der Fig. 2 entspricht, ab gesehen von der Elektrode 15 und der Ver wendung einer zweiten Vorkammer auf der Einführungsseite, im Aufbau derjenigen in Fig.l. Die Dimensionierung der Durchfüh rungen und der Pumpenleistungen und somit der Drucke in den einzelnen Kammern ent spricht den obigen Ausführungen.
Es lassen sich so die für die oben erwähnte Glimm- entladung, als Beispiel einer Vorbehandlung, erforderlichen Drucke von 10-1 bis 10-2 Torr durch ein Aufeinanderabstimmen der klein sten Abmessungen der Durchführungen einer seits und der Pumpenleistungen anderseits ohne Schwierigkeiten erreichen.
In den oben beschriebenen schematischen Anordnungen ist der Übersieht halber auf die Darstellung der erforderlichen Vorrichtungen zur Führung der zu behandelnden Gegen- stände, wie etwa Führungsrollen oder ent sprechende Transporteinrichtungen, verzich tet. Bezüglich der angegebenen Bedingung für die kleinsten Abmessungen h ist zu bemerken, dass bei deren Dimensionierung für den prak tischen Fall die - nach Abzug der Dicke des Materials bei der Einführung und zusätzlich bei der Ausführung die Dicke des im Vakuum aufgedampften Materials - verbleibende lichte Weite zu berücksichtigen ist.
Eine grosse Verbreiterung des Anwen dungsbereiches der erfindungsgemässen Appa ratur lässt sich durch die Einrichtung stetig einstellbarer Durchführungen oder die Schaf fung von Durchführungssätzen mit verschie denen kleinsten Abmessungen erreichen.
Über das angegebene spezielle Beispiel der Vakuumbedampfung ;hinaus lässt sich die Erfindung auch bei andern V akuumbedamp- fungsverfahren für Bänder und Drähte be sonders dann mit grossem Vorteil und ver hältnismässig geringem Aufwand anwenden, wenn in kontinuierlichem Betrieb mehrere Arbeitsgänge bei unterschiedlichen Drucken durchgeführt werden sollen.
So ergibt die erfindungsgemässe Appara tur - um ein weiteres Beispiel zu nennen wesentliche Erleichterungen bei der Herstel lung von Metallpapierkondensatoren, allge mein bei der Bedampfung dünner Folien mit leitenden oder isolierenden. Schichten und ins besondere bei der Bedampfung-dünner Metall- Folien mit biegsamen Glasschichten von eini gen Mikron Stärke für Wickelkondensatoren.
Apparatus nvt high vacuum chamber and continuously usable vacuum lock for tapes and wires When steaming tapes and wires. In a high vacuum, it is often of great advantage to be able to continuously introduce the objects to be vaporized into the high vacuum space and, after vaporization, to be able to remove them again in the same way. In this case, among other things, ongoing control measurements outside the vacuum are possible without great effort.
The subject of the invention is an apparatus with a high vacuum chamber and a vacuum sehleuse in which the aforementioned object is achieved. The lock is a continuously usable vacuum lock for tapes and wires, in which at least one intermediate chamber is arranged between the high vacuum space and the outside space in the entry and execution and in which implementation conditions are provided between the individual spaces.
The smallest dimension of the bushings is advantageously dimensioned such that it is smaller than the mean path length of the gas molecules in the fore-vacuum space.
In the case of vacuum vapor deposition, as can be carried out with the apparatus according to the invention, the problem of prior continuous cleaning of the strips or wires to be vaporized in a vacuum occurs. In the known discontinuously working vaporization devices, the objects to be vaporized are exposed to a glow discharge that burns at pressures between 10-1 and 10-2 Torr.
This is done in such a way that the vacuum tank is initially up to the pressure required for the glow discharge and only after the surface has been cleaned. the high vacuum required for vaporization is pumped out. A new proposal equips a limited continuous mode of operation.
The material to be vaporized is unwound from a supply roll arranged in the glow discharge space, after the glow discharge cleaning has taken place, it is passed through a narrow channel into the high vacuum vaporization space and there, after vaporization, is wound up again on a roll.
With the aid of the apparatus according to the invention, it is possible to carry out the preprocessing and machining process simultaneously and continuously if both the vacuum chamber and the antechamber, or one of the same, are set up for treating the strips and wires. So it is e.g. B. possible to carry out the aforementioned cleaning process by glow discharge continuously with the vaporization process in that one of the antechambers, which has a suitable pressure, is set up for the glow discharge.
The additional devices required for this purpose then essentially consist of an electrode in the relevant chamber.
Embodiments of the invention are shown schematically in the drawing; It shows: FIG. 1 an apparatus according to the invention with an antechamber each on the inlet and outlet side, FIG. 2 an apparatus according to the invention with two antechambers on the introduction side and an antechamber on the execution side, with an antechamber on the introduction side for the Carrying out a glow discharge for pre-cleaning is set up.
In Figure 1, 1 denotes a high vacuum space, 2 and 3 antechambers with a pressure difference compared to chamber 1 of about 2 to 4 orders of magnitude (with respect to mm IIg). The bushings between the individual chambers are marked 4, 5, 6 and 7 be. According to kinetic gas theory, the smallest dimension h of bushings 4 and 5 must be smaller than the mean free path of the gas molecules in spaces 1 and 2 or 1 and 3.
Then the gas flow through the bushings 4 and> 5 is practically zero, and the suction power of a diffusion pump 8 required for the high vacuum in the chamber 1 (10-3 to 10-6 mm Hg) is sufficient to suck the through Diffusion into the chamber 1 penetrating gas amount. The quality of the Va kuums in the evaporation chamber 1 is thus retained.
For the bushings 6 and 7, with the aforementioned gaskine table conditions, there would be technically useless small dimensions h; with a large suction capacity of the rotating oil pumps 9 and 10 which are suitable for the preliminary vacuum in chambers 2 and 3 (approx. 10-1 to 1 mm I3g), however, the dimensions for bushings 6 and 7 can have the same dimensions as selected for implementation 4 and 5 who the.
If the pump outputs required by the backing pumps are difficult to achieve, it is possible to set up two or more antechambers on the inlet and / or outlet side. The required for the high vacuum in the chamber 1 Dif fusion pump would usually not have sufficient suction power if the high vacuum chamber without antechamber went directly through the bushings 4 and 5 into the atmospheric space.
The remaining dimensions of the implementation usually play a subordinate role because they are one according to the kinetic gas theory. result in a linear effect, while the smallest dimension h of the implementation is included in the calculation approximately to the power of three, provided that k is much smaller than the other dimensions of the slots.
In Fig.2: 11 mean the high vacuum chamber, 12, 13, 19: the antechamber. In the chamber 13, the electrode 15 is arranged for carrying out surface cleaning by glow discharge. The lead-throughs between the individual chambers and to the exterior are denoted by 16, 17, 18, 19 and 20, the pump connections by 21, 22, 23, 24.
The arrangement of FIG. 2 corresponds, as seen from the electrode 15 and the use of a second antechamber on the introduction side, the structure of that in Fig.l. The dimensioning of the ducts and the pump performance and thus the pressures in the individual chambers corresponds to the statements above.
The pressures of 10-1 to 10-2 Torr required for the above-mentioned glow discharge, as an example of pretreatment, can thus be achieved without difficulty by matching the smallest dimensions of the bushings on the one hand and the pump capacities on the other.
In the above-described schematic arrangements, for the sake of clarity, the necessary devices for guiding the objects to be treated, such as guide rollers or corresponding transport devices, are omitted. With regard to the specified condition for the smallest dimensions h, it should be noted that when dimensioning them for the practical case, the remaining clear width - after deducting the thickness of the material at the time of introduction and additionally the thickness of the material deposited in a vacuum during execution is considered.
A great broadening of the application range of the apparatus according to the invention can be achieved by setting up continuously adjustable bushings or creating bushing sets with various smallest dimensions.
In addition to the specific example of vacuum evaporation given, the invention can also be used with other vacuum evaporation methods for ribbons and wires, especially with great advantage and relatively little effort when several operations are to be carried out at different pressures in continuous operation.
For example, the apparatus according to the invention results in significant relief in the manufacture of metal paper capacitors, generally in the vapor deposition of conductive or insulating films on thin foils. Layers and especially in the evaporation of thin metal foils with flexible glass layers of a few micron thickness for wound capacitors.