DE3046564C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vakuumbe­ dampfung von Trägerbändern, bei dem Trägerband durch mindestens einen Bereich entlang zweier Kreisbögen un­ ter Bildung eines Spaltes, in dem Trägerbandoberflä­ chen einander gegenüberliegen, transportiert und das Bedampfungsmaterial von einer Seite des Spaltes her auf die Trägerbandoberflächen aufgedampft wird, sowie eine Vorrichtung zur Vakuumbedampfung eines Trägerbandes mit mindestens einem Paar drehbarer, einen Spalt be­ grenzender Führungswalzen, die das Trägerband umschlingt, sowie einem, das Bedampfungsmaterial enthaltenden Ver­ dampfer, der auf einer Seite des Spaltes derart ange­ ordnet ist, daß beidseitig des Spaltes Bedampfungsma­ terial auf die Trägerbandoberflächen aufgedampft wird, zur Durchführung des Verfahrens.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der US-PS 26 64 853 bekannt. In dieser Druck­ schrift ist sehr allgemein der Aufbau einer Vorrichtung zur Vakuumbedampfung eines Trägerbandes beschrieben. Ins Einzelne gehend, wird eine Dampfquelle beschrieben, die zur Bedampfung des Trägerbandes mit Metall, ins­ besondere Aluminium, geeignet ist. Ausführungen feh­ len darüber, auf welche Weise eine wirkungsvolle Be­ dampfung des Trägerbandes erhalten werden kann.

Aus der DE-OS 27 58 772 ist eine Vorrichtung zur Va­ kuumbedampfung von Trägerbändern bekannt. Das Trä­ gerband wird über eine Walze geführt, unter der ein Verdampfer derart versetzt angeordnet ist, daß die auf diesem errichtete Normale nicht durch den Mittel­ punkt der Walze hindurchgeht. Die Versetzung wird der­ art gewählt, daß der von der Normalen auf den Ver­ dampfer und der Normalen am Bedampfungspunkt auf dem Trägerband eingeschlossene Winkel kleiner als 30° ist. Dadurch wird bei der Herstellung von Magnetbändern eine Erhöhung der Koerzitivkraft verglichen mit der Be­ dampfung, bei der der genannte Winkel Null ist, er­ reicht. In dieser Druckschrift ist auch angegeben, daß ein Trägerband um mehrere Walzen geführt werden kann, unter denen jeweils ein Verdampfer angeordnet ist, um das Trägerband mit Bedampfungsmaterial zu bedampfen. Damit kann eine mehrschichtige Bedampfung erzielt wer­ den.

Die Forderung nach magnetischen Aufzeichnungsmitteln hoher Speicherdichte hat in jüngster Zeit zugenommen. Gleichzeitig wurde ein besonderes Augenmerk auf hoch­ magnetische Metallschichten gelegt, die durch Verfahren wie Vakuumbedampfung, Aufstäubung, Ionenbeschichtung oder ähnliches, gebildet worden sind, die kein Bin­ demittel benötigen und als bindemittelfrei magneti­ sche Aufzeichnungsmedien bezeichnet werden. Es wurden Anstrengungen unternommen, solche bindemittelfreien Arten von Aufzeichnungsmedien in den Handel zu bringen. Von den vorgeschlagenen Verfahren zur Bedampfung bin­ demittelfreier Aufzeichnungsmedien wurde wegen sei­ ner Einfachheit ein Schrägbedampfungsverfahren be­ vorzugt.

Wenn Bedampfungsmaterial unter einem spitzen Winkel auf ein Trägerband aufgedampft wird, so nimmt der Auf­ dampfungswirkungsgrad umso stärker ab, je größer der Winkel zwischen der Normalen auf der Trägerband und der Bedampfungsrichtung ist. Der Grund hierfür be­ steht darin, daß sich die Enddicke der aufgedampf­ ten Schicht mit dem Kosinus des Winkels zwischen der Normalen auf das Trägerband und der Bedampfungs­ richtung ändert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiter zu bilden, daß durch eine entsprechende Bandführung trotz Schrägbedampfung eine größere Schicht­ dicke pro Zeiteinheit erhalten werden kann.

Diese Aufgabe wird in bezug auf das Verfahren dadurch gelöst, daß die Bedampfung von einer Stelle außerhalb des Winkelbereiches, den die beiden durch den Spalt hindurchgehenden, gemeinsamen Tangenten an die Kreis­ bögen begrenzen, ausgeführt wird.

Im Hinblick auf die Vorrichtung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Verdampfer außerhalb des Win­ kelbereiches angeordnet ist, den die beiden durch den Spalt hindurchgehenden, gemeinsamen Tangenten an die Führungswalzen begrenzen.

In vorteilhafter Weise wird durch die Erfindung der Bedampfungswirkungsgrad stark erhöht, da eine Bedamp­ fung gleichzeitig auf beide Abschnitte des durch den Spalt geführten Trägerbands erfolgt. Ferner wird der Schrägbedampfungseffekt, der auf dem Trägerband­ abschnitt der von der Seite des Verdampfers her in den Spalt einläuft, praktisch kompensiert, wenn dieser Trägerbandabschnitt aus diesem Spalt heraus wieder ausläuft.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Ausführungs­ form einer Aufdampfungsvorrichtung mit Schrägbedampfung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer anderen Aus­ führungsform einer Aufdampfungsvorrichtung mit Schrägbedampfung nach der Erfindung, und

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Trägerbandes, bei dem zusätzlich eine Zwischenschicht aufgedampft wurde.

Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Aufbedamp­ fungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform nach der Erfindung, wobei eine Vakuumkammer in eine obere Kammer 1 mit einem Unterdruck und eine untere Kam­ mer 2 mit einem Unterdruck unterteilt ist, der einen kleineren Wert als derjenige in der oberen Kammer auf­ weist. Durch nichtdargestellte Teilungswände sind die beiden Kammern 1 und 2 voneinander getrennt. In der oberen Kammer sind Vorrats- und Aufwickelwalzen, die nicht dargestellt sind, für das Trägerband 3 vorge­ sehen. Zwei zylinderförmige Führungswalzen 4 und 5 sind im wesentlichen horizontal nebeneinander unter Begrenzung eines Spaltes 7 und auf etwas unterschied­ lichen Höhen angeordnet. Die Mitten der benachbarten Führungswalzen 4 und 5 sind in senkrechter Richtung versetzt. Das Trägerband 3 wird längs der Führungs­ walze 4, einer Umlenkwalze 8 und der Führungswalze 5 gefördert.

Da der Spalt 7 zwischen den beiden Führungswalzen 4 und 5 ausgebildet ist, gibt es zwischen ihnen zwei gemein­ same Tangenten A und B. Die gemeinsame Tangente A berührt die Führungswalze 4 an einer hohen Stelle und die Führungswalze 5 an einer niederen Stelle, wohin­ gehend die gemeinsame Tangente B die Führungswalze 5 an einer hohen Stelle und die Führungswalze 4 an einer niederen Stelle berührt. Eine Dampfquelle 9 ist unter­ halb des Spalts 7 angeordnet und gleichzeitig ist ein Auslaß 78 der Dampfquelle 9 außerhalb eines Bereiches positioniert, der durch die vorhergehend angegebenen, gemeinsamen Tangenten A und B begrenzt ist, d. h. der schraffierte Bereich in Fig. 1. Insbesondere ist der Auslaß 78 der Dampfquelle 9 an der Seite der gemein­ samen Tangente A, wo sich die Führungswalze 5 be­ findet, unterhalb des Spaltes 7 positioniert. Die Schrägbedampfung des Trägerbandes 3 wird durch die Blenden 10′ und 11′ hindurch durchgeführt.

Der Bedampfungswirkungsgrad ist besonders groß, weil beide Oberflächen des Trägerbandes 3 gleichzeitig be­ dampft werden. Da der Auslaß 78 der Dampfquelle 9 außerhalb des vorhergehend angegebenen, schraffierten Bereiches positioniert ist, wird verhindert, daß der Dampfstrahl durch den Spalt 7 nach oben hindurchtritt. Wie bereits angegeben wurde, wird der Dampfstrahl von der Dampfquelle 9 nach oben ausgesandt, da die Dampfverteilung durch eine cos ⁿ -Verteilung (n < 1) beschrieben wird. Dadurch wird der nach oben gerichte­ te Dampfstrahl äußerst wirkungsvoll ausgenutzt. Wenn ein magnetisches Aufzeichnungsmedium hergestellt wer­ den soll, sollte die Dicke des aufgedampften, magne­ tischen Materials im allgemeinen 0,2 µm bis 3,0 µm und vorzugsweise 0,05 µm bis 1,0 µm betragen.

Die folgenden Materialien werden zur Herstellung einer dünnen, magnetischen Schicht vorzugsweise verwendet:
Reine Metalle, Fe, Co, Ni oder ähnliches, ferromagneti­ sche Legierungen unter Einschluß von Fe-Co, Fe-Ni, Co-Ni, Fe-Co-Ni, Fe-Rh, Fe-Cu, Co-Cu, Co-Au, Co-Y, Co-La, Co-Pr, Co-Gd, Co-Sm, Co-Pt, Ni-Cu, Mn-Bi, Mn-Sb, Mn-Al, Fe-Cr, Co-Cr, Ni-Cr, Fe-Co-Cr und Fe- Co-Ni-Cr oder ähnliches. Da eine magnetische Schicht dick sein muß, um bei einem magnetischen Aufzeichnungs­ medium ein ausreichend großes Ausgangssignal zu erhal­ ten und dünn sein muß, um mit großer Dichte aufzu­ zeichnen, sollte die Dicke des aufgedampften magneti­ schen Materials im allgemeinen 0,05 µm bis 1,0 µm und vorzugsweise 0,1 µm bis 0,4 µm betragen. Ein Kunststoff­ träger wie z. B. Polyäthylenterephthalat, Polyimid, Polyamid, Polyvinylchlorid, Cellulose-Triacetat, oder ähnliches, oder ein Metall­ streifen, wie z. B. aus Al, Aluminiumlegierung, Ti, Titanlegierung, nichtrostender Stahl oder ähnliches kann als flexibler Träger verwandt werden.

Die Erhitzung der Verdampfungsquelle kann mittels einer Widerstandserwärmung, mit Hilfe eines Laser­ strahls, mittels einer Hochfrequenzinduktionsheizung, mittels eines Elektronenstrahls oder ähnliches erfolgen. Um das Verdampfungsmaterial zuzuführen, wird vorzugs­ weise das Material in der Form eines Drahtes oder ähnlichem zugeführt.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform einer Vorrich­ tung zur Vakuumbedampfung nach der Erfindung. In ei­ ner Vakuumkammer 111 sind Führungswalzen 112, 113 und 114 horizontal und unter Bildung jeweils eines Spal­ tes 115 und 116 angeordnet. Die Führungswalze 113 ist relativ zu den Führungswalzen 112 und 114 nach unten verschoben. Zu beschichtendes Trägerband 105 wird von einer nichtdargestelltenVorratsrolle zugeführt und nach Durchlaufen der Vorrichtung zur Vakuumbedampfung einer nichtgezeigten Aufwickelrolle zugeführt. Durch Drehung der Führungswalzen 112 bis 114 wird das Trä­ gerband 105 längs der Umfangsflächen der Führungs­ walzen 112 bis 114 gefördert. In dem Spalt 115 wird das Trägerband 105 längs der Führungswalze 112 nach oben und längs der Führungswalze 113 jedoch nach unten bewegt. In der gleichen Weise wird das Trägerband im Spalt 116 längs der Führungswalze 113 nach oben und längs der Führungswalze 114 wiederum nach unten bewegt. Unterhalb der Spalte 115 und 116 sind Verdampfer 137 bzw. 117 angeordnet. Die Auslässe der Verdampfer 137 und 117 sind außerhalb der Bereiche positioniert, die durch die gemeinsamen Tangenten C und D bzw. E und F, nämlich die in Fig. 2 schraffierten Bereiche, begrenzt sind. Gleichzeitig sind die Auslässe der Verdampfer auf der Seite der Führungswalze 113 positioniert. Ferner sind oberhalb der Spalte 115 und 116 zweite Verdampfer 120 bzw. 121 angeordnet. Die Bedampfung erfolgt auf das Trägerband 105, welches sich von der Führungswalze 112 über eine Umlenkwalze 122, längs ei­ ner Führungswalze 118 bzw. auf das Trägerband 105, welches sich von der Führungswalze 113 über eine Um­ lenkwalze 123 längs der Führungswalze 119 bewegt. Jeder bedampfte Abschnitt des Trägerbandes 105 bewegt sich von der Führungswalze 118 bzw. 119, über eine Umlenkwalze 124 bzw. 125 zu der Führungswalze 113 bzw. 114. Wenn erforderlich, sind unterhalb der Führungs­ walzen 112 und 114 weitere Verdampfer 126 bis 128 angeordnet. Eine Vielzahl geeigneter Blenden 129 bis 136 ist vorgesehen, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist, um eine unerwünschte Bedampfung anderer Teile zu vermeiden.

Auf diese Weise läßt sich ohne weiteres eine mehrschich­ tige Beschichtung, die eine Vielzahl magnetischer Schichten aufweist, durch die Schrägbedampfung mittels der Quellen 137 und 117 und eine Vielzahl von Zwi­ schenschichten zwischen ihnen herstellen. Die hier be­ schriebene Vorrichtung ist sehr kompakt und einfach. Beispielsweise wird, wenn ein magnetisches Aufzeich­ nungsmedium mittels Vakuumaufdampfung hergestellt wer­ den soll, magnetisches Material in die Verdampfer 137 und 117 eingebracht, um dadurch die Schrägbe­ dampfung auf das Trägerband zu erzielen. Ein Bedamp­ fungsmaterial für eine Unterschicht wird in den Ver­ dampfer 126 eingebracht, und Bedampfungsmaterialien für Zwischenschichten werden in die Verdampfer 120, 121 und 127 eingebracht, und ein Bedampfungsmaterial für eine Schutzschicht wird in den Verdampfer 128 eingebracht.

Als Material für eine Unterschicht oder eine Zwi­ schenschicht wird Cr, Si, Al, Mn, Bi, Ti, Sn, Pb, In, Zn, Cu, deren Oxide oder Nitride verwandt. Als Material für eine Schutzschicht wird Rh, Cu, Cr, Cr- Oxid, Si, Si-Oxid, Al, Al-Oxid, Pt, Au, Pb, Ti, Bn, Ni-Cr, In, In-Oxid, Ti, Ti-Oxid, MgF₂ oder andere or­ ganische Materialien verwandt.

Vorzugsweise hat der Verdampfer die Form eines Schiff­ chens, eines Schmelztiegels oder eine ähnliche Form. Es ist möglich, einen bessere Richtungseigenschaften für den Dampfstrom aufweisenden Verdampfer zu verwen­ den, wie er in dem JP-GM 56/4 124, der JP-PS 63/24 220 oder der JP-OS 75/1 081 angegeben ist.

Die schraffierten Bereiche, die durch die gemeinsamen Tangenten A und B, C und D und E und F entsprechend den Spalten 7, 115 und 116 begrenzt sind, können, wenn dieses erwünscht ist, durch Änderung des Durchmessers einen der gegenüberliegenden Führungswalzen verändert werden.

Fig. 3 zeigt im größeren Maßstab eine Schnittdarstellung eines Beispiels eines magnetischen Aufzeichnungsmediums, welches mehrere Aufdampfungsschichten 62, 63 und 64 auf­ weist, die auf ein Trägerband 61 aufgebracht sind, wel­ ches aus einem hochmolekularen Material wie z. B. einer Polyäthylenterephthalatfolie besteht. Ein magnetisches Material, wie z. B. Co, Ni, Fe oder eine Legierung davon, wird z. B. in den Verdampfer 137 der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung eingebracht. Wenn das Träger­ band längs der Führungswalze 112 gefördert wird, er­ folgt eine Schrägbedampfung, durch die eine magneti­ sche Schicht 62 aufgedampft wird. Ein nichtmagneti­ sches Material wie z. B. Al, Cr, Cu oder ähnliches, kann in den zweiten Verdampfer 120 eingebracht werden, der der Führungswalze 118 gegenüberliegt. Das von der Führungswalze 118 wieder in den Ausgangsspalt zurück­ laufende und durch die Führungswalze 113 geförderte Trägerband wird im Spaltbereich erneut mit dem Be­ dampfungsmaterial aus dem Verdampfer 137 schräg be­ dampft, wodurch eine weitere magnetische Schicht 64 ausgebildet wird. Da die jeweiligen durch den Spalt­ bereich bewegten Trägerbandabschnitte eine entgegen­ gesetzte Bewegungsrichtung aufweisen, ist die Rich­ tungsstruktur der Schicht 62 zu derjenigen der Schicht 64 entgegengesetzt.

Es ist offensichtlich, daß z. B. mit der in Fig. 2 dar­ gestellten Vorrichtung eine Vielzahl von magnetischen Schichten und Zwischenschichten wiederholt erzeugt werden kann, so daß eine Mehrschichtausbildung erhal­ ten wird. Auch kann statt einer Vakuumaufdampfung ein Ionenbeschichtungsverfahren o. ä. verwendet werden, um die Zwischenschicht auszubilden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Vakuumbedampfung von Trägerbändern, bei dem Trägerband durch mindestens einen Bereich ent­ lang zweier Kreisbögen unter Bildung eines Spaltes, in dem Trägerbandoberflächen einander gegenüberliegen, transportiert und das Bedampfungsmaterial von einer Seite des Spaltes her auf die Trägerbandoberflächen aufgedampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedampfung von einer Stelle außerhalb des Winkelbereiches, den die beiden durch den Spalt hin­ durchgehenden, gemeinsamen Tangenten an die Kreisbö­ gen begrenzen, ausgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Trägerband unter Berüh­ rung der einander gegenüberliegenden Oberflächen durch den Spalt transportiert wird und daß die einander gegenüberliegenden Trägerbandoberflächen in der gleichen Richtung durch den Spalt bewegt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die einander gegenüber­ liegenden Trägerbandoberflächen in entgegengesetzte Richtung durch den Spalt bewegen und daß das aus dem Spalt herauslaufende Trägerband derart über parallele Wal­ zen mit in der Höhe versetzten Mittelachsen geführt wird, daß ein direkter Durchtritt des Dampfstrahls durch den Spalt verhindert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Trägerband zwischen dem Herauslaufen aus dem Spalt und dem erneuten Ein­ treten in denselben Spalt mit einem Zwischenschicht­ material bedampft wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trä­ gerband durch mehrere Spalte geführt wird, in denen sich die Trägerbandoberflächen jeweils in entgegenge­ setzte Richtung bewegen, und daß für jeden Spalt ein eigener Verdampfer für das Bedampfungsmaterial verwendet wird.

6. Vorrichtung zur Vakuumbedampfung eines Träger­ bandes mit mindestens einem Paar drehbarer, einen Spalt begrenzender Führungswalzen, die das Trägerband um­ schlingt, sowie einem das Bedampfungsmaterial ent­ haltenden Verdampfer, der auf einer Seite des Spal­ tes derart angeordnet ist, daß beidseitig des Spal­ tes Bedampfungsmaterial auf die Trägerbandoberflä­ chen aufgedampft wird, nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ver­ dampfer (137, 117) außerhalb des Winkelbereiches angeordnet ist, den die beiden durch den Spalt (115, 116) hindurchgehenden, gemeinsamen Tangenten (C, D; W, F) an die Führungswalzen (112, 113, 114) begrenzen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nebeneinander mehrere, von dem Trägerband (105) umschlungene, drehbare Füh­ rungswalzen (112, 113, 114) unter Bildung eines Spaltes (115, 116) zwischen jeweils benachbarten Führungswalzen (112, 113 und 113, 114) angeordnet sind, daß auf der gleichen Seite der Spalte (115, 116) für jeden Spalt (115, 116) ein Verdampfer (137, 117) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Winkel, der von dem aus dem Spalt (7) herauslaufenden und in den­ selben Spalt (7) einlaufenden Trägerbandes (3) ein­ geschlossen und von den gemeinsamen Tangenten A und B begrenzt ist, außerhalb der Austrittsöffnung der Dampf­ quelle (9) liegt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einem Spalt (115; 116) auslaufende Trägerband (105) an einem weiteren Verdampfer (120; 121) vorbeiführ­ bar ist, durch den auf das Trägerband (105) ein Zwi­ schenschichtmaterial aufdampfbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spalten so bemessen sind, daß sich in den Spalten die zueinander weisen­ den Trägerbandoberflächen berühren und daß das sich durch einen Spalt bewegende Trägerband in dem Spalt die gleiche Bewegungsrichtung aufweist.