Пристрій для вкривання субстратів із застосуванням способу електронно-променевого нанесення за допомогою осадження з парової фази

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Пристрій для вкривання субстратів матеріалом покриття із застосуванням способу електронно-променевого нанесення за допомогою осадження з парової фази, який має тигельну конструкцію, яка складається з принаймні двох тиглів, розташованих на відстані один від одного у горизонтальній площині, причому тигельна конструкція розташована у каркасі (1), який може зміщуватися горизонтально, причому принаймні один вал (13) для розміщення бруска матеріалу, який складається з матеріалу покриття, розташований у каркасі (1) під кожним тиглем і має принаймні один підйомний механізм (21), за допомогою якого брусок матеріалу, розташований у валу (13), може вставлятися через основу тигля у тигель, для того, щоб там випаровуватися шляхом бомбардування електронним пучком з електронної гармати, причому кожен тигель відповідає підйомному механізмові (21), який розташований у каркасі (1), і каркас (1) може лінійно зміщуватись у напрямку лінійного зсуву тиглів.

2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що тигельна конструкція являє собою одну з двох тигельних конструкцій, причому тиглі обох тигельних конструкцій мають однаковий зсув.

3. Пристрій за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що кожен тигель відповідає каруселі (12), що має кілька валів (13), причому кожна карусель (12) є закріпленою в обертальному режимі навколо вертикальної осі (14) у каркасі (1).

4. Пристрій за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що пристрій розташовано у вакуумній камері (4) і привідні вали (25) для підйомних механізмів (21) виконані з можливістю подання крізь стінку вакуумної камери (4) з дотриманням герметичності, таким чином, що двигуни (24) для приведення в дію окремих підйомних механізмів (21) розташовуються за межами вакуумної камери (4).

5. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що кожен зв'язок між двигунами та підйомними механізмами, який передає крутний момент, має телескопічний висувний відрізок.

6. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що вали (13) утворюються стрижнями клітки (17), розташованими у коло, які простягаються між верхнім та нижнім обертальними дисками (15, 16).

7. Пристрій за п. 6, який відрізняється тим, що кожен з підйомних механізмів (21), які є сконфігурованими як приводи шпинделя, має протяжність у боковому напрямку, що зачіплюється у валу (13), утвореному стрижнями клітки (17).

8. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що передбачено подавальний рукав (10, 11), який розташований на верхній стороні каркаса (1) для кожного тигля, і по ньому брусок матеріалу може вставлятися через основу тигля у тигель, і кожен подавальний рукав (10, 11) оснащено затискним пристроєм для тримання бруска матеріалу в подавальному рукаві (10, 11).

Текст

Дивитися

Реферат: Для забезпечення можливості застосування двох різних випаровувальних матеріалів у випаровувальному агрегаті, зокрема для вкривання лопатей турбін, передбачається лінійно переміщуваний каркас, у якому розташовуються дві тигельні конструкції, кожна з яких включає передній та задній тигелі. Залежно від позиції, в яку переміщується каркас, передній або задній тиглі перебувають у робочій позиції, в якій вони є досяжними для електронного пучка, який проходить між субстратами, які підлягають вкриванню. Матеріал подається за допомогою підйомних механізмів, які приводяться в дію двигунами, розташованими за межами вакуумної камери (4). Зв'язок з підйомними механізмами встановлюється через телескопічні вали, які можуть витягуватися або втягуватися при переміщенні каркаса (1). UA 107217 C2 (12) UA 107217 C2 UA 107217 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується пристрою для вкривання субстратів матеріалом покриття з застосуванням способу електронно-променевого нанесення за допомогою осадження з парової фази, який має тигельну конструкцію, яка складається з принаймні двох тиглів, розташованих на відстані один від одного у горизонтальній площині, причому тигельна конструкція розташовується у каркасі, який може зміщуватися горизонтально, причому принаймні один вал для розміщення бруска матеріалу, який складається з матеріалу покриття, розташовується у каркасі під кожним тиглем, і має принаймні один підйомний механізм, за допомогою якого брусок матеріалу, розташований у валу, може бути вставлений через основу тигля у тигель, для того, щоб там випарюватися шляхом бомбардування електронним пучком з електронної гармати. Цей тип конструкції є відомим. Дві пари тиглів розташовуються симетрично на головній частині обертальної основи таким чином, щоб через обертання обертальної основи на 180° тиглі однієї пари перехресно мінялися місцями з тиглями іншої пари. Карусель, яка має кілька валів, у яких накопичуються бруски матеріалу, розташовується під кожним тиглем. Кожен брусок матеріалу складається з кількох коротких суцільних циліндричних відрізків. Щойно брусок матеріалу витрачається, за винятком останнього відрізка, вищезгаданий відрізок прилипає у тиглі таким чином, щоб карусель під тиглем могла продовжувати безперешкодно обертатися, доки заправлений вал каруселі знову не розташовується під каруселлю тигля. Підйомний механізм штовхає новий брусок матеріалу до відрізка, що залишається у тиглі, таким чином, викликаючи його відлипання. Оскільки вставлений матеріал повинен відповідати матеріалові відрізка, що залишився, карусель заправляється брусками матеріалу, які складаються з одного матеріалу. Підйомний механізм у відомому пристрої складається з приводів шпинделя, які є закріпленими на стінці вакуумної камери, що розташовується на пристрої. Розташування всіх чотирьох тиглів з відповідними каруселями на каркасі створює конструкцію, яка, зокрема, у разі великого навантаження матеріалу, може лише бути закріплена в обертальному режимі на вертикальній осі у великому монтажному просторі. Підйомні механізми, розташовані ззовні навколо каркаса, додатково збільшують монтажний простір таким чином, що виникає необхідність у забезпеченні великої вакуумної камери. Мета винаходу полягає у створенні компактної системи, яка безвідмовно функціонує навіть при сильному завантаженні матеріалом. Таким чином, для розв'язання цієї проблеми винахід пропонує забезпечення для кожного тигля підйомного механізму, який розташовується у каркасі, та можливість лінійного зміщення каркаса у напрямку зсуву тигля. Перевага пристрою згідно з винаходом полягає в тому, що лінійне спрямування з однаковою точністю вимагає меншого монтажного простору, ніж обертальна конструкція, таким чином, щоб також можна було розташовувати підйомні механізми на каркасі. Таким чином, вони перебувають у фіксованому просторовому розташуванні з каруселями, таким чином, щоб забезпечувалася точна взаємодія підйомного механізму з відповідною каруселлю. Каруселі тепер можуть бути заправлені різними матеріалами для різних шарів субстрату. Окремі шари наносять послідовно, лінійно зміщуючи каркас, таким чином, щоб відповідний тигель з матеріалом, який у даний час має випарюватися, перебував у робочій позиції, де він є досяжним для електронного пучка. Розташування робочої позиції обмежується, оскільки великі деталі верхньої сторони каркаса з тиглем розташовуються у тіні субстратів та їх тримачів. Проблема тіні виникає через те, що електронна гармата може переміщуватися лише над зоною вкривання, яка перебуває над тиглями і в якій розташовуються субстрати, які підлягають вкриванню. Оскільки субстрати та їх тримачі значною мірою заповнюють зону вкривання, залишається обмежений простір для спрямування електронного пучка на тиглі. Вмістище для субстрату складається, наприклад, з двох видовжених, горизонтально орієнтованих тримачів, на яких послідовно тримаються кілька субстратів. Таким чином, електронний пучок може переміщуватися лише у вертикальній площині, яка знаходиться між двома тримачами. Зони по боках від цієї площини перебувають у тіні вмістищ для субстрату. Тому окремі тиглі повинні проштовхуватись у вертикальну площину для набуття їхньої робочої позиції таким чином, щоб вони були досяжними для електронного пучка. Якщо каркас переміщується лінійно з однієї кінцевої позиції в іншу кінцеву позицію на відстань, яка відповідає зсуву тиглів тигельної конструкції, один тигель набуває робочої позиції іншого тигля таким чином, щоб вищезгаданий тигель тепер був досяжним для пучка електронної гармати. 1 UA 107217 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Тигельна конструкція в оптимальному варіанті є однією з двох тигельних конструкцій, у яких тиглі обох тигельних конструкцій мають однаковий зсув, таким чином, щоб у робочій позиції матеріал з кожного з двох тиглів міг випаровуватися. Для забезпечення доступності достатньої кількості матеріалу без необхідності у відкриванні вакуумної камери кожному тиглеві відповідає карусель, яка має кілька валів, причому кожна карусель є закріпленою в обертальному режимі навколо вертикальної осі у каркасі. Проста й компактна конструкція досягається, якщо пристрій розташовується у вакуумній камері, причому привідні вали для підйомних механізмів подаються крізь стінку вакуумної камери з дотриманням герметичності, таким чином, щоб двигуни для приведення в дію окремих підйомних механізмів розташовувалися за межами вакуумної камери. Двигуни нерухомо приєднуються до вакуумної камери. Для забезпечення можливості передачі крутного моменту на підйомний механізм у кожній позиції каркаса кожне з'єднання між двигуном та пов'язаним з ним підйомним механізмом, який передає крутний момент, має телескопічний висувний відрізок. У найпростішому варіанті вали утворюються стрижнями кліток, розташованими у коло, які простягаються між верхнім та нижнім обертальними дисками. Кожен з підйомних механізмів, які є сконфігурованими як приводи шпинделя, має протяжність у боковому напрямку, що зачеплюється у відповідному валу, утвореному стрижнями клітки. Для забезпечення можливості перемикання між валами каркаса передбачено подавальний рукав на верхній стороні каркаса для кожного тигля, по якому брусок матеріалу може вставлятися через основу тигля у тигель. Кожен подавальний рукав оснащено затискним пристроєм для тримання бруска матеріалу у подавальному рукаві. Винахід детальніше описується далі на основі типового варіанта втілення. На фігурах показано: Фіг. 1: Загальний вигляд пристрою, в якому каркас з тиглями розташовується у передній позиції, і Фіг. 2: Загальний вигляд того самого пристрою, в якому каркас тиглями розташовується у задній позиції. Конструкція згідно з винаходом складається з каркаса 1, який має прямокутну каркасну конструкцію, яка розташовується між двома каркасними конструкціями 2 таким чином, щоб лінійно зміщуватись у напрямку подвійної стрілки. Кожна каркасна конструкція складається з вертикального бруса 3, який кріпиться по його довжині до дверцят (на фігурі не показано) вакуумної камери 4, та поперечини 5, яка горизонтально виступає від дверцят, та опорної балки 6, яка проходить діагонально між вертикальним брусом 3 та поперечиною 5. Передбачено напрямну 7 на верхній стороні поперечини 5. Дві пластини 8, 9 прикручуються до верхньої сторони каркаса 1, на кожній з яких закріплюється передня та задня напрямна втулка 10, 11. Передній та задній тиглі (детальніше на фігурі не показано) для вміщення матеріалу, який підлягає випарюванню, розташовуються на напрямних втулках 10, 11. Вищезгаданий матеріал вставляють у формі брусків через напрямні втулки 10, 11 і через основу відповідного тигля знизу у тигель. Передній та задній тиглі утворюють тигельну конструкцію, причому тиглі тигельної конструкції можуть відповідно заправлятися різними матеріалами. Над тиглями передбачено конденсаційний зонт (на фігурі не показано), який так само кріпиться до дверцят (на фігурі не показано) вакуумної камери. Конденсаційний зонт охоплює зону вкривання, в якій субстрати розташовуються на обертальних тримачах, які також у даному разі не показуються. Обертальні тримачі забезпечують обертання субстратів у хмарі пари таким чином, щоб вони могли бути вкриті з усіх боків. Всередині каркаса 1, який чітко показується на Фіг. 1, під кожною напрямною втулкою 10, 11 розташовується карусель 12, яка має кілька валів 13, у яких зберігається матеріал, який піддається випарюванню, у формі брусків матеріалу. Вали 13 розташовуються концентрично з вертикальною віссю 14 таким чином, щоб вал 13 каркаса 1 завжди міг бути розміщений під відповідною напрямною втулкою 10, 11 або тиглями. Кожна з каруселей 12 складається з верхнього та нижнього обертальних дисків 15, 16, між якими розташовуються стрижні клітки 17, які обмежують вали 13. Кожна напрямна втулка 10, 11 має боковий отвір 18, у який може вставлятися затискна деталь 19 за допомогою лінійного приводу 20. Це дозволяє затискати брусок матеріалу в напрямну втулку 10, 11. У бокових зонах каркаса 1 розташовуються чотири підйомні механізми 21 (по два з кожного боку), які можуть переміщуватися з каркасом 1 і, відповідно, підпорядковуються каруселі 12. 2 UA 107217 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Оскільки каруселі 12, а також підйомні механізми 21 розташовуються на каркасі 1, їх просторове розміщення є незмінним, тому підйомні механізми 21 здатні точно зачеплюватись у валах 13 для піднімання присутніх у них брусків матеріалу. Для забезпечення можливості переміщення каркаса 1 назад і вперед вищезгаданий каркас має ролики на верхніх краях, які детальніше на фігурі не показуються і які зачеплюються у напрямних 7. Сила зміщення каркаса 1 генерується двигуном 22, який є закріпленим на зовнішній стороні дверцят вакуумної камери 4 і з'єднується з приводом шпинделя 23, який є закріпленим на каркасі 1. Підйомними механізмами також є приводи шпинделя, які окремо приводяться в дію через інші двигуни 24. Ці двигуни 24 так само приєднуються ззовні до дверцят і з'єднуються з підйомними механізмами 21 через кілька привідних валів 25 та відхильників 26. Для того, щоб каркас 1 міг переміщуватися відносно нерухомих двигунів 24, привідний вал є відповідно сконфігурованим як телескопічний вал 27, який прямо з'єднується з двигуном 24 через карданні шарніри 28. Фіг. 1 показує каркас 1 у задній позиції, тобто, віддалений від дверцят, і Фіг. 2 показує каркас 1 у передній позиції, тобто, наближеній до дверцят. У позиції, показаній на Фіг. 1, дві задні напрямні втулки 11, а отже, пов'язані з ними задні тиглі розташовуються у робочих позиціях. У позиції каркаса поблизу від дверцят, як показується на Фіг. 2, передні тиглі розташовуються у такій самій робочій позиції. Тиглі, які відповідно розташовуються в робочих позиціях, є досяжними для електронних пучків електронних гармат, які розташовуються над каркасною конструкцією. Субстрати тепер можуть вкриватися послідовними шарами двох різних матеріалів, кожен з яких зберігається у каруселях 12 для переднього або заднього тиглів. При зміні наступного шару, який є виконаним з іншого матеріалу, ніж попередній, каркас 1 переміщується з однієї позиції в іншу кінцеву позицію, таким чином, щоб тиглі розташовувались у робочій позиції з матеріалом, який у даний момент потрібен. Конструкція з двох пар тиглів є необхідною для створення широкої хмари пари в зоні вкривання, в якій багато невеликих субстратів, наприклад, лопатей турбін, можуть одночасно піддаватися вкриванню. Перелік умовних номерів 1 Каркас 2 Каркасна конструкція 3 Вертикальний брус 4 Вакуумна камера 5 Поперечина 6 Опорна балка 7 Напрямна 8 Пластина 9 Пластина 10 Передні напрямні втулки 11 Задні напрямні втулки 12 Карусель 13 Вали 14 Вертикальна вісь 15 Верхній обертальний диск 16 Нижній обертальний диск 17 Стрижні клітки 18 Отвір 19 Затискні деталі 20 Лінійний привід 21 Підйомні механізми 22 Двигун 23 Привід шпинделя 24 Двигуни 25 Привідні вали 26 Відхильник 27 Телескопічні вали 28 Карданні шарніри 3 UA 107217 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 1. Пристрій для вкривання субстратів матеріалом покриття із застосуванням способу електронно-променевого нанесення за допомогою осадження з парової фази, який має тигельну конструкцію, яка складається з принаймні двох тиглів, розташованих на відстані один від одного у горизонтальній площині, причому тигельна конструкція розташована у каркасі (1), який може зміщуватися горизонтально, причому принаймні один вал (13) для розміщення бруска матеріалу, який складається з матеріалу покриття, розташований у каркасі (1) під кожним тиглем і має принаймні один підйомний механізм (21), за допомогою якого брусок матеріалу, розташований у валу (13), може вставлятися через основу тигля у тигель для того, щоб там випаровуватися шляхом бомбардування електронним пучком з електронної гармати, причому кожен тигель відповідає підйомному механізмові (21), який розташований у каркасі (1), і каркас (1) може лінійно зміщуватись у напрямку лінійного зсуву тиглів. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що тигельна конструкція являє собою одну з двох тигельних конструкцій, причому тиглі обох тигельних конструкцій мають однаковий зсув. 3. Пристрій за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що кожен тигель відповідає каруселі (12), що має кілька валів (13), причому кожна карусель (12) є закріпленою в обертальному режимі навколо вертикальної осі (14) у каркасі (1). 4. Пристрій за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що пристрій розташовано у вакуумній камері (4) і привідні вали (25) для підйомних механізмів (21) виконані з можливістю подання крізь стінку вакуумної камери (4) з дотриманням герметичності, таким чином, що двигуни (24) для приведення в дію окремих підйомних механізмів (21) розташовуються за межами вакуумної камери (4). 5. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що кожен зв'язок між двигунами та підйомними механізмами, який передає крутний момент, має телескопічний висувний відрізок. 6. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що вали (13) утворюються стрижнями клітки (17), розташованими у коло, які простягаються між верхнім та нижнім обертальними дисками (15, 16). 7. Пристрій за п. 6, який відрізняється тим, що кожен з підйомних механізмів (21), які є сконфігурованими як приводи шпинделя, має протяжність у боковому напрямку, що зачіплюється у валу (13), утвореному стрижнями клітки (17). 8. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що передбачено подавальний рукав (10, 11), який розташований на верхній стороні каркаса (1) для кожного тигля, і по ньому брусок матеріалу може вставлятися через основу тигля у тигель, і кожен подавальний рукав (10, 11) оснащено затискним пристроєм для тримання бруска матеріалу в подавальному рукаві (10, 11). 4 UA 107217 C2 5 UA 107217 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Apparatus for coating substrates using the eb/pvd method

Автори англійською

Hotz, Jurgen, Seserko, Pavel, Wittich, Jorg, Eberhardt, Helmut, Kirschner, Manfred, Rieth, Wolfgang

Автори російською

Хотц Йюрген, Сесерко Павел, Виттих Йорг, Эберхардт Хельмут, Киршнер Манфред, Рит Вольфганг

МПК / Мітки

МПК: H01J 37/305, C23C 14/30, C23C 14/24

Мітки: застосуванням, способу, пристрій, фазі, допомогою, нанесення, субстратів, вкривання, електронно-променевого, парової, осадження

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/8-107217-pristrijj-dlya-vkrivannya-substrativ-iz-zastosuvannyam-sposobu-elektronno-promenevogo-nanesennya-za-dopomogoyu-osadzhennya-z-parovo-fazi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для вкривання субстратів із застосуванням способу електронно-променевого нанесення за допомогою осадження з парової фази</a>

Подібні патенти