DE102006033072B4 - Method and device for coating substrates by immersion in a molten metal - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Beschichten von bandförmigen Substraten (3) durch Tauchen in eine Metallschmelze (13), umfassend eine Ätzvorbehandlung zur Reinigung und Aktivierung der Oberfläche des bandförmigen Substrats (3) sowie eine Tauchbehandlung zum Auftragen einer Metallschicht auf das bandförmige Substrat (3), wobei das bandförmige Substrat (3)
• in eine Vakuumkammer (1) eingeschleust wird,
• im Vakuum einer Ätzvorbehandlung unterzogen wird, wobei ein plasmaphysikalisches Ätzverfahren auf die Oberfläche des bandförmigen Substrats (3) angewendet wird,
• im Vakuum in eine Metallschmelze (13) getaucht wird, wobei auf das bandförmige Substrat (3) eine Metallschicht aufgetragen wird und
• aus der Vakuumkammer (1) ausgeschleust wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
• vor dem Auftragen der Metallschicht ein Flussmittel auf das bandförmige Substrat (3) aufgetragen wird.A method for coating strip-shaped substrates (3) by immersion in a molten metal (13), comprising an etching pretreatment for cleaning and activating the surface of the strip-shaped substrate (3) and a dipping treatment for applying a metal layer to the strip-shaped substrate (3) band-shaped substrate (3)
Is introduced into a vacuum chamber (1),
Is subjected to an etching pre-treatment in vacuum, wherein a plasma-physical etching process is applied to the surface of the belt-shaped substrate (3),
• immersed in a molten metal (13) under vacuum, wherein a metal layer is applied to the strip-shaped substrate (3) and
Is discharged from the vacuum chamber (1),
characterized in that
• before applying the metal layer, a flux is applied to the band-shaped substrate (3).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten von Substraten, insbesondere bandförmigen Substraten, durch Tauchen in eine Metallschmelze.The The invention relates to a method and a device for coating of substrates, in particular band-shaped substrates, by dipping in a molten metal.

Zur Herstellung lötfähiger Bauteile werden Substrate, beispielsweise metallische bandförmige Substrate, insbesondere Kupferbänder, durch nasschemische Ätzverfahren vorbehandelt und anschließend in einem Tauchbadverfahren verzinnt, d. h. mit einer Metallschicht versehen. Die Umweltbelastung durch nasschemische Ätzvorbehandlungen ist jedoch erheblich und kann nur durch hohen technischen Aufwand eingeschränkt werden. Dadurch ist das Verzinnen von Metallbändern ein teures und durch den notwendigen, zyklisch erfolgenden Austausch der Ätzbäder diskontinuierliches Verfahren.to Production of solderable components become substrates, for example metallic strip-shaped substrates, especially copper bands, by wet chemical etching pretreated and then tinned in a dip process, d. H. with a metal layer Mistake. The environmental impact of wet-chemical etching pretreatments However, this is considerable and can only be achieved by high technical effort limited become. Thus, the tinning of metal bands is an expensive and through the necessary, cyclic exchange of etching baths discontinuous Method.

Aus der DE 689 17 588 T2 und der DE 693 05 458 T2 sind Verfahren und Vorrichtungen zum kontinuierlichen Ätzen und Beschichten bandförmiger Substrate im Vakuum bekannt.From the DE 689 17 588 T2 and the DE 693 05 458 T2 For example, methods and apparatus for continuously etching and coating belt-shaped substrates in vacuum are known.

Aus der DE 2 311 818 C und der DE 195 11 656 A1 sind Verfahren und Vorrichtungen zum Feuerverzinnen von Substraten unter Atmosphärenbedingungen bekannt, bei denen vor dem eigentlichen Beschichtungsvorgang ein Flussmittel auf das Substrat aufgetragen wird.From the DE 2 311 818 C and the DE 195 11 656 A1 are known methods and devices for hot-tinning substrates under atmospheric conditions, in which a flux is applied to the substrate before the actual coating process.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten von Substraten durch Tauchen in eine Metallschmelze, insbesondere zum Verzinnen von Metallbändern, anzugeben, bei denen auf die bisher übliche nasschemische Ätzvorbehandlung verzichtet werden kann und die Haftfestigkeit der Metallschicht verbessert wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren und die Vorrichtung so auszugestalten, dass eine Verunreinigung des Metallbandes zwischen der Ätzvorbehandlung und dem Auftragen der Metallschicht, beispielsweise beim Verzinnen, vermieden wird.It is therefore an object of the present invention, a method and an apparatus for coating substrates by dipping in a molten metal, in particular for tinning metal strips, where on the usual wet-chemical etching pretreatment can be omitted and improves the adhesion of the metal layer becomes. Another object of the invention is to provide the method and to design the device such that contamination of the Metal strip between the Ätzvorbehandlung and the application of the metal layer, for example during tinning avoided becomes.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention solved these tasks by a method having the features of claim 1 and a Device with the features of claim 7. Advantageous embodiments of Invention are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Beschichten von bandförmigen Substraten durch Tauchen in eine Metallschmelze umfasst eine Ätzvorbehandlung zur Reinigung und Aktivierung der Oberfläche des bandförmigen Substrats sowie eine Tauchbehandlung zum Auftragen einer Metallschicht auf das bandförmige Substrat und ist dadurch gekennzeichnet, dass das bandförmige Substrat in eine Vakuumkammer eingeschleust wird, im Vakuum einer Ätzvorbehandlung unterzogen wird, wobei ein plasmaphysikalisches Ätzverfahren auf die Oberfläche des bandförmigen Substrats angewendet wird, das Substrat anschließend in eine Metallschmelze getaucht wird, wobei auf das bandförmige Substrat eine Metallschicht aufgetragen wird und schließlich das bandförmige Substrat aus der Vakuumkammer ausgeschleust wird, wobei vor dem Auftragen der Metallschicht zur Verbesserung der Benetzungsfähigkeit ein Flussmittel auf das bandförmige Substrat aufgetragen wird.The inventive method for coating band-shaped Substrates by immersion in a molten metal comprises an etching pretreatment for cleaning and activating the surface of the belt-shaped substrate and a dipping treatment for applying a metal layer to the band-shaped Substrate and is characterized in that the band-shaped substrate is introduced into a vacuum chamber, in a vacuum etching pretreatment is subjected to a plasma-physical etching process on the surface of the band-shaped Substrate is applied, the substrate then in a molten metal immersed, wherein on the belt-shaped substrate, a metal layer is applied and finally the band-shaped Substrate is discharged from the vacuum chamber, wherein before the Applying the metal layer to improve wetting ability Flux on the band-shaped Substrate is applied.

Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vorrichtung mit einer Vakuumkammer, einer Schleuse zum Einschleusen des bandförmigen Substrats in die Vakuumkammer und einer innerhalb der Vakuumkammer angeordneten Plasmaätzeinrichtung vorgeschlagen, bei der eine mit einer Metallschmelze füllbare Taucheinrichtung zum Tauchen des bandförmigen Substrats vorgesehen ist, die zumindest teilweise innerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist, wobei innerhalb der Vakuumkammer weiterhin eine Flussmittelauftragseinrichtung zum Auftragen von Flussmittel auf das bandförmige Substrat vorgesehen ist.to execution of the method is a device with a vacuum chamber, a Sluice for introducing the strip-shaped substrate into the vacuum chamber and a plasma etching device disposed within the vacuum chamber proposed in which a fillable with a molten metal dipping device for Diving the band-shaped Substrate is provided, at least partially within the Vacuum chamber is disposed, wherein within the vacuum chamber continues a flux applicator for applying flux on the band-shaped Substrate is provided.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird das bandförmige Substrat durch die Metallschmelze hindurch aus der Vakuumkammer ausgeschleust.According to one Embodiment of the method, the band-shaped substrate through the molten metal discharged through the vacuum chamber.

Vorteilhaft ist dazu bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Taucheinrichtung als Flüssigmetallschleuse ausgeführt, die gleichzeitig zum Ausschleusen des bandförmigen Substrats aus der Vakuumkammer dient.Advantageous This is the case with the device according to the invention the dipping device as a liquid metal lock executed at the same time for discharging the band-shaped substrate from the vacuum chamber serves.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird das bandförmige Substrat nach der Ätzvorbehandlung abgekühlt.According to one Embodiment of the method is the band-shaped substrate after Ätzvorbehandlung cooled.

Hierzu ist in einer Ausgestaltung der Vorrichtung vorgesehen, dass innerhalb der Vakuumkammer eine Bandabkühleinrichtung zur Abkühlung des bandförmigen Substrats vorgesehen ist.For this is provided in an embodiment of the device that within the vacuum chamber a belt cooling device to cool down of the band-shaped Substrate is provided.

Vorteilhaft erfolgt das Auftragen des Flussmittels durch Aufsprühen.Advantageous the flux is applied by spraying.

In diesem Fall ist die Flussmittelauftragseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhaft als Gasverteiler zum Aufsprühen des Flussmittels ausgeführt.In In this case, the flux application device of the device according to the invention advantageously designed as a gas distributor for spraying the flux.

Wenn als Metallschmelze Zinn oder eine Zinnlegierung verwendet wird, ist die Flüssigmetallschleuse mit Zinn oder einer Zinnlegierung gefüllt.If as molten metal tin or a tin alloy is used, is the liquid metal lock filled with tin or a tin alloy.

Die Flüssigmetallschleuse der Vorrichtung umfasst gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung einen oben offenen Behälter, der zumindest teilweise in die Vakuumkammer hineinragt.The Liquid metal lock the device comprises according to a Embodiment of the invention, an open-topped container, the at least partially protrudes into the vacuum chamber.

Vorteilhaft weist die Flüssigmetallschleuse zwei kommunizierende Röhren auf, von denen eine innerhalb der Vakuumkammer mündet und die andere außerhalb der Vakuumkammer mündet.Advantageous has the liquid metal lock two communicating tubes one of which opens inside the vacuum chamber and the other outside the vacuum chamber opens.

In der Taucheinrichtung kann eine Führungseinrichtung zur Führung des bandförmigen Substrats durch die Metallschmelze vorgesehen sein, die vorteilhaft mindestens eine Umlenkwalze umfasst.In The dipping device can be a guide device to the leadership of the band-shaped Substrate be provided by the molten metal, which is advantageous comprises at least one guide roller.

Nachdem das bandförmige Substrat die Metallschmelze durchlaufen hat, kann vorgesehen sein, dass das bandförmige Substrat abgeblasen wird. Hierzu können an der Vorrichtung hinter der Flüssigmetallschleuse an sich bekannte Gasdüsen vorgesehen sein.After this the band-shaped Substrate has passed through the molten metal, it can be provided that the band-shaped Substrate is blown off. This can be done on the device behind the liquid metal lock known gas nozzles be provided.

Um ein Erstarren der Metallschmelze während des Verfahrens zu verhindern, weist die Taucheinrichtung vorteilhaft eine Heizungseinrichtung zur Zufuhr von Wärme in die Metallschmelze auf.Around to prevent solidification of the molten metal during the process the dipping device advantageously has a heating device for the supply of heat into the molten metal.

Zur Trennung der einzelnen Verfahrensschritte ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass die Vakuumkammer modular aus mehreren hintereinander angeordneten Prozesskammern zur Durchführung einzelner Verfahrensschritte aufgebaut ist.to Separation of the individual process steps is according to a further embodiment provided that the vacuum chamber modular from several successively arranged process chambers for carrying out individual Process steps is constructed.

Vorteilhaft sind mindestens zwei aufeinander folgende Prozesskammern durch eine Druckstufe getrennt, so dass in den einzelnen Prozesskammern unterschiedliche Restgasdrücke einstellbar sind.Advantageous are at least two consecutive process chambers through a Separated pressure stage, so that different in the individual process chambers Residual gas pressures are adjustable.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Schleuse zum Einschleusen des bandförmigen Substrats in die Vakuumkammer als Mehrkammerschleuse ausgeführt.According to one Another embodiment of the invention is the lock for introduction of the band-shaped Substrate in the vacuum chamber designed as a multi-chamber lock.

Im erfindungsgemäßen Verfahren kann gemäß einer Weiterbildung vorgesehen sein, dass auf dem Substrat vor der Tauchbehandlung zum Auftragen der Metallschicht mindestens eine dünne Schicht eines Beschichtungsmaterials abgeschieden wird. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise die Benetzbarkeit der Oberfläche des Substrats erhöht werden oder/und unerwünschte Diffusionsvorgänge bei der nachfolgenden Tauchbehandlung können vermieden oder zumindest gehemmt werden.in the inventive method can according to a Be further provided that on the substrate before the dip treatment for applying the metal layer, at least one thin layer of a Coating material is deposited. This can be advantageous Way the wettability of the surface of the substrate can be increased or / and undesirable diffusion processes in the subsequent dip treatment can be avoided or at least be inhibited.

Dazu ist bei die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft so ausgestaltet, dass in der Vakuumkammer mindestens eine Beschichtungsstation mit mindestens einer Einrichtung zur Abscheidung einer dünnen Schicht eines Beschichtungsmaterials auf dem Substrat vorgesehen ist.To is in the inventive device advantageously designed so that in the vacuum chamber at least a coating station having at least one means for deposition a thin one Layer of a coating material provided on the substrate is.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass mindestens eine dünne Schicht durch Magnetronsputtern abgeschieden wird.In An embodiment of the method can be provided that at least a thin layer is deposited by magnetron sputtering.

Hierzu ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so zu konstruieren, dass mindestens eine Einrichtung zur Abscheidung einer dünnen Schicht ein Magnetron ist.For this the device according to the invention is like this to construct that at least one device for deposition a thin one Layer is a magnetron.

Alternativ oder zusätzlich besteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Möglichkeit, dass mindestens eine dünne Schicht durch thermisches Verdampfen abgeschieden wird.alternative or additionally exists in the inventive method the possibility, that at least one thin Layer is deposited by thermal evaporation.

In diesem Fall muss bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens eine Einrichtung zur Abscheidung einer dünnen Schicht eine Elektronenstrahlverdampfungseinrichtung sein.In This case must be at least in the device according to the invention a device for depositing a thin layer an electron beam evaporation device be.

Wenn die dünne Schicht aus einem Reaktionsprodukt des Beschichtungsmaterials bestehen soll, ist es sinnvoll vorzusehen, dass während der Schichtabscheidung ein Reaktivgas in die Vakuumkammer eingelassen wird.If the thin one Layer should consist of a reaction product of the coating material, it makes sense to provide that during the deposition of the layer a reactive gas is introduced into the vacuum chamber.

Hierzu sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung an der Vakuumkammer Mittel zur Zufuhr eines Reaktivgases in die Vakuumkammer vorgesehen.For this are in the device according to the invention at the vacuum chamber means for supplying a reactive gas in the Vacuum chamber provided.

Bedarfsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren so ausgestaltet sein, dass die Beschichtung des Substrats einseitig erfolgt. In diesem Fall muss mindestens eine Beschichtungsstation der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur einseitigen Beschichtung des Substrats ausgebildet sein.If necessary, can the inventive method be configured so that the coating of the substrate on one side he follows. In this case, at least one coating station the device according to the invention be designed for one-sided coating of the substrate.

Für andere Anwendungen kann es zweckmäßig sein, das Verfahren so auszugestalten, dass die Beschichtung des Substrats beidseitig erfolgt, wobei jede Seite des Substrats mit einem anderen Beschichtungsmaterial beschichtet wird. Hierzu ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft so konstruiert, dass mindestens eine Beschichtungsstation zur beidseitigen Beschichtung des Substrats ausgebildet ist. Alternativ können auch mehrere Beschichtungsstationen vorgesehen sein, die jeweils zur einseitigen Beschichtung des Substrats ausgebildet sind.For others Applications may be appropriate to design the process so that the coating of the substrate done on both sides, with each side of the substrate with another coating material is coated. For this purpose, the device according to the invention is advantageous designed so that at least one coating station for bilateral Coating of the substrate is formed. Alternatively, too several coating stations are provided, each for one-sided coating of the substrate are formed.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die bisher gebräuchlichen nasschemischen Ätzverfahren durch ein plasmaphysikalisches Ätzverfahren im Vakuum zu ersetzen. Durch die direkte Ausschleusung des Substrats aus dem Vakuum durch die Metallschmelze hindurch, die dabei als Flüssigschleuse dient, kann einer erneuten Oberflächenkontamination vor dem Auftragen der Metallschicht auf das Substrat entgegengewirkt werden.With the method according to the invention, it is possible to replace the hitherto conventional wet-chemical etching processes by a plasma-physical etching process in a vacuum. Due to the direct discharge of the substrate from the vacuum through the molten metal, which serves as a liquid lock, a re Oberflä be counteracted before application of the metal layer on the substrate.

Über eine Schleuse, vorteilhaft eine mehrstufig gepumpte Mehrkammer-Vakuumschleuse wird das zu beschichtende Metallband oder sonstige Substrat in eine Vakuumanlage transportiert, wo mit Hilfe einer plasmaphysikalischen Ätzeinrichtung ein Abtrag von Oberflächenverunreinigungen bis auf das Grundmaterial erfolgt. Die durch Plasmaabstäubung gereinigte und aktivierte Oberfläche des Substrats wird einer atmosphärischen Wiederbelegung nicht mehr ausgesetzt, sondern sofort dem Beschichtungsprozess, beispielsweise einem Lötprozess, zugeführt. Dieser erfolgt durch das Passieren einer geheizten Metallschmelze, beispielsweise eines Zinnbades, dessen bandeinlaufseitige Oberfläche der unter Vakuum befindlichen Innenseite der Anlage zugewandt ist und dessen bandauslaufseitige Oberfläche der Atmosphäre zugewandt ist. Die dadurch entstehende Flüssigmetallschleuse dient somit sowohl der Beschichtung der Substratoberfläche als auch der Vakuumabdichtung der Vakuumkammer am Ende der Vorrichtung, d. h. an der Seite der Substratausschleusung.Over a Sluice, advantageously a multi-stage pumped multi-chamber vacuum lock is the metal strip or other substrate to be coated in a Vacuum system transported where using a plasma-physical etching device a removal of surface contaminants down to the base material. The purified by plasma dusting and activated surface the substrate becomes an atmospheric one Repopulation no longer exposed, but immediately the coating process, for example, a soldering process, fed. This is done by passing a heated molten metal, For example, a tin bath, the band inlet side surface of the under vacuum faces the inside of the system and the band outlet side surface of the the atmosphere is facing. The resulting liquid metal lock thus serves both the coating of the substrate surface and the vacuum seal the vacuum chamber at the end of the device, d. H. at the side of the Substratausschleusung.

Wahlweise kann das Band im Vakuum vor dem Passieren der Flüssigmetallschleuse beispielsweise über einen Gasverteiler mit Flussmitteldampf besprüht werden, um die Benetzbarkeit mit dem Zinnlot weiter zu erhöhen. Wahlweise kann das Substrat nach der plasmaphysikalischen Ätzeinrichtung eine Bandabkühleinrichtung durchlaufen, bevor der Lotauftrag bzw. Flussmittelauftrag erfolgt. Wahlweise kann die plasmaphysikalische Abstäubung durch Innenbeschuss aus Linear-Ionenquellen, durch Sputterätzen oder andere Plasmaverfahren erfolgen.Optional The tape can in vacuum before passing through the liquid metal lock, for example, via a Gas distributors are sprayed with flux vapor to improve wettability continue to increase with the tin solder. Optionally, the substrate after the plasma physical etching a Bandabkühleinrichtung go through before the solder application or flux application takes place. Optionally, the plasma-physical dusting by internal bombardment Linear ion sources, through sputter etching or other plasma processes.

Die Vorrichtung besteht aus mindestens einer Vakuumkammer, einer Mehrkammer-Metallbandschleuse zum Einschleusen des Metallbandes, einer Plasmaätzeinrichtung, die innerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist, und einer Flüssigmetallschleuse, welche mit der Metallschmelze gefüllt ist. Die Vakuumkammer kann weiterhin mit einer Bandabkühleinrichtung und einer Flussmittelauftragseinrichtung (Gasverteiler zum Aufsprühen des Flussmittels) ausgerüstet sein. Wahlweise können die benannten zusätzlichen Einrichtungen auch in einem modularen Kammersystem untergebracht sein, deren Einzelkammern durch Druckstufen getrennt die Einstellung unterschiedlicher Restgasdrücke erlauben.The Device consists of at least one vacuum chamber, a multi-chamber metal belt lock for introducing the metal strip, a plasma etching device, within the vacuum chamber is arranged, and a liquid metal lock, which filled with the molten metal is. The vacuum chamber can continue with a belt cooling device and a flux application device (gas distributor for spraying the flux) equipped be. Optionally, the named additional Facilities also housed in a modular chamber system be whose individual chambers separated by pressure levels the setting different residual gas pressures allow.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.following the invention with reference to an embodiment and an accompanying drawing explained in more detail. The single figure shows the basic structure of a device according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Vakuum durchgeführt. Daher umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung, die zur Beschichtung bandförmiger Substrate 3 ausgebildet ist, eine modular aufgebaute Vakuumkammer 1. Die Vakuumkammer 1 besteht aus mehreren in der Transportrichtung der Substrate hintereinander angeordneten Prozesskammern. Vor der Substrateinlaufseite der Vakuumkammer 1 ist eine erste Haspel 2 angeordnet, auf die das zu behandelnde Substrat 3 aufgewickelt ist und von der es während des Betriebs der Vorrichtung abgewickelt wird.The inventive method is carried out in vacuo. Therefore, the device according to the invention, which is used for coating belt-shaped substrates 3 is formed, a modular vacuum chamber 1 , The vacuum chamber 1 consists of several in the transport direction of the substrates one behind the other arranged process chambers. In front of the substrate inlet side of the vacuum chamber 1 is a first reel 2 arranged on which the substrate to be treated 3 is wound and from which it is handled during operation of the device.

Das Substrat 3 wird dann durch eine Mehrkammerschleuse 4 in das in der Vakuumkammer 1 herrschende Vakuum eingeschleust. Die an die Mehrkammerschleuse 4 anschließende erste Prozesskammer 5 enthält eine Plasmaätzeinrichtung 6, an der das Substrat 3 vorbeigeführt wird. Durch die Einwirkung der Plasmaätzeinrichtung 6 erfolgt eine Ätzvorbehandlung, bei der die Oberfläche des Substrats 3 gereinigt und aktiviert wird.The substrate 3 is then passed through a multi-chamber lock 4 in the vacuum chamber 1 prevailing vacuum introduced. The to the multi-chamber lock 4 subsequent first process chamber 5 contains a plasma etching device 6 at which the substrate 3 is passed. By the action of the plasma etching device 6 an etching pretreatment takes place in which the surface of the substrate 3 cleaned and activated.

An die erste Prozesskammer 5 schließt sich eine zweite Prozesskammer 7 an, die der Abkühlung des durch die Ätzvorbehandlung erwärmten Substrats 3 dient. Dazu wird das Substrat 3 in der zweiten Prozesskammer 7 über eine Bandabkühleinrichtung 8 geführt, die im Ausführungsbeispiel mehrere flüssigkeitsgekühlte Umlenkwalzen umfasst.To the first process chamber 5 closes a second process chamber 7 the cooling of the substrate heated by the etching pretreatment 3 serves. This is the substrate 3 in the second process chamber 7 via a belt cooling device 8th guided, which includes a plurality of liquid-cooled guide rollers in the embodiment.

Nach der zweiten Prozesskammer 7 durchläuft das bandförmige Substrat 3 zwei Beschichtungsstationen 15 mit je einem Magnetron 16. Jede der beiden Beschichtungsstationen 15 ist so ausgebildet, dass nur auf einer Seite des Substrats 3 eine dünne Schicht abgeschieden werden kann. In der ersten der beiden Beschichtungsstationen 15 wird die Unterseite des bandförmigen Substrats 3 beschichtet, während in der zweiten Beschichtungsstation 15 das Magnetron 16 so angeordnet ist, dass die Oberseite des bandförmigen Substrats 3 beschichtet wird.After the second process chamber 7 passes through the band-shaped substrate 3 two coating stations 15 each with a magnetron 16 , Each of the two coating stations 15 is designed so that only on one side of the substrate 3 a thin layer can be deposited. In the first of the two coating stations 15 becomes the bottom of the band-shaped substrate 3 coated while in the second coating station 15 the magnetron 16 is arranged so that the top of the band-shaped substrate 3 is coated.

Anschließend wird das Substrat 3 in eine dritte Prozesskammer 9 weitertransportiert, in der eine Flussmittelauftragseinrichtung 10, die im Ausführungsbeispiel als Gasverteiler zum Aufsprühen von Flussmittel ausgeführt ist, angeordnet ist. Der Gasverteiler ist dabei relativ zum Transportweg des Substrats 3 so angeordnet, dass die gesamte Oberfläche des Substrats 3 gleichmäßig mit Flussmittel besprüht wird.Subsequently, the substrate becomes 3 in a third process chamber 9 transported further, in which a flux application device 10 , which is designed in the embodiment as a gas distributor for spraying flux, is arranged. The gas distributor is relative to the transport path of the substrate 3 arranged so that the entire surface of the substrate 3 is sprayed evenly with flux.

Nach dem Auftragen des Flussmittels taucht das Substrat 3 in eine Metallschmelze 13 ein, die sich in einer Taucheinrichtung 11 befindet. Die Taucheinrichtung 11 ist eine Flüssigmetallschleuse, die gleichzeitig zum Ausschleusen des bandförmigen Substrats 3 aus der Vakuumkammer 1 dient.After application of the flux, the substrate is immersed 3 in a molten metal 13 one who is in a diving facility 11 located. The diving equipment 11 is a liquid metal lock, which at the same time for discharging the band-shaped substrate 3 from the vacuum chamber 1 serves.

Sie umfasst einen oben offenen Behälter, der zumindest teilweise in die Vakuumkammer 1 hineinragt. Die Flüssigmetallschleuse weist zwei kommunizierende Röhren auf, von denen eine innerhalb der Vakuumkammer 1 mündet und die andere außerhalb der Vakuumkammer 1 mündet.It comprises an open-topped container which at least partially enters the vacuum chamber 1 protrudes. The liquid metal lock has two communicating tubes, one inside the vacuum chamber 1 opens and the other outside the vacuum chamber 1 empties.

Die Taucheinrichtung 11 weist eine als Umlenkwalze ausgeführte Führungseinrichtung 12 zur Führung des bandförmigen Substrats 3 durch die Metallschmelze 13 auf. Außerdem ist in der Taucheinrichtung 11 eine (nicht dargestellte) Heizungseinrichtung zur Zufuhr von Wärme in die Metallschmelze 13 vorgesehen, um ein Erstarren der Metallschmelze 13 zu verhindern.The diving equipment 11 has a guide device designed as a deflection roller 12 for guiding the band-shaped substrate 3 through the molten metal 13 on. Also, in the dive facility 11 a heating device (not shown) for supplying heat into the molten metal 13 provided to a solidification of the molten metal 13 to prevent.

Das Substrat 3 wird in die im Innern der Vakuumkammer 1 mündende erste Röhre in die Metallschmelze 13 eingeführt, darin an der Führungseinrichtung 12 umgelenkt und verlässt die Metallschmelze 13 an der zweiten Röhre, die auf der Atmosphärenseite der Vorrichtung mündet. Anschließend wird das Substrat 3 auf eine hinter der Substratauslaufseite der Vakuumkammer 1 angeordnete zweite Haspel 14 aufgewickelt.The substrate 3 gets into the inside of the vacuum chamber 1 opening first tube into the molten metal 13 introduced, in it at the management device 12 deflected and leaves the molten metal 13 on the second tube, which opens on the atmosphere side of the device. Subsequently, the substrate becomes 3 on one behind the substrate outlet side of the vacuum chamber 1 arranged second reel 14 wound.

11
Vakuumkammervacuum chamber
22
erste Haspelfirst reel
33
Substratsubstratum
44
Schleuselock
55
erste Prozesskammerfirst process chamber
66
Plasmaätzeinrichtungplasma etching
77
zweite Prozesskammersecond process chamber
88th
BandabkühleinrichtungBandabkühleinrichtung
99
dritte Prozesskammerthird process chamber
1010
FlussmittelauftragseinrichtungFlux applicator
1111
Taucheinrichtungdiving equipment
1212
Führungseinrichtungguide means
1313
Metallschmelzemolten metal
1414
zweite Haspelsecond reel
1515
Beschichtungsstationcoating station
1616
Magnetronmagnetron

Claims (30)

Verfahren zum Beschichten von bandförmigen Substraten (3) durch Tauchen in eine Metallschmelze (13), umfassend eine Ätzvorbehandlung zur Reinigung und Aktivierung der Oberfläche des bandförmigen Substrats (3) sowie eine Tauchbehandlung zum Auftragen einer Metallschicht auf das bandförmige Substrat (3), wobei das bandförmige Substrat (3) • in eine Vakuumkammer (1) eingeschleust wird, • im Vakuum einer Ätzvorbehandlung unterzogen wird, wobei ein plasmaphysikalisches Ätzverfahren auf die Oberfläche des bandförmigen Substrats (3) angewendet wird, • im Vakuum in eine Metallschmelze (13) getaucht wird, wobei auf das bandförmige Substrat (3) eine Metallschicht aufgetragen wird und • aus der Vakuumkammer (1) ausgeschleust wird, dadurch gekennzeichnet, dass • vor dem Auftragen der Metallschicht ein Flussmittel auf das bandförmige Substrat (3) aufgetragen wird.Method for coating strip-shaped substrates ( 3 ) by immersion in a molten metal ( 13 ), comprising an etching pretreatment for cleaning and activating the surface of the strip-shaped substrate ( 3 ) as well as an immersion treatment for applying a metal layer to the strip-shaped substrate ( 3 ), wherein the ribbon-shaped substrate ( 3 ) • in a vacuum chamber ( 1 ) is subjected to an etching pretreatment under vacuum, wherein a plasma-physical etching process is applied to the surface of the tape-shaped substrate (FIG. 3 ) is applied in vacuum to a molten metal ( 13 ) is dipped, wherein on the band-shaped substrate ( 3 ) a metal layer is applied and • from the vacuum chamber ( 1 ) is discharged, characterized in that • before the application of the metal layer, a flux on the band-shaped substrate ( 3 ) is applied. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bandförmige Substrat (3) durch die Metallschmelze (13) hindurch aus der Vakuumkammer (1) ausgeschleust wird.A method according to claim 1, characterized in that the band-shaped substrate ( 3 ) through the molten metal ( 13 ) through the vacuum chamber ( 1 ) is discharged. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bandförmige Substrat (3) nach der Ätzvorbehandlung abgekühlt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the band-shaped substrate ( 3 ) is cooled after the Ätzvorbehandlung. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragen des Flussmittels durch Aufsprühen erfolgt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized the flux is applied by spraying. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Substrat (3) vor der Tauchbehandlung zum Auftragen der Metallschicht mindestens eine dünne Schicht eines Beschichtungsmaterials abgeschieden wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the substrate ( 3 ) is deposited before the dip treatment for applying the metal layer at least one thin layer of a coating material. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine dünne Schicht durch Magnetronsputtern abgeschieden wird.Method according to claim 5, characterized in that that at least one thin Layer is deposited by magnetron sputtering. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine dünne Schicht durch thermisches Verdampfen abgeschieden wird.Method according to claim 5, characterized in that that at least one thin Layer is deposited by thermal evaporation. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass während der Schichtabscheidung ein Reaktivgas in die Vakuumkammer eingelassen wird.Method according to one of claims 5 to 7, characterized that while the layer deposition a reactive gas introduced into the vacuum chamber becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung des Substrats einseitig erfolgt.Method according to one of claims 5 to 8, characterized the coating of the substrate takes place on one side. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung des Substrats beidseitig erfolgt, wobei jede Seite des Substrats mit einem anderen Beschichtungsmaterial beschichtet wird.Method according to one of claims 5 to 8, characterized that the coating of the substrate takes place on both sides, each Side of the substrate coated with another coating material becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallschmelze (13) Zinn oder eine Zinnlegierung verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that as molten metal ( 13 ) Tin or a tin alloy is used. Vorrichtung zum Beschichten von bandförmigen Substraten (3) durch Tauchen in eine Metallschmelze (13) mit einer Vakuumkammer (1), einer Schleuse (4) zum Einschleusen des bandförmigen Substrats (3) in die Vakuumkammer (1) und einer innerhalb der Vakuumkammer (1) angeordneten Plasmaätzeinrichtung (6), wobei eine mit einer Metallschmelze (13) füllbare Taucheinrichtung (11) zum Tauchen des bandförmigen Substrats (3) vorgesehen ist, die zumindest teilweise innerhalb der Vakuumkammer (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Vakuumkammer (1) eine Flussmittelauftragseinrichtung (10) zum Auftragen von Flussmittel auf das bandförmige Substrat (3) vorgesehen ist.Device for coating strip-shaped substrates ( 3 ) by immersion in a molten metal ( 13 ) with a vacuum chamber ( 1 ), a lock ( 4 ) for introducing the band-shaped substrate ( 3 ) in the vacuum chamber ( 1 ) and one within the vacuum chamber ( 1 ) arranged plasma etching device ( 6 ), one with a metal melt ( 13 ) fillable dipping device ( 11 ) for dipping the band-shaped substrate ( 3 ) provided at least partially within the vacuum chamber ( 1 ), characterized in that within the vacuum chamber ( 1 ) a flux application device ( 10 ) for applying flux to the belt-shaped substrate ( 3 ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Taucheinrichtung (11) eine Flüssigmetallschleuse ist, die gleichzeitig zum Ausschleusen des bandförmigen Substrats (3) aus der Vakuumkammer (1) dient.Apparatus according to claim 12, characterized in that the dipping device ( 11 ) is a liquid metal lock, which at the same time for discharging the strip-shaped substrate ( 3 ) from the vacuum chamber ( 1 ) serves. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigmetallschleuse einen oben offenen Behälter umfasst, der zumindest teilweise in die Vakuumkammer (1) hineinragt.Apparatus according to claim 13, characterized in that the liquid metal lock comprises an open-topped container which at least partially into the vacuum chamber ( 1 ) protrudes. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigmetallschleuse zwei kommunizierende Röhren aufweist, von denen eine innerhalb der Vakuumkammer (1) mündet und die andere außerhalb der Vakuumkammer (1) mündet.Apparatus according to claim 13 or 14, characterized in that the liquid metal lock has two communicating tubes, one of which is inside the vacuum chamber ( 1 ) and the other outside the vacuum chamber ( 1 ) opens. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Taucheinrichtung (11) eine Führungseinrichtung (12) zur Führung des bandförmigen Substrats (3) durch die Metallschmelze (13) aufweist.Device according to one of claims 12 to 15, characterized in that the dipping device ( 11 ) a management facility ( 12 ) for guiding the band-shaped substrate ( 3 ) through the molten metal ( 13 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (12) mindestens eine Umlenkwalze umfasst.Apparatus according to claim 16, characterized in that the guide device ( 12 ) comprises at least one guide roller. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Taucheinrichtung (11) eine Heizungseinrichtung zur Zufuhr von Wärme in die Metallschmelze (13) aufweist.Device according to one of claims 12 to 17, characterized in that the dipping device ( 11 ) a heating device for supplying heat into the molten metal ( 13 ) having. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Vakuumkammer (1) eine Bandabkühleinrichtung (8) zur Abkühlung des bandförmigen Substrats (3) vorgesehen ist.Device according to one of claims 12 to 18, characterized in that within the vacuum chamber ( 1 ) a belt cooling device ( 8th ) for cooling the band-shaped substrate ( 3 ) is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussmittelauftragseinrichtung (10) als Gasverteiler zum Aufsprühen des Flussmittels ausgeführt ist.Device according to one of claims 12 to 19, characterized in that the flux application device ( 10 ) is designed as a gas distributor for spraying the flux. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumkammer (1) modular aus mehreren hintereinander angeordneten Prozesskammern (5, 7, 9) zur Durchführung einzelner Verfahrensschritte aufgebaut ist.Device according to one of claims 12 to 20, characterized in that the vacuum chamber ( 1 ) modular of several consecutively arranged process chambers ( 5 . 7 . 9 ) is constructed to carry out individual process steps. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei aufeinander folgende Prozesskammern (5, 7, 9) durch eine Druckstufe getrennt sind, so dass in den einzelnen Prozesskammern (5, 7, 9) unterschiedliche Restgasdrücke einstellbar sind.Apparatus according to claim 21, characterized in that at least two successive process chambers ( 5 . 7 . 9 ) are separated by a pressure stage, so that in the individual process chambers ( 5 . 7 . 9 ) Different residual gas pressures are adjustable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleuse (4) zum Einschleusen des bandförmigen Substrats (3) in die Vakuumkammer (1) als Mehrkammerschleuse ausgeführt ist.Device according to one of claims 12 to 22, characterized in that the lock ( 4 ) for introducing the band-shaped substrate ( 3 ) in the vacuum chamber ( 1 ) is designed as a multi-chamber lock. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vakuumkammer (1) mindestens eine Beschichtungsstation (15) mit mindestens einer Einrichtung zur Abscheidung einer dünnen Schicht eines Beschichtungsmaterials auf dem Substrat (3) vorgesehen ist.Device according to one of claims 12 to 23, characterized in that in the vacuum chamber ( 1 ) at least one coating station ( 15 ) with at least one device for depositing a thin layer of a coating material on the substrate ( 3 ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Einrichtung zur Abscheidung einer dünnen Schicht ein Magnetron (16) ist.Device according to Claim 24, characterized in that at least one device for depositing a thin layer comprises a magnetron ( 16 ). Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Einrichtung zur Abscheidung einer dünnen Schicht eine Elektronenstrahlverdampfungseinrichtung ist.Device according to claim 24 or 25, characterized in that at least one device for depositing a thin layer an electron beam evaporation device. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vakuumkammer (1) Mittel zur Zufuhr eines Reaktivgases in die Vakuumkammer (1) vorgesehen sind.Device according to one of claims 12 to 26, characterized in that on the vacuum chamber ( 1 ) Means for supplying a reactive gas into the vacuum chamber ( 1 ) are provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Beschichtungsstation (15) zur einseitigen Beschichtung des Substrats (3) ausgebildet ist.Device according to one of claims 24 to 27, characterized in that at least one coating station ( 15 ) for one-sided coating of the substrate ( 3 ) is trained. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Beschichtungsstation (15) zur beidseitigen Beschichtung des Substrats (3) ausgebildet ist.Device according to one of claims 24 to 27, characterized in that at least one coating station ( 15 ) for coating the substrate on both sides ( 3 ) is trained. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigmetallschleuse mit Zinn oder einer Zinnlegierung gefüllt ist.Device according to one of claims 12 to 29, characterized that the liquid metal lock filled with tin or a tin alloy.
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