CN100532633C - 磁控溅射卷绕镀膜机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁控溅射卷绕镀膜机，至少包括有卷材放卷机构和/或收卷机构的真空室，至少一个镀膜真空室，连接收卷、放卷真空室及镀膜真空室的真空连接箱，其特征是有至少一个镀膜真空室中有真空镀膜箱体，位于真空镀膜箱体内的冷却辊，以冷却辊为中心周围布置有至少3组阴极和高低压真空泵及管道组成的真空抽气系统，磁控溅射的阴极的靶及靶芯设置在每个真空镀膜箱体中，阴极通过阴极法兰连接座以法兰连接形式安装在真空镀膜箱体壁上，气体、电源、冷却水连接管线置于真空镀膜箱体壁外，每组阴极之间有挡气隔离板将真空镀膜箱体壳体与冷却辊之间的空隙隔离形成抽气通道。本发明镀膜机能在塑料薄膜表面多层镀膜，且获得的镀膜表面微观结构非常致密，表面平滑。

Description

磁控溅射卷绕镀膜机

技术领域：

本发明涉及一种磁控溅射卷绕镀膜机，特别涉及的是一种具有多个冷却辊及多个镀膜真空室的磁控溅射卷绕镀膜机。

背景技术：

在塑料薄膜上镀功能膜多采用卷绕镀膜方式，而要在塑料薄膜上镀功能较好的功能膜如在聚酯膜上镀功能较好的低反射膜(Low-E膜)，至少要镀双银结构膜也即要镀9层以上膜层，若镀可见光透过率大于85％，电阻小于1Ω/□的电磁屏蔽膜(EMI膜)，则要镀四银结构即17层膜层，镀每一层膜都需要配置一套阴极及靶芯，而传统的卷绕镀膜机采用单辊整体式镀膜，既在一个镀膜真空室内安放一个冷棍、2-3个阴极及靶芯及卷材放卷机构、收卷机构，由于结构限制原因，不能在圆周排布多至4组以上的阴极，不能适应一个镀程就可以镀4层以上不同功能或材料的膜层，既使在一个镀膜真空室内安放两个冷棍、4-6个阴极及靶芯，也排布不下17个阴极及靶位，达不到镀完17层膜的目的，若按传统方式设计，至少要3个冷却辊，需太大的真空箱且阴极及靶芯全在真空箱内，通水、通电的管线多，产生的气体放气量太大，不利真空泵经济的运行，若要将此种镀膜机的镀膜速度提高到3米/分以上，一次通过即能成为合格膜的阴极需求数将超过20多个，也必须要考虑多个冷却辊的结构设计及方便检修，节约真空泵功率的多个真空室的设计，因此，传统的卷绕镀机不能适应一个镀程就可以镀4层以上不同功能或材料的膜层，生产不出膜层多、功能较好的功能性塑料薄膜。

发明内容：

本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种产量高、设备成本低、能适应一个镀程就可以镀4层以上不同功能或材料的膜层的磁控溅射卷绕镀膜机。

本发明的目的是这样来实现的：

本发明磁控溅射卷绕镀膜机，至少包括有卷材放卷机构和/或收卷机构的真空室，至少一个镀膜真空室，连接收卷、放卷真空室及镀膜真空室的真空连接箱，其特征在于有至少一个镀膜真空室中有真空镀膜箱体，位于真空镀膜箱体内的冷却辊，以冷却辊为中心周围布置有至少3组阴极和高低压真空泵及管道组成的真空抽气系统，磁控溅射的阴极的靶及靶芯设置在每个真空镀膜箱体中，阴极通过阴极法兰连接座以法兰连接形式安装在真空镀膜箱体壁上，气体、电源、冷却水连接管线置于真空镀膜箱体壁外，每组阴极之间有挡气隔离板将真空镀膜箱体壳体与冷却辊之间的空隙隔离形成抽气通道。镀膜真空室的数量可根据镀层多少来随意安排，这样每一个镀膜真空室中只安排一个冷棍和若干个阴极及靶芯，而把卷材放卷机构、收卷机构及其真空室和衡张力控制系统全部放在镀膜真空室外，大大减少了镀膜真空室体积，减轻了镀膜真空室的设计和制造难度，又可一个镀程就可以镀4层以上不同功能或材料的膜，当镀膜工艺的需要少用镀膜真空室时′，可以关闭单独的不用的镀膜真空室，减少抽气真空泵的运行，每个镀膜真空室安置的单独组成的真空镀膜箱体中，设置有磁控溅射的阴极及靶芯，也可根据镀膜工艺的需要开启或关闭，每一组阴极及靶芯之间有挡气隔离板，使两组阴极之间的窜气率低于20％甚至于5％，同时，抽真空系统利用隔离板形成的通道和/或每组阴极之间设有两块挡气隔离板之间形成的通道抽气，沿冷却辊圆周分布安装在镀膜真空室壳体上的阴极及靶芯至少为3组，特别是阴极在冷却辊圆周分布并安装在与冷却辊距离最佳的最短的真空箱体壳体外面，可以节约真空箱腔体体积。

上述的镀膜真空室为二个。增加镀膜真空室，可增加镀膜层数。

上述的镀膜真空室为三个。要增加镀膜层数，还可继续排列多个镀膜真空室。

上述的卷材放卷机构与卷材收卷机构同置于一个真空室内。将卷材放卷机构与卷材收卷机构同置于一个真空室内，可方便在一个真空室内同时完成对卷材的收取和安放，减少镀膜真空室内真空度损耗，减少抽气真空泵的运行。

上述的卷材放卷机构与卷材收卷机构分别设置在卷绕镀膜机两端独立设立的真空室内。

上述的两组阴极之间设立的挡气隔离板由两块隔离板组成抽气通道，抽气泵及抽气管道放置在真空镀膜箱体两端和/或真空镀膜箱体之上。原有的技术一般两阴极之间只设一板隔板，在镀膜真空室两端头设抽气管道及泵，但膜宽在1200mm以上时，只在两端头抽气，难以保证镀膜区全宽度上真空度，难保镀膜均匀度，所以可在两组阴极及靶芯之间设立两块隔离板组成抽气通道，在两端头抽气同时，还可在真空镀膜箱体之上设置抽气泵及抽气管道，利用两块隔板形成的通道抽气，使两个阴极之间的加入的工艺气体不相窜，这种结构可以将冷却辊加长到2.5m长，生产宽幅薄膜，且薄膜镀层均匀性很好。

上述的在多个真空镀膜室的首个阴极安装位置安装溅射所产生的等离子体使卷材镀前其表面被等离子体清洗的条形阴极离子源预处理机构。条形离子源可对膜表面利用气体产生的辉光离子进行清洗和表面处理，以保证后续镀膜质量，在一个真空镀膜室位置安置一个离子源清洗，四个阴极靶，可实现四层镀膜，若在出膜方向再增加同样布置，可再镀四层膜，若再增加同样布置，可再镀四层膜，即一次通过可镀十二层膜。

上述的卷材放卷真空室及收卷真空室与真空连接箱之间设置有可以分隔两箱之间的真空度及真空状态的阀门，该阀门是翻板阀或闸板阀或滚动橡胶辊组成的门阀。在被镀塑料膜通道特别是在拐弯处增设观察窗口及门阀，可以方便连接和传送膜片，使原来传统卷绕镀膜机需要在镀完一卷卷材后将卷绕机构及张力辊甚至阴极及靶从真空箱体中分离开来，完成对卷材的收取和安放后重新对整个生产系统恢复抽真空，损耗太大，而在分隔两箱之间安置阀门，换卷方式改变，仅开收放卷的真空室门，真空镀膜室不再开启，能保证真空镀膜室中真空度基本不损耗，完成对卷材的收取和安放后，仅恢复对卷材放卷机构与卷材收卷机构真空室抽真空，抽真空快速，效率提高，节约开启大真空镀膜室重新恢复工作真空的时间及能耗。

本发明磁控溅射卷绕镀膜机改变了传统的卷绕镀膜机采用单辊整体式镀膜结构，既在一个镀膜真空室内安放一个冷棍、2-3个阴极及靶芯及卷材放卷机构、收卷机构，不能适应一个镀程就可以镀4层以上不同功能或材料的膜层，生产不出膜层多、功能较好的功能性塑料薄膜，本发明产量高、设备成本低、能适应一个镀程就可以镀4层以上不同功能或材料的膜层，且获得的镀膜表面微观结构非常致密，表面平滑。

附图说明：

图1为本发明具有两个冷却辊及两个镀膜真空室的磁控溅射卷绕镀膜机结构示意图。

图2为本发明真空镀膜箱体局部放大图。

图3为图1中A向视图。

图4为本发明磁控溅射卷绕镀膜机另一结构示意图。

图5为镀膜真空室另一结构示意图。

图6为本发明磁控溅射卷绕镀膜机再一结构示意图。

图7为真空连接箱位于镀膜真空室下面的本发明磁控溅射卷绕镀膜机另一结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

图1～图3给出了本发明实施例1图。参见图1～图3，本发明的磁控溅射卷绕镀膜机结构示意图，本发明卷绕镀膜机中有放卷真空室1、位于放卷真空气壁上的用于换卷材的开启门2、位于放卷真空室内的放卷机3、与放卷机配合由数个张力辊组成的薄膜衡张力控制系统30、外购的薄膜控边器32、将要被镀的塑料薄膜4、已镀的塑料薄膜成品27、两个镀膜真空室5、两个冷却薄膜的冷却辊6、十二个阴极法兰连接座7、二个真空镀膜箱体31、真空连接箱8、抽真空用的滑阀泵9、罗茨泵10、抽高真空度用的分子泵11、卷材镀前其表面被等离子体清洗的条形阴极离子源预处理机构12、收卷真空室13、收卷机14、可关闭各真空室之间通路的阀门15、抽气系统中的开关16，镀膜真空室5与真空连接箱8用法兰28和密封圈29相连接，在两组阴极18及靶芯19之间设立的两块隔离板17(在本实施例1中共有二十个隔离板17)组成抽气通道20、抽气管道21，在镀膜真空室5端头有进出冷却水用于冷却冷却辊6的旋转水套25、冷却水通过空心芯轴26上的进水口23和回水口24循环进出水冷却冷却辊6，在阴极法兰连接座7上还有靶材冷却水连接管口33和靶材工艺气体连接管口34。

本发明磁控溅射卷绕镀膜机工作时，卷材放卷机构3与卷材收卷机构14分别设置在卷绕镀膜机两端独立设立的真空室1和13内，从放卷真空室1中的放卷机3上放出的将要被镀的塑料薄膜4通过真空连接箱8，其表面被条形阴极离子源预处理机构12等离子体清洗后进入第一个镀膜真空室5，由于磁控溅射镀膜时温度较高，容易损伤塑料薄膜，因此特别设计了由动力带动旋转的冷却辊6，塑料薄膜4紧贴旋转的冷却辊6一圈后又回到真空连接箱8中，镀膜真空室5以冷却辊6为中心周围布置有六组单独组成的阴极法兰连接座7及真空抽气系统管道21，在两组阴极及靶芯之间设立两块隔离板17组成抽气通道，在镀膜真空室5的壳体外面阴极法兰连接座7之间设置抽气泵9、10、11及抽气管道21，利用两块隔板17之间形成的通道20抽气，使两个阴极间加入的工艺气体不相窜，在镀膜真空室5两端头设抽气管道及泵，在镀膜真空室5的壳体外面阴极法兰连接座7之间设置抽气泵及抽气管道同时，还可在两端头抽气，特别在镀膜宽1200mm以上时，保证镀膜区全宽度上真空度，以保镀膜均匀度。六组磁控溅射的阴极18及靶芯19设置在每个阴极法兰连接座7中，塑料薄膜4经过每一组阴极18及靶芯19时，靶芯19均可采用磁控溅射的方式在塑料薄膜4表面镀上一层功能性膜，因此塑料薄膜4经过第一个镀膜真空室5就可在其表面镀上六层功能性膜，再进入第二个镀膜真空室5后，又可在其表面镀上六层功能性膜，这样经过收卷真空室13、带衡张力传感器和伺服收卷电机的收卷机14收卷得到表面镀上了十二层功能性膜的塑料薄膜27，这在传统的卷绕镀膜机上是很难做到的。若要在塑料薄膜上再多镀几层功能性膜，可在第二个镀膜真空室5后再增加第三或第四个镀膜真空室。

实施例2：

图4给出了本发明实施例2图。本实施例2结构基本与实施例1同，不同处是在放卷真空室1内设置两台放卷机3，并有自动接薄膜机构31，提高了接薄膜速度，提高了生产效率。

实施例3：

图1和图5给出了本发明实施例3图。本实施例3结构基本与实施例1同，不同处是冷却辊6没有被动力带动旋转，而是在收卷机14带动下，塑料薄膜4紧贴冷却辊6带动其旋转，减少了传动机构，降低设备成本。

实施例4：

图6给出了本发明实施例4图。本实施例4结构基本与实施例1同，不同处是将卷材放卷机构3与卷材收卷机构14同置于一个真空室内，可方便在一个真空室内同时完成对卷材的收取和安放，减少镀膜真空室内真空度损耗，减少抽气真空泵的运行。

实施例5：

图7给出了本发明实施例5图。本实施例5结构基本与实施例1同，不同处是将真空连接箱8放在两个镀膜真空室5下面，方便真空连接箱8维护。

上述各实施例是对本发明的上述内容作进一步的说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

Claims (8)

1、磁控溅射卷绕镀膜机，至少包括有卷材放卷机构和收卷机构的真空室，至少一个镀膜真空室，连接卷材收卷机构和放卷机构真空室与镀膜真空室的真空连接箱，其特征在于有至少一个镀膜真空室中有真空镀膜箱体，位于真空镀膜箱体内的冷却辊，以冷却辊为中心周围布置有至少3组阴极和高低压真空泵及管道组成的真空抽气系统，磁控溅射的阴极的靶及靶芯设置在每个真空镀膜箱体中，阴极通过阴极法兰连接座以法兰连接形式安装在真空镀膜箱体壁上，气体、电源、冷却水连接管线置于真空镀膜箱体壁外，每组阴极之间有挡气隔离板将真空镀膜箱体壳体与冷却辊之间的空隙隔离形成抽气通道。

2、根据权利要求1所述的磁控溅射卷绕镀膜机，其特征在于镀膜真空室为二个。

3、根据权利要求1所述的磁控溅射卷绕镀膜机，其特征在于镀膜真空室为三个。

4、根据权利要求1或2或3所述的磁控溅射卷绕镀膜机，其特征在于卷材放卷机构与卷材收卷机构同置于一个真空室内。

5、根据权利要求1或2或3所述的磁控溅射卷绕镀膜机，其特征在于卷材放卷机构与卷材收卷机构分别设置在卷绕镀膜机两端独立设立的真空室内。

6、根据权利要求5所述的磁控溅射卷绕镀膜机，其特征在于卷材放卷机构真空室及收卷机构真空室与真空连接箱之间设置有可以分隔两箱之间的真空度及真空状态的阀门，该阀门是翻板阀或闸板阀或滚动橡胶辊组成的门阀。

7、根据权利要求1或2或3磁控溅射卷绕镀膜机，其特征在于两组阴极之间设立的挡气隔离板由两块隔离板组成抽气通道，抽气泵及抽气管道放置在真空镀膜箱体两端和/或真空镀膜箱体之上。

8、根据权利要求1或2或3所述的磁控溅射卷绕镀膜机，其特征在于在多个真空镀膜室的首个阴极安装位置安装溅射所产生的等离子体使卷材镀前其表面被等离子体清洗的条形阴极离子源预处理机构。

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