CN101191192A - 带状基底镀覆装置及其配置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种带状基底镀覆装置，该基底能在运动方向(X)上相对蒸发器组运动，蒸发器组具有多个可被加热的蒸发舟(9，9’，10，10’)，所述多个蒸发舟相互紧邻地布置在蒸发器组中，蒸发舟的纵轴线相对运动方向(X)成一个角度(α，α’；β，β’)，该角度的绝对值介于1°至89°范围。该带状基底镀覆装置具有用于输送待蒸发线材至蒸发舟(9，9’，10，10’)的装置(12，13)，其中所述多个蒸发舟(9，9’，10，10’)交替并排布置，纵轴线相对该运动方向(X)沿逆时针偏转的蒸发舟(9，9’)位于纵轴线相对该运动方向(X)沿顺时针偏转的蒸发舟(10，10’)的旁边。本发明还提供一种带状基底镀覆装置的配置方法。

Description

带状基底镀覆装置及其配置方法
技术领域
本发明涉及带状基底镀覆装置，其中基底能在运动方向上相对蒸发器组运动，蒸发器组具有可被加热的多个蒸发舟，所述多个蒸发舟相互紧邻地布置在蒸发器组中，蒸发舟的纵轴线相对运动方向成一个角度，该角度的绝对值介于1°至89°范围，带状基底镀覆装置具有用于输送待蒸发线材至蒸发舟的装置。本发明还涉及带状基底涂覆装置的配置方法。
背景技术
为了在带状基底(基材)上镀覆金属，众所周知地采用形成蒸发器组的镀覆源。镀覆源通常呈长条形，因此被称为蒸发舟。蒸发材料且优选是铝通过各蒸发舟形成蒸发束流，蒸发束流具有蒸发材料的特征性强度分布或发射特性。在典型的带材镀覆装置中，带状基底从开料筒卷中被放出并被送往收料筒卷，其同时在蒸发器组上方的区域内运动，从而基底的朝下表面将被镀上在蒸发舟中蒸发出的金属。
德国专利公告号DE 4027034C1以及欧洲专利公告号EP 074964B1公开一种专用的带状基底连续镀覆设备。依此设有多个具有大致相同的尺寸和形状的蒸发舟，它们构成蒸发器组并且沿蒸发器组排列方向的纵向以大致等间距的方式平行布置。这些蒸发舟全由导电陶瓷制成并可以直接通电加热。另外，设有用于将待蒸发线材连续供给蒸发舟的装置。蒸发器组的这些相互平行或平行于蒸发器组排列方向布置的蒸发舟分别相互错开布置，在这里，所有的蒸发舟共同覆盖一个狭长的镀覆区，该镀覆区的延伸方向横向于带材的运动方向。
还从德国专利公告号DE 4027034C1和欧洲专利公告号EP 074964B1中公开了，由于若干镀覆源的蒸发束流叠加而在待镀覆的带材上出现了不均匀的镀层分布。在理想的情况下，这是一种波浪形分布，波峰或波谷位于蒸发舟之间或蒸发舟之上。可最佳获得的镀层均匀性将取决于波峰波谷的高低，在这里，波峰波谷的高低与这些蒸发舟布置形成的几何形状、蒸发舟的发射特性以及蒸发舟的蒸发束流的交互作用有关。为了在蒸发器组的多个蒸发舟相互平行布置的情况下改善镀层均匀性，在上述文献中提出以相互交错的方式布置蒸发舟，从而这些蒸发舟共同覆盖一个狭长的镀覆区。可是，此时在镀覆作业中出现了效率损失。
还从欧洲专利申请公开号EP 1408135A1中公开一种镀覆装置，它具有多个相互紧邻的蒸发舟，这些蒸发舟相对基底运动方向成一定角度地布置。为了获得更高的镀层均匀性，在每个蒸发舟中设置许多个蒸发槽，这样一来，应该产生更高的镀覆质量。
发明内容
本发明的任务是提供另一种更好的可行方案，其中带状基底借助构成蒸发器组的蒸发舟的镀覆将获得更高的镀覆质量。
为了完成上述任务，本发明提供一种带状基底镀覆装置，其中基底能在运动方向上相对蒸发器组运动，蒸发器组具有可被加热的多个蒸发舟，所述多个蒸发舟相互紧邻地布置在蒸发器组中，蒸发舟的纵轴线相对运动方向成一个角度，该角度的绝对值介于1°至89°范围，带状基底镀覆装置具有用于输送待蒸发线材至蒸发舟的装置。根据本发明，所述多个蒸发舟交替并排布置，纵轴线相对该运动方向沿逆时针偏转的蒸发舟位于纵轴线相对该运动方向沿顺时针偏转的蒸发舟的旁边。
本发明规定，蒸发器组由A数量的蒸发舟和B数量的蒸发舟组成。在镀覆过程中，带状基底可以在垂直于方向Y的运动方向X上运动。A数量的蒸发舟具有介于L0-δA至L0+δA范围的长度LA，而B数量的蒸发舟具有介于L0-δB至L0+δB范围的长度LB。A数量的蒸发舟和B数量的蒸发舟布置在一个平行于方向Y延伸的区域内，该区域的沿运动方向X的宽度最大为2L0+δA+δB。
A数量的蒸发舟分别相对运动方向X以介于-1°至-89°范围的角度α布置，该角度沿顺时针方向取向。B数量的蒸发舟分别相对运动方向X以介于1 °至89°范围的角度β布置，该角度沿顺时针方向取向。A数量的蒸发舟和B数量的蒸发舟交替并排布置，它们形象地说构成鱼骨图形。据此，A数量的蒸发舟和B数量的蒸发舟分别相对运动方向X具有一定的平行度偏差。另外，A数量的蒸发舟分别相对B数量的蒸发舟偏转。
令人吃惊地做到了，能通过有目的地使多个蒸发舟的相对运动方向X的平行度发生偏差以及相反的取向获得更高的镀层均匀性，即这种镀层均匀性高于多个蒸发舟平行于运动方向X且相互平行布置时的镀层均匀性。为了理解这一结果，进行模拟计算。在模拟计算中先假定，单个蒸发舟的蒸发束流沿蒸发舟纵轴线的横向具有类似高斯分布或cosn形的强度分布。这样的强度分布例如在Susaki和Ikarashi的文章(AIMCAL秋季技术会议，雷诺，22.-25.10.2006，真空坯料涂覆会议组，小组2B，图8)中介绍了。
在类似高斯分布或cosn形的强度分布中，蒸发束流具有分支。在设有多个蒸发舟的情况下，起因于这样的蒸发束流交互作用，使得蒸发束流的交互作用越强，强度分布越窄越尖。当蒸发舟平行于带材的运动方向布置时，蒸发束流的分支各自指向最近的A分量蒸发舟或B分量蒸发舟的最高强度中心。这可能导致分布缩窄。当按照本发明使蒸发舟偏转时，一个分支指向空处，另一个分支指向相邻蒸发舟的密度中心之间并穿过。在这两种情况下，预计获得蒸发束流比较弱的交互作用。基于模拟计算推测，层厚波动减小是源于设置在蒸发器组中的蒸发舟的重叠蒸发束流的强度分布变化的减小，这是因为这些蒸发舟的强度分布总体变宽。
角度α和角度β的优选值取决于蒸发舟的几何布置形状以及蒸发束流的形状，就是说关于蒸发舟的特征性强度分布。
在一个特别简单的实施例中，A数量和/或B数量的所有蒸发舟的角度值各自相等。
在本发明的改进方案中，角度α介于-5°至-15°范围和/或角度β介于5°至15°范围。
此外，事实证明，角度α和β的总和为0°是适当的。
如果A数量的蒸发舟具有长度L0和/或B数量的蒸发舟具有长度L0，则这在构造上是有利的。
在本发明的另一实施例中，A数量的蒸发舟布置在一个狭长区中和/或B数量的蒸发舟布置在另一个狭长区中，这两个狭长区具有重叠区域。A数量的蒸发舟和/或B数量的蒸发舟为此在几何形状上合并，由此一来，简化了为角度α和β选择适当值的工作。这两个狭长区可以分别具有恒定的宽度。这两个狭长区可以有利地具有相同的宽度。特别有利的是，这两个狭长区分别平行于方向Y布置，就是说垂直于运动方向X布置。
重叠区域可以小于或等于这两个狭长区中最窄的狭长区的宽度。
在一个优选的实施例中，所有的蒸发舟具有长度L0，A数量的蒸发舟的角度等于α，B数量的蒸发舟的角度等于β，两个狭长区具有相同的宽度B。此外，这两个狭长区可以平行于方向Y布置。在这种情况下，A数量的蒸发舟的相同的几何形状点总是位于一条平行于方向Y的直线上，而B数量的蒸发舟的相同的几何形状点总是落在一条平行于该直线移位的直线上。相同的几何形状点例如是蒸发舟的角点或中心点。优选这样的重叠区域，即重叠区域宽度介于0.1B至0.95B范围，特别优选介于0.6B至0.8B范围。借此可以进一步减小层厚波动。
A数量的蒸发舟和/或B数量的蒸发舟优选就蒸发舟的相同几何形状点而言具有相等的相互间距。当然，也可以规定不同的间距。
根据本发明，可以为角度α和β挑选最佳值，从而层厚波动值(Dmax-Dmin)：(Dmax+Dmin)是最小的。
此外，通过一种带状基底镀覆装置的配置方法来完成该任务，其中基底在镀覆过程中可在垂直于方向Y的运动方向X上运动，该装置具有构成蒸发器组的多个蒸发舟，所述多个蒸发舟由A数量的蒸发舟和B数量的蒸发舟组成，A数量的蒸发舟具有介于L0-δA至L0+δA范围的长度LA，B数量的蒸发舟具有介于L0-δB至L0+δB范围的长度LB，所述多个蒸发舟布置在一个平行于方向Y延伸的区域内，该区域在运动方向X上的宽度最大为2L0+δA+δB。还规定，A数量的蒸发舟和B数量的蒸发舟交替并排布置，A数量的蒸发舟分别以介于-1°至-89°范围的角度α相对运动方向X布置，B数量的蒸发舟分别以介于1°至89°范围的角度β相对运动方向X布置。
附图说明
本发明的其它有利实施例也与其在权利要求书中的组合形式无关地从以下的附图和相应说明中得到，其中：
图1示意表示带状基底镀覆装置；
图2以俯视图示意表示蒸发舟按照本发明的布置结构；
图3示意表示蒸发舟的蒸发束流；
图4表示按照本发明平行交错布置的蒸发舟的层厚变化的模拟计算结果。
具体实施方式
图1以示意侧视图表示带有涂镀设备2的真空室1。该涂镀设备具有开料筒卷3、收料筒卷4以及镀覆滚筒5。开料筒卷3和收料筒卷4支撑在立柱6、7上。在图1中没有示出镀覆滚筒5的相应立柱。开料筒卷3由卷绕的带状基底8或薄膜构成。基底8在运动方向X上被打开至收料筒卷4并由镀覆滚筒5引导。在镀覆滚筒5的下面，示出了蒸发舟9和10，所述蒸发舟布置在台子11。在蒸发舟9、10的旁边，示出了装置12和13，它们将待蒸发线材14、15引入蒸发舟9、10的区域。蒸发舟9、10借助未示出的加热机构被加热，从而该线材在蒸发舟9、10之中或之上被蒸发。蒸发出的材料沉积在薄膜8的向下表面上。
蒸发舟9和10优选呈矩形形状，最好由耐热陶瓷构成并且可以在其表面上具有孔或坑。另外，也知道了没有孔的蒸发舟。此外，该表面还可以具有沟纹或者其它结构。尤其考虑用铝作为待蒸发线材的材料。
图2以俯视图表示矩形的蒸发舟9、9’和10、10’，它们构成蒸发器组的一部分。蒸发舟9、9’、10和10’借助固定件16、16’、17和17’相对运动方向X以及垂直于运动方向X的方向Y被安置在预定位置上。图2中的蒸发舟9、9’和10、10’全部具有相同的长度L0。蒸发舟9和9’各自以介于-1 °至-89°之间的角度α或α’相对运动方向X布置。蒸发舟10和10’以介于1 °至89°范围的角度β或β’相对运动方向X布置。形象地说，图2中的蒸发舟形成鱼骨图形。
尽管在图2的视图中只示出了4个蒸发舟，但显然本发明的蒸发器组可以包括许多个蒸发舟。而且，蒸发舟的长度可以是不同的。
根据本发明，蒸发舟构成A数量和B数量，其中A数量的蒸发舟的长度LA介于L0-δA至L0+δA的范围，B数量的蒸发舟的长度LB介于L0-δB至L0+δB的范围。A数量的蒸发舟相对方向Y具有介于-1°至-89°范围的角度α，B数量的蒸发舟相对方向Y具有介于1 °至89°范围的角度β。A数量的蒸发舟和B数量的蒸发舟布置在一个最大宽度为2L0+δA+δB的区域内。图2对应于δA＝δB＝0时的情况。
蒸发舟按照本发明布置成鱼骨图形，这允许相对已知的蒸发舟布置结构减小层厚波动(Dmax-Dmin)：(Dmax+Dmin)，其中Dmax表示镀覆基底的最大层厚，Dmin表示镀覆基底的最小层厚。
图3以对比方式表示在传统蒸发舟布置结构上方的区域内的蒸发材料强度分布(图3a)以及在按照本发明的蒸发舟布置结构上方区域内的蒸发材料强度分布(图3b)。这些蒸发舟分别呈具有纵轴线的矩形。图3a对应于多个矩形蒸发舟相互平行且平行于基底运动方向X地相互交错的布置结构。图3b对应于这样的蒸发舟布置结构，即蒸发舟以-5°或5°的角度相对运动方向X布置。此时为每个蒸发舟假定高斯分布形或cosn形的强度分布或者蒸发束流，蒸发束流的最大值大致垂直于蒸发舟的纵轴线。为了简化起见，在图3的视图中，在蒸发束流的重叠区域内只示出属于一个蒸发舟的强度分布。图3a所示的在三个蒸发束流中心之间的直线表明高强度区域重叠了。在图3b中可以看到，在分布的内侧区域中出现低强度区域的重叠，而在外侧区域内出现无重叠区域，因此该分布总体上比图3a的情况更宽。模拟表明，分布宽度的小变化已能造成层厚波动显著变化。
针对对应于图3a和图3b的蒸发舟布置结构，在模拟计算中计算所产生的层厚波动。图4表示模拟计算结果，其中曲线A对应于图3a的布置结构，曲线B对应于图3b的布置结构，在此分别借助22个几何形状相同的蒸发舟，即蒸发舟的长度和形状相同。至于强度分布，选择类似高斯分布的形式。此时，横坐标对应于垂直于运动方向X的位置，纵坐标表示层厚波动。在模拟计算中，用于图3a的布置结构的参数是如此选择的，即导致了平均值±5％的层厚波动。
如图4所示，在按照本发明的、具有与按照图3a的传统布置结构相同的参数但相对运动方向X偏转-5°或5°的布置结构中，人们发现层厚波动仅为±2.5％。在cosn形强度分布和实际的镀覆试验中，得到了相似的改善结果。

Claims (12)

1.一种带状基底(8)镀覆装置，该基底(8)能在运动方向(X)上相对蒸发器组运动，该蒸发器组具有多个可被加热的蒸发舟(9，9’，10，10’)，所述多个蒸发舟相互紧邻地布置在该蒸发器组中，所述蒸发舟的纵轴线相对该运动方向(X)成一个角度(α，α’，β，β’)，该角度的绝对值介于1°至89°范围，该带状基底镀覆装置具有用于输送待蒸发线材至所述蒸发舟(9，9’，10，10’)的装置(12，13)，其特征在于，所述多个蒸发舟(9，9’，10，10’)交替并排布置，纵轴线相对该运动方向(X)沿逆时针偏转的蒸发舟(9，9’)位于纵轴线相对该运动方向(X)沿顺时针偏转的蒸发舟(10，10’)的旁边。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，沿逆时针偏转的所述蒸发舟(9，9’)的角度(α，α’)的绝对值或者沿顺时针偏转的所述蒸发舟(10，10’)的角度(β，β’)的绝对值介于2°至10°范围。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所有的蒸发舟(9，9’，10，10’)的角度(α，α’，β，β’)的绝对值介于2°至10°范围。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述蒸发舟(9，9’，10，10’)的角度(α，α’，β，β’)具有近似相等的绝对值。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述蒸发舟(9，9’，10，10’)的角度(α，α’，β，β’)的绝对值约等于5°。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的装置，其特征在于，相邻的所述蒸发舟(9，10；10，9’；9’，10’)在该运动方向(X)上重叠。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，沿逆时针偏转的所述蒸发舟(9，9’)布置在一个狭长区(SA)内，沿顺时针偏转的所述蒸发舟(10，10’)布置在另一个狭长区(SB)内，上述两个狭长区(SA，SB)具有重叠区域(Z)。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，每个所述狭长区(SA，SB)具有恒定的宽度(BA，BB)。
9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述两个狭长区(SA，SB)垂直于该运动方向(X)布置。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，按照以下方式选择所述角度(α，α’，β，β’)，通过该蒸发器组在该基底(8)上产生的镀覆层具有最小的层厚波动。
11.一种带状基底镀覆装置的配置方法，该基底(8)在运动方向(X)上相对蒸发器组运动，该蒸发器组具有多个可被加热的蒸发舟(9，9’，10，10’)和用于输送待蒸发线材至所述蒸发舟(9，9’，10，10’)的装置(12，13)，所述多个蒸发舟(9，9’，10，10’)相互紧邻地布置在该蒸发器组中，所述蒸发舟(9，9’，10，10’)的纵轴线相对该运动方向(X)成一个角度(α，α’，β，β’)，该角度的绝对值介于1°至89°范围，其特征在于，所述多个蒸发舟(9，9’，10，10’)交替并排布置，纵轴线相对该运动方向(X)沿逆时针偏转的蒸发舟(9，9’)位于纵轴线相对该运动方向(X)沿顺时针偏转的蒸发舟(10，10’)的旁边。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，按照以下方式选择所述角度(α，α’；β，β’)，通过该蒸发器组在该基底(8)上形成的镀覆层具有最小的层厚波动。
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