CN101946022B - 卷绕式真空成膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卷绕式真空成膜装置，其技术既不需增大装置，还可防止因从去除电荷机构中泄漏出来的带电粒子而引起的基材的热变形。本发明中的卷绕式真空成膜(蒸镀)装置(10)包括电荷捕捉部件(25)，其设置在冷却用筒式辊(14)和去除电荷机构(23)之间，用以捕捉从去除电荷机构(23)朝向筒式辊(14)移动的带电粒子。有了上述电荷捕捉部件就可阻止从去除电荷机构(23)中泄漏出来的带电粒子到达筒式辊(14)，从而遏制供给筒式辊(14)的用来使之贴紧基材的偏压电势产生变动，可靠地保持了对基材(12)的静电引力。因此，该卷绕式真空成膜装置能可靠地保持基材(12)和筒式辊(14)之间的贴合力，从而可防止基材(12)产生热变形。

Description

卷绕式真空成膜装置

技术领域

本发明涉及一种卷绕式真空成膜装置，可在真空环境中连续传送绝缘体基材，并使送出的基材贴紧冷却辊而对该基材进行冷却，并同时将金属膜蒸镀到该基材上，之后卷收已蒸镀有金属膜的该基材。 

背景技术

人们公知如下一种卷绕式真空蒸镀装置，其将从卷放辊上连续传送来的长条形原料薄膜(基材)卷绕到冷却用筒式辊上，并同时将来自设置在该筒式辊对面位置上的蒸发源的蒸镀物质蒸镀到该基材上，蒸镀后的基材则被卷收到卷收辊上(例如参照专利文献1)。 

在上述真空蒸镀装置中，为防止蒸镀时基材产生热变形，一边使基材贴紧筒式辊外周面而对该基材进行冷却，一边对该基材进行成膜处理。因此，怎样才能确保基材紧贴在筒式辊上就成了重要问题。 

因此，在专利文献1所述的卷绕式真空蒸镀装置中，公开了如下一种贴紧方法，即，在筒式辊和卷收辊之间设置有辅助辊，其与基材成膜表面接触，当在该辅助辊和筒式辊之间加上直流电时，会产生静电引力使基材紧贴在冷却用筒式辊上。由于该方法能使基材紧贴在筒式辊上，所以能有效防止蒸镀时基材产生热变形。 

但具有上述结构的卷绕式真空蒸镀装置有如下技术问题，即，受成膜处理后基材中残余电荷的影响，用卷收辊卷收基材时基材会产生褶皱，从而产生无法正常卷收基材的问题。为解决该技术问题，公知如下一种去除电荷方法，即设置有去除电荷机构，在基材被卷收之前由去除电荷机构对形成有蒸镀膜的基材进行等离子处理而去除所带的电荷(例如参照下述专利文献2)。 

【专利文献1】日本发明专利公报第3795518号 

【专利文献2】国际公开2006-088024号首页 

但具有上述去除电荷机构的真空蒸镀装置有如下技术问题，即，等离子中的电子或离子等带电粒子会从去除电荷机构中泄漏出去，造成筒式辊和辅助辊之间的偏置电压产生变动，从而使基材与筒式辊之间的贴紧状态变得不稳定。 

如果以筒式辊为正极、辅助辊为负极而提供偏置电压时，由于从去除电荷机构中泄漏出来的电子到达筒式辊时会降低筒式辊的电势，从而会降低其对基材的静电引力。因筒式辊和基材间的贴合力的下降，所以，有可能会使基材产生热变形。 

此时，可考虑用如下方法来防止上述技术问题的产生，即，尽量将去除电荷机构设置在远离筒式辊的位置上，但是这样做不仅会减小装置的设计自由度，还会导致装置变大，所以该方法并非是理想方法。 

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种卷绕式真空成膜装置，其技术既不需增大装置，还可防止因从去除电荷机构中泄漏出来的带电粒子而引起的基材的热变形。 

为实现上述目的，在本发明的一种实施方式中所述的卷绕式真空成膜装置用来在绝缘体基材上形成金属膜，该卷绕式真空成膜装置包括真空槽、传送机构、冷却辊、成膜机构、辅助辊、供电机构、去除电荷机构和电荷捕捉部件。 

上述传送机构用来在上述真空槽中传送上述基材。上述冷却辊与上述基材贴紧而使其冷却。上述成膜机构设置在面对上述冷却辊的位置上，用来在上述基材上形成金属膜。上述辅助辊与上述基材的成膜表面接触并对该基材的行进路径进行引导。上述供电机构用来向上述冷却辊和上述辅助辊之间提供直流电。上述去除电荷机构在设有供上述绝缘体基材通过的缝隙的金属壳体内对该基材进行等离子处理以去除电荷。上述电荷捕捉部件设置在上述冷却辊和上述去除电荷机构之间，用来捕捉从上述去除电荷机构朝向上述冷却辊移动的带电粒子。 

具体实施方式

本发明一种实施方式中所述的卷绕式真空成膜装置用来在绝缘体基材上形成金属膜，该卷绕式真空成膜装置包括真空槽、传送机构、冷却辊、成膜机构、辅助辊、供电机构、去除电荷机构和电荷捕捉部件。 

上述传送机构用来在上述真空槽中传送上述基材。 

上述冷却辊与上述基材贴紧而使其冷却。 

上述成膜机构设置在面对上述冷却辊的位置上，用来在上述基材上形成金属膜。 

上述辅助辊与上述基材的成膜表面接触并对该基材的行进路径进行引导。 

上述供电机构用来向上述冷却辊和上述辅助辊之间提供直流电。 

上述去除电荷机构在设有供上述绝缘体基材通过的缝隙的金属壳体内对该基材进行等离子处理以去除电荷。 

上述电荷捕捉部件设置在上述冷却辊和上述去除电荷机构之间，用来捕捉从上述去除电荷机构朝向上述冷却辊移动的带电粒子。 

由于在上述卷绕式真空成膜装置的冷却辊和去除电荷机构之间设置有电荷捕捉部件，用以捕捉从去除电荷机构朝向冷却辊移动的带电粒子。有了上述电荷捕捉部件就可阻止从去除电荷机构中泄漏出来的带电粒子到达冷却辊，从而遏制冷却辊电势产生变动，可靠地保持了对基材的静电引力。因此，上述卷绕式真空成膜装置能可靠地保持基材和冷却辊之间的贴合力，从而可防止基材产生热变形。 

上述卷绕式真空成膜装置也可包括带电粒子照射机构。 

上述带电粒子照射机构用来将带电粒子照射到成膜前的上述基材上。 

采用上述卷绕式真空成膜装置时，可提高上述基材和上述冷却辊之间的贴合力。因此，可以有效地防止基材产生热变形。 

上述卷绕式真空成膜装置中的上述电荷捕捉部件可由金属制成 的网孔板构成，该网孔板与设定电势连接。 

在上述卷绕式真空成膜装置中，可以提高带电粒子的捕捉效果。另外，还可以有效利用去除电荷机构和冷却辊之间的间隙，因此不会导致该装置变大。 

上述卷绕式真空成膜装置也可包括检测机构。 

上述检测机构可通过电气方法检测出形成在基材上的金属膜中的针孔。 

在上述卷绕式真空成膜装置中，由于设置上述电荷捕捉部件来防止冷却辊的电势产生变动。因此，上述检测机构能可靠地检测出金属膜中的针孔。 

下面参照附图说明本发明的实施方式。在本实施方式中，以卷绕式真空蒸镀装置为例对卷绕式真空成膜装置进行说明，该卷绕式真空蒸镀装置用蒸镀物质的蒸发源当作其成膜源，例如制造薄膜电容器时会用到该卷绕式真空蒸镀装置。 

图1是表示作为本实施方式中的卷绕式真空蒸镀装置10的大致结构的示意图。卷绕式真空蒸镀装置10包括真空槽11、卷放基材12的卷放辊13、冷却用筒式辊14、卷收辊15和有蒸镀物质的蒸发源16。 

真空槽11经配管连接部11a、11c与未图示的真空泵等真空排气机构连接，并通过该真空排气机构进行排气，以使其内部达到规定的真空度。真空槽11的内部空间被隔板11b分隔成2个区域，其中之一区域内设置有卷放辊13、卷收辊15等，另一区域内设置有蒸发源16。 

基材12由按规定宽度裁剪的长条状的绝缘体薄膜制成，在本实施方式中，例如可使用OPP(位伸性聚丙烯)薄膜、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯，俗称涤纶树脂)薄膜或PPS(聚苯硫醚)薄膜等塑料薄膜。此外，基材12也可用纸质材料。 

从卷放辊13上传送出来的基材12，经多个导向辊17、筒式辊14、辅助辊18和多个导向辊19被卷收到卷收辊15上。另外，卷放 辊13和卷收辊15构成本发明的“传送机构”。 

筒式辊14呈筒形并由铁等金属制成，内部具有冷却机构和转动驱动机构等，该冷却机构用来使冷却介质产生循环，而转动驱动机构用来驱动筒式辊14而使其转动。基材12卷绕在筒式辊14外周面上与之保持有一规定的卷绕角度。卷绕在筒式辊14上的基材12的外表面一侧的成膜表面通过来自蒸发源16的蒸镀物质形成蒸镀膜，同时该基材12被筒式辊14冷却。 

蒸发源16不仅用来收装蒸镀物质，还包括采用电阻加热、感应加热或电子束加热等公知方法使蒸镀物质加热蒸发的机构。该蒸发源16设置在筒式辊14的下方，并能产生蒸镀物质的蒸气，蒸镀物质的蒸气附着在与蒸发源16面对的筒式辊14上的基材12上。因此会在基材12的表面上形成蒸镀物质的覆膜。 

对于蒸镀物质而言，除可使用Al(铝)、Co(钴)、Cu(铜)、Ni(镍)或Ti(钛)等金属元素单质之外，还可以使用Al-Zn(锌)、Cu-Zn或Fe(铁)-Co等两种以上的金属或多元素合金。蒸发源16的设置数量不局限于一个，其设置数量也可以是多个。 

本实施方式中的卷绕式真空蒸镀装置10还包括图案形成机构20、电子束照射器21、直流偏压电源22(图2)和去除电荷机构23。 

图案形成机构20用来形成油图案(掩膜)，该油图案(掩膜)用来在基材12的成膜表面上划定金属膜的蒸镀区域。图案形成机构20设置在卷放辊13和筒式辊14之间。油图案具有如下形状，即，可使基材12的成膜表面上形成沿着该基材的长度方向(行进方向)延伸并连续的金属膜。 

电子束照射器21相当于本发明的“带电粒子照射机构”，其将电子束作为带电粒子照射到基材12上，以使成膜前的基材12带上负电荷。在本实施方式中，其采用使电子束沿着基材12的宽度方向边扫描边照射的结构，这样既不会造成因在局部区域集中照射电子束而加热损伤基材12，又能有效地使基材12均匀带电。 

图2是表示直流偏压电源22结构的示意图。直流偏压电源22 向筒式辊14和辅助辊18间提供规定电压的直流电，其相当于本发明的“供电机构”。在本实施方式中，筒式辊14与正极连接，辅助辊18与负极连接，因此，被电子束照射而带负电荷的基材12因静电引力而吸附在筒式辊14的外周面上并与之贴紧。另外，直流偏压电源22的电压可以是固定的，也可以是可调的。 

在蒸发源16的正上方位置，会有金属材料蒸镀到基材12的成膜表面上。由于形成在基材12上的金属膜沿着基材12的长度方向相连，被辅助辊18引导的基材12因其成膜表面上的金属膜与该辅助辊18的外周面之间的接触，而使夹在金属膜和筒式辊14之间的基材12产生极化，从而在基材12和筒式辊14之间产生静电引力，这有助于使两者之间贴得更紧。 

在本实施方式中，上述直流偏压电源22与针孔检测器24连接，该针孔检测器24可通过电气方法检测出形成在基材12上的金属膜中的针孔。其相当于本发明的“检测机构”，例如可采用如下结构，即，根据流经基材12上的金属膜的电流阻值变化来检测出该金属膜中的针孔。 

另外，去除电荷机构23设置在筒式辊14和卷收辊15之间，其具有如下功能，即，其用来去除通过电子束照射器21的电子照射和直流偏压电源22所提供的电而带电的基材12中的电荷。作为去除电荷机构23的一个例子可采用如下结构，即，使基材12通过等离子中，从而通过离子撞击处理去除基材12中的电荷。 

图3是表示去除电荷机构23的一个结构示例。图3中A是沿着垂直于基材12的行进方向的剖面图，图3中B是沿着平行于基材12的行进方向的剖面图。去除电荷机构23包括：壳体30，其由金属制成并具有可通过基材12的2个缝隙30a；2对电极31A、31B和32A、32B，其在上述壳体30内位于基材12的2侧并且彼此互相面对；导入管33，其用来向壳体30导入氩气等处理气体。 

壳体30既与直流电源34的正极连接，又与接地电势E2连接。各电极31A、31B和32A、32B分别由轴状电极部件构成，它们分别 与直流电源34的负极连接。如图4所示，在上述各电极的外周安装有多组磁铁块36，该磁铁块36由多个环形永磁铁小片35组成，沿着电极的轴线方向以SN-NS-SN-...形式的磁极互相相反的方式安装。 

另外，各个磁铁块36之所以采用由多个环形永磁铁小片35组成的结构，是因为易于调整该磁铁块36的磁极间的长度。当然，这些磁铁块36也可由单个永磁铁材料构成。另外，图示的直流电源34是电压固定的直流电源，但也可采用电压可调的电源。 

如上所述，本实施方式中的去除电荷机构23以直流二极放电型等离子发生源为基本结构，该直流2极放电型等离子发生源向壳体30和电极31A、31B和32A、32B之间提供直流电而产生等离子。该直流二极放电型等离子发生源同时还具有磁场收敛(磁控放电)功能，将各磁铁块36的磁场与上述壳体-电极之间的电场垂直相交，使产生的等离子被约束在电极周围的磁场范围内。另从保护基材12的角度出发，优选低气压等离子。此时，当采用图示的磁控放电型等离子发生源时，就能容易地产生低气压等离子。 

在具有上述结构的去除电荷机构23中，形成在壳体30内的等离子中的电子或离子等带电粒子，会经设置在壳体30上用来插入基材12的缝隙30a泄漏到壳体30的外部。泄漏出来的带电粒子会在真空槽11内漂浮，而且会随着排气气流朝向筒式辊14移动。因此，当带电粒子到达筒式辊14时，会使供给筒式辊14的偏压电势产生变动，从而不仅使基材12与筒式辊14之间的贴紧状态变得不稳定，还使针孔检测器24在检测金属膜中针孔时出现错误。 

因此，在本实施方式中设置有电荷捕捉部件25，其设置在去除电荷机构23和筒式辊14之间，用来捕捉从所述去除电荷机构23朝向筒式辊14移动的带电粒子。电荷捕捉部件25的作用在于阻止从去除电荷机构23中泄漏出来的带电粒子到达筒式辊14，从而遏制筒式辊14电势产生变动，进而可靠地保持其对基材12的静电引力。因此，上述卷绕式真空蒸镀装置能可靠地保持基材12和筒式辊14 之间的贴合力，从而可防止基材产生热变形。另外，还能防止针孔检测器24出现误动作，从而能保持其正常的针孔检测功能。 

在本实施方式中，电荷捕捉部件25由金属制成的网孔板构成，其经合适的支承部件(省略其图示)固定在真空槽11的内壁上。真空槽11与接地电势E1连接。因此，电荷捕捉部件25经真空槽11而接地。 

电荷捕捉部件25的网孔大小、形状等没有特殊限定。另外，只要电荷捕捉部件25的大小能满足捕捉从去除电荷机构23朝向筒式辊14移动的带电粒子的要求即可，其大小、形状等可以任意设定。还有，电荷捕捉部件25并不局限于由网孔板构成，还可由梳篦状板或者带孔金属等构成，再进一步讲，只要能获得所要求的捕捉效果，电荷捕捉部件25也可采用薄膜或者薄片状的材料。 

下面说明本实施方式中的卷绕式真空蒸镀装置10的动作情况。 

在经真空排气而达到规定真空度的真空槽11的内部，从卷放部13上连续传送来的基材12经油图案(掩膜)形成工序、电子束照射工序、蒸镀工序、去除电荷工序后，被连续卷收到卷收辊15上。 

在掩膜形成工序中，使用图案形成机构20在基材12的成膜表面上用涂布的方法而形成具有规定形状的油图案。作为掩膜形成方法，例如可采用由滚动接触基材12的转印辊所进行的图案转印法。已经形成有油图案的基材12会卷绕在筒式辊14上。基材12在其开始接触筒式辊14的位置附近被电子束照射器21的电子束照射而带上负电荷。 

筒式辊14因所接的直流偏压电源22而产生正的偏置电压，被电子束照射而带负电荷的基材12会因静电引力而紧贴在筒式辊14上。接下来，来自蒸发源16的处于蒸发状态的蒸镀物质会堆积在基材12的成膜表面上而形成金属膜。该金属膜连续形成在基材12的长度方向上，其形状对应于油图案的形状。 

直流偏压电源22经辅助辊18将负电荷供给形成在基材12上的金属膜。由于金属膜沿基材12的长度方向连续形成在该基材12上， 所以蒸镀过金属膜并卷绕在筒式辊14上的基材12会产生极化，其金属膜表面一侧为正，筒式辊14一侧的表面为负，从而会在基材12和筒式辊14之间产生静电引力。这会使基材12和筒式辊14互相贴紧。 

如上所述，在本实施方式中，在蒸镀金属膜前通过电子束的照射而使基材12带电并使之贴紧筒式辊14，在蒸镀过金属膜后通过向该金属膜和筒式辊14之间提供偏电压而使基材12贴紧筒式辊14。因此，即使在金属膜蒸镀前所带的电荷(电子)的一部分，在其后的金属膜蒸镀工序中释放到该金属膜中而消失，也可通过辅助辊18向金属膜提供负电荷(提供电子)而补充已消失的电荷的一部分或全部。所以，即使在蒸镀工序之后，也可遏制基材12和筒式辊14之间的贴合力的下降，从而可确保在蒸镀工序前后可靠地对基材12进行冷却。 

如上所述，被蒸镀过金属膜的基材12再被去除电荷机构23去除电荷后卷绕到卷收辊15上。采用本实施方式时，由于去除电荷机构23由一侧电极接地的直流二极放电型等离子发生源构成，所以能够容易且可靠地以壳体30的电势为基准而调整电极31A、31B和32A、32B的电势或对其进行微调，从而有助于提高去除电荷的效果。 

即，当不将去除电荷机构23与接地电势连接时，该机构整体的电势会呈浮动状态，基准电势也会发生一些变动，而无法获得较理想的去除电荷的效果，但是在本实施方式中，通过将去除电荷机构23的一侧电极(壳体30)与基准电势E2连接，可调整直流电源34的电压，从几伏特到几十伏特之间完成去除电荷工作。因此，可将基材12的耐电压能力控制在几伏特范围内，这样不仅能确保平稳地进行卷收基材12的动作，还可以防止因其带电而出现在卷收时褶皱的问题。另外，还有助于正常组装薄膜电容器等产品。 

采用本实施方式时，由于电荷捕捉部件25设置在去除电荷机构23和筒式辊14之间，其能阻止从去除电荷机构23中泄漏出来的带电粒子到达筒式辊14，从而遏制筒式辊14电势产生变动。尤其是当 上述带电粒子是电子时，其能有效地防止因该电子到达筒式辊14而使其电势下降，进而使其与基材12之间的贴合力降低的情况出现。因此，上述卷绕式真空蒸镀装置能够可靠地保持筒式辊14和基材12之间的贴合力，从而能够有效地防止基材产生热变形。 

另外，通过设置电荷捕捉部件25，还可防止因从去除电荷机构23中泄漏出来的带电粒子而产生的筒式辊14电势的变动，因此，上述卷绕式真空蒸镀装置还能使针孔检测器24正常工作，从而能够高质量地完成金属膜中的针孔检测工作。 

从本发明人等所做实验的结构来看，当使用具有上述结构的针孔检测器24，检测100米基材中的针孔并测定其检测出针孔的次数时，未设置电荷捕捉部件25时的次数是141次，而设置了电荷捕捉部件25时只有1次。该结果与其说是表明了针孔发生频度，还不如说是通过该电荷捕捉部件25，有效地排除了从去除电荷机构23中泄漏出来的带电粒子给金属膜所带来的影响。 

还有，采用本实施方式时，由于采用由连接接地电势的金属制成的网孔板来构成电荷捕捉部件25的结构，所以不仅能提高带电粒子的捕捉效果，还可以通过有效利用去除电荷机构23和筒式辊14之间的间隙而不会增大该装置。 

上面已说明了本发明的实施方式，但本发明并不局限于此，人们可根据本发明的技术思路对其进行各种变型。 

例如，在上述实施方式中说明了通过照射电子束而使基材12带上负电荷的情况，但是也可以用照射离子而使基材12带上正电荷的方法来取代它。此时，向筒式辊14和辅助辊18提供的偏电压的极性则与上述实施方式相反(即，筒式辊14与负极连接，辅助辊18则与正极连接)。 

另外，在上述实施方式中说明了用真空蒸镀法作为金属膜成膜方法的一个例子，但本发明并不局限于此，也可以采用溅射法或者各种CVD法等使用其他成膜机构的成膜方法。 

附图说明

图1是表示作为本发明的一个实施方式中卷绕式真空成膜装置的卷绕式真空蒸镀装置的大致结构的示意图。 

图2是表示图1中卷绕式真空蒸镀装置的直流偏压电源结构的示意图。 

图3是表示图1中卷绕式真空蒸镀装置去除电荷机构的一个结构示例的剖面图。 

图4是表示图3中去除电荷机构内部结构的主要部分的放大图。 

【附图标记说明】 

10，卷绕式真空蒸镀装置(卷绕式真空成膜装置)；11，真空槽；12，基材；13，卷放辊；14，筒式辊(冷却辊)；15，卷收辊；16，蒸发源(成膜机构)；18，辅助辊；20，图案形成机构；21，电子束照射器(带电粒子照射机构)；22，直流偏压电源(供电机构)；23，去除电荷机构；24，针孔检测器；25，电荷捕捉部件 

Claims (4)

1.一种卷绕式真空成膜装置，其用来在绝缘体基材上形成金属膜，所述卷绕式真空成膜装置包括：

真空槽；

传送机构，其用来在所述真空槽的内部传送所述基材；

冷却辊，其与所述基材贴紧而冷却该基材；

成膜机构，其设置在面对所述冷却辊的位置上，用来在所述基材上形成金属膜；

辅助辊，其与所述基材的成膜表面接触并且对该基材的行进路径进行引导；

供电机构，其用来向所述冷却辊和所述辅助辊之间提供直流电；

去除电荷机构，其在设有供所述绝缘体基材通过的缝隙的金属壳体内对所述基材进行等离子处理以去除电荷；

电荷捕捉部件，其设置在所述冷却辊和所述去除电荷机构之间，用来捕捉从所述去除电荷机构朝向所述冷却辊移动的带电粒子。

2.根据权利要求1所述的卷绕式真空成膜装置，其特征在于：

还包括带电粒子照射机构，其用来将带电粒子照射到成膜前的所述基材上。

3.根据权利要求1所述的卷绕式真空成膜装置，其特征在于：

所述电荷捕捉部件由金属制成的网孔板构成，该网孔板与接地电势连接。

4.根据权利要求1所述的卷绕式真空成膜装置，其特征在于：

还包括检测机构，其通过电气方法检测出形成在基材上的金属膜中的针孔。

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