CN102597314A - 卸载用于气体气相沉积的薄膜暗盒的设备和方法 - Google Patents

卸载用于气体气相沉积的薄膜暗盒的设备和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102597314A
CN102597314A CN2010800490867A CN201080049086A CN102597314A CN 102597314 A CN102597314 A CN 102597314A CN 2010800490867 A CN2010800490867 A CN 2010800490867A CN 201080049086 A CN201080049086 A CN 201080049086A CN 102597314 A CN102597314 A CN 102597314A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
magazine
end plate
coating
protectiveness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010800490867A
Other languages
English (en)
Inventor
C·埃斯特拉达
R·D·基纳德
K·H·施尔基图斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EI Du Pont de Nemours and Co filed Critical EI Du Pont de Nemours and Co
Publication of CN102597314A publication Critical patent/CN102597314A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H18/00—Winding webs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H45/00—Folding thin material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
    • C23C16/45506—Turbulent flow
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45582—Expansion of gas before it reaches the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45587—Mechanical means for changing the gas flow
    • C23C16/45591—Fixed means, e.g. wings, baffles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
    • C23C16/545—Apparatus specially adapted for continuous coating for coating elongated substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2301/00—Handling processes for sheets or webs
    • B65H2301/50—Auxiliary process performed during handling process
    • B65H2301/51—Modifying a characteristic of handled material
    • B65H2301/511—Processing surface of handled material upon transport or guiding thereof, e.g. cleaning
    • B65H2301/5114—Processing surface of handled material upon transport or guiding thereof, e.g. cleaning coating
    • B65H2301/51145—Processing surface of handled material upon transport or guiding thereof, e.g. cleaning coating by vapour deposition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/17—Surface bonding means and/or assemblymeans with work feeding or handling means
    • Y10T156/1798—Surface bonding means and/or assemblymeans with work feeding or handling means with liquid adhesive or adhesive activator applying means

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

本发明是卸载用于气体气相沉积的薄膜暗盒的设备和方法。将涂覆的薄膜从薄膜暗盒转移并且立刻层压到保护性薄膜，同时使之与所述涂覆的薄膜的接触最小化、使所述涂覆的薄膜的折皱或使所述涂覆的薄膜的破裂最小化。

Description

卸载用于气体气相沉积的薄膜暗盒的设备和方法
相关申请的交叉引用
本文所公开的主题公开于下列共同未决的专利申请中并受下列共同未决的专利申请的权利要求书的保护，所述这些专利均与本文同时提出申请且转让给本发明的专利权受让人：
用于气体气相沉积的薄膜暗盒(CL-4584)；
用于气体气相沉积的负载薄膜暗盒(CL-4818)；
制造用于气体气相沉积的薄膜暗盒的方法(CL-4819)；
用于气体气相沉积的设备(CL-4821)；以及
加载用于气体气相沉积的薄膜暗盒的设备和方法(CL-4820)。
发明背景
发明领域    本发明涉及在气体气相沉积过程期间用于支撑薄膜基质的薄膜暗盒、用于制造所述暗盒的方法、采用气体气相沉积方法将一种或多种材料沉积在基质上的设备、以及用于加载和卸载所述暗盒的设备和方法。
现有技术的说明    为了制造普及型薄膜光伏模块，需要超阻挡膜的辊具有工业长度(大约10至200米或更长)和约350-1650mm的宽度。合意的超阻挡膜应当能够将水蒸气和/或氧气进入薄膜光伏模块的光伏层的速率限制为小于5×10-4g-H2O/m2-天的水蒸气传输速率。水蒸气或氧的进入是有害的，因为其往往快速毁坏模块的光伏层。
目前，采用辊到辊方法来制造水蒸气传输速率仅低至10-3g-H2O/m2-天的涂覆的薄膜(例如用于可食的快餐产品的袋)是可能的。已证明，尝试使用有效的辊到辊技术来制造用于有机发光二极管(OLED)的超阻挡膜辊的工业长度是不成功的，其远远达不到发挥超阻挡效用的薄膜所需的阈值(5×10- 4g-H2O/m2-天单位)。
在前面这些辊对辊制造用于OLED’s的涂覆的超阻挡膜的努力中，利用化学或气体气相沉积例如被称作原子层沉积的方法将一种材料沉积到薄膜基质的表面上。在以前的辊对辊制造尝试期间，所述过程辊接触贴靠基质的整个表面，从而在基质上产生表面刮痕。此外，随着基质从一个辊被引导至另一个辊，基质经受明显的弯曲，从而在整个沉积的阻挡涂层产生附加的裂纹。此类刮痕、磨损、折皱或裂纹破坏任何沉积的阻挡涂层阻止水分或氧气侵入的能力。
在化工批处理显影期间能够支撑各种长度的卤化银薄膜(通常宽度介于35至100mm之间)的胶片暗盒在摄影技术领域中是已知的。此类暗盒通常以螺旋方式来支撑待显影的胶片。在成螺旋形缠绕的暗盒中，正被处理的胶片沿边保持在暗盒的螺旋凹槽中，而与胶片的表面不存在接触。此类现有技术胶片暗盒的代表是由Hewes Photographic Equipment Manufactures(Bedfordshire，England)销售的金属暗盒和由Paterson Photographic Limited(West Midlands，England)销售的塑料暗盒。
然而，在测量具有宽度大于100mm的薄膜使用的或是金属线(不锈钢)或是通常所用的塑料螺旋型暗盒方面存在着困难。
尽管这些卤化银暗盒的高脊节距比轮辐间的间距比(约2.5-6.5％)对于允许冲洗加工液渗入各圈螺旋卷绕的胶卷间的空间是理想的，但是这样一种高节距与轮辐间的间距比对于加工超阻挡的膜辊工业是非常低效的。仅仅一小段薄膜能够以这样一种高的节距与轮辐间的间距比承载在暗盒上。
已证明加工宽于100mm的金属线暗盒和低温塑料暗盒是困难的，因为在卷绕/焊接金属线或者注塑塑料暗盒上的流线上的小变化会引起端板的扭曲。这些结构上的扭曲将使薄膜难以加载。所述薄膜将也具有从螺旋凹槽脱落的倾向。
尽管金属线暗盒可采取气相沉积的较粗糙的加工状态，但是随着它从室温膨胀到加工温度，它们对称的脊几何形状(纵横比1∶1)不具有足以保持薄膜的宽度，尤其是对于小于约6mm的脊节距。塑料暗盒在气相沉积的较粗糙的加工条件下扭曲，这些条件均大大超过塑料的热变形温度。此外，一些暗盒的自螺纹特征随着薄膜基质沿暗盒的柔软塑料脊滑动而产生碎屑。
因此，根据前述，据信提供在气相沉积处理期间能够沿边支撑螺旋卷绕的薄膜基质的工业长度辊是有利的，以在处理期间最小化薄膜表面的刮痕以及在加载和卸载期间最小化薄膜或涂层的折皱或开裂的危险，从而能够制造工业长度超阻挡膜。
发明概述
在一个方面，本发明涉及在气体气相沉积过程期间用于支撑一段薄膜基质的暗盒。所述暗盒包括中心轴，所述中心轴具有安装在其上的第一端板和第二端板。每个端板均包括从其辐射多个角度隔开的轮辐的中心毂。所述轮辐具有内表面，其位于基本上垂直于轴的轴线取向的基准平面上。轮辐的内表面是面对地设置的并且被间隔开由基准表面之间限定的预定轮辐间的间距。
每个端板具有在其上被安装到轮辐内表面的螺旋脊。每个螺旋脊具有预定数目的均匀间隔的圈数和与其相关联的预定节距。螺旋脊相邻圈之间的间距限定能够接纳薄膜边缘的在每个端板上的螺旋凹槽。
每个脊具有在包含轴的轴线的径向平面上的横截面构型。横截面构型具有大致线性的主要边缘。每个脊表现出预定的宽度尺寸、预定的平均厚度尺寸和至少2∶1的宽度与厚度纵横比。在一个实施方案中，脊的横截面构型是大致矩形的并且还可包括在其自由端处的扰流器。在一个可供选择的实施方案中，每个脊的横截面构型是大致楔形的。
轮辐间的间距为至少三百毫米(300mm)并也大于在气相沉积温度下薄膜基质所表现出的宽度尺寸。脊在每个端板上的宽度尺寸介于轮辐间的间距的约0.5％至约2.0％之间。
在其它方面，本发明涉及加载有预定长度的薄膜基质的暗盒并且涉及具有插件的气相沉积设备，负载暗盒被接纳在所述插件中。
在其它方面，本发明涉及用于加载薄膜暗盒的设备和方法并且涉及用于卸载薄膜暗盒并立刻将它层压到保护性覆盖片的设备和方法。
附图简述
通过下列发明详述并结合附图，所述附图作为本专利申请的一部分，将会更全面地理解本发明，其中：
图1是根据本发明的利用薄膜暗盒采用气态流体气相沉积方法来涂覆薄膜基质的设备的程式化图解示图；
图2是用于图1的气相沉积设备的任选扩散板的正视图；
图3是示出了在暴露于气态流体期间用于支撑一段薄膜基质的根据本发明的薄膜暗盒沿图1和4的剖线3-3截取的截面图；
图4是沿图3中的视线4-4截取的正视图；
图5是沿图4中的剖线5-5截取的截面图，其示出了被所述暗盒接纳的薄膜基质的边缘并且还示出了当薄膜被暗盒支撑时蒸气流过扩散板并流进薄膜基质的相邻圈之间所限定的流动通道中；
图6是大致类似于图5的截面图，其示出了在气相沉积过程期间以及当将最终的基质从所述暗盒移除时被所述暗盒接纳的薄膜基质边缘之间的相对位置；
图7A和图7B是示出了薄膜暗盒的脊的备选横截面构型的截面图；
图8A和图8B是示出了根据本发明的方法的用于制造暗盒的端板和制造包括两个端板的暗盒的步骤的图解视图；
图9A、图9B和图9C是示出了根据本发明的用于加载薄膜暗盒的设备的图解视图；并且
图10是示出了根据本发明的用于卸载薄膜暗盒并立刻将它层压到保护性覆盖片的设备的图解视图。
发明详述
在下列发明详述中，类似的附图标号表示所有附图中类似的元件。
图1是根据本发明的用一种或多种材料采用气态流体气相沉积方法来涂覆预定的连续长度的薄膜基质F的插件(一般用参考字符10来指示)的程式化图解示图。卷筒形式的薄膜基质F示出于附图中，其被示出为由根据本发明的暗盒100支撑在插件10的内部。
插件10在气体气相沉积设备中是有用的，其用于制造工业长度的超阻挡薄膜，即具有小于5×10-4g-H2O/m2-天水蒸气传输速率的薄膜。超阻挡薄膜自身用来保护光伏模块的辐射聚集表面。为了制造此类超阻挡薄膜，采用例如原子层沉积之类的方法将透明材料(例如，氧化铝Al2O3)沉积在聚合物膜基质的两个表面上。将氧化铝Al2O3原子层沉积在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上的气态沉积温度介于约80至120摄氏度的范围。
工业薄膜辊基质F(即，能够被用于制造光伏模块的工业规模方法)应当具有大约十至二百米(10至200m)或更大的最小长度。优选地，所述薄膜F的厚度介于约0.002英寸至约0.010英寸(约0.05至约0.25毫米)范围内，并且更优选地大约0.005英寸(0.13毫米)。用于此类用途的薄膜基质可具有介于至少三百毫米(300mm)至约一千六百五十毫米(1650mm)范围内的预定标称宽度尺寸W(即，室温下的宽度尺寸)。也应当理解，由于沉积过程期间的热效应的缘故，基质F的宽度尺寸可增加大约0.4至0.6％。
如图1和图3图解所提出的以及如本文将要表述的那样，暗盒100的结构特征的尺寸被设置成并且被布置成使得当薄膜基质F由暗盒100沿边支撑时，薄膜F的螺旋卷绕卷的相邻圈T限定气态蒸气能够通过其传播的敞开的(没有障碍的)流体传导通道C。此类无阻挡的通道对于确保涂层被沉积在薄膜的两个表面上而不形成间断是非常重要的。
同样重要的是在加载薄膜以及将所述薄膜从暗盒中卸载时，防止在薄膜和/或涂层上产生的弯曲、表面磨蚀和/或强加可导致折皱或裂纹的其它力。此类磨蚀、折痕或裂纹(甚至纳米尺寸的裂纹)可损害由气相沉积方法沉积的超阻挡膜的保护效果。因此也选择了根据本发明的暗盒100的结构特征的尺寸和排列。
如图1图解所示，用于气体气相沉积设备的插件10包括具有处理流体入口14和处理流体出口16的压力容器12。可供插件10使用的一种适用的原子层沉积设备是购自Planar Systems Inc.(Hillsboro，Oregon)的被称作“Planar 400”或“Planar 800”的设备。
分流导向器18被连接到工艺流体入口14。分流导向器18用来引导并均匀地分配层流的气态流体朝向暗盒100的第一端板106-1，如流动箭头26指示的那样。分流导向器18接触贴靠端板106-1的外表面或位于其预定的近距离之内。
汇流导向器28可设置在插件10中而与设置在暗盒100的另一端处的端板106-2相邻。汇流导向器28用来将源于端板106-2的蒸气传导至排气口16，如流动箭头30指示的那样。优选地，汇流导向器28接触抵靠端板106-2的外表面或者位于预定的近距离之内。
在所示出的实施方案中，分流导向器18包括任选的扩散板22，其从表面被接合成抵靠端板106-1或在其近距离之内。扩散板22被显示在图2的正面图中并包括以螺旋构型布置的多个开口22P。所述板可由具有类似于氧化铝的热膨胀系数的材料例如铝或钛制造。
图3示出了完全在薄膜暗盒100的截面中的侧正视图。暗盒100包括中心轴102，在所述中心轴上安装了第一端板106-1和第二端板106-2。
在所示出的实施方案中，每个端板106-1、106-2是大致圆形的构件，其包括中心毂106H，从其辐射多个角度间隔的轮辐106S。轮辐102S的径向外端可由外轮辋106M相连接。轴102延伸穿过每个轮毂106H上的开口。一旦被定位后，轮毂106H即被便利地固定到轴102，如通过粘合剂或扣件108。优选地，每个端板106-1、106-2的位置沿轴102是可选择调整的。
轴102是细长的中空构件，具有在其上的第一端和第二端102A、102B和延伸穿过其的基准轴线102R。尽管可采用能够抵抗加工温度的任何其它合适的刚性金属或聚合材料，但是轴102优选地由铝或钛加工而成。轴102的表面由沿轴长度延伸预定距离102D的缝槽102S中断。缝槽102S平行于基准轴线102R。
轮辋106M和每个轮辐106S在其上具有各自的外表面106EM和106ES以及各自的内表面106IM和106IS。轮辋106M的外表面106EM充当便利表面，分流导向器18和汇流导向器(如果提供)可接触抵靠所述便利表面。
每个端板上轮辋和轮辐的内表面106IM和106IS相对彼此面对设置。在所示出的实施方案中，每个端板106-1、106-2的内表面106IM、106IS位于相应的基准平面112-1、112-2上。每个端板106-1、106-2具有安装到轮辐106S的至少内表面106IS上的螺旋脊106R。轮辋106M的内表面106IM可根据具体情况从基准表面112-1、112-2偏移，只要轮辋的表面106IM不向内延伸超出轮辋的末端106R。基准平面112-1、112-2被定向成基本上垂直于轴102的轴线102R。
对于固定在轴102上期望的位置处的端板106-1、106-2，在面对的基准平面112-1、112-2之间限定预定的轴向轮辐间的间距114。一旦暗盒被构造成能够表现出端板间期望的预定轮辐间的间距114，则轮毂和轴应当被固定成使得轮辐间的间距114在端板的周界周围改变不超过四分之一至三毫米(0.25-3mm)。
轴102的外径应当径向地等于端板106-1、106-2的轮毂106H的外径，以便轮毂和轴在端板之间呈现径向均匀的表面。为此，在所示出实施方案中的轴102具有在面对的基准平面112-1、112-2之间设置在轴102上的套管110。套管100具有与轮毂106H的外径相同的外径。套管110提供了与轴102上的缝槽102S对准的缝槽。
如前所述，每个端板106-1、106-2具有安装到轮辐106S的至少内表面106IS上的螺旋脊106R。脊的一部分也可被安装到轮辋106M的内表面106IM每个端板106-1、106-2上的螺旋脊106R具有预定数目的均匀地间隔开的圈，所述圈具有预定的节距尺寸116。节距尺寸116在相对于轴102的线102R的径向上在端板上的给定角位置处进行测量。例如，节距尺寸116可在螺旋脊的相邻圈的中心之间获取。
在螺旋脊106R的相邻圈之间的敞开间距118限定每个端板106-1、106-2上的连续的螺旋凹槽106G。所述凹槽106G具有第一外端106F和第二内端106N(图4)。端板上的螺旋凹槽106G被布置成使得每个相应的凹槽的第一末端和第二末端106F、106N轴向对齐。
每个脊106R具有在包括轴的轴线的径向平面上的横截面构型。一般来讲，脊106R的横截面构型表现出大致线性的主要边缘，如图5、图7A、图7B可能最佳示出的。每个端板上的脊106R具有预定的宽度尺寸106W和预定的平均厚度尺寸106T。宽度尺寸106W从其上安装了脊106R的轮辐106S的内表面106IS(即，从基准平面112-1、112-2)到脊的自由端进行测量并且在平行于轴的轴线的方向上获得。预定的最小厚度尺寸106在相对于轴102的轴线的径向上进行测量。平均厚度尺寸是在横跨脊的宽度的预定若干点处获得的厚度尺寸的平均值。根据本发明，所述脊具有至少2∶1的宽度与平均厚度纵横比。
在图3至6中所示的实施方案中，每个脊106R具有大致矩形的横截面构型。大致矩形，它是指脊的横截面构型的主要边缘沿基本上整个宽度基本上相互平行并且脊的厚度尺寸106T在脊的基本上整个宽度上是基本上均匀的。如果需要的话，脊的自由端可具有倒圆边缘。
图7A中显示了具有大致矩形横截面的脊的一个改进的实施方案。此类改进的脊包括设置在其自由端处的扰流器106P。本文详细地讨论了扰流器106P的作用。
根据本发明的脊也可被构造成表现出大致楔形的横截面构型106D。联系图7B，示出并讨论了脊的此类可供选择构型的实施方案。
如上所述，根据本发明，暗盒100的各种结构特征的尺寸设定成并被布置成表现出在下列范围内的尺寸。
轮辐间的间距114与由暗盒承载的薄膜基质的标称宽度尺寸至少一样大。因此，一般来讲，根据本发明的暗盒具有至少约三百毫米(300mm)的轮辐间的间距114。
此外，轮辐间的间距114也大于薄膜基质F在气态沉积温度下表现出的宽度尺寸，这样当基质F被接纳在暗盒中时，在基质F的边缘和轮辐的内表面之间限定了净距离106C(图3)。
每个端板上的脊106R的宽度尺寸106W也是重要的。如下面的表1所示，根据本发明，宽度尺寸106W应当介于轮辐间的间距的约0.5％至约2.0％的范围内。
表1
Figure BPA00001546529100081
可从图5和图6理解构型具有以上定义范围内的脊宽106W和轮辐间的间距114的效果。
如图6所示，暗盒具有宽度尺寸106W处于规定范围内的脊106R确保了当被接纳在螺旋凹槽106G中时，具有给定硬度的薄膜基质F将被沿边缘支撑并且不下垂或妨碍在薄膜F的邻圈T之间所定义的流体传导槽C。具有薄膜宽度大于约500mm的薄膜辊的自由外端可能需要由轴向延伸的刚性元件V所提供的支撑(图3)。
由于加工薄膜期间在加工温度下热膨胀对薄膜宽度尺寸的任何放大调整间隙距离106C。给薄膜提供沿边支撑也最小化薄膜被操纵者接触的可能性，所述接触可能在薄膜表面上留下有害的有机物。薄膜的沿边支撑可对于薄膜的损害/碎屑和成品率损失最小化。
蒸气通过根据本发明的暗盒100的流动路径最佳地示于图5中。人们注意到，由于薄膜F的硬度，有可能薄膜的边缘在薄膜的整个全长可能不与脊的相同表面相接触。因此，如图5所示，薄膜F的边缘可接触或是脊的径向内表面或径向外表面，或者可居于脊的相邻圈之间的空隙中。
目前，气体气相沉积设备依赖扩散机构来传输气态流体与进行涂覆的表面接触。然而，扩散基加工要求相当长的周期时间在薄膜上涂覆一层。能够使用本发明的插件10来减少涂布周期时间。
如关于图1所述，插件10包括具有扩散板22的分流导向器18，扩散板22被设置成面接触抵靠端板106-1或者在其近距离内。如图5中的流动箭头所示，分流导向器18的存在用来引导和均匀地分配气态流体的层流26流向扩散板22上的通路22P。当工艺气体冲出所述板并进入到扩散板22和脊106R之间存在的空间(由轮辐的轴向尺寸所规定)中时，工艺气体的层流被加速，因为它被迫通过通路22P并且过渡到湍流。从层流到湍流的转换用流体箭头27的扇形阵列来指示。气体的这种湍流27被引导通过限定端板106-1上的螺旋凹槽的隔开的开口118流向薄膜F的相邻圈之间所形成的流动通道C。通过按与端板106-1接触关系来设置板22(或者在其近距离内)而使气体渗透达到最小化。
因此，当分流导向器18与扩散板22联合使用时，所述气体流进脊之间的空间118并流进具有径向以及轴向流动分量的通道C中，如流动箭头28所示。流进流动通道C中的径向分量需要使气体中承载的前体开始与基质直接接触。因为当前体冲击基质时只很少百分比的前体气体实际上吸收到基质，流动的径向分量是必须的以增大吸收的机会，因此使通过通道C的流动更有效率并且减小整体周期时间以便超阻挡层合适地生长。人们注意到，单独层流将引起大部分前体行进流动通道的长度而不是显著冲击在基质上，从而降低整体涂布效率。
如果在端板106-1上利用如图7A或7B所示的改进的脊构型，则可省略扩散板22。当如这些附图所示的那样来成形脊106R时，来自流动导向器18的层流在它进入通道C时被转换成湍流。所述转换或是受扰流器106P(图7A)或是受脊的楔形106D(图7B)的影响。
处于规定范围内的轮辐间的间距114还使薄膜能够被插进凹槽中而不会过度弯曲所述薄膜表面。这示于图6中。这意味着当将它加载到暗盒中时在薄膜上形成折皱或裂纹的危险或者当将所述薄膜从暗盒中卸载时基质上的涂层将破裂的危险都被最小化。
总而言之，通过确定根据本发明的暗盒的尺寸，轮辐间的间距114和脊宽106W二者均足够宽以在它在工艺温度的整个温度范围膨胀时沿边支撑薄膜而不下垂，还足够窄以在将薄膜插进和移出暗盒时使薄膜压迫最小，从而减少折皱或开裂。
按照薄膜辊能够被支撑的长度，暗盒的容量因而通过脊106R的节距尺寸和厚度尺寸进行控制。脊尽可能地薄以允许最大气态流体流和最大加载薄膜长度而且还足够强壮以便在加载或卸载时不折断。
表2中列表显示了脊节距和薄膜长度之间的关系。
表2
Figure BPA00001546529100101
脊节距与轮辐间的间距的关系示于表3中。一般来讲，每个螺旋脊的节距小于轮辐间的间距的约1.2％，并且更具体地讲小于轮辐间的间距的约0.5％。每个端板上脊106R的尺寸106T小于节距的约百分之五十。当轮辐间的间距增大至适应较宽的薄膜时，脊的节距并因此通道C的径向尺寸应当按比例地被增大以保持通道C的相同流动阻力。
表3
Figure BPA00001546529100111
如所讨论的那样，当薄膜辊F被螺旋卷绕在暗盒100上时，薄膜的相邻圈之间的间距协同限定在端板间轴向延伸过暗盒的气流通道C。如在图4和5中最佳地所见，每个螺旋凹槽106G暴露在每个端板上角度相邻的轮辐106S之间的各部分限定多个开口118以便气态流体流入和流出气流通道C。轮辐106S的角度大小被选择使得凹槽的暴露部分的面积范围(即，开口118的总面积)为端板的预定面积的至少百分之五十。
暗盒100可用高温聚合材料例如聚碳酸酯、液态晶体、聚酰亚胺、乙缩醛共聚物、尼龙6、聚丙烯和聚醚酮来制造。暗盒也可由金属或陶瓷加工而成。
薄膜和暗盒间的刮擦可导致在暗盒内产生碎屑。碎屑可由薄膜的磨蚀和/或暗盒材料的磨蚀而产生。
这种碎屑可使要在薄膜上成形的涂层性质劣化。为了最小化此类刮擦和碎屑的生成，在每个端板上至少螺旋脊106R被涂覆有合适的陶瓷或其它保护性材料的硬耐磨蚀层120。涂层120的厚度介于约100至约2000埃的范围内。
可采用原子层沉积方法来施用涂层材料例如Al2O3、TiO2、ZrO2、HfO2和SiO2。可通过化学气相沉积方法来施用SiN或SiC涂层。如果所述涂层是氧化铝，则涂层厚度介于约100至约1000埃的范围内。
所述涂层具有小于约五十微米(50微米)的预定表面粗糙度以及大于30肖氏硬度D的硬度。在优选的情况下，在整个端板的表面上提供所述涂层。
-o-0-o-
另一方面，本发明涉及用于制造根据本发明的暗盒的端板(例如，端板106-1、106-2)的方法，所述暗盒能够在80摄氏度或更高的温度下在暴露于气态流体期间支撑一段薄膜。端板和由两个端板制成的暗盒在用于将无机涂层原子层沉积在聚合物薄膜上的方法中非常有用。
如上所述，端板包括中心毂106H、外轮辋106M和脊106R。中心毂106H和外轮辋106R由间隔开的轮辐106S相连接。脊呈从中心毂延伸到外轮辋的螺旋形式。所述脊贴靠隔开轮辐的内表面而安装并具有靠近外轮辋的螺旋末端。
端板由聚合材料例如聚碳酸酯、液态晶体、聚酰亚胺、乙缩醛共聚物、尼龙6、聚丙烯和聚醚酮制成。由于可用于端板的涂布方法在80摄氏度或更高的温度下运行，因此聚合物应当适合于在这些温度下使用。所选择的聚合物应当具有在80摄氏度以上在低压下的热变形温度。
用于制造端板的方法示意性地示出于图8A中。该方法中的第一步骤是成形未涂布的端板。例如，源于成形设备203的长丝202被沉积到基板201上以开始构建端板。所述端板可通过已知技术例如快速成型、粉末烧结、注塑或激光聚合来成形。在快速成型中，成型机读取来自CAD制图的数据并铺设连续的液体、粉末、长丝或片材料层以构建例如端板之类的物体。在粉末烧结中，粉末被注射进模具中并通过加热强化。在注塑中，熔融聚合物被注射进模具中。在激光聚合中，将激光束按某一图案进行辐照以从蒸气沉积聚合物。例如，可使用作为Stratasys“Vantage”型FDM的购自Stratasys，Inc.(Eden Prairie，MN)的熔融沉积建模设备。
在如图8A所示的任选的第二步骤中，将端板热处理以降低残余应力。在附图中，端板106-1、106-2位于炉子204中。可采用工业标准的(Blue-M)对流炉。
合适的热处理温度高于无机涂层沉积方法的温度至少二十度，端板可在所述无机涂层沉积方法中使用。例如，用来形成超阻挡层的原子层沉积方法在最低80摄氏度下使用。因此，用于此类端板的热处理温度将是最低100摄氏度。
所述方法中的下一步骤是用例如氧化铝、氮化硅、TiO2、ZrO2、HfO2和SiO2之类的无机涂层来涂布聚合物端板。如果所述涂层是氧化铝，则涂层厚度介于约100至约1000埃的范围内。
这示意性地示于图8A中。端板106-1、106-2被放置在涂布设备205中。该涂层用来使聚合物端板的表面光滑和硬化，以便当将一段薄膜加载到暗盒中或从暗盒卸载时不因端板的磨损而产生碎屑。无机涂层的表面粗糙度应当小于约五十微米(50微米)并且无机涂层的硬度在肖氏硬度D标度上应当大于30。碎屑可在施用到暗盒中的薄膜的涂层上造成缺陷。涂布系统205可实现用于将无机涂层沉积在端板上的已知技术例如化学气相沉积、物理气相沉积或等离子体沉积。氧化铝涂层的厚度可为100至2000埃，优选100至1000埃。所述涂层可采用Planar P-400A原子层沉积平台来沉积。
本发明的另一方面是制造用于在暴露于具有80摄氏度或更高的温度的气态流体期间支撑一段薄膜的暗盒(例如，暗盒100)的方法。暗盒100包括两个端板，它们各自如在上述方法中进行制造。制造暗盒的方法还包括以下步骤：如图8B所示靠近中心轴102的每个末端102A、102B安装每个端板106-1、106-2。中心轴102也可用金属或者与端板相同的聚合物进行加工。端板的中心毂上的孔洞的尺寸可设定成与中心毂的直径紧密配合。端板如图8B所示靠近中心轴的末端进行安装。
图8B中所示的制造暗盒的方法中的下一个步骤是使脊106R的螺旋形末端对齐。两个端板的凹槽的螺旋形末端106F应当相对于中心轴被设置在相同的轴向位置处。这对于适应将薄膜加载到脊的螺旋里面的空间中以及从所述空间中卸载很有必要。端板中的一个绕着轴进行转动直到螺旋末端被对齐为止。在使脊的螺旋形末端对齐之后，端板可被扣件108(例如，固定螺钉)或粘合剂固定到中心轴上。中心轴可被开槽固定薄膜的末端以有利于将薄膜加载到暗盒中。中心轴上缝槽的尺寸可介于约一百至约一千五百五十毫米(100至1550mm)的范围内。
-o-0-o-
本发明的另一方面是加载用于气相沉积方法的薄膜暗盒100的设备和方法。所述设备示于图9A、9B和9C中。
所述设备包括用于在如上所述的气体气相沉积工艺期间支撑一段薄膜F的未负载暗盒100。未负载暗盒100自身包括具有轴线102R的中心轴102。所述轴包括轴向延伸的缝槽102S。未负载暗盒100也包括安装到轴102的第一端板和第二端板106-1、106-2。每个端板106-1、106-2具有螺旋凹槽106G。每个端板上的螺旋凹槽106G被轴向对齐。端板106-1、106-2被间隔开预定的轮辐间的间距114。暗盒被安装在暗盒安装支架301中，其允许暗盒绕着中心轴的轴线102R自由转动。暗盒安装支架301可进行调节以便横向对齐。用于横向对齐调节的技术实例可为在轴102上插入垫圈或o形环。横向对齐相对于基准平面306移动未负载暗盒端板的边缘。供料辊303和暗盒的轴102的中心点应当在垂直于两条轴线并通过两个中心点的基准平面306上在约3毫米内被对齐。所述设备也包括供料辊安装支架302，支撑薄膜303的供料辊。供料辊303具有轴线304。供料辊304的轴线与未负载暗盒102R的轴线被间隔预定距离。供料辊304和未负载暗盒102R的轴线之间的距离根据待涂覆的薄膜F的宽度进行选择。供料辊303和未负载暗盒100的轴线之间的距离应当介于薄膜F的宽度的约0.25和3倍之间。
暗盒安装支架301和供料辊安装支架302二者具有轴线。这些轴线应当是平行的，在轨道(x方向)和水平(z向)上精度达到0.5度。在轴线304、305的轨道方向上的可能不重合示于图9B中。在轴线304、308的水平方向上的可能不重合示于图9C中。安装支架可包括机械机构以调节轴线的平行度。
调节轴线平行度的机械机构的实例包括校平螺纹、定位螺栓和垫片。
如果需要的话，支架301、302自身可被安装到基板300上。
薄膜F取自供料辊303的顶部并在底部进入未负载暗盒100，如图9A所示。薄膜的前缘是锥形的并插进未负载暗盒100的轴102的缝槽102S中。
张紧装置307连接到薄膜的供料辊303。在薄膜装进暗盒期间，薄膜F被张紧使得供料薄膜的边缘保持固定在两个端板上的螺旋凹槽内而不会在薄膜被卷绕到暗盒上时在薄膜的表面上产生折痕。张紧装置的实例包括普朗尼制动器、气压制动器、磁粉离合器、线闸和鼓式制动器。也可采用动态张紧。张紧装置307必须能够在约0.02至0.36牛顿/毫米的薄膜宽度的范围内张紧薄膜F。
本发明还涉及加载用于气体气相沉积方法的薄膜暗盒的方法。为了消除薄膜F的刮擦，不能采用使用接触薄膜的卷轴的传统薄膜对齐技术和张紧技术。此外，这种方法在平行度的校准和可容许的偏距上要求比传统纤维网处理方法更严格的规范。这两种要求必须得到满足以便避免刮擦或折皱薄膜F。
所述方法中的第一步骤是将薄膜的供料辊303安装在第一安装支架302上。薄膜的供料辊303具有锥形的自由端。供料辊具有轴线304以及垂直于轴线304的并通过供料辊的中心点的基准平面306。
所述方法中的下一个步骤是将未负载薄膜暗盒100安装在与第一安装支架间隔开预定距离309的第二安装支架上。未负载薄膜暗盒具有轴线102R和垂直于所述轴线并通过未负载暗盒的中心点的中心基准平面306。未负载暗盒包括具有轴向延伸的缝槽102S的中心轴102。未负载的暗盒也包括安装到轴102的第一106-1端板和第二106-2端板。每个端板具有螺旋凹槽102G。每个端板上的螺旋凹槽102G被轴向对齐。端板被间隔开预定的轮辐间的间距114。在图9A和9B中可见到安装好的供料辊和安装好的暗盒。
所述方法中的第三步骤是将薄膜F的锥形自由端插进未负载暗盒100的中心轴102上的缝槽102R中。薄膜F应当遵循从供料辊303的顶部到暗盒100的底部的路径，如图9A所示。从薄膜的自由端到薄膜的非锥形(即，全宽)部分的锥形的长度应当是十五至二十厘米。非锥形的边缘和锥形边缘间的角度应当介于十五至三十度范围内。
所述方法中的第四步骤是对齐每个辊上的中心基准平面306(图9B中所示)，精度在预定许可偏距之内。许可偏距是在垂直于供料辊轴线304并通过供料辊303的中心点和垂直于未负载的暗盒轴线102R并通过暗盒轴102的中心点的平面间的距离。预定的许可偏距为约三毫米。这种对齐可通过在供料辊安装支架302和供料辊303以及暗盒安装支架301和未负载暗盒100之间插进垫圈、o形环或垫片来实现。
所述方法中的第五步骤是将供料辊的轴线和未负载暗盒的轴线相对于彼此对齐，在轨道(x方向)和水平(z方向)两个方向上的平行度在0.5度之内。对齐示于图9B和9C中。这种对齐可通过调节与安装支架相关联的校平螺纹、定位螺栓或垫片来实现。
所述方法中的第六步骤是将预定张力作用到薄膜上。所述张力通过位于供料辊303上的张紧装置307来给予。张紧装置307的实例包括普兰尼制动器、磁粉离合器、线闸和鼓式制动器。也可采用动态张紧。所述薄膜F被张紧介于约0.02至0.36牛顿/毫米的薄膜宽度的范围内。
所述方法中的第七步骤是相对于供料辊303旋转未负载暗盒100，将薄膜拉进两个端板106-1、106-2上的螺旋凹槽102G中而不在薄膜F的表面上产生折皱或刮擦。未负载暗盒可手动进行旋转，只要不触摸薄膜F。
对于大于约500毫米的薄膜宽度，在现在加载到暗盒中薄膜的外端周围插入轴向延伸的刚性元件V(在图3中)。在处理和涂布沉积期间，这个刚性元件最小化薄膜F从暗盒中的退绕。
-o-0-o-
本发明的另一方面是用于从气体气相沉积方法来卸载薄膜暗盒并且将它与保护性薄膜层压以最小化超阻挡涂层的刮擦的设备和方法。为了消除薄膜F的刮擦，不能采用使用接触薄膜的卷轴的传统薄膜对齐技术和张紧技术。为了保护涂覆的薄膜直到层压为止，需要避免在薄膜的一个表面上接触薄膜超阻挡涂层U的设备。所述设备示于图10中。
未负载设备包括承载来自气体气相沉积方法的负载暗盒100的暗盒安装支架401。负载暗盒100包括具有轴向延伸的缝槽102S的中心轴102。负载暗盒100还包括安装到轴102上的第一106-1端板和第二106-2端板。在每个端板中具有螺旋凹槽102G。每个端板上的螺旋凹槽102G被轴向对齐。端板被间隔开预定的轮辐间的间距114。涂覆的薄膜F由螺旋凹槽102G支撑。所述薄膜具有自由外端。负载暗盒还包括具有轴线102R的中心轴102。
未负载设备还包括连接到负载暗盒100的张紧装置制动器402。所述张紧装置是主动张紧装置例如磁粉制动器、气压制动器或摩擦制动器。张紧装置包括负载传感器412。具有制动器和负载传感器的此类集成张紧装置可从Dover Flexo Electronics(Rochester，NH)获得。所述薄膜应当被张紧至介于0.175至0.50牛顿/毫米之间。
未负载设备还包括支撑保护性薄膜辊404的安装支架403。保护性薄膜具有自由端。保护性薄膜可为任何聚合物，其随后可在室温或以上的温度下使用粘合剂进行层压。对于用作光伏模块中的阻挡层，含氟聚合物保护性薄膜例如FEP、ETFE和PFA是期望的。含氟聚合物保护性薄膜必须进行电晕处理(Enercon Surface Treatment Inc，Germantown，WI)以进行层压。
未负载设备还包括涂覆的薄膜F和保护性薄膜405的自由端被插进到其中的压料辊406，以便它们形成层压体407。压料辊406应当在室温下或更高的温度下进行操作。压料辊上的载荷应当大于0.10牛顿/毫米的薄膜宽度。应当运行压料辊和张紧装置以最小化层压体的卷曲。
未负载设备还包括收卷辊408以收集来自压料辊的层压体。
收卷辊408连接到收卷辊张力控制装置409。如可从MagPowr Inc.(Oklahoma City，OK)获得的那样，收卷张力控制装置可由负载传感器的控制。层压体407上的张力应当大于0.10牛顿/毫米的薄膜宽度。
未负载设备还包括粘合剂涂布机410以将粘合剂施用到位于保护性薄膜辊404和压料辊406之间的保护性薄膜404上。粘合剂涂布机可为缝口喷注涂布机、凹版式涂布机或反转凹版式涂布机。涂布机应当适合于对于给定施用所选择的粘合剂。对于层压到涂布有氧化铝的PET基质的单侧电晕处理的FEP保护性薄膜，使用以商标Duro-Tak购自national Starch(Bridgewater，NJ)的粘合剂。缝口喷注涂布机购自Egan Film and CoatingSystems & Blow Molding Systems(Somerville，New Jersey)。粘合剂涂布机也可将固体粘合剂施用到保护性薄膜。
未负载设备还包括任选的干燥机411以干燥位于粘合剂涂布机和层压机之间的粘合剂。干燥参数取决于所选择的粘合剂。
本发明也涉及卸载用于气体气相沉积方法的薄膜暗盒100并将其层压到保护性薄膜的方法。方法说明参见图10。薄膜上的灰尘或碎屑污染这种方法。所述方法应当在洁净室环境中实施或者在层压步骤前应当提供清洁机。该方法中的辊应当如上所述地进行对齐，这样加载方法包括在轨道(x)方向和水平(z)方向的平行度和在暗盒压料辊和其间的所有辊之间的横向对齐。
所述方法中的第一步骤是提供保持涂覆的薄膜F的负载暗盒100。负载暗盒100包括具有轴向延伸的缝槽102S的中心轴102以及安装到轴102上的第一端板106-1和第二端板106-2。在每个端板中具有螺旋凹槽102G。每个端板上的螺旋凹槽102G被轴向对齐。端板106-1、106-2被间隔开预定的轮辐间的间距114。涂覆薄膜F由螺旋凹槽102G支撑并具有自由端。可将牺牲前导接合到涂覆的薄膜的自由端以建立运行设置。
所述方法中的下一个步骤是提供保护性薄膜404卷。保护性薄膜404可为可在室温或以上的温度下交咬层压的任何聚合物。对于用作光伏模块中的阻挡层，含氟聚合物保护性薄膜例如FEP、ETFE和PFA是期望的。含氟聚合物保护性薄膜必须进行电晕处理(Enercon Surface Treatment Inc，Germantown，WI)以进行层压。
所述方法中的第三步骤是将粘合剂施用到保护性薄膜以形成涂覆的保护性薄膜。粘合剂用粘合剂涂布机410来涂覆。粘合剂涂布机410可为缝口喷注涂布机、凹版式涂布机和反转凹版式涂布机。涂布机410应当适合于对于给定施用所选择的粘合剂。对于层压到涂覆有氧化铝的PET基质上的单侧电晕处理的FEP保护性薄膜，联合使用了durotac 80-1194(NationalStarch，Bridgewater，NJ)粘合剂与购自Egan Film and Coating Systems的缝口喷注涂布机。
特别是对于含氟聚合物而言，在例如粘合剂中存在易燃溶剂的情形中应当使用静电消除器。
在第四步骤中，在干燥机411中干燥粘合剂。干燥温度应当在约60摄氏度以上。干燥条件随所选择的粘合剂而改变。
所述方法中的第五步骤是层压涂覆的薄膜和涂覆的保护性薄膜以形成层压体407。这通过将涂覆有粘合剂的保护性薄膜和涂覆薄膜喂入压料辊406中来进行。压料辊406应当在室温或更高的温度下进行操作。压料辊406上的载荷应当大于0.10牛顿/毫米的薄膜宽度。对于所选择的给定材料，应当运行压料辊406(温度和压力)和张紧装置412来最小化层压体的卷曲。层压体的卷曲取决于粘合剂、薄膜基质特性、保护性薄膜特性、温度、压力和薄膜张力。本领域的普通技术人员可确定所选择的材料的最佳工艺参数。
在第六步骤中，在收卷辊408上收集层压体。收卷辊408由收卷辊张力控制装置409来控制。当可从MagPowr Inc.(Oklahoma City，OK)获得时，收卷张力控制装置409可由负载传感器来控制。层压体407中的张力应当大于0.12牛顿/毫米的薄膜宽度。施加到层压体上的张力存在上限；当达到该上限时，薄膜基质上的无机涂层破裂。这个极限取决于无机涂层材料及其厚度。
实施例
下面的实施例示出了在原子层沉积过程期间使用根据本发明的暗盒承载薄膜基质的效果。
实施例1
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，未涂覆的塑料薄膜，0.005英寸厚，得自DuPont Teijin Films(Hopewell，VA)，如图3-6所示在内径为约62mm以及外径为约200mm的螺旋形暗盒上进行手动加载。具有螺旋凹槽的端板、由聚碳酸酯加工的暗盒具有介于螺旋凹槽之间的4.0mm的节距以及暗盒的宽度为约350mm。螺旋脊的各圈之间的间距(即，限定凹槽的径向宽度的间距118(图3))是2.5mm。脊厚度为1.5毫米以及脊宽度为6.5毫米。未涂覆的PET完全卷绕在具有4mm节距的暗盒上的长度为约7米。这个暗盒与PET薄膜被加载到反应器(Planar P400A)中以用于通过原子层沉积(ALD)将Al2O3阻挡层的薄膜涂层沉积在PET的两侧上。在ALD沉积之前，将ALD反应器中的温度升高至100℃并在ALD涂布之前保温3小时以去除被PET塑料薄膜吸收的任何残留水分。
对于Al2O3的ALD沉积而言，反应器被保持在100℃。用于Al2O3的ALD沉积的反应物和前体是三甲基铝蒸气和水蒸气。这些前体按顺序地被引入到ALD反应器中，反应器用氮气进行连续吹扫并用机械泵泵吸到约1托的本体压力(没有反应物或前体)。将氮气用作反应物的载体并且也用作吹扫气体。更具体地讲，PET基质用被氮气承载的水蒸气注入4秒，然后用流动氮气吹扫反应器20秒。基质接着用被氮气承载的三甲基铝蒸气注入4秒，随后用流动氮气吹扫20秒。这种反应序列在PET基质的两侧上产生一层Al2O3。所述反应序列被重复200次，其形成了Al2O3阻挡层，其在7米长的PET基质的两侧上的厚度通过椭圆光度法被确定为大约29nm厚。
为了评价水蒸气通过在暗盒上涂覆的ALD涂覆的Al2O3薄膜的渗透性，所述薄膜被展开并且从7米长的PET的中心裁切2个试样(约100mm×100mm)。此外，靠近暗盒的外部或较大的直径部分进行涂覆处裁切2个试样(约100mm×100mm)。所有四个试样的水蒸气传输速率(WVTR)在商业仪器(MOCON Aquatran-1，Minneapolis，MN)中进行测量。这种仪器具有5×10-4g-H2O/m2-天的WVTR灵敏度。所测试的所有四个试样均处在这个极限之下。即，它们的WVTR均小于5×10-4g-H2O/m2-天。这与在整个4mm节距暗盒上Al2O3涂层均匀和高质量相一致。
实施例2
用在螺旋凹槽间具有2mm节距的暗盒重复实施例1中所述的实验。脊厚度为1.0毫米以及脊宽度为6.5毫米。即，加载在这种暗盒上的未涂覆的PET为350mm宽×约14m长。(即，限定凹槽的径向宽度的间距118(图3)是1.0mm)。将具有未涂覆的PET的2mm螺旋装加载到ALD反应器中并在ALD反应器中在100℃下对其进行加热以移除被PET吸收的残余水蒸气，接着将Al2O3在100℃下用ALD方法沉积到PET的两侧上。ALD沉积方法包括用被氮气承载的水蒸气注入8秒，随后用流动氮气吹扫反应器50秒。在2mm节距暗盒上的PET基质接着用被氮气承载的三甲基铝注入8秒，随后在流动氮气中吹扫50秒。这种反应序列在PET基质的两侧上产生一层Al2O3。所述反应序列被重复200次，其形成Al2O3阻挡层，其在14米长的PET基质的两侧上的厚度通过椭圆光度法被确定为约30nm厚。
在将它从暗盒展开之后，对于ALD涂覆的PET上的四个试样测量水蒸气传输速率(WVTR)。两个试样从展开的PET的中间进行测量以及两个试样在靠近螺旋的外径的位置处取自所涂覆的PET。所有四个测量值均在5×10- 4g-H2O/m2-天的MOCON Aquatran-1仪器的灵敏度之下。即，它们的WVTR均小于5×10-4g-H2O/m2-天。这与在整个2mm节距暗盒上Al2O3的涂层均匀和高质量相一致。
这些实施例证明，利用在气相沉积设备(全部如根据本发明所述)中加载的和处理的暗盒产生具有小于5×10-4g-H2O/m2-天的水蒸气传输速率的优异阻挡膜。
具有如上文所述的本发明的教导的有益效果，本领域的技术人员可做出其许多的修改形式。此类修改形式旨在被理解为处在由所附权利要求限定的本发明的设想范围内。

Claims (4)

1.卸载用于气体气相沉积方法的薄膜暗盒的设备，所述设备包括：
支撑用于气体气相沉积方法的负载暗盒的暗盒安装支架，所述负载暗盒具有沿边缘支撑的、螺旋卷绕包裹的涂覆的薄膜，所述薄膜具有自由端；
连接到所述暗盒的张紧装置；
用于保护性薄膜辊的安装支架，所述保护性薄膜具有自由端；
能够接纳所述涂覆的薄膜和所述保护性薄膜的自由端从而形成层压体的压料辊；
用于收集来自所述压料辊的层压体的收卷辊；和
能够将粘合剂施用到所述保护性薄膜的粘合剂涂布机，所述涂布机位于所述保护性薄膜辊和所述压料辊之间。
2.权利要求1的设备，其中所述粘合剂涂布机将液体粘合剂施用到所述保护性薄膜，所述设备还包括：
干燥机，所述干燥机位于所述粘合剂涂布机和所述层压机之间以干燥所述液体粘合剂。
3.权利要求1的设备，其中所述粘合剂涂布机将固体粘合剂施用到所述保护性薄膜。
4.卸载用于气体气相沉积方法的薄膜暗盒的方法，所述方法包括以下步骤：
提供保持涂覆的薄膜的负载暗盒，所述负载暗盒包括：
具有轴向延伸缝槽的中心轴，所述轴向延伸缝槽在所述中心轴中形成，
安装到所述轴的第一端板和第二端板，在每个端板中具有螺旋凹槽，每个端板中的所述螺旋凹槽被轴向对齐，
所述端板被间隔开预定的轮辐之间的间距
并且涂覆的薄膜由所述螺旋凹槽支撑，所述薄膜具有自由端；
提供保护性薄膜辊；
将粘合剂施用到所述保护性薄膜以形成涂覆的保护性薄膜；
任选地，干燥所述涂覆的保护性薄膜；
层压所述涂覆的薄膜和所述涂覆的保护性薄膜以形成层压体；以及
在收卷辊上收集层压体。
CN2010800490867A 2009-08-31 2010-08-31 卸载用于气体气相沉积的薄膜暗盒的设备和方法 Pending CN102597314A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/550,856 US20110048639A1 (en) 2009-08-31 2009-08-31 Apparatus and method for unloading a film cassette for gaseous vapor deposition
US12/550856 2009-08-31
PCT/US2010/047237 WO2011026073A2 (en) 2009-08-31 2010-08-31 Apparatus and method for unloading a film cassette for gaseous vapor deposition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102597314A true CN102597314A (zh) 2012-07-18

Family

ID=43598316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010800490867A Pending CN102597314A (zh) 2009-08-31 2010-08-31 卸载用于气体气相沉积的薄膜暗盒的设备和方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20110048639A1 (zh)
JP (1) JP2013503264A (zh)
KR (1) KR20120073250A (zh)
CN (1) CN102597314A (zh)
DE (1) DE112010003505T5 (zh)
WO (1) WO2011026073A2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI671425B (zh) * 2014-08-01 2019-09-11 美商蘭姆研究公司 蒸汽輸送用系統及方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101478151B1 (ko) * 2012-11-29 2014-12-31 주식회사 엔씨디 대면적 원자층 증착 장치
KR101905560B1 (ko) * 2016-03-08 2018-11-21 현대자동차 주식회사 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치 및 방법

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB555485A (en) * 1942-01-20 1943-08-25 Ronald James Hazell Improvements in apparatus for the development and like processing of roll films
US2714571A (en) * 1952-04-08 1955-08-02 Dobeckmun Co Process for bonding a polyethylene film to a fibrous web
GB1378885A (en) * 1971-02-26 1974-12-27 Dean R I R Winding apparatus
US4921556A (en) * 1988-11-17 1990-05-01 Eastman Kodak Company Wrinkle free lamination method for releasably laminated, stretched webs
US4945293A (en) * 1989-09-18 1990-07-31 Integrated Design Corp. Web tension control system
US5014084A (en) * 1990-01-18 1991-05-07 The Mead Corporation Apparatus for forming images on plain paper
US6719236B1 (en) * 1999-09-23 2004-04-13 The Goodyear Tire And Rubber Company Storage spool with coiled liner
US6464813B1 (en) * 2000-10-31 2002-10-15 Adlamco., Inc. Process for coating and laminating film using 100% solids adhesive at room temperature
JP2004161314A (ja) * 2002-11-12 2004-06-10 Konica Minolta Holdings Inc フィルムロール包装体搬送用架台
WO2006094835A1 (en) * 2005-03-11 2006-09-14 Ryco Book Protection Services Limited Method and apparatus for indirectly coating a substrate with a hot flowable viscous adhesive
US20060273219A1 (en) * 2005-06-03 2006-12-07 Eastman Kodak Company Preconditioning method for flexible supports
US7666766B2 (en) * 2005-09-27 2010-02-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Film formation apparatus, method for forming film, and method for manufacturing photoelectric conversion device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI671425B (zh) * 2014-08-01 2019-09-11 美商蘭姆研究公司 蒸汽輸送用系統及方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120073250A (ko) 2012-07-04
US20110048639A1 (en) 2011-03-03
WO2011026073A2 (en) 2011-03-03
DE112010003505T5 (de) 2013-03-14
JP2013503264A (ja) 2013-01-31
WO2011026073A3 (en) 2011-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102597315A (zh) 用于气体气相沉积的负载膜暗盒
CN102482776A (zh) 用于气态气相沉积的薄膜暗盒
US8529700B2 (en) Apparatus for gaseous vapor deposition
JP4964893B2 (ja) 酸化物層でポリマー膜をコーティングするための方法および装置
EP2113310B1 (en) Film depositing apparatus
US20110226405A1 (en) Functional film manufacturing method
CN102597314A (zh) 卸载用于气体气相沉积的薄膜暗盒的设备和方法
US8534591B2 (en) Apparatus and method for loading a film cassette for gaseous vapor deposition
US20090217874A1 (en) Film depositing apparatus
TW202045753A (zh) 循環式磊晶沉積系統
JP2013056513A (ja) 機能性フィルムおよび機能性フィルムの製造方法
JP5723732B2 (ja) 機能性フィルムおよび機能性フィルムの製造方法
US20110047798A1 (en) Method for making a film cassette for gaseous vapor deposition
US20150093894A1 (en) Semiconductor manufacturing apparatus, semiconductor manufacturing method, and process tube
KR102180420B1 (ko) 진공 챔버 내의 가스 분리 통로의 가스 분리 품질을 조사하는 방법, 및 진공 프로세싱 장치
CN103834935A (zh) 加工条形基材的装置和方法
US20240018653A1 (en) Roll-to-roll processing
JP6689642B2 (ja) 薄膜形成装置
JP2019157243A (ja) 成膜方法
JP2016074926A (ja) 機能性フィルムの製造方法及びその製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120718