CN105970181B - 增强型磁控溅射卷绕镀膜设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种增强型磁控溅射卷绕镀膜设备及方法，其设备中，卷绕机构、离子处理机构和镀膜机构设于真空室中；卷绕机构中的水冷鼓组件包括水冷鼓、绝缘动力传动件、同步带、电机、电机座和电极馈入接头，水冷鼓一端设置绝缘动力传动件、绝缘动力传动件通过同步带与电机连接，电机安装于电机座上，电极馈入接头设于绝缘动力传动件的外端，电极馈入接头外接偏压装置的负电位或正电位。其方法是当柔性基材送至水冷鼓处，水冷鼓先外接偏压装置的负电位，通过离子处理机构对柔性基材表面进行轰击处理；然后水冷鼓外接偏压装置的正电位，通过镀膜机构对柔性基材表面进行溅射镀膜。本发明可大幅提升膜层质量，特别是提高膜层的结合力，增强膜层附着力。

Description

增强型磁控溅射卷绕镀膜设备及方法

技术领域

本发明涉及柔性基材镀膜技术领域，特别涉及一种增强型磁控溅射卷绕镀膜设备及方法。

背景技术

目前，磁控溅射法在柔性基材的镀膜工艺中应用较多，但在现有的卷绕镀膜设备中，真空镀膜过程常常会因为膜层结合力不足而影响到产品的品质。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可有效提高柔性基材表面的膜层结合力、改善镀膜品质的增强型磁控溅射卷绕镀膜设备。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述设备实现的增强型磁控溅射卷绕镀膜方法。

本发明的技术方案为：一种增强型磁控溅射卷绕镀膜设备，包括真空室、卷绕机构、离子处理机构和镀膜机构，卷绕机构、离子处理机构和镀膜机构设于真空室中；卷绕机构中设有水冷鼓组件，水冷鼓组件包括水冷鼓、绝缘动力传动件、同步带、电机、电机座和电极馈入接头，水冷鼓一端设置绝缘动力传动件、绝缘动力传动件通过同步带与电机连接，电机安装于电机座上，电极馈入接头设于绝缘动力传动件的外端，电极馈入接头外接偏压装置的负电位或正电位。其中，当离子处理机构对柔性基材进行镀膜前离子处理时，电极馈入接头外接偏压装置的负电位，通过电场的作用加速离子对柔性基材表面进行轰击处理，激发基材中杂质气体释放，同时活化基材表面，达到除气和提高膜层结合力的效果；当镀膜机构对柔性基材进行镀膜时，电极馈入接头外接偏压装置的正电位，磁控靶工作时，在电场的作用下产生辉光放电，即产生稳定的等离子体，由于水冷鼓带正电位，溅射过程中产生的电子通过电场吸引相吸高速飞向水冷鼓，并轰击覆盖于水冷鼓表面的柔性基材，电子的高速运动产生动能撞击柔性基材表面，实现能量转换和对基材的加热作用，同时增加的温度提高了吸附原子的能量，会实现膜层附着力的提高。

所述水冷鼓的两端还分别设有绝缘支撑架。

所述卷绕机构包括放卷辊、收卷辊、水冷鼓组件中的水冷鼓、导辊和张力检测辊，按照柔性基材在卷绕机构上的输送方向，放卷辊、水冷辊和收卷辊依次连接，放卷辊与水冷鼓之间以及收卷辊与水冷辊之间分别设有导辊和张力检测辊。

所述卷绕机构中，放卷辊和收卷辊设于真空室上部，水冷鼓设于真空室下部，导辊和张力检测辊分布于真空室中部。

所述卷绕机构中，水冷鼓上方设有隔板，镀膜机构设于隔板下方，离子处理机构设于水冷鼓外侧。隔板的设置可防止磁控靶进行镀膜时，溅射出的电子污染水冷鼓外的柔性基材表面。

所述镀膜机构为磁控溅射机构，包括至少一组磁控靶，磁控靶设于水冷鼓外周。

所述磁控靶为平面靶或圆柱靶。磁控靶的电源可采用直流电源、中频电源或射频电源等。

所述磁控靶外接电源，磁控靶内设有多个并排分布的磁铁，各磁铁设于磁控靶的靶材外侧，同一磁控靶内，相邻两个磁铁之间同一端的磁极相反。

通过上述设备实现的增强型磁控溅射卷绕方法，包括以下步骤：

(1)柔性基材通过卷绕机构在真空室内进行输送，当柔性基材送至水冷鼓处，水冷鼓先外接偏压装置的负电位，通过离子处理机构对柔性基材表面进行轰击处理，激发柔性基材中的杂质气体释放，并活化柔性基材表面；

(2)水冷鼓外接偏压装置的正电位，通过镀膜机构对柔性基材表面进行溅射镀膜，溅射过程中产生的电子通过异性相吸轰击柔性基材表面而进行镀膜处理。

上述增强型磁控溅射卷绕镀膜设备使用时，可通过在真空室外配备分子泵或扩散泵等抽真空机组，在安装好卷绕机构、镀膜机构及离子处理机构后，实现对真空室进行抽真空，抽真空机组采用现有设备通用的抽真空机组即可。

上述增强型磁控溅射卷绕镀膜设备中，离子处理机构可采用相应的传统结构即可。真空室的结构可采用圆形或方形，也可采用多个真空室组成的结构。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本增强型磁控溅射卷绕镀膜设备通过对水冷鼓结构进行改进，通过设于水冷鼓一端的电极馈入接头外接偏压装置的负电位或正电位，实现在柔性基材表面膜层沉积前或沉积过程中通过调整偏压负电位或正电位，实现离子轰击柔性基材，达到活化柔性基材表面及离子清洁基材表面的目的，从而大幅提升膜层质量，特别是大幅度提高膜层的结合力；在膜层沉积过程中的电子轰击加热作用，对吸附的膜层原子提供更多的能力，增强膜层附着力。

附图说明

图1为本增强型磁控溅射卷绕镀膜设备的结构示意图，图中未示出离子处理机构。

图2为水冷鼓组件的结构示意图。

图3为实施例1中磁控靶对柔性基材进行镀膜时的原理示意图。

图4为实施例2中磁控靶对柔性基材进行镀膜时的原理示意图。

图5为实施例3中磁控靶对柔性基材进行镀膜时的原理示意图。

上述各图中，1为真空室，2为放卷辊，3为导辊，4为张力检测辊，5为隔板，6为磁控靶，7为水冷鼓，8为收卷辊，9为绝缘支撑架，10为绝缘动力传动件，11为同步带，12为电机，13为电机座，14为电极馈入接头，15为柔性基材。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例一种增强型磁控溅射卷绕镀膜设备，如图1所示，包括真空室、卷绕机构、离子处理机构和镀膜机构，卷绕机构、离子处理机构和镀膜机构设于真空室中；卷绕机构中设有水冷鼓组件，如图2所示，水冷鼓组件包括水冷鼓、绝缘动力传动件、同步带、电机、电机座和电极馈入接头，水冷鼓一端设置绝缘动力传动件、绝缘动力传动件通过同步带与电机连接，电机安装于电机座上，电极馈入接头设于绝缘动力传动件的外端，电极馈入接头外接偏压装置的负电位或正电位；水冷鼓的两端还分别设有绝缘支撑架。其中，当离子处理机构对柔性基材进行镀膜前离子处理时，电极馈入接头外接偏压装置的负电位，通过电场的作用加速离子对柔性基材表面进行轰击处理，激发基材中杂质气体释放，同时活化基材表面，达到除气和提高膜层结合力的效果；当镀膜机构对柔性基材进行镀膜时，电极馈入接头外接偏压装置的正电位，磁控靶工作时，在电场的作用下产生辉光放电，即产生稳定的等离子体，由于水冷鼓带正电位，溅射过程中产生的电子通过电场吸引相吸高速飞向水冷鼓，并轰击覆盖于水冷鼓表面的柔性基材，电子的高速运动产生动能撞击柔性基材表面，实现能量转换和对基材的加热作用，被加热后柔性基材释放出的气体被真空室外接的真空机组带着，同时增加的温度提高了吸附原子的能量，会实现膜层附着力的提高。

如图1所示，卷绕机构包括放卷辊、收卷辊、水冷鼓组件中的水冷鼓、导辊和张力检测辊，按照柔性基材在卷绕机构上的输送方向，放卷辊、水冷辊和收卷辊依次连接，放卷辊与水冷鼓之间以及收卷辊与水冷辊之间分别设有导辊和张力检测辊。卷绕机构中，放卷辊和收卷辊设于真空室上部，水冷鼓设于真空室下部，导辊和张力检测辊分布于真空室中部；水冷鼓上方设有隔板，镀膜机构设于隔板下方，离子处理机构设于水冷鼓外侧(图中未示出)。隔板的设置可防止磁控靶进行镀膜时，溅射出的电子污染水冷鼓外的柔性基材表面。

镀膜机构为磁控溅射机构，如图3所示，包括一组磁控靶，磁控靶设于水冷鼓外周，磁控靶进行溅射时，其原理如图3所示。磁控靶可采用平面靶或圆柱靶。磁控靶的电源可采用直流电源、中频电源或射频电源等。磁控靶外接电源，磁控靶内设有多个并排分布的磁铁，各磁铁设于磁控靶的靶材外侧，同一磁控靶内，相邻两个磁铁之间同一端的磁极相反。

通过上述设备实现的增强型磁控溅射卷绕方法，包括以下步骤：

(1)柔性基材通过卷绕机构在真空室内进行输送，当柔性基材送至水冷鼓处，水冷鼓先外接偏压装置的负电位，通过离子处理机构对柔性基材表面进行轰击处理，激发柔性基材中的杂质气体释放，并活化柔性基材表面；

(2)水冷鼓外接偏压装置的正电位，通过镀膜机构对柔性基材表面进行溅射镀膜，溅射过程中产生的电子通过异性相吸轰击柔性基材表面而进行镀膜处理。

上述增强型磁控溅射卷绕镀膜设备使用时，可通过在真空室外配备分子泵或扩散泵等抽真空机组，在安装好卷绕机构、镀膜机构及离子处理机构后，实现对真空室进行抽真空，抽真空机组采用现有设备通用的抽真空机组即可。

上述增强型磁控溅射卷绕镀膜设备中，离子处理机构可采用相应的传统结构即可。真空室的结构可采用圆形或方形，也可采用多个真空室组成的结构。

实施例2

本实施例一种增强型磁控溅射卷绕镀膜设备，与实施例1相比，其不同之处在于：如图4所示，镀膜机构为磁控溅射机构，包括两组磁控靶，各磁控靶可采用平面靶或圆柱靶。磁控靶的电源可采用直流电源、中频电源或射频电源等。磁控靶外接电源，磁控靶内设有多个并排分布的磁铁，各磁铁设于磁控靶的靶材外侧，同一磁控靶内，相邻两个磁铁之间同一端的磁极相反。

实施例3

本实施例一种增强型磁控溅射卷绕镀膜设备，与实施例1相比，其不同之处在于：如图5所示，镀膜机构为磁控溅射机构，包括三组磁控靶，各磁控靶可采用平面靶或圆柱靶。磁控靶的电源可采用直流电源、中频电源或射频电源等。磁控靶外接电源，磁控靶内设有多个并排分布的磁铁，各磁铁设于磁控靶的靶材外侧，同一磁控靶内，相邻两个磁铁之间同一端的磁极相反。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (7)

1.增强型磁控溅射卷绕镀膜设备，其特征在于，包括真空室、卷绕机构、离子处理机构和镀膜机构，卷绕机构、离子处理机构和镀膜机构设于真空室中；卷绕机构中设有水冷鼓组件，水冷鼓组件包括水冷鼓、绝缘动力传动件、同步带、电机、电机座和电极馈入接头，水冷鼓一端设置绝缘动力传动件、绝缘动力传动件通过同步带与电机连接，电机安装于电机座上，电极馈入接头设于绝缘动力传动件的外端，电极馈入接头外接偏压装置的负电位或正电位；水冷鼓的两端还分别设有绝缘支撑架；所述镀膜机构为磁控溅射机构，包括至少一组磁控靶，磁控靶设于水冷鼓外周；

其中，当离子处理机构对柔性基材进行镀膜前离子处理时，电极馈入接头外接偏压装置的负电位，通过电场的作用加速离子对柔性基材表面进行轰击处理，激发基材中杂质气体释放，同时活化基材表面；当镀膜机构对柔性基材进行镀膜时，电极馈入接头外接偏压装置的正电位，磁控靶工作时，在电场的作用下产生辉光放电，产生稳定的等离子体。

2.根据权利要求1所述增强型磁控溅射卷绕镀膜设备，其特征在于，所述卷绕机构包括放卷辊、收卷辊、水冷鼓组件中的水冷鼓、导辊和张力检测辊，按照柔性基材在卷绕机构上的输送方向，放卷辊、水冷辊和收卷辊依次连接，放卷辊与水冷鼓之间以及收卷辊与水冷辊之间分别设有导辊和张力检测辊。

3.根据权利要求2所述增强型磁控溅射卷绕镀膜设备，其特征在于，所述卷绕机构中，放卷辊和收卷辊设于真空室上部，水冷鼓设于真空室下部，导辊和张力检测辊分布于真空室中部。

4.根据权利要求3所述增强型磁控溅射卷绕镀膜设备，其特征在于，所述卷绕机构中，水冷鼓上方设有隔板，镀膜机构设于隔板下方，离子处理机构设于水冷鼓外侧。

5.根据权利要求1所述增强型磁控溅射卷绕镀膜设备，其特征在于，所述磁控靶为平面靶或圆柱靶。

6.根据权利要求1所述增强型磁控溅射卷绕镀膜设备，其特征在于，所述磁控靶外接电源，磁控靶内设有多个并排分布的磁铁，各磁铁设于磁控靶的靶材外侧，同一磁控靶内，相邻两个磁铁之间同一端的磁极相反。

7.根据权利要求1～6任一项所述设备实现的增强型磁控溅射卷绕镀膜方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)柔性基材通过卷绕机构在真空室内进行输送，当柔性基材送至水冷鼓处，水冷鼓先外接偏压装置的负电位，通过离子处理机构对柔性基材表面进行轰击处理，激发柔性基材中的杂质气体释放，并活化柔性基材表面；

(2)水冷鼓外接偏压装置的正电位，通过镀膜机构对柔性基材表面进行溅射镀膜，溅射过程中产生的电子通过异性相吸轰击柔性基材表面而进行镀膜处理。