CN109554669A - 一种连续性卷对卷真空镀膜机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及真空镀膜技术领域，尤其涉及一种连续性卷对卷真空镀膜机。该真空镀膜机，包括第一镀膜腔室、第二镀膜腔室和输送腔室，第一镀膜腔室中包含蒸发舟和蒸发挡板，所述第二镀膜腔室内包含阴极电弧蒸发源、阴极管和第二遮阴网，输送腔室内包含推送装置、卷绕装置和第一遮阴网，所述推送装置包括第一推送装置、第二推送装置、推送杆和圆柱形钢腹板，所述第一镀膜腔室与所述输送腔室之间设置有隔板，其中所述隔板与所述输送腔室密闭连接。本发明将有机气相沉积以及真空蒸发镀两种工艺相结合，且加入了卷绕装置，镀膜效率大大提高，解决了柔性光电薄膜生产效率不足的问题。
Description
技术领域
本发明涉及真空镀膜技术领域，尤其涉及一种连续性卷对卷真空镀膜机。
背景技术
近年来，柔性基底薄膜的应用越来越广泛，随着光电技术的发展，对柔性光电薄膜的生产效率和质量要求也逐渐提高。传统的光电薄膜的镀膜过程多使用单一方法，如磁控溅射、化学气相沉积等，生产效率缓慢，远远无法满足市场需求。在镀膜设备方面，卷绕式镀膜设备因为其高效的生产效率以及能制备柔性薄膜的优异特性而逐渐受到人们的关注，但由于镀纸和塑膜工艺对机器要求不同，针对不同的薄膜类型，需要生产专门的镀纸和镀塑膜机器。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种连续性卷对卷真空镀膜机，使有机气相沉积及真空蒸发这两种镀膜工艺可在一台镀膜机上完成。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供了一种连续性卷对卷真空镀膜机，该镀膜机包括第一镀膜腔室、第二镀膜腔室和输送腔室，所述第一镀膜腔室中包含蒸发舟和蒸发挡板，所述第二镀膜腔室内包含阴极电弧蒸发源、阴极管和第二遮阴网，输送腔室内包含推送装置、卷绕装置和第一遮阴网，所述推送装置包括第一推送装置、第二推送装置、推送杆和圆柱形钢腹板。
所述第一镀膜腔室与所述输送腔室之间设置有隔板，其中所述隔板与所述输送腔室密闭连接，所述第二镀膜腔室与所述输送腔室之间连接有电磁闸阀。
根据本发明，所述第一镀膜腔室底面设置有4或6个蒸发舟，所述蒸发舟呈圆周均匀分布。
根据本发明，所述第一镀膜腔室外部依次串联有主泵及前级泵，其中第一镀膜腔室与主泵之间、主泵与前级泵之间均设置有通断阀。
根据本发明，所述第二镀膜腔室为圆柱筒结构，包括有3根阴极管，所述阴极管呈正三角形排列，垂直穿过圆柱筒的圆形端面，所述阴极管长度为250-300mm，直径为20-30mm，所述阴极管外部由石英包裹，内部有阴极电弧蒸发源。
根据本发明，所述第二镀膜腔室内部配备有维持泵，外部连接有气瓶，所述气瓶与所述第二镀膜腔室之间设置有旋塞阀，所述旋塞阀设置在所述阴极管的端口位置。
根据本发明，所述隔板的中心位置设有通气口，所述通气口正上方设置有第一遮阴网，所述通气口的正下方设置有所述蒸发挡板，所述蒸发挡板与所述隔板间存在间隙，所述蒸发挡板通过竖直放置的支撑细杆固定连接在在所述第一镀膜腔室的底板上。
根据本发明，所述第一推送装置和所述第二推送装置平行放置，且与圆柱形钢腹板固定连接，所述圆柱形钢腹板侧端面固定连接有第二遮阴网，所述第二遮阴网与所述第二推送装置之间保持±0.1mm的平行度及20mm的距离。
根据本发明，所述第一推送装置、所述第二推送装置均为中间平、两侧弯曲结构，厚度为30-100μm，弯曲弧度半径为100mm，结构表面设有SiO2光洁涂层。
根据本发明，所述推送杆与所述第一推送装置、所述第二推送装置垂直，并与第一推送装置、第二推送装置固定连接，所述推送杆直径100-150mm，长度可调节范围为1-2m，所述推送杆内部还设有U型水冷管，所述U型水冷管的直径为40-60mm。
根据本发明，所述卷绕装置包含起卷辊、退卷辊、多个导辊，所述导辊包括第一导辊、第二导辊和第三导辊，各卷辊包括起卷辊、退卷辊和多个导辊的直径均相同，直径为150-250mm，各卷辊表面采用Al2O3/TiO2纳米复合涂料，涂料厚度为50μm。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明将有机气相沉积以及真空蒸发镀两种工艺相结合，使需要这两种工艺的薄膜能在一台镀膜机上同时完成，而且因为加入了卷绕装置，镀膜效率大大提高，解决了柔性光电薄膜生产效率不足的问题。因为采用了有机气相沉积工艺，因此能生产的薄膜不仅只有太阳能电池薄膜，窗膜、光致变色膜、离子交换膜、柔性存储薄膜等薄膜均能用本发明生产制造，大大节省了薄膜的生产成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
【附图标记说明】
1：阴极电弧蒸发源；2：阴极管；3：第二镀膜腔室；4：电磁闸阀；5：第一推送装置；6：输送腔室；7：起卷辊；8：推送杆；9：U型水冷管；10：起卷辊；11：第一遮阴网；12：蒸发挡板；13：蒸发舟；14：第一镀膜腔室；15：隔板；16：导辊；17：圆柱形钢腹板；18：出气孔；19：第二推送装置；20：第二遮阴网；21：旋塞阀；22：第一沉积位置；23：第二沉积位置。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本发明提供一种连续性卷对卷镀膜机，如图1所示的本发明的装置结构示意图，该真空镀膜机包括第一镀膜腔室14、第二镀膜腔室3和输送腔室6，第一镀膜腔室14中包含蒸发舟13和蒸发挡板12，第二镀膜腔室3内包含阴极管2、第二遮阴网20和电磁闸阀4，输送腔室6内包含推送装置、卷绕装置，和第一遮阴网11，推送装置包括第一推送装置5、第二推送装置19、推送杆8、圆柱形钢腹板17，所述卷绕装置包括起卷辊10、退卷辊7和多个导辊16。
第一镀膜腔室14中采用真空蒸发镀膜，在第一镀膜腔室14底面设置有4或6个蒸发舟13，多个蒸发舟13呈圆周均匀分布，所述蒸发舟13的材料为钨或镍等金属或合金，第一镀膜腔室14外部依次串联有主泵及前级泵，其中第一镀膜腔室14与主泵之间、主泵与前级泵之间均设置有通断阀，镀膜过程中，开启通断阀，主泵与前级泵共同作用，抽除第一镀膜腔室14内部的气体，使该腔室内的真空度达到10-2Pa-10-5Pa，第一镀膜腔室14中还包含热源，镀膜过程中热源加热，使第一镀膜腔室14中的温度达到573K-773K，第一镀膜腔室14腔壁上设置有第一真空计和第一温度计，用来显示第一镀膜腔室14内部压力和温度，在本实施例中，主泵采用的是分子泵，前级泵采用的是罗茨泵。
第二镀膜腔室3中采用有机气相沉积，第二镀膜腔室3为圆柱筒结构，包括3根阴极管2、旋塞阀21和第二遮阴网20，阴极管2长度为250-300mm，直径为20-30mm，3根阴极管2呈正三角形排列，垂直穿过圆柱筒的圆形端面，阴极管2外部由石英包裹，内部有阴极电弧蒸发源1，第二镀膜腔室3外部连接有气瓶，气瓶中装有气相沉积镀膜时所需的有机气体，旋塞阀21放置在气瓶与第二镀膜腔室3之间，具体位置设置在阴极管2的端口位置，镀膜时气瓶通过旋塞阀21向阴极管2内通入有机气体，并通过旋塞阀21进行气体流量的调节，同时向第二镀膜腔室3中接入380V电压，进行有机气相沉积，第二镀膜腔室3内部配备有维持泵，维持泵与第二镀膜腔室3相连，通过抽气使第二镀膜腔室3内压力维持在1Pa，由于第一镀膜腔室14中的蒸发舟13温度可控，且该温度可通过改变蒸发舟13的材料而进行调控，为了不破坏薄膜或装置结构，使第二镀膜腔室3内的温度维持在470K-530K，第二镀膜腔室3腔壁设有第二真空计与第二温度计，用于显示第二镀膜腔室3的压力和温度，其中第二镀膜腔室3上侧腔壁开有四个出气孔18，该四个出气孔18呈四角对称分布，孔径为10-20mm，出气孔18防止有机气体进入第二镀膜腔室3开始气相沉积时，腔室3内气体压力过高。
第一镀膜腔室14与输送腔室6之间设置有隔板15，其中隔板15与输送腔室6密闭连接，厚度为5-10mm，隔板15的中心位置设有通气口，本实施例中，该通气口为方形通孔，通气口上方设置有第一遮阴网11，第一遮阴网11的活动位置可调，与其上方平行放置的导辊的最低位置保持20-30mm的垂直距离，第一镀膜腔室14中的蒸发气体只能够从通气口进入输送腔室6，并通过第一遮阴网11沉积在薄膜上，该薄膜沉积位置设为第一沉积位置22，该通气口的正下方设置有蒸发挡板12，蒸发挡板12与隔板15间存在间隙，蒸发挡板12通过一根竖直放置的支撑细杆固定连接在在第一镀膜腔室14的底板上，第二镀膜腔室3与输送腔室6之间连接有电磁闸阀4，在需要第二镀膜腔室进行有机气相沉积时，便可开启电磁闸阀4。
输送腔室6中放置传送机构，包括推送装置和卷绕装置，其中推送装置包含推送杆8、第一推送装置5和第二推送装置19，第一推送装置5和第二推送装置19平行放置并有一定距离，该距离可调且有电控系统控制，其中，第一推送装置5、第二推送装置19的厚度为30-100μm，整个推送装置为中间平、两侧弯曲结构，弯曲弧度半径为100mm，结构表面设有SiO2光洁涂层。
推送杆8直径100-150mm，长度可调节为1-2m，推送杆8内部设有U型水冷管9，循环输入冷却水，U型水冷管9的直径为40-60mm，其中，推送杆8与第一推送装置5、第二推送装置19垂直，并与第一推送装置5、第二推送装置19固定连接，第一推送装置5和第二推送装置19通过圆柱形钢腹板17固定连接，推动推送杆8时，固定连接在推送杆8上的第一推送装置5和第二推送装置19也随之发生移动，在圆柱形钢腹板17外部固定连接有第二遮阴网20，第二遮阴网20呈矩形结构，与第二推送装置19之间保持±0.1mm的平行度及20mm的距离。
卷绕装置包含起卷辊10、退卷辊7、多个导辊16，导辊16包括第一导辊、第二导辊和第三导辊，各卷辊包括起卷辊10、退卷辊7和多个导辊16的直径均相同，直径为150-250mm，各卷辊表面采用Al2O3/TiO2纳米复合涂料，厚度为50μm，薄膜逆时针卷绕起卷辊10后顺时针卷绕第一导辊和第二导辊，逆时针卷绕第三导辊，再经过圆柱形钢腹板17，顺时针卷绕第二推送装置20的外表面上，最后逆时针卷绕在退卷辊7上，有机气体从阴极管2进入到第二镀膜腔室3中开始有机气相沉积，并通过第二遮阴网20沉积在薄膜上，该薄膜沉积位置设为第二沉积位置23，各卷辊均以0.3-0.5m/s的相同速度对薄膜进行卷绕，输送腔室6外接有水冷箱，水冷箱向U型水冷管9以0.2m/s的流速通入冷却水，对缠绕在卷绕装置上的薄膜进行冷却降温。
本发明整个生产流程具体为：
蒸发镀膜过程：预先在各个卷辊上装好薄膜，开启热源、前级泵与主泵，对第一镀膜腔室14进行加温并抽除其内部的气体，循环输入冷却水，此时旋塞阀21、电磁闸阀4、各个通断阀均保持关闭状态，当第一镀膜腔室14中的压力达到所需压力，加热温度至所需温度时，令蒸发舟13上的源材料蒸发，蒸发后的气体经过通气口与第一遮阴网11，在第一沉积位置22处沉积，各卷辊均以0.3-0.5m/s的速度带动薄膜绕卷辊进行卷绕运动，当所有薄膜均蒸气镀膜完成后，关闭第一镀膜腔室14的热源以及前级泵与主泵，停止蒸发镀膜过程。
有机气相沉积镀膜过程：打开电磁闸阀4，使第二镀膜腔室3与第一镀膜腔室14、输送腔室6连通，蒸发气体的混合会使第二镀膜腔室3内气体压力升高，此时开启维持泵，使第二镀膜腔室3中的气体压力维持在1Pa，同时推送装置会将薄膜以及第二遮阴网20等推送至第二镀膜腔室3内，当第二镀膜腔室3中的温度和压力均达到所需要求时，开启气瓶，有机气体在阴极管2内通过阴极电弧蒸发源1放电，进行有机气相沉积，有机气体通过第二遮阴网20，在第二沉积位置23进行沉积，在该镀膜过程中，卷绕转置逆向卷绕，当有机气相沉积镀膜完成时，关闭维持泵、气瓶、水冷箱以及所有电源，打开放气阀使腔室内部压力恢复，镀膜结束。
本发明将有机气相沉积以及真空蒸发镀两种工艺相结合，使需要这两种工艺的薄膜能在一台镀膜机上同时完成，而且因为加入了卷绕装置，镀膜效率大大提高，解决了柔性光电薄膜生产效率不足的问题。因为采用了有机气相沉积工艺，因此能生产的薄膜不仅只有太阳能电池薄膜，窗膜、光致变色膜、离子交换膜、柔性存储薄膜等薄膜均能用本发明生产制造，大大节省了薄膜的生产成本。
需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种连续性卷对卷真空镀膜机，其特征在于：
包括第一镀膜腔室(14)、第二镀膜腔室(3)和输送腔室(6)，所述第一镀膜腔室(14)中包含蒸发舟(13)和蒸发挡板(12)，所述第二镀膜腔室(3)内包含阴极电弧蒸发源(1)、阴极管(2)和第二遮阴网(20)，输送腔室(6)内包含推送装置、卷绕装置和第一遮阴网(11)，所述推送装置包括第一推送装置(5)、第二推送装置(19)、推送杆(8)和圆柱形钢腹板(17)；
所述第一镀膜腔室(14)与所述输送腔室(6)之间设置有隔板(15)，其中所述隔板(15)与所述输送腔室(6)密闭连接，所述第二镀膜腔室(3)与所述输送腔室(6)之间连接有电磁闸阀(4)。
2.根据权利要求1所述的连续性卷对卷真空镀膜机，其特征在于：
所述第一镀膜腔室(14)底面设置有4或6个蒸发舟(13)，所述蒸发舟(13)呈圆周均匀分布。
3.根据权利要求1所述的连续性卷对卷真空镀膜机，其特征在于：
所述第一镀膜腔室(14)外部依次串联有主泵及前级泵，其中第一镀膜腔室(14)与主泵之间、主泵与前级泵之间均设置有通断阀。
4.根据权利要求1所述的连续性卷对卷真空镀膜机，其特征在于：
所述第二镀膜腔室(3)为圆柱筒结构，包括有3根阴极管(2)，所述阴极管(2)呈正三角形排列，垂直穿过圆柱筒的圆形端面；
所述阴极管(2)长度为250-300mm，直径为20-30mm，所述阴极管(2)外部由石英包裹，内部有阴极电弧蒸发源(1)。
5.根据权利要求1所述的连续性卷对卷真空镀膜机，其特征在于：
所述第二镀膜腔室(3)内部配备有维持泵，外部连接有气瓶，所述气瓶与所述第二镀膜腔室(3)之间设置有旋塞阀(21)，所述旋塞阀(21)设置在所述阴极管(2)的端口位置。
6.根据权利要求1所述的连续性卷对卷真空镀膜机，其特征在于：
所述隔板(15)的中心位置设有通气口，所述通气口正上方设置有第一遮阴网(11)，所述通气口的正下方设置有所述蒸发挡板(12)，所述蒸发挡板(12)与所述隔板(15)间存在间隙，所述蒸发挡板(12)通过竖直放置的支撑细杆固定连接在在所述第一镀膜腔室(14)的底板上。
7.根据权利要求1所述的连续性卷对卷真空镀膜机，其特征在于：
所述第一推送装置(5)和所述第二推送装置(19)平行放置，且与圆柱形钢腹板(17)固定连接，所述圆柱形钢腹板(17)侧端面固定连接有第二遮阴网(20)，所述第二遮阴网(20)与所述第二推送装置(19)之间保持±0.1mm的平行度及20mm的距离。
8.根据权利要求1所述的连续性卷对卷真空镀膜机，其特征在于：
所述第一推送装置(5)、所述第二推送装置(19)均为中间平、两侧弯曲结构，厚度为30-100μm，弯曲弧度半径为100mm，结构表面设有SiO2光洁涂层。
9.根据权利要求1所述的连续性卷对卷真空镀膜机，其特征在于：
所述推送杆(8)与所述第一推送装置(5)、所述第二推送装置(19)垂直，并与第一推送装置(5)、第二推送装置(19)固定连接，所述推送杆(8)直径100-150mm，长度可调节范围为1-2m，所述推送杆(8)内部还设有U型水冷管(9)，所述U型水冷管(9)的直径为40-60mm。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的连续性卷对卷真空镀膜机，其特征在于：
所述卷绕装置包含起卷辊(10)、退卷辊(7)、多个导辊(16)，所述导辊(16)包括第一导辊、第二导辊和第三导辊，各卷辊包括起卷辊(10)、退卷辊(7)和多个导辊(16)的直径均相同，直径为150-250mm，各卷辊表面采用Al2O3/TiO2纳米复合涂料，涂料厚度为50μm。
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