CN111373244A - 确定透明膜上的涂层性质的方法和装置以及制造电容器膜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于使用一种结构来确定电容器的透明膜(7)上的涂层(1)的性质的方法，所述结构包括光源(2)、传感器(3)以及中央处理单元(4)，该方法包括以下步骤：A)在穿过光源(2)与传感器(3)之间的路径(10)上移动具有涂层(1)的透明膜(7)，B)由光源(2)照射透明膜(1)上的涂层，C)由传感器(3)检测来自光源(2)的透射光(5)的强度，D)由处理单元(4)基于所测量出的透射光(5)的强度来计算透明膜(1)上的涂层的性质。

Description

确定透明膜上的涂层性质的方法和装置以及制造电容器膜的 方法

本发明涉及用于确定透明膜上的涂层的性质的方法、用于制造电容器膜的方法以及用于确定透明膜上的涂层的性质以获得更好的可确定性的装置。

为了更好地控制最终产品的质量，重要的是，在生产过程期间了解产品的确切性质。特别是在薄衬底上涂覆化合物的层的薄膜生产领域中，重要的是，在生产过程中及时测量涂覆层的厚度和元素比率。

本发明的目的是创建一种用于确定透明膜上的涂层的性质的快速且可靠的方法。另外的任务可以是提供一种用于在生产过程期间确定薄衬底上的多层涂覆膜中的几种元素的比率的非破坏性的方法。另一目的是提供一种用于执行上述方法的装置。

如独立权利要求1中所公开的发明或独立权利要求16中的方法提供了针对该问题的解决方案。权利要求1的从属权利要求可以产生优选的解决方案。其他目的由权利要求15的主题解决。

本发明涉及第一方法。其是一种用于确定用于电容器的透明膜上的涂层的性质的方法。该方法使用包括光源、传感器和中央处理单元的结构。该方法包括以下步骤以确定透明膜上的涂层的性质：在穿过光源与传感器之间的路径上移动具有涂层的透明膜，由光源照射透明膜上的涂层，由传感器检测来自光源的透射光的强度，以及由处理单元基于所测量出的透射光的强度来计算透明膜上的涂层的性质。

其中，涂层可以包含金属或由金属组成。然而，本发明不限于这种金属化。

由于路径可以是生产线的一部分，因此本发明中所使用的这种结构可以允许在生产过程期间进行性质的确定。此外，由于所有的结果都是计算出的，因此可以不需要与参考数据进行比较。因此，计算可以节省大量时间并且加快确定过程。

在本发明的可能的实施方式中，光源发射用于照射透明膜上的涂层的、电磁波谱的多个波长的光。其中，所发射的光的波长可以在10nm至10μm的范围内。可以对光学频谱的范围进行进一步的限定。光学频谱可以由具有在380nm至780nm范围内的多个波长的光来限定。使用多个波长的光不仅可以确定涂层的厚度，而且还可以确定其他性质，例如涂层中某种元素的含量。

在本发明的另一个实施方式中，该方法包括以所发射的光的频率执行扫描的步骤。可以针对与由光源所提供的波长范围或波长的部分子范围中的每个波长相关的频率进行扫描。

频率的扫描可以用于确定光的一个或更多个最佳波长。最佳波长可以由涂层中的感兴趣的材料的衰减系数的行为来限定。以更具体的方式来说，最佳波长可以被限定为对于涂层中的感兴趣的材料而言衰减系数变得最大的波长。此外，在有几种感兴趣的材料的情况下，最佳波长的限定的一部分为：材料的衰减系数彼此不同并且在该波长下差异最大。

在本发明的一个实施方式中，传感器可以被配置成检测来自光源的由光源发射的波长范围内的光。传感器可以被配置成检测到达检测器的光的强度。由于传感器的特性，可能传感器仅能检测到由光源发射的波长范围的一部分。对于传感器来说，至少所有最佳波长是可检测到的。传感器可以被实现为光电二极管或线相机(line camera)。多个波长的光强度的测量可以提高结果的准确性，特别是在多层涂层的情况下更是如此。

在另一实施方式中，该方法的特征在于，透明膜上的涂层包括一个以上的层。透明膜上的涂层中的每一层可以包括一种或更多种材料。该方法的特征在于，每个层的厚度由中央处理单元计算作为透明膜上的涂层的性质。此外，可以通过中央处理单元计算每种材料的含量作为透明膜上的涂层的性质。

基于比尔定律可以通过中央处理单元进行全部计算或至少一项计算。比尔定律描述了将光透射通过具有特定材料衰减系数ε、一定浓度C和透射光的路径长度l的材料的光吸收依赖性A。光吸收依赖性被描述为：A＝ε· C·l。

本发明的可能的实施方式可以包括将金属作为感兴趣的材料。在涂层的更具体的变型中，感兴趣的材料可以包括Al、Zn、Cu或Mg中的至少一种元素。透明膜还可以包含聚合物。

在本发明的一个实施方式中，该方法在真空中进行。其中，真空的最大压力可以在10^-2mbar至10^-6mbar的范围内，例如具有至少10^-4mbar的压力的真空。

在本发明的另一实施方式中，移动具有涂层的透明膜的第一步骤通过从第一辊退绕透明膜并且同时将该透明膜向上卷绕在第二辊上来实现。其中，在两个辊之间移动透明膜的路径可以部分地被引导在光源与传感器之间。此外，用于确定透明膜上的涂层的性质的方法可以是生产线的一部分。其中，可以实时记录所计算出的数据或者使用该数据来调节任何生产程序。

此外，本发明涉及第二方法。其是一种用于制造电容器膜的方法。该方法使用包括光源、传感器和中央处理单元的结构。用于制造电容器的方法包括以下步骤：将金属涂覆在透明膜上，在穿过光源与传感器之间的路径上移动透明膜上的涂层，由光源照射透明膜上的涂层，由传感器检测来自光源的透射光的强度，由中央处理单元基于所测量出的透射光的强度来计算透明膜上的涂层的性质，基于从之前的步骤所计算出的性质来调整第一步的涂覆过程。

另外，本发明涉及一种用于确定透明膜上的涂层的性质的装置。该装置包括：光源，其被配置成照射透明膜上的涂层；传感器，其被配置成检测通过透明膜上的涂层的透射光强度；中央处理单元，其被配置成基于取决于光的波长的所测量出的透射光的强度来计算透明膜上的涂层的性质。

用于制造电容器的方法的发明或者用于确定透明膜上的涂层的性质的装置的发明可以与本发明的第一方法的任何实施方式结合。具体地，用于确定电容器的透明膜(1)上的涂层的性质的方法的任何可能特征也可以是用于制造电容器的方法的特征。

在下文中，参照附图讨论本发明和本发明的优选实施方式。

在附图中：

图1示出了主题的装置或结构的示意性概述。

图2是以示意性方式示出本发明的功能的、垂直于膜的路径的截面图。

在图1中，示出了结构的示意性概述。该结构用于确定透明膜7上的涂层1的性质，并且该结构包括光源2、传感器3和中央处理单元4。在光源2与传感器3之间限定有路径10。在该路径10上，透明膜7上的涂层1从第一辊8被引导至第二辊9。

其中，涂层1可以包含金属或由金属组成。在这种情况下，涂层1将表示透明膜7上的金属化。然而，本发明不限于这种金属化。

光源2的光可以包括多个波长并且被导引在透明膜7上的涂层1上，以照射该涂层1。光的波长可以在10nm至10μm的范围内。在一个实施方式中，光的波长可以在光学频谱中。光学频谱可以被限定为在380nm至780nm的范围内。与由光源2发射的多个波长相关，选择传感器3以检测由光源2发射的光的波长的完整范围内或部分在波长范围之外的光。传感器是光电二极管或线扫描相机。

透射光5在通过透明膜7上的涂层1之后被传感器3检测到。对于由光源发射的每个波长，检测透射光5的强度。传感器3连接至中央处理单元4。中央处理单元4基于所检测到的透射光5的强度来计算透明膜7上的涂层1的性质。这些性质可以是透明膜7上的涂层1的涂覆层6的厚度或组分。计算的结果可以被记录为用于在后续过程41中进行质量控制的数据。此外，在后续过程41中，所计算的结果可以用于透明膜7的涂覆过程的动态调整，以实现透明膜7上的涂层1。因此，涂层的特定成分的量或者涂覆至透明膜7上的层6的量可以被调整至参考输入变量。

图2是透明膜7上的涂层1的一部分、光源2和传感器3的示意图的截面图。观察的方向垂直于透明膜7上的涂层1的表面法线并且垂直于路径10。在此，在引导穿过光源2与传感器3之间的路径10上示出透明膜7上的涂层1。

由光源2照射透明膜7上的涂层1。如上所述，光源2发射多个波长。透明膜7上的涂层1可以由涂覆有具有不同化合物的多个层6的透明膜7组成。在一方面中，透明膜7是聚合物膜。根据比尔定律，通过穿过层6，光的强度降低，这取决于层厚度、层6中的特定材料的含量以及该材料的波长相关衰减系数。

每个层6可以包含不同种类的元素。这些元素可以是金属。例如，每个层6可包含Al、Zn、Cu、Ag或Mg中的一种或更多种元素。透明膜7也可以使透射光5的强度降低。光源和传感器被布置成使得透射光可以到达传感器3并且被传感器3检测到。传感器3检测透射光5。在本发明的一个实施方式中，传感器3根据光的波长来检测透射光5的强度。

关于所检测到的光强度的信息可以被发送至中央处理单元4。中央处理单元4可以使用该信息来计算透明膜7上的涂层1的性质。该性质的计算基于比尔定律。基于比尔定律进行的计算使得能够确定封闭的方程组，并且因此无需与现存的频谱或数据进行比较。

为了使计算中的误差最小化，为每种所使用的感兴趣的材料找到光的最佳波长是有利的。该最佳波长的特征在于所使用的感兴趣的材料的波长相关衰减系数。应当以使衰减系数变得最大的方式来选择波长。此外，应当以使对于给定波长不同材料的不同衰减系数之间的差变得最大的方式来选择波长。作为示例，这提高了相对组分测量的精度。这样的最佳波长可以通过光的初始频率扫描来确定。

根据比尔定律的吸收方程：

A＝ε·C·l

其中，A涉及与材料衰减系数ε、材料浓度C和通过该材料的光路l的长度成正比的光吸收。

在金属涂层的情况下，材料的量可以由乘积C·l表示。由于材料衰减系数是针对特定波长的每种材料的性质，因此可以通过测量光吸收来确定涂层的金属量。在几种金属的情况下，应当在几种波长下测量光吸收以创建方程组，在该方程组中，方程的数目n将等于或大于要测量的金属的数目和测量的波长的数目：

A₁＝ε₁ ^metal1·C^metal1·l^metal1+ε₁ ^metal2·C^metal2·l^metal2+…+ε₁ ^metaln·C^metaln·l^metaln

A₂＝ε₂ ^metal1·C^metal1·l^metal1+ε₂ ^metal2·C^metal2·l^metal2+…+ε₂ ^metaln·C^metaln·l^metaln

…

A_n＝ε_n ^metal1·C^metal1·l^metal1+ε_n ^metal2·C^metal2·l^metal2+…+ε_n ^metaln·C^metaln·l^metaln

附图标记的列表

1 涂层

2 光源

3 传感器

4 处理单元

41 后续过程

5 透射光

6 层

7 透明膜

8 第一辊

9 第二辊

10 膜的路径

Claims (15)

1.一种用于使用一种结构来确定电容器的透明膜(7)上的涂层(1)的性质的方法，所述结构包括：

-光源(2)，

-传感器(3)，以及

-中央处理单元(4)，

所述方法包括以下步骤：

-A)在穿过所述光源(2)与所述传感器(3)之间的路径(10)上移动具有所述涂层(1)的所述透明膜(7)，

-B)由所述光源(2)照射所述透明膜(1)上的所述涂层，

-C)由所述传感器(3)检测来自所述光源(2)的透射光(5)的强度，

-D)由所述处理单元(4)基于所测量出的透射光(5)的强度来计算所述透明膜(1)上的所述涂层的性质。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述涂层(1)是金属化。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤B)中，由所述光源发射电磁频谱的多个波长的光，以用于照射所述透明膜(7)上的所述涂层(1)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤B)中，所述光源(2)发射在光学频谱范围内的光。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：以所发射的光的频率执行扫描，以便确定相对于所述透明膜(7)上的所述涂层(1)的材料而言最佳的波长。

6.根据前述权利要求5所述的方法，其中，当所述涂层中的材料的衰减系数为最大时，或者当在所述涂层包括至少两种不同材料的情况下对于该波长两种材料的衰减系数的差为最大时，波长是最佳的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述透明膜(7)上的所述涂层(1)包括一个以上的层(6)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤E)中计算每个层(6)的厚度。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述透明膜(7)上的所述涂层(1)包含一种以上的材料。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤E)中计算所述透明膜(7)上的所述涂层(1)中的每种材料的含量。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述透明膜(7)上的所述涂层(1)包括Al、Zn、Cu、Ag或Mg中的至少一种元素。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于比尔定律来进行所述计算。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，移动膜的方法步骤A)通过在生产线中从第一辊(8)退绕所述透明膜(7)上的所述涂层(1)并且同时将所述透明膜(7)上的所述涂层(1)向上卷绕在第二辊(9)上来实现。

14.一种用于使用一种结构来制造电容器膜的方法，所述结构包括：

-光源(2)，

-传感器(3)，以及

-中央处理单元(4)，

所述方法包括以下步骤：

-A)将金属的涂层(1)涂覆在透明膜(7)上，

-B)在穿过所述光源(2)与所述传感器(3)之间的路径上移动具有所述涂层(1)的所述透明膜(7)，

-C)由所述光源(2)照射所述透明膜(7)上的所述涂层(1)，

-D)由所述传感器(3)检测来自所述光源(2)的透射光(5)的强度，

-E)由所述处理单元(4)基于所测量出的透射光(5)的强度来计算所述透明膜(7)上的所述涂层(1)的性质，

-F)基于来自步骤E)的所计算出的性质来调整步骤A)的涂覆过程。

15.一种用于确定透明膜(7)上的涂层(1)的性质的装置，其包括：

-光源(2)，其被配置成照射所述透明膜(7)上的所述涂层(1)，

-传感器(3)，其被配置成检测通过所述透明膜(7)上的所述涂层(1)的透射光强度，

-中央处理单元(4)，其被配置成基于取决于光的波长的、所测量出的透射光的强度来计算所述透明膜(7)上的所述涂层(1)的性质。

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