CN117364050A - 一种涂层装置及卷绕真空镀膜系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涂层装置及卷绕真空镀膜系统，涂层装置包括至少一个镀膜模块；镀膜模块包括膜传动单元和至少一个镀膜单元，每个镀膜单元包括壳体、至少两个镀膜辊和多个溅射机构，膜传动单元用于使膜层移至任一个镀膜辊上；镀膜辊与壳体连接，壳体围绕形成镀膜室，一个镀膜室内设有至少两个镀膜辊，且溅射机构位于镀膜室内，每个镀膜辊与至少一个溅射机构对应设置；每个溅射机构包括溅射阴极和阳极，溅射阴极和阳极形成电场，使得靶材产生溅射并在膜层上沉积一次。在对薄膜进行磁控溅射镀膜时，针对不同的镀膜厚度需求配置不同的镀膜模块，避免了现有技术中采用单腔室和大尺寸冷辊沉积一定厚度后还需额外操作，提高了磁控溅射镀膜效率。

Description

一种涂层装置及卷绕真空镀膜系统

技术领域

本发明涉及磁控溅射技术领域，尤其涉及一种涂层装置及卷绕真空镀膜系统。

背景技术

以磁控溅射为基础的真空镀膜技术已经广泛应用于日常生活和社会生产中，近年来，随着电子工业技术和高分子薄膜技术的发展，在高分子薄膜表面生长一定厚度的金属或化合物薄膜，以起到导电、绝缘、导热、导磁、装饰、以及耐磨、防腐、疏水等各种表面功能的作用，开创了多个产业和万亿级的市场。其中锂电池复合集流体、挠性双层覆铜板，以及各种柔性电极就是典型代表，以锂电池复合集流体中的复合铜箔为例，其由4.5μm的PET或PP薄膜正反两面各沉积1μm的Cu组成，复合铜箔替代原有铜箔可降低负极集流体质量约56％，电芯整体质量下降约6％，电芯质量能量密度可提高约6.6％，同时复合铜箔还可以抑制锂枝晶产生，降低电池内部短路风险，可带动锂电池产业升级。据中航证券发布的数据，预计PET铜箔渗透率在动力电池、小动力电池、消费电池、储能电池、电动工具中的渗透率分别达到19％、20％、22.2％、22.2％、22.5％，据此计算2025年PET铜箔平均渗透率约为19.8％，2025年PET铜箔需求量为32.1亿平米，市场空间约289亿元。

由于后续的锂电池涂覆过程对复合铜箔中的Cu层和PET或PP薄膜之间的结合力要求较高，再加上集流体对沉积的金属Cu层的导电性的要求越高越好，最理想的复合铜箔制备方法便是磁控溅射法，其较高的离子能量可以保证Cu层与薄膜的结合力，同时真空环境可以保证金属Cu的致密度，从而保证其导电性。然而，由于常规的磁控溅射沉积的有效距离小，导致镀膜材料表面温度高，为了保证薄膜材料表面不损坏，只能使用较低的放电功率，使得其沉积效率非常低。故现在的磁控溅射设备一般只用来进行30-70nm的表面导电种子层的沉积，之后再通过水电镀或者真空蒸镀的方法进行加厚至1μm。

现有技术中，由于国内冷辊技术与卷绕系统的张力控制技术欠缺，多数磁控溅射设备只能采用单腔室、大尺寸冷辊设计，限制了磁控溅射阴极数量的增加，从而镀膜的效率有待提高。同时导致目前复合铜箔的生产成本较高，且水电镀的引入还降低了沉积Cu层的质量。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供一种涂层装置及卷绕真空镀膜系统，以便提高磁控溅射镀膜的效率。

本发明为解决上述技术问题提供如下技术方案：

本申请实施例第一方面提供一种涂层装置，其中，包括至少一个镀膜模块；

所述镀膜模块包括膜传动单元和至少一个镀膜单元，每个所述镀膜单元包括壳体、至少两个镀膜辊和多个溅射机构，待镀膜用的膜层连接在所述镀膜辊上，所述膜传动单元用于使所述膜层在任一个所述镀膜辊上传动；

所述镀膜辊与所述壳体连接，所述壳体围绕形成镀膜室，一个所述镀膜室内设有至少两个所述镀膜辊，且所述溅射机构位于所述镀膜室内，每个所述镀膜辊与至少一个所述溅射机构对应设置；

每个所述溅射机构包括溅射阴极和阳极，被溅射用的靶材与所述溅射阴极连接，所述溅射阴极和所述阳极形成电场，使得所述靶材产生溅射并在所述膜层上沉积一次。

在一些实施例中，所述镀膜单元还包括：

充气组件，与所述镀膜室连通，用于向两个所述镀膜辊之间进行充气；

至少两个抽气组件，与所述镀膜室连通，所述抽气组件与所述镀膜辊对应设置，使得所述镀膜室内的气体绕每个所述镀膜辊单向流动；

分子泵，位于两个所述溅射阴极之间，用于控制气体的流动方向；

屏蔽挡板，位于所述溅射阴极和所述膜层之间，以避免在所述膜层以外的区域沉积。

在一些实施例中，每个所述镀膜辊与两个所述溅射机构相对应；和/或

每个所述镀膜室内设有两个所述镀膜辊，且两个所述镀膜辊上下排布；和/或

所述镀膜模块包括至少一个依次相连的镀膜单元；和/或

所述溅射机构还包括辅助阳极，所述辅助阳极被配置为施加正电压形成电场。

在一些实施例中，所述镀膜单元还包括与所述靶材连接的磁控溅射电源，所述磁控溅射电源为高功率脉冲溅射电源、直流溅射电源、中频溅射电源及射频磁控溅射电源的至少一种。

在一些实施例中，所述溅射阴极为平面磁控溅射阴极和/或柱状溅射阴极；和/或

所述溅射机构还包括离子源，与所述溅射阴极相对应，所述离子源为阳极层离子源和/或射频离子源。

在一些实施例中，还包括上料模块和下料模块，所述上料模块连接在所述镀膜模块的一端，所述下料模块连接在所述镀膜模块的另一端。

本发明实施例第二方面提供一种卷绕真空镀膜系统，其包括如上述方案中任一项所述的涂层装置，所述镀膜系统还包括：

第一更换装置，位于所述涂层装置的一侧，用于对所述溅射机构的溅射阴极进行更换；和/或

第二更换装置，位于所述涂层装置的另一侧，用于对所述溅射机构的辅助阳极和/或屏蔽挡板进行更换。

在一些实施例中，所述第一更换装置包括：

阴极架；

滑移架，与所述阴极架沿第一方向滑动连接；

多个备用阴极，与所述滑移架沿第二方向滑动连接，所述第一方向与所述第二方向垂直设置，所述第二方向平行于所述溅射阴极的安装方向，所述备用阴极用于对所述镀膜室中的溅射阴极进行更换。

在一些实施例中，所述第二更换装置包括底座、旋转盘和门板，所述旋转盘连接于所述底座，所述门板设于所述旋转盘；

所述门板的两侧分别设有护板组件，所述门板两侧的所述护板组件可各自沿第二方向移入所述镀膜室内，所述第二方向平行于所述镀膜辊的安装方向，使得移入所述镀膜室中的所述护板组件与所述镀膜辊相对设置。在一些实施例中，所述护板组件的数量为多个，且每个所述护板组件包括两个屏蔽挡板，两个所述屏蔽挡板与所述镀膜辊相对设置；

所述第二更换装置还包括多个水冷辅助结构和/或辅助阳极，设于每个所述屏蔽挡板上，移入所述镀膜室中的两个所述水冷辅助结构和/或辅助阳极位于所述溅射阴极的两侧，所述水冷辅助结构和/或辅助阳极用于吸热和吸收热电子。

有益效果：本发明提供一种涂层装置及卷绕真空镀膜系统，涂层装置，包括至少一个镀膜模块；所述镀膜模块包括膜传动单元和至少一个的镀膜单元，每个所述镀膜单元包括壳体、至少两个镀膜辊和多个溅射机构，待镀膜用的膜层连接在所述镀膜辊上，所述膜传动单元用于使所述膜层在任一个所述镀膜辊上传动；所述镀膜辊与所述壳体连接，所述壳体围绕形成镀膜室，一个所述镀膜室内设有至少两个所述镀膜辊，且所述溅射机构位于所述镀膜室内，每个所述镀膜辊与至少一个所述溅射机构对应设置；每个所述溅射机构包括溅射阴极和阳极，被溅射用的靶材与所述溅射阴极连接，所述溅射阴极和所述阳极形成电场，使得所述靶材产生溅射并在所述膜层上沉积一次。在对薄膜进行磁控溅射镀膜时，根据所应对的不同镀膜厚度配置适应数量的镀膜单元，以配置适应数量的镀膜模块，采用在每个镀膜单元对薄膜进行一定厚度的镀膜，配合膜传动单元张力控制薄膜传输，从而在所有镀膜单元对薄膜镀膜后，实现对薄膜镀膜所需的镀膜厚度。针对不同的镀膜厚度需求配置不同的镀膜模块，从而避免了现有技术中采用单腔室和大尺寸冷辊沉积一定厚度后还需额外操作，提高了磁控溅射镀膜效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供涂层装置的前视视角下的平面示意图；

图2为本申请实施例提供的涂层装置的上料模块的平面示意图；

图3为本申请实施例提供的涂层装置的镀膜模块的平面示意图；

图4为本申请实施例提供的涂层装置的下料模块的平面示意图；

图5为本申请实施例提供的卷绕真空镀膜系统的立体示意图；

图6为本申请实施例提供的卷绕真空镀膜系统的第一更换装置的立体示意图；

图7为本申请实施例提供的卷绕真空镀膜系统的第一更换装置的平面示意图；

图8为本申请实施例提供的卷绕真空镀膜系统的第二更换装置的立体示意图。

附图标记说明：

10、涂层装置；

11、上料模块；111、放卷室；112、上料抽气单元；113、上料辊；114、隔气室；

12、镀膜模块；120、镀膜单元；121、膜传动单元；122、壳体；123、镀膜辊；124、溅射机构；125、镀膜抽气单元；

13、下料模块；131、收卷室；132、下料抽气单元；133、下料辊；

20、第一更换装置；21、阴极架；22、滑移架；23、备用阴极；

30、第二更换装置；31、底座；32、旋转盘；33、护板组件；34、水冷辅助结构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

首先，对磁控溅射的工作原理进行说明，磁控溅射是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E(电场)×B(磁场)所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场E的作用下最终沉积在基片上。由于该电子的能量很低，传递给基片的能量很小，致使基片温升较低。磁控溅射是入射粒子和靶的碰撞过程。入射粒子在靶中经历复杂的散射过程，和靶原子碰撞，把部分动量传给靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成级联过程。在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量，离开靶被溅射出来。

本发明的发明人发现，现在的磁控溅射设备一般只用来进行30-70nm的表面导电种子层的沉积，之后再通过水电镀或者真空蒸镀的方法进行加厚至1μm，由于国内冷辊技术与卷绕系统的张力控制技术欠缺，多数磁控溅射设备只能采用单腔室、大尺寸冷辊设计，进而限制了磁控溅射阴极数量的增加和镀膜效率的提高；这些因素导致目前复合铜箔的生产成本较高，甚至高于常规纯铜箔的成本，使其行业投资成本和材料制造成本大幅度提高，无法被市场广泛接受，水电镀的引入还降低了沉积Cu层的质量，同时产生对环境的污染破坏，真空蒸镀法沉积成本更高，使用较少。

基于此，发明人所提供的本发明一实施例中，在对薄膜进行磁控溅射镀膜时，根据所应对的不同镀膜厚度配置适应数量的镀膜单元，以配置适应数量的镀膜模块，采用在每个镀膜单元对薄膜进行一定厚度的镀膜，配合膜传动单元张力控制薄膜传输，从而在所有镀膜单元对薄膜镀膜后，实现对薄膜镀膜所需的镀膜厚度。该实施例所提供的涂层装置，针对不同的镀膜厚度需求配置不同的镀膜模块，从而克服了现有技术中采用单腔室和大尺寸设计方式沉积一定厚度后还需额外操作步骤，提高了磁控溅射镀膜的效率。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。

参见图1和图3，本申请实施例提供一种涂层装置10，包括至少一个镀膜模块12；

所述镀膜模块12包括膜传动单元121和至少两个相连接的镀膜单元120，每个所述镀膜单元120包括壳体122、至少两个镀膜辊123和多个溅射机构124，待镀膜用的膜层连接在所述镀膜辊123上，所述膜传动单元121用于使所述膜层移至任一个所述镀膜辊123上；

所述镀膜辊123与所述壳体122连接，所述壳体122围绕形成镀膜室，一个所述镀膜室内设有至少两个所述镀膜辊123，且所述溅射机构124位于所述镀膜室内，每个所述镀膜辊123与至少一个所述溅射机构124对应设置；

每个所述溅射机构124包括溅射阴极和阳极，被溅射用的靶材与所述溅射阴极连接，所述溅射阴极和所述阳极形成电场，使得所述靶材产生溅射并在所述膜层上沉积一次。

具体的，每个镀膜单元120具有一个镀膜室，每个镀膜模块12又包含至少两个镀膜单元120，从而每个镀膜模块12具有至少两个镀膜室；每个镀膜室中设有至少两个镀膜辊123(即水冷主辊)，而每个镀膜辊123上对应设置至少一个溅射机构124，每个溅射机构124对该镀膜辊123上的膜层一侧进行一次镀膜，也就是会在膜层一侧表面产生一定厚度(30-70nm)的沉积；每个镀膜辊123上对应设置多个溅射机构124时，会在膜层一侧表面产生一定厚度沉积的倍数，且保证镀膜膜层的致密性，从而在需要沉积较大厚度薄膜时，无需现有技术在沉积后还需采用水电镀或真空蒸镀方式加厚，能够提高镀膜效率。

膜传动单元121将膜层在同一个镀膜室内的镀膜辊123间移动，或在不同镀膜室中的镀膜辊123间进行移动，使得膜层可在同一个镀膜室中对膜层的两侧完成至少一定厚度的镀膜，并在另一个镀膜室中对膜层的两侧完成再一次的镀膜。进一步，每个镀膜室中设置至少三个膜传动单元121，一个膜传动单元121将膜层从镀膜室外侧引至第一个镀膜辊123，第二个膜传动单元121将膜层从镀膜室中的一个镀膜辊123移至另一个镀膜辊123上，第三个膜传动单元121将膜层从一个镀膜室的镀膜辊123上移动至另一镀膜室的镀膜辊123上，需要注意，膜传动单元121每次将膜层移至另一个镀膜辊123上时膜层朝向外侧的表面会发生一次翻转。膜传动单元121使膜层在水冷主辊上穿过，通过伺服电机驱动，进行恒卷绕速度控制，包括张力检测、过渡导辊、舒展辊。通过膜传动单元121对膜层的传输进行张力检测控制，并通过伺服电机启动膜传动单元121传输膜层，提高镀膜效率的同时，保证膜层在镀膜辊123上的薄膜张力，以保证镀膜的质量。

溅射机构124可独立设置或连接在壳体122上，每个镀膜辊123对应设置一个或多个溅射机构124，而每个溅射机构124包括一个磁控溅射阴极，用于沉积涂层。溅射机构124独立设置情况下，在对镀膜辊123上的膜层进行镀膜时，溅射机构124进入镀膜室中，从而完成对膜层一侧表面的一次镀膜，此种设计的好处在于，方便对有损耗的靶材、溅射阴极进行更换；溅射机构124也可设置在镀膜室上。进一步，涂层装置10通过机组架接地，可将壳体122内部结构板件(即接地镀膜室)作为阳极或者采用自带阳极方式，对溅射阴极和阳极连接电源形成的电场，使得一个溅射机构124对膜层进行一定厚度的一次镀膜，较佳的，膜层位于溅射阴极的上方，但不限于此。

可以理解的是，本发明实施例面向锂电池复合集流体、挠性双层覆铜板、以及其他柔性薄膜表面涂层领域。根据实际需求对靶材及溅射阴极的材料进行选用，本实施例中的通过磁控溅射制备复合铜箔，靶材可为铜和其他金属的合金，或铜和其他材料的复合物，溅射阴极为纯铜材料；溅射阳极为不锈钢材质。形成镀膜室的壳体122由SU304或SU316等钢材制造。

本发明一实施例采用多辊模块化设计，每个镀膜模块12采用统一接口，可灵活调整镀膜模块12数量，面向多种应用场景，以应对不同的镀膜厚度需求，从而能够提高镀膜效率，而现有技术一般采用单辊或双辊单腔室设计，无法进行扩展；且镀膜模块12的每个镀膜单元120均进行分别张力控制，以保证多腔室设计的薄膜张力。

需要说明的是，本发明实施例的涂层装置10还包括电气控制模块，其为整个设备的控制中枢，电气控制模块包括抽气单元的真空系统电控、电机的主机电气控制、膜传动单元121的卷绕张力控制、镀膜模块12的各种运动控制、压缩空气分配与控制、系统冷却水分配与控制、操作数据记录。

在一些实施例中，所述溅射机构还包括辅助阳极，所述辅助阳极被配置为施加正电压形成电场。

具体的，辅助阳极施加一定强度的正电压，并与接地镀膜室形成电场，用于吸收热电子。

在一些实施例中，如图3所示，所述镀膜单元120还包括：

充气组件，与所述镀膜室连通，用于向两个所述镀膜辊123之间进行充气；

至少两个抽气组件，与所述镀膜室连通，所述抽气组件与所述镀膜辊123对应设置，所述抽气组件用于从所述镀膜辊123的进行抽气，使得所述镀膜室内的气体绕每个所述镀膜辊123单向流动；

分子泵，位于两个所述溅射阴极之间，用于控制气体的流动方向。

具体的，一个镀膜单元120与一个镀膜抽气单元125对应设置，镀膜抽气单元125(即高真空抽气系统)包括上述充气组件、抽气组件、分子泵、旋片泵、罗茨泵、真空计、水冷组件。本发明实施例通过将气体从上下布局的镀膜辊123中间进行充气，在壳体122上下位置(即上方镀膜辊123上部、下方镀膜辊123下部)进行抽气，并通过在镀膜室一侧的两个溅射机构124中间设置分子泵控制气体流动方向，从而使气体分成两股，保证每股气体单向流动(以下方镀膜辊123为例，气体从两个镀膜辊123中间充入，然后经过分子泵分流绕着下方镀膜辊123顺时针流动，最后下方抽气组件将气体抽出)，进而保证放电稳定。

在一些实施例中，镀膜单元还包括屏蔽挡板(图中未标记)，位于所述溅射阴极和所述膜层之间，以避免在所述膜层以外的区域沉积。

具体的，屏蔽挡板位于溅射阴极与膜层之间，屏蔽镀膜材料沉积在膜层以外的区域，从而减少对镀膜室中其他构件污染。

在一些实施例中，如图1和图3所示，每个所述镀膜辊123与两个所述溅射机构124相对应；和/或

每个所述镀膜室内设有两个所述镀膜辊123，且两个所述镀膜辊123上下排布；和/或

所述镀膜模块12包括至少一个相连的镀膜单元120；具体为四个依次相连的镀膜单元120。

需要说明的是，应对不同的薄膜镀膜厚度，设计镀膜单元120的数量，镀膜辊123对应的溅射机构124的数量、镀膜单元120中镀膜辊123的数量、镀膜模块12中镀膜单元120的数量以及镀膜模块12的数量共同决定所要在膜层上沉积的厚度，也就是说，整体的镀膜辊123上对应的溅射机构124的数量决定着对膜层两面所镀膜的厚度；在本实施例中，每个镀膜单元120设置两个上下布局的镀膜辊123，每个镀膜辊123与两个溅射机构124对应设置，将两个通过密封接口相连接的镀膜单元120作为一个镀膜模块12，也就是说，如图3所示的涂层装置10具有两个镀膜模块12，从而涂层装置10一共具有八个溅射阴极(具体为平面阴极)，采用持续高功率磁控溅射方式进行放电。

进一步，两个镀膜辊123上下布局，用紫铜材料制作，表面镀硬铬抛光，温度在-10～50℃，配冷热水机，关机打开真空室时镀膜辊123温度升到25℃以上。

在另一个实施例中，一个镀膜室中设有四个镀膜辊123，且四个镀膜辊123呈矩形阵列排布(即四方布局)，从而在一个镀膜室内对膜层的两个侧面分别进行两个一定厚度的镀膜。

在一些实施例中，所述镀膜单元120还包括与所述靶材连接的磁控溅射电源，所述磁控溅射电源为高功率脉冲溅射电源、直流溅射电源、中频溅射电源及射频磁控溅射电源的至少一种。

具体的，镀膜模块12中磁控溅射放电可由直流溅射电源、中频溅射电源、高功率脉冲溅射电源、射频磁控溅射电源及其改进型电源中的一种或几种驱动，本实施例中采用大功率直流溅射电源。

需要说明的是，本发明实施例采用第三代持续高功率磁控溅射(C-HPMS)放电方式，此放电方式现有技术中未有采用先例。

在一些实施例中，所述溅射阴极为平面磁控溅射阴极和/或柱状溅射阴极；和/或

所述溅射机构124还包括离子源(提供离子轰击能量)，与所述溅射阴极相对应，所述离子源为阳极层离子源和/或射频离子源。

具体的，镀膜模块12的溅射机构124可以配置有平面磁控溅射阴极、柱状溅射阴极中的一种或两种，溅射机构124还配置有阳极层离子源、射频离子源中的一种或两种，本实施例中的溅射阴极采用平面磁控溅射阴极，离子源配置为阳极层离子源。

在一些实施例中，如图1、图2和图4所示，还包括上料模块11和下料模块13，所述上料模块11连接在所述镀膜模块12的一端，所述下料模块13连接在所述镀膜模块12的另一端。

可以理解的是，上料模块11、镀膜模块12和下料模块13依次通过统一尺寸的密封接口相连接。

具体的，如图2所示，上料模块11包括放卷室111、上料抽气单元112、上料辊113、隔气室114及其配件，放卷室111由SU304或SU316等钢材制造，上料抽气单元112(即高真空抽气系统)包括旋片泵、罗茨泵、分子泵、真空计、深冷系统，上料辊113包括放卷机构、放卷轴、张力检测、导辊、舒展辊、膜跟踪机构及其控制系统组成，隔气室114包括钢板形成的狭小腔体和分子泵，隔气室114用于避免上料真空室中的材料放气进入镀膜模块12内。

如图4所示，下料模块13包括收卷室131、下料抽气单元132、下料辊133及其配件组成，收卷室131由SU304或SU316等钢材制造，下料抽气单元132(即高真空抽气系统)包括旋片泵、罗茨泵、分子泵、真空计，下料辊133包括收卷机构、收卷轴、张力检测、导辊、舒展辊、膜跟踪机构及其控制系统。

也就是说，上料模块11的上料抽气单元112、镀膜模块12的镀膜抽气单元125和下料模块13的下料抽气模块的结构功能相同，但是对于各模块的控制根据实际工作进行设置。

在一些实施例中，涂层装置10还包括在收卷前的附加冷却装置，以免收卷后膜层粘连，其冷却方式可以是气流吹冷或附加冷辊冷却。

在一些实施例中，涂层装置10还包括在收卷前的防氧化保护措施，以防止制备金属层在破空后氧化，其实现方式可以在镀膜模块12增加前提氧化过程，还可以进行表面防氧化层涂覆。

在一些实施例中，镀膜模块12中还可以设置膜层监控单元，其实现方式可以是原位的方阻测量、膜厚测量、应力测试、微观形貌测试中的一种或几种。

基于上述实施例，本发明实施例还提供一种卷绕真空镀膜系统，其包括上述方案中任一项所述的涂层装置10，如图5所示，所述镀膜系统还包括：

第一更换装置20，位于所述涂层装置10的一侧，用于对所述溅射机构124的溅射阴极进行更换；和/或

第二更换装置30，位于所述涂层装置10的另一侧，用于对所述溅射机构124的辅助阳极和/或屏蔽挡板进行更换。需要注意，第二更换装置30可对上述辅助阳极和屏蔽挡板进行更换，即作为阳极或辅助阳极的护板同样起到屏蔽镀膜材料沉积在膜层外的作用，护板也作为替换的屏蔽挡板。

可以理解的是，针对镀膜模块12配置有一个或多个，相应的第一更换装置20和/或第二更换装置30也根据镀膜模块12的需要进行模块化设计，并配置一个或多个；镀膜系统包括第一更换装置20和第二更换装置30的一个或两个，在本实施例中，第一更换装置20和第二更换装置30均配置有一个。

具体的，第一更换装置20(更换阴极)在涂层装置10的一侧(即镀膜辊123的轴向方向的一侧)，第二更换装置30(更换阳极和/或阴极)在涂层装置10的另一侧，以便对阳极和阴极进行更换。

本发明实施例采用涂层装置10、第一更换装置20、第二更换装置30三体分离，阴极、护板(屏蔽挡板，作为阳极)一用一备设计，且相应的更换装置作为涂层装置10中独立的溅射机构124(如第二更换装置30一侧的屏蔽挡板、阴极进入镀膜室作为溅射机构124)，在一个溅射机构124有损耗或损耗后，立即将更换装置的另一部分作为溅射机构124并移入镀膜室，从而最大程度的保证生产效率。

在一些实施例中，如图5、图6和图7所示，所述第一更换装置20包括：

阴极架21；

滑移架22，与所述阴极架21沿第一方向滑动连接；

多个备用阴极23，与所述滑移架22沿第二方向滑动连接，所述第一方向与所述第二方向垂直设置，所述第二方向平行于所述溅射阴极的安装方向，所述备用阴极23用于对所述镀膜室中的溅射阴极进行更换。

具体的，滑移架22安装在阴极架21上，均由金属材料制成，滑移架22用于摆放磁控溅射备用阴极23，阴极架21上布设有阴极横向结构，用于实现阴极在备用区和待安装区的往返运动；滑移架22上布设有纵向滑移结构(纵向为镀膜辊123的轴向方向)，用于实现待安装区与镀膜模块12阴极安装位置的往返运动。

具体的，如图7所示，每个第一更换装置20包括上下8个阴极，可以同时并排连接多个模块，图7中备用阴极23的标记1-8按照与镀膜腔室内对应的位置摆放在阴极架21中，其中图7备用阴极23的标记1、4、6、7可以构成一个镀膜室的两个镀膜辊123所需要的4个溅射阴极，图7备用阴极23的标记2、3、4、8可以构成另一个镀膜室的两个镀膜辊123所需要的4个溅射阴极。

需要说明的是，第一更换装置20还可以单独对阴极进行插入式更换，也可以和护板更换装置合并(即下述第二更换装置30)，采用插入式结构进行更换；第二更换装置30也可以采用类似第一更换装置20的横向纵向移动方式进行更换。

在一些实施例中，如图5和图8所示，所述第二更换装置30包括底座31、旋转盘32和门板，所述旋转盘32连接于所述底座31，所述门板设于所述旋转盘32；

所述门板的两侧分别设有护板组件33，所述门板两侧的所述护板组件33可各自沿第二方向移入所述镀膜室内，所述第二方向平行于所述镀膜辊123的安装方向，使得移入所述镀膜室中的所述护板组件33与所述镀膜辊123相对设置。

具体的，第二更换装置30用于快速更换屏蔽挡板(护板作为阳极，也可将第二更换装置30的其他结构板件作为阳极)，安装在镀膜模块12的另一侧(即前侧)。第二更换装置30包括轨道，底座31在轨道上沿第二方向朝向或远离壳体122的方向进行移动，从而带动门板上的替换阴极和/或护板组件33(作为阳极)作为独立的溅射机构124进入镀膜室中。

值得说明的是，门板两侧的护板组件33交替使用和维护，保证更换效率，可在远离涂层装置10方向往返运动，并在旋转区进行整体360°旋转，进而提高了磁控溅射镀膜的效率；另外，护板组件33与镀膜辊123相对设置，用于防止离子(如铜离子)的扩散，进而降低离子扩散对设备的污染。

进一步，门板上每一侧的具有多个护板组件33，一个护板组件33对应一个溅射机构124，如图1和图8所示，涂层装置10具有四个镀膜单元120，每个镀膜单元120具有两个镀膜辊123，每个镀膜辊123对应两个溅射机构124，从而涂层装置10共需设置16个溅射机构124，与图8中门板一侧的护板组件33相对应，共16个护板组件33，每四个护板组件33对应一个镀膜单元120。

在一些实施例中，如图8所示，所述护板组件33的数量为多个，且每个所述护板组件33包括两个屏蔽挡板，两个所述屏蔽挡板与所述镀膜辊123相对设置；即至少两个屏蔽挡板用于更换辅助阳极和屏蔽挡板；

所述第二更换装置30还包括多个水冷辅助结构34和/或辅助阳极，设于每个所述屏蔽挡板上，移入所述镀膜室中的两个所述水冷辅助结构34和/或辅助阳极位于所述溅射阴极的两侧，所述水冷辅助结构34和/或辅助阳极用于吸热和吸收热电子。

具体的，如图8所示，水冷辅助结构34可以单独设置，或将水冷辅助结构34与护板组件33设计为一体结构，由门板之间统一给两套水冷辅助结构34供水、供电，其安装在阴极两侧，用于吸收热电子，并减少腔室壁的污染。

可以理解的是，护板组件33是由辅助阳极和屏蔽挡板组成的，两者都可以通水冷或不通水冷。

本发明实施例采用水冷辅助阳极设计，相较于现有技术中采用的水冷阳极杆，本发明实施例能够大幅度降低镀膜温度。

本发明的一实施例，针对现有技术沉积效率低、沉积质量差、设备配置弹性小等问题，本发明实施例采用涂层装置10模块化设计、分体式一用一备快速更换设计、水冷辅助阳极设计、持续高功率磁控溅射技术、多级张力控制、单向气流控制、实时检测系统等创新性技术，通过以上技术可以实现以下有益效果：第一，可弹性配置镀膜模块12数量，面向多种应用场景和涂层厚度需求；第二，相对现有技术可将沉积效率提升10-20倍，沉积膜层结合力和致密度大幅度提高；第三，可将镀膜与维护保养同时进行，大幅降低非镀膜时间，基本可保证设备24小时连续工作；第四，可实现多室、大厚度镀膜完成后的尺寸调整，保证膜层张力恒定；第五，放电更加稳定；第六，膜层质量实时可控，保证成品率。

下面，结合图1和图5，对磁控溅射制备复合铜箔的镀膜系统进行说明。

在第一个实施例中，镀膜模块12采用2个镀膜辊123一个镀膜单元120，2个镀膜单元120为一个镀膜模块12，涂层装置10设置2个镀膜模块12。每个镀膜模块12使用8个平面阴极，采用持续高功率磁控溅射方式进行放电，每个镀膜模块12配置一套第一更换装置20和第二更换装置30；设计辅助阳极、方阻监测方式；

每个第一更换装置20包括上下8个阴极，共两个第一更换装置20(与镀膜模块12一一对应)可以同时并排连接多个模块。溅射阴极的标记1-8按照与镀膜腔室内对应的位置摆放在阴极架21中，其中溅射阴极的标记1、4、6、7可以构成一个镀膜室上所需要的4个阴极；

每个第二更换装置30包括一个镀膜模块12所使用的水冷辅助结构34和八个护板组件33，水冷辅助结构34布局在溅射阴极两侧(每个水冷辅助结构34设置一个护板上)，护板组件33安装在门板上。

在第二个实施例中，采用柱状阴极替代第一实施例的平面阴极。

在第三个实施例中，采用中频磁控溅射电源替代高功率脉冲溅射电源的持续高功率磁控溅射放电方式。

在第四个实施例中，采用膜厚或应力等原位检测方式。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

需要说明的是：在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种涂层装置，其特征在于，包括至少一个镀膜模块；

所述镀膜模块包括膜传动单元和至少一个镀膜单元，每个所述镀膜单元包括壳体、至少两个镀膜辊和多个溅射机构，待镀膜用的膜层连接在所述镀膜辊上，所述膜传动单元用于使所述膜层在任一个所述镀膜辊上传动；

所述镀膜辊与所述壳体连接，所述壳体围绕形成镀膜室，一个所述镀膜室内设有至少两个所述镀膜辊，且所述溅射机构位于所述镀膜室内，每个所述镀膜辊与至少一个所述溅射机构对应设置；

每个所述溅射机构包括溅射阴极和阳极，被溅射用的靶材与所述溅射阴极连接，所述溅射阴极和所述阳极形成电场，使得所述靶材产生溅射并在所述膜层上沉积一次。

2.根据权利要求1所述的涂层装置，其特征在于，所述镀膜单元还包括：

充气组件，与所述镀膜室连通，用于向两个所述镀膜辊之间进行充气；

至少两个抽气组件，与所述镀膜室连通，所述抽气组件与所述镀膜辊对应设置，使得所述镀膜室内的气体绕每个所述镀膜辊单向流动；

分子泵，位于两个所述溅射阴极之间，用于控制气体的流动方向；

屏蔽挡板，位于所述溅射阴极和所述膜层之间，以避免在所述膜层以外的区域沉积。

3.根据权利要求1所述的涂层装置，其特征在于，

每个所述镀膜辊与两个所述溅射机构相对应；和/或

每个所述镀膜室内设有两个所述镀膜辊，且两个所述镀膜辊上下排布；和/或

所述镀膜模块包括至少一个相连的镀膜单元；和/或

所述溅射机构还包括辅助阳极，所述辅助阳极被配置为施加正电压形成电场。

4.根据权利要求1所述的涂层装置，其特征在于，所述镀膜单元还包括与所述靶材连接的磁控溅射电源，所述磁控溅射电源为高功率脉冲溅射电源、直流溅射电源、中频溅射电源及射频磁控溅射电源的至少一种。

5.根据权利要求1所述的涂层装置，其特征在于，所述溅射阴极为平面磁控溅射阴极和/或柱状溅射阴极；和/或

所述溅射机构还包括离子源，与所述溅射阴极相对应，所述离子源为阳极层离子源和/或射频离子源。

6.根据权利要求1所述的涂层装置，其特征在于，还包括上料模块和下料模块，所述上料模块连接在所述镀膜模块的一端，所述下料模块连接在所述镀膜模块的另一端。

7.一种卷绕真空镀膜系统，其特征在于，其包括如权利要求1至6中任一项所述的涂层装置，所述镀膜系统还包括：

第一更换装置，位于所述涂层装置的一侧，用于对所述溅射机构的溅射阴极进行更换；和/或

第二更换装置，位于所述涂层装置的另一侧，用于对所述溅射机构的辅助阳极和/或屏蔽挡板进行更换。

8.根据权利要求7所述的卷绕真空镀膜系统，其特征在于，所述第一更换装置包括：

阴极架；

滑移架，与所述阴极架沿第一方向滑动连接；

多个备用阴极，与所述滑移架沿第二方向滑动连接，所述第一方向与所述第二方向垂直设置，所述第二方向平行于所述溅射阴极的安装方向，所述备用阴极用于对所述镀膜室中的溅射阴极进行更换。

9.根据权利要求7所述的卷绕真空镀膜系统，其特征在于，所述第二更换装置包括底座、旋转盘和门板，所述旋转盘连接于所述底座，所述门板设于所述旋转盘；

所述门板的两侧分别设有护板组件，所述门板两侧的所述护板组件可各自沿第二方向移入所述镀膜室内，所述第二方向平行于所述镀膜辊的安装方向，使得移入所述镀膜室中的所述护板组件与所述镀膜辊相对设置。

10.根据权利要求9所述的卷绕真空镀膜系统，其特征在于，

所述护板组件的数量为多个，且每个所述护板组件包括两个屏蔽挡板，两个所述屏蔽挡板与所述镀膜辊相对设置；

所述第二更换装置还包括多个水冷辅助结构和/或辅助阳极，设于每个所述屏蔽挡板上，移入所述镀膜室中的两个所述水冷辅助结构和/或辅助阳极位于所述溅射阴极的两侧，所述水冷辅助结构和/或辅助阳极用于吸热和吸收热电子。