CN1835140A - 高速卷绕多层电容薄膜镀膜机及其工艺流程 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高速卷绕多层电容薄膜镀膜机，包括的真空仓体经隔仓板隔有卷绕室和溅射蒸镀室，其分别通过上真空管路和下真空管路连接各自的真空抽气系统，真空仓体内设有蒸镀鼓，卷绕室设有由PLC程序控制技术控制的由放卷组件、蒸镀鼓和收卷组件组成的薄膜卷绕系统；溅射蒸镀室设有由蒸镀鼓带动屏带棍组件组成的屏带卷绕系统；溅射蒸镀室还设有位于蒸镀鼓下侧的第一、第二磁控溅射平面铝靶、锌蒸发源，且第一、第二磁控溅射平面铝靶位于锌蒸发源的两侧。其工艺流程为展平的薄膜还经蒸镀鼓通过位于溅射蒸镀室的第一磁控溅射平面铝靶镀一铝层，又经锌蒸发源镀一锌层，再经第二磁控溅射平面铝靶镀一铝氧化层，卷绕回到卷绕室收卷。

Description

高速卷绕多层电容薄膜镀膜机及其工艺流程

技术领域

本发明涉及电容薄膜镀膜机，特别涉及高速卷绕多层电容薄膜镀膜机及其工艺流程。

背景技术

现有的技术中的镀膜机一般采用的是铝电阻加热蒸发系统，对满足镀膜温度的要求必须要达到1200℃至1350℃，采用电阻加热蒸发系统，蒸镀室粉尘极多，机械屏蔽系统的平带棍较快磨损，在高速运转时造成平带晃动，从而降低成品质量，而且由于粉尘过多会造成偏压不稳定，影响镀膜质量。另外主要的是由于粉尘极多，会对真空系统造成抽速不够，极限真空无法达到，从而也严重影响镀膜质量，且喷发口的结构存在不足，在镀膜过程中易出现的溅锌现象。金属化电容器用薄膜，是在作为薄膜的聚脂、聚丙烯等绝缘材料上在用金属化膜镀膜机的真空室内镀有金属导电层，分为铝镀层和锌镀层两层，用两片薄膜卷绕后分别在两端引出金属电极制成箔式或金属化式系列电热器。由于采用的薄膜需要进行表面电晕处理，在薄膜上顺序均匀镀上二层金属，最外面没有金属氧化层，因此对镀好的薄膜有严格的温度，湿度要求。薄膜品级难以保证，继而影响所卷绕的电容器的技术指标。

如申请日2003年6月24日的中国实用新型专利ZL03273145.0《多功能卷绕镀膜机》即为上述技术。其采用物理气相沉积技术。在真空箱体内的柔性卷材经过辊轴传导系统及张力传感器的张力调节，通过镀膜靶喷射的靶材粒子沉积，对柔性卷材正、反两面同时进行双面镀膜。该卷绕镀膜机可以使用不同成分的靶材，制备出单一薄膜或多种多层功能的混合薄膜。对存在的问题尚未解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，而提供采用平面靶磁控溅射系统，并具有低温，热辐射低，粉尘少，锌蒸发源喷发口结构科学，薄膜表面勿需电晕处理的高速卷绕多层电容薄膜镀膜机及其工艺流程。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：高速卷绕多层电容薄膜镀膜机，包括采用长方体结构的真空仓体，采取的具体措施包括：真空仓体经中间的隔仓板隔开有位于上部的卷绕室和位于下部的溅射蒸镀室，卷绕室和溅射蒸镀室分别通过上真空管路和下真空管路连接各自的真空抽气系统，真空仓体内设有蒸镀鼓，该蒸镀鼓上、下部分别位于卷绕室和溅射蒸镀室，卷绕室设有由PLC程序控制技术控制的薄膜卷绕系统，该薄膜卷绕系统由放卷组件、蒸镀鼓和收卷组件组成；溅射蒸镀室设有屏带卷绕系统，该屏带卷绕系统由蒸镀鼓带动屏带棍组件组成；溅射蒸镀室还设有位于蒸镀鼓下侧的第一磁控溅射平面铝靶、锌蒸发源、第二磁控溅射平面铝靶，且第一磁控溅射平面铝靶、第二磁控溅射平面铝靶位于锌蒸发源的两侧。

采取的具体措施还包括：放卷组件由上至下顺序包括有放卷轴、第一放卷过膜棍、第一放卷展平棍、第二放卷过膜棍、第二放卷展平棍，收卷组件由下至上顺序包括有第

一收卷过膜棍、收卷张力棍、第二收卷过膜棍、第一收卷展平棍、第三收卷过膜棍、收卷轴。

第一磁控溅射平面铝靶的作用为在运转的薄膜面上镀一铝层，锌蒸发源的作用为在运转的薄膜铝层面上又镀一锌层，第二磁控溅射平面铝靶作用为在运转的薄膜锌层面上再镀一铝氧化层。

第一放卷展平棍、第二放卷展平棍、第一收卷展平棍的外圆轴线相对展平棍芯轴线倾斜α角度，该倾斜α角度的展平棍具有在运转过程中产生展平薄膜的轴向力；该α角度范围为0.5度至5度。

卷绕室和溅射蒸镀室还分别设有上冷井盘管和下冷井盘管，上冷井盘管和下冷井盘管在3分钟至5分钟以内温度达到-100℃至-120℃，将用于凝结水分并配合真空抽气系统提高抽速和提高极限真空。真空仓体壁上开有观察窗口。

锌蒸发源由喷发嘴、锌炉胆、锌锅、加热丝、保温隔热层、锌炉外罩组成；喷发嘴开有喷口，喷发嘴嵌装在锌炉胆口部开有的凹槽内。该喷口的结构改进，在镀膜过程中克服了溅锌现象。

高速卷绕多层电容薄膜镀膜机工艺流程，卷绕室内的放卷轴连续放卷，顺序将薄膜穿过第一放卷过膜棍、第一放卷展平棍、第二放卷过膜棍、第二放卷展平棍，进行展平；采取的具体措施包括：展平的薄膜还经蒸镀鼓通过位于溅射蒸镀室的第一磁控溅射平面铝靶镀一铝层，又经锌蒸发源镀一锌层，再经第二磁控溅射平面铝靶镀一铝氧化层，卷绕回到卷绕室；配合同步顺序经过第一收卷过膜棍、收卷张力棍、第二收卷过膜棍、第一收卷展平棍、第三收卷过膜棍展平，收卷轴，相配合同步连续收卷。

与现有技术相比，本发明真空仓体经中间的隔仓板隔开有位于上部的卷绕室和位于下部的溅射蒸镀室，卷绕室和溅射蒸镀室分别通过上真空管路和下真空管路连接各自的真空抽气系统，真空仓体内设有蒸镀鼓，该蒸镀鼓上、下部分别位于卷绕室和溅射蒸镀室，卷绕室设有由PLC程序控制技术控制的薄膜卷绕系统，该薄膜卷绕系统由放卷组件、蒸镀鼓和收卷组件组成；溅射蒸镀室设有屏带卷绕系统，该屏带卷绕系统由蒸镀鼓带动屏带棍组件组成；溅射蒸镀室还设有位于蒸镀鼓下侧的第一磁控溅射平面铝靶、锌蒸发源、第二磁控溅射平面铝靶，且第一磁控溅射平面铝靶、第二磁控溅射平面铝靶位于锌蒸发源的两侧。其通过采用磁控溅射镀膜，在原有的锌铝复合薄膜的锌层表面在蒸镀一层铝镀层，利用铝易在空气中氧化形成致密的氧化铝的特性，在锌镀层表面形成保护层，与大气隔绝，避免锌被空气氧化，提高金属化薄膜的抗氧能力。采用磁控溅射技术可使镀铝层的均匀性大幅提高，大大减少金属层中的镀铝量，可明显提高薄膜的自愈性能。同时，磁控溅射镀膜与电阻加热蒸发技术相比，大大降低了金属原子对薄膜的热辐射，避免薄膜产生热形变甚至烫伤，降低薄膜品质。经比较，采用磁控溅射镀膜技术对金属化薄膜的耐电压性能影响≤30VCD/μm而传统的真空镀膜技术对金属化薄膜的耐电压性能影响≥50VCD/μm。磁控溅射镀膜与电阻加热蒸发技术相比，金属化薄膜的耐压性和抗氧性能明显提高，保证了电容器用金属化薄膜的高品质。

附图说明

图1是本发明实施例组成的剖面结构示意图；

图2是图1中锌蒸发源结构放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明的结构见附图1至图2所示。高速卷绕多层电容薄膜镀膜机，包括采用长方体结构的真空仓体C，真空仓体C经中间的隔仓板1隔开有位于上部的卷绕室A和位于下部的溅射蒸镀室B，卷绕室A和溅射蒸镀室B分别通过上真空管路D和下真空管路E连接各自的真空抽气系统，真空仓体C内设有蒸镀鼓5，该蒸镀鼓5上、下部分别位于卷绕室A和溅射蒸镀室B，卷绕室A设有由PLC程序控制技术控制的薄膜卷绕系统，该薄膜卷绕系统由放卷组件、蒸镀鼓5和收卷组件组成；

溅射蒸镀室B设有屏带卷绕系统，该屏带卷绕系统由蒸镀鼓5带动屏带棍组件组成；

溅射蒸镀室B还设有位于蒸镀鼓5下侧的第一磁控溅射平面铝靶6、锌蒸发源7、第二磁控溅射平面铝靶8，且第一磁控溅射平面铝靶6、第二磁控溅射平面铝靶8位于锌蒸发源7的两侧。

放卷组件由上至下顺序包括有放卷轴21、第一放卷过膜棍31、第一放卷展平棍41、第二放卷过膜棍32、第二放卷展平棍42，收卷组件由下至上顺序包括有第一收卷过膜棍33、收卷张力棍9、第二收卷过膜棍34、第一收卷展平棍43、第三收卷过膜棍35、收卷轴22。

第一磁控溅射平面铝靶6的作用为在运转的薄膜面上镀一铝层，锌蒸发源7的作用为在运转的薄膜铝层面上又镀一锌层，第二磁控溅射平面铝靶8作用为在运转的薄膜锌层面上再镀一铝氧化层。

第一放卷展平棍41、第二放卷展平棍42、第一收卷展平棍43的外圆轴线相对展平棍芯轴线倾斜α角度，该倾斜α角度的展平棍具有在运转过程中产生展平薄膜的轴向力；该α角度范围为0.5度至5度。

卷绕室A和溅射蒸镀室B还分别设有上冷井盘管11和下冷井盘管12，上冷井盘管11和下冷井盘管12在3分钟至5分钟以内温度达到-100℃至-120℃，将用于凝结水分并配合真空抽气系统提高抽速和提高极限真空。真空仓体C壁上开有观察窗口10。

锌蒸发源7由喷发嘴71、锌炉胆72、锌锅73、加热丝74、保温隔热层75、锌炉外罩76组成；喷发嘴71开有喷口71a，喷发嘴71嵌装在锌炉胆72口部开有的凹槽内。

高速卷绕多层电容薄膜镀膜机工艺流程，卷绕室A内的放卷轴21连续放卷，顺序将薄膜穿过第一放卷过膜棍31、第一放卷展平棍41、第二放卷过膜棍32、第二放卷展平棍42，进行展平；其特征是：展平的薄膜还经蒸镀鼓5通过位于溅射蒸镀室B的第一磁控溅射平面铝靶6镀一铝层，又经锌蒸发源7镀一锌层，再经第二磁控溅射平面铝靶8镀一铝氧化层，卷绕回到卷绕室A；配合同步顺序经过第一收卷过膜棍33、收卷张力棍9、第二收卷过膜棍34、第一收卷展平棍43、第三收卷过膜棍35展平，收卷轴22，相配合同步连续收卷。

溅射镀膜具体为阳极上放置工件，与直流电源的正极连接。通常是将镀膜室接地，并与阳极连结，阴极上装置靶材，与直流电源的负极连接。等离子体中的离子被阴极暗区的电场加速后，飞向阴极轰击靶材。离子轰击靶材时，发生两种与溅射镀膜有关的物理现象。首先是离子将原子击出靶面，产生溅射原子。溅射镀膜就是由这些溅射原子在薄膜上沉积实现的。其次是，离子将原子击出靶面，产生二次电子。二次电子被阴极暗区的电场加速，成为载能的快电子，快电子与氩气碰撞产生电离，并渐渐损失能量变成热电子。溅射镀膜所依赖的等离子体，就是由快电子，尤其是热电子与氩气的碰撞电离来维持的。

本发明在制造加工金属化薄膜时，不需要进行表面电晕处理，在薄膜上同时镀上三层金属，最外面的金属层为氧化层，对镀好的薄膜没有严格的温度，湿度要求，所放置的地方只要净化即可。表面未经电晕处理的薄膜，其耐高压性能和清洁度大幅提高，同时在蒸镀过程中，采用磁控溅射技术替代了原来的电阻加热蒸发技术，在镀膜过程中大幅度降低对薄膜的热辐射，从而使镀好的薄膜耐压大大提高，同时，将原有的锌铝复合化薄膜进行重大创新，即在原有基础上同时再镀上一层金属，此金属层在接触大气后生成一层致密的氧化层，从而将里边的两层金属层与大气隔绝，从而保证了电容器用金属化薄膜的高品质，彻底改变了原来的金属化薄膜由于耐压不足和表面氧化从而造成电容器废品的问题。

虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims (8)

1、高速卷绕多层电容薄膜镀膜机，包括采用长方体结构的真空仓体(C)，其特征是：所述的真空仓体(C)经中间的隔仓板(1)隔开有位于上部的卷绕室(A)和位于下部的溅射蒸镀室(B)，所述的卷绕室(A)和溅射蒸镀室(B)分别通过上真空管路(D)和下真空管路(E)连接各自的真空抽气系统，真空仓体(C)内设有蒸镀鼓(5)，该蒸镀鼓(5)上、下部分别位于卷绕室(A)和溅射蒸镀室(B)，卷绕室(A)设有由PLC程序控制技术控制的薄膜卷绕系统，该薄膜卷绕系统由放卷组件、蒸镀鼓(5)和收卷组件组成；

所述的溅射蒸镀室(B)设有屏带卷绕系统，该屏带卷绕系统由蒸镀鼓(5)带动屏带棍组件组成；

所述的溅射蒸镀室(B)还设有位于蒸镀鼓(5)下侧的第一磁控溅射平面铝靶(6)、锌蒸发源(7)、第二磁控溅射平面铝靶(8)，且所述的第一磁控溅射平面铝靶(6)、第二磁控溅射平面铝靶(8)位于锌蒸发源(7)的两侧。

2、根据权利要求1所述的高速卷绕多层电容薄膜镀膜机，其特征是：所述的放卷组件由上至下顺序包括有放卷轴(21)、第一放卷过膜棍(31)、第一放卷展平棍(41)、第二放卷过膜棍(32)、第二放卷展平棍(42)，收卷组件由下至上顺序包括有第一收卷过膜棍(33)、收卷张力棍(9)、第二收卷过膜棍(34)、第一收卷展平棍(43)、第三收卷过膜棍(35)、收卷轴(22)。

3、根据权利要求1或2所述的高速卷绕多层电容薄膜镀膜机，其特征是：所述的第一磁控溅射平面铝靶(6)的作用为在运转的薄膜面上镀一铝层，锌蒸发源(7)的作用为在运转的薄膜铝层面上又镀一锌层，第二磁控溅射平面铝靶(8)作用为在运转的薄膜锌层面上再镀一铝氧化层。

4、根据权利要求3所述的高速卷绕多层电容薄膜镀膜机，其特征是：所述的第一放卷展平棍(41)、第二放卷展平棍(42)、第一收卷展平棍(43)的外圆轴线相对展平棍芯轴线倾斜α角度，该倾斜α角度的展平棍具有在运转过程中产生展平薄膜的轴向力；该α角度范围为0.5度至5度。

5、根据权利要求3所述的高速卷绕多层电容薄膜镀膜机，其特征是：所述的卷绕室(A)和溅射蒸镀室(B)还分别设有上冷井盘管(11)和下冷井盘管(12)，上冷井盘管(11)和下冷井盘管(12)在3分钟至5分钟以内温度达到-100℃至-120℃，将用于凝结水分并配合所述的真空抽气系统提高抽速和提高极限真空。

6、根据权利要求3所述的高速卷绕多层电容薄膜镀膜机，其特征是：所述的真空仓体(C)壁上开有观察窗口(10)。

7、根据权利要求3所述的高速卷绕多层电容薄膜镀膜机，其特征是：所述的锌蒸发源(7)由喷发嘴(71)、锌炉胆(72)、锌锅(73)、加热丝(74)、保温隔热层(75)、锌炉外罩(76)组成；喷发嘴(71)开有喷口(71a)，喷发嘴(71)嵌装在锌炉胆(72)口部开有的凹槽内。

8、高速卷绕多层电容薄膜镀膜机工艺流程，卷绕室(A)内的放卷轴(21)连续放卷，顺序将薄膜穿过第一放卷过膜棍(31)、第一放卷展平棍(41)、第二放卷过膜棍(32)、第二放卷展平棍(42)，进行展平；其特征是：展平的薄膜还经蒸镀鼓(5)通过位于溅射蒸镀室(B)的第一磁控溅射平面铝靶(6)镀一铝层，又经锌蒸发源(7)镀一锌层，再经第二磁控溅射平面铝靶(8)镀一铝氧化层，卷绕回到卷绕室(A)；配合同步顺序经过第一收卷过膜棍(33)、收卷张力棍(9)、第二收卷过膜棍(34)、第一收卷展平棍(43)、第三收卷过膜棍(35)展平，收卷轴(22)，相配合同步连续收卷。

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