CN1969057A - 卷取式真空成膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卷取式真空成膜装置，该卷取式真空成膜装置能够抑制绝缘性的原料薄膜的热变形，以高速成膜金属膜，谋求提高生产性，进而，能够提高薄膜的除电效果。其中，具有电子束照射器(21)、辅助辊(18)、直流偏压电源(22)、除电单元(23)，该电子束照射器(21)被配置在卷放辊(13)和蒸发源(16)之间，向原料薄膜(12)照射荷电粒子；该辅助辊(18)被配置在冷却用筒式辊(14)和卷取辊(15)之间，并与原料薄膜(12)的成膜面接触，对该原料薄膜(12)的行进进行引导；该直流偏压电源(22)对筒式辊(14)和辅助辊(18)之间施加直流电压；该除电单元(23)配置在筒式辊(14)和卷取辊(15)之间，对原料薄膜(12)进行除电，该除电单元(23)由一方的电极接地的直流二极放电型等离子发生源构成。

Description

卷取式真空成膜装置

技术领域

本发明涉及一种下述方式的卷取式真空成膜装置，所述方式为，在减压环境内，连续地放出绝缘性的薄膜，一面使薄膜与冷却用辊紧密接触进行冷却，一面在该薄膜上蒸镀并卷取金属膜。

背景技术

以往，一面将从卷放辊连续地放出的长的原料薄膜卷绕在冷却用筒式辊上，一面使来自与该筒式辊相对配置的蒸发源的蒸发物质蒸镀到原料薄膜上，通过卷取辊，卷取蒸镀后的原料薄膜，这种方式的卷取式真空蒸镀装置已被公知，例如被公开在下述专利文献1中。

在这种真空蒸镀装置中，为了防止蒸镀时的原料薄膜的热变形，一面使原料薄膜紧密接触冷却用筒式辊的周面，进行冷却，一面进行成膜处理。因此，在这种真空蒸镀装置中，重要的问题是怎样确保原料薄膜相对于冷却用筒式辊的紧密接触作用。

作为提高了原料薄膜和冷却用筒式辊之间的紧密接触力的结构，例如，有下述专利文献2所公开的结构。图8表示下述专利文献2记载的卷取式(等离子CVD)成膜装置的概略结构。

参照图8，在被维持为减压环境的真空腔1的内部，设置带金属膜的薄膜2的卷放辊3、冷却用筒式辊4和卷取辊5，在筒式辊4的下方，配置着反应气体供给源6。

这里，带金属膜的薄膜2是在绝缘性薄膜上形成有导电性一次薄膜的物体，在该导电性一次薄膜上，来自反应气体供给源6的反应气体进行反应并成膜。另外，筒式辊4是在金属制的辊表面上形成有绝缘层的物体，辊主体被施加了规定的负电位。

这样，在图8所示的卷取式(等离子CVD)成膜装置中，在卷放辊3和筒式辊4之间设置电子线照射器7，同时，在该电子线照射器7和筒式辊4之间设置将带金属膜的薄膜2上的导电膜连接到接地电位的引导辊8。据此，向带金属膜的薄膜2的绝缘层侧表面照射电子束，使带金属膜的薄膜2带电，通过与筒式辊4之间所产生的电吸附力，谋求带金属膜的薄膜2和筒式辊4之间的紧密接触。

专利文献1：特开平7-118835号公报

专利文献2：特开2000-17440号公报

专利文献3：特开2003-301260号公报

但是，在图8所示的结构的以往的卷取式(等离子CVD)成膜装置中，存在下述问题，即，作为带金属膜的薄膜2，只不过仅仅是带导电膜的塑料薄膜有效，不能应用到在以塑料薄膜为例表示的原料薄膜上成膜金属膜的处理中。

这是因为在该以往的卷取式(等离子CVD)成膜装置中，由于已经形成了金属膜，所以在处理前，虽然能够使施加到冷却用筒式辊上的偏压电位作用于带金属膜的薄膜，但是，在成膜金属膜的情况下，在金属膜成膜前的原料薄膜上没有施加偏压电位。再有，在使金属膜蒸镀前的原料薄膜带电的情况下，若在薄膜上成膜金属膜，则在原料薄膜上所带电的电荷扩散到成膜于原料薄膜上的金属膜，因此，存在筒式辊和原料薄膜之间的静电引力降低，两者的紧密接触力劣化的情况。

因此，在以往的卷取式(等离子CVD)成膜装置中的带电以及偏压电位的施加的方法不能应用到想要在以塑料薄膜为例表示的原料薄膜上形成金属膜的情况，因为不能得到冷却用筒式辊和原料薄膜之间的高紧密接触力，所以原料薄膜的冷却效果不足，或是引起在薄膜上产生皱褶等的热变形，或是不能谋求原料薄膜行进速度的高度化，不能期望提高生产性。

再有，由于以提高筒式辊和原料薄膜之间的紧密接触力为目的所进行的对原料薄膜照射电子线的影响，即使是在成膜后，原料薄膜也带有电荷，由于该带电压，在卷取薄膜时和组装薄膜电容等的制品时，存在着在薄膜上产生皱褶，难以正确地卷取的问题。

本发明就是鉴于上述问题而成，其课题在于，提供一种卷取式真空成膜装置，该卷取式真空成膜装置能够抑制以塑料薄膜为例表示的绝缘性的原料薄膜的热变形，以高速成膜金属膜，谋求提高生产性，进而，能够提高薄膜的除电效果。

发明内容

在解决以上的课题时，本发明的卷取式真空成膜装置具有荷电粒子照射构件、辅助辊、电压施加构件、除电构件，该荷电粒子照射构件被配置在卷放部和成膜构件之间，向原料薄膜照射荷电粒子；该辅助辊被配置在冷却用辊和卷取部之间，并与原料薄膜的成膜面接触，对该原料薄膜的行进进行引导；该电压施加构件对冷却用辊和辅助辊之间施加直流电压；该除电构件配置在冷却用辊和卷取部之间，对原料薄膜进行除电，该除电构件由一方的电极接地的直流二极放电型等离子发生源构成。

在金属膜成膜前，因荷电粒子的照射而带电的原料薄膜以静电引力，与被施加了偏压电位的冷却用辊紧密接触。

另一方面，在金属膜成膜后，虽然由于被成膜的金属膜，原料薄膜上所带电的电荷的一部分消失，但由于与辅助辊的接触，金属膜被施加电位，能够使其与冷却用辊之间产生静电引力。据此，即使是在成膜后，也能维持原料薄膜和冷却用辊之间的紧密接触力。

另外，在金属膜成膜后，通过配置在冷却用辊和卷取部之间的除电构件，对薄膜上所带电的荷电粒子进行除电。因为该除电构件由一方的电极接地的直流二极放电型等离子发生源构成，所以能够进行以接地电位为基准的直流电压的微调，谋求提高除电效果。

如上所述，在本发明中，因为在金属膜成膜前后都能够得到原料薄膜和冷却用辊之间的高的紧密接触力，所以提高了原料薄膜的冷却效率，据此，防止在成膜时原料薄膜的热变形，另外，可以提高原料薄膜的行进速度，有助于提高生产性。另外，提高了原料薄膜的除电效果，谋求了薄膜卷取工序或组装所制造的薄膜电容器等的产品工序的适当化。

发明效果

根据本发明，因为在针对绝缘性的原料薄膜成膜金属膜的前后，能够确保原料薄膜和冷却用辊之间的高的紧密接触力，所以能够防止原料薄膜的热变形，同时提高了原料薄膜的行进速度，可大大有助于提高生产性。另外，提高了原料薄膜的除电效果，谋求了薄膜卷取工序或产品组装工序的适当化。

附图说明

图1是基于本发明的实施方式的卷取式真空蒸镀装置10的概略结构图。

图2是表示原料薄膜的成膜面的图，A表示形成油图案25后的状态，B表示金属膜26蒸镀后的状态。

图3是说明对原料薄膜12照射电子束的工序的剖视模式图。

图4是说明蒸镀后的原料薄膜12和筒式辊14之间的吸附作用的剖视模式图。

图5是表示除电单元23的一个结构例的剖视图。

图6是表示除电单元23的内部结构的主要部位的放大图。

图7是表示除电单元23的结构的变形例的剖视图。

图8是以往的卷取式真空成膜装置的概略结构图。

符号说明

10    卷取式真空蒸镀装置(卷取式真空成膜装置)

11    真空腔

12    原料薄膜

13    卷放辊

14    筒式辊(冷却用辊)

15    卷取辊

16    蒸发源(成膜构件)

18    辅助辊

20    图案形成单元(遮蔽罩形成构件)

21    电子束照射器(荷电粒子照射构件)

22    直流偏压电源(电压施加构件)

23    除电单元(除电构件)

25    油图案

26    金属膜

30    框架(等离子形成腔)

31A、31B、32A、32B  电极

36    磁铁块

E1、E2接地电位

具体实施方式

下面，参照附图，就本发明的实施方式进行说明。在本实施方式中，对将本发明应用到作为卷取式真空成膜装置的卷取式真空蒸镀装置中的例子进行说明。

图1是基于本发明的实施方式的卷取式真空蒸镀装置10的概略结构图。本实施方式的卷取式真空蒸镀装置10具有真空腔11、原料薄膜12的卷放辊13、冷却用筒式辊14、卷取辊15和蒸镀物质的蒸发源(与本发明的“成膜构件”对应)16。

真空腔11借助配管连接部11a、11c，与未图示出的真空泵等的真空排气系统连接，其内部被减压排气至规定的真空度。真空腔11的内部空间被分隔板11b分隔为配置着卷放辊13、卷取辊15等的室和配置着蒸发源16的室。

原料薄膜12是被裁剪成规定宽度的长的绝缘性塑料薄膜，在本实施方式中，使用OPP(延伸聚丙烯)单层薄膜。

另外，除此以外，还可以应用PET(对聚苯二甲酸乙二酯)薄膜、PPS(聚苯硫)薄膜等的塑料薄膜或纸片等。

原料薄膜12从卷放辊13放出，借助多个引导辊17、筒式辊14、辅助辊18、多个引导辊19被卷取于卷取辊15上。卷放辊13以及卷取辊15分别对应本发明的“卷放部”以及“卷取部”，在它们上分别设置未图示出的旋转驱动部。

筒式辊14为筒状，由铁等的金属制造，在内部，具有冷却媒质循环系统等的冷却机构和使筒式辊14旋转驱动的旋转驱动机构等。在筒式辊14的周面，以规定的接触角，卷绕着原料薄膜12。卷绕在筒式辊14上的原料薄膜12，其外面侧的成膜面被来自蒸发源16的蒸镀物质成膜，同时，被筒式辊14冷却。

蒸发源16收容蒸镀物质，同时，具有通过电阻加热、感应加热、电子束加热等的公知的方法，对蒸镀物质进行加热使之蒸发的机构。该蒸发源16配置在筒式辊14的下方，使蒸镀物质的蒸汽附着在相对的筒式辊14上的原料薄膜12上，形成覆膜。

作为蒸镀物质，除了Al、Co、Cu、Ni、Ti等的金属元素单体以外，还可以应用Al-Zn、Cu-Zn、Fe-Co等两种以上的金属或多元系合金，蒸发源也不仅仅被限定为一个，也可以设置为多个。

本实施方式的卷取式真空蒸镀装置10还具有图案形成单元20、电子束照射器21、直流偏压电源22以及除电单元23。

图案形成单元20形成有相对于原料薄膜12的成膜面，划分金属膜的蒸镀区域的图案，被设置在卷放辊13和筒式辊14之间。

图2表示原料薄膜12的成膜面。

图案形成单元20被构成为，例如将在图2A中由影线表示的形状的油图案25，在原料薄膜12的成膜面上沿其长度方向(行进方向)遍及多列地涂抹。因此，在成膜时，在油图案25的开口部25a上成膜多列金属膜26，该金属膜26的形态为覆盖有蒸镀物质的大致矩形状的金属图案借助连接部26a，以规定的间距连接(图2B)。另外，金属膜26的成膜形态并非限定在上述情况。

接着，电子束照射器21与本发明的“荷电粒子照射构件”相对应，对原料薄膜12照射作为荷电粒子的电子束，使原料薄膜12带负电。

图3是说明对原料薄膜12照射电子束的工序的剖视模式图。在本实施方式中，电子束照射器21设置在与筒式辊14的周面相对的位置，对与筒式辊14接触的原料薄膜12的成膜面照射电子束。通过在筒式辊14上照射电子束，可以一面冷却原料薄膜12，一面照射电子束。

特别是，在本实施方式中，以电子束一面在原料薄膜12的宽度方向扫描一面照射的方式，构成电子束照射器21，据此，能够避免由于局部照射电子束导致的原料薄膜的加热损伤，同时，能够使原料薄膜12均匀且效率良好地带电。

直流偏压电源22对筒式辊14和辅助辊18之间施加规定的直流电压，与本发明的“电压施加构件”对应。在本实施方式中，筒式辊14与正极连接，辅助辊18与负极连接。据此，由电子束照射并带负电的原料薄膜12如图3所示，由于静电引力，被电吸附在筒式辊14的周面，且与其紧密接触。另外，直流偏压电源22为固定式或可动式均可。

这里，辅助辊18为金属制，其周面被设置在与原料薄膜12的成膜面滚动接触的位置。该辅助辊18与接地电位E1连接(图1)。

图4是说明蒸镀后的原料薄膜12和筒式辊14之间的吸附作用的剖视模式图。通过蒸镀，在原料薄膜12上图案状地形成金属膜26。如图2B所示，因为金属膜26沿长度方向连接，所以被辅助辊18引导的原料薄膜12通过其成膜面上的金属膜26(参照图2B)和辅助辊18的周面的接触，使被夹在金属膜26和筒式辊14之间的原料薄膜12极化，在原料薄膜12和筒式辊14之间产生静电吸附力，谋求两者的紧密接触。

这样，除电单元23与本发明的“除电构件”对应，被配置在冷却用筒式辊14和卷取辊15之间，具有对因来自电子束照射器21的电子照射而带电的原料薄膜12进行除电的功能。作为除电单元23的结构例，也可以采用使原料薄膜12通过等离子中，通过离子冲击处理，对原料薄膜12除电的机构。

图5表示除电单元23的一个结构例，A是相对于薄膜行进方向垂直的剖视图，B是与薄膜行进方向平行的剖视图。除电单元23具有金属制框架30、两对电极31A、31B、32A、32B和导入管33，该金属制框架30具有能使原料薄膜12通过的狭槽30a、30a；该两对电极31A、31B、32A、32B在该框架30内，隔着原料薄膜12相对；该导入管33将氩等的工艺气体导入框架30内。另外，框架30与本发明的“等离子形成腔”对应。

一方的框架30与直流电源34的正极连接，同时与接地电位E2连接。

另一方面，各个电极31A、31B、32A、32B是轴状的电极部件，分别连接在直流电源34的负极。如图6所示，在这些各电极的外周围，以反复SN-NS-SN-…的方式，沿电极的轴向，使极性相互反转地安装着多组由多个环状的永久磁铁小片35构成的磁铁块36。

另外，由多个永久磁铁小片35构成各磁铁块36是为了便于调整该磁铁块36的磁极间的长度。当然，也可以用单一的永久磁铁材料形成这些各磁铁块36。另外，直流电源34是作为固定电源来图示的，当然也可以作为可变电源。

如上所述，本实施方式的除电单元23是一面将向框架30和电极31A、31B、32A、32B之间施加直流电压，使等离子产生的直流二极放电型的等离子发生源作为基本结构，一面附加使各磁铁块36的磁场成分与这些框架-电极间的电场成分正交的磁场收敛(磁控管放电)功能，产生等离子，以封闭电极周围的磁场。

另外，从保护原料薄膜12的观点出发，等离子最好是低压。在该情况下，通过采用图示的磁控管放电型，可以容易地以低压产生等离子。

接着，就本实施方式的卷取式真空蒸镀装置10的动作进行说明。

在被减压至规定的真空度的真空腔11的内部，从卷放辊13连续地放出的原料薄膜12经过油图案25的形成工序、电子束照射工序、蒸镀工序、除电工序，被连续地卷绕在卷取辊15上。

在遮蔽罩形成工序中，原料薄膜12通过图案形成单元20，例如图2A所示方式的油图案25被涂抹形成在成膜面上。作为遮蔽罩形成方法，可采用与原料薄膜12滚动接触的转印辊进行的图案转印法。

形成有油图案25的原料薄膜12被卷回到筒式辊14上。原料薄膜12在与筒式辊14接触开始的位置附近，被电子束照射器21照射电子束，在电位上为带负电。

此时，因为在原料薄膜12与筒式辊14接触的位置照射电子束，所以可以效率良好地冷却原料薄膜12。

另外，通过针对行进的原料薄膜12的成膜面一面在其宽度方向扫描，一面照射电子束，可以避免由于局部照射电子束导致的原料薄膜12的热变形，同时能够使原料薄膜12均匀且效率良好地带电。

受到电子束的照射且带负电的原料薄膜12通过静电引力，与被直流偏压电源22偏压为正电位的筒式辊14紧密接触(图3)。然后，通过从蒸发源16蒸发的蒸镀物质堆积在原料薄膜12的成膜面，形成如2B所示的金属膜26。该金属膜26具有借助连接部26a，在原料薄膜12的长度方向连续的多列岛状的形态。

成膜于原料薄膜12的金属膜26借助辅助辊18，被施加有直流偏压电源22的负电位。因为金属膜26形成为在原料薄膜12的长度方向连续的岛状，所以在蒸镀金属膜26后，在卷回到筒式辊14上的原料薄膜12中，被分别极化为在金属膜26侧的一方的表面为正，在筒式辊14侧的另一方的表面为负，如图4所示，在原料薄膜12和筒式辊14之间产生静电吸附力。其结果为，原料薄膜12和筒式辊14相互紧密接触。

如上所述，在本实施方式中，因为在蒸镀金属膜26前，通过电子束的照射，使原料薄膜12带电，与筒式辊14紧密接触，在蒸镀金属膜26后，通过施加在该金属膜26和筒式辊14之间的偏压电压，使原料薄膜12与筒式辊14紧密接触，所以即使是在蒸镀金属膜前，原料薄膜12所带电的电荷(电子)的一部分在其后的蒸镀金属膜的工序中向该金属膜放出并且消失，也可以通过从辅助辊18向金属膜26施加(供给电子)负电位，来补偿该消失的电荷的一部分或全部。

因此，根据本实施方式，即使是在蒸镀工序后，也抑制了原料薄膜12与筒式辊14之间的紧密接触力的降低，在蒸镀工序的前后，确保原料薄膜12的稳定地冷却作用。

据此，可以防止在蒸镀金属膜时的原料薄膜12的热变形，同时使原料薄膜12的高速行进化、成膜运转速度的高速化成为可能，可以谋求提高生产性。这样的结构特别有利于通过若附着了OPP薄膜等的那样的金属膜则难以带电的材料构成原料薄膜12的情况。再有，因为在原料薄膜12上图案状地形成金属膜26的情况下，存在随着局部温度上升，电荷变化的情况，所以为了均匀地冷却原料薄膜12，最好通过偏压电压来对除去电荷的金属膜形成部分提高其紧密接触性。

那么，如上所述，进行了金属膜26的蒸镀的原料薄膜12被除电单元23除电后，被卷取在卷取辊15上。根据本实施方式，因为是通过一方的电极接地的直流二极放电型等离子发生源构成除电单元23，所以能够容易且准确地进行以框架30的电位为基准的对电极31A、31B、32A、32B的电位调整和微调，谋求了除电效果的提高。

即，在没有将除电单元23与接地电位连接的情况下，虽然单元整体的电位成为浮游状态，基准电位微妙地偏移，不能得到高的除电效率，但象本发明这样，通过将除电单元23的一方的电极(框架30)连接到基准电位E2，能够调整DC电压34，进行数V至数十V的除电调整。据此，能够将原料薄膜的带电压抑制在数V级，能够确保原料薄膜12的稳定的卷取动作，同时可以防止因带电产生的卷取皱褶。另外，谋求了叠层薄膜电容器等的制品组装的恰当化。

另外，因为使辅助辊18也接地，所以在向除电单元23导入前，可以进行原料薄膜12的预备除电处理，能够谋求进一步提高除电单元23的除电效率。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，当然，本发明并非仅限于此，可以根据本发明的技术思想进行各种变形。

例如，在以上的实施方式中，作为蒸镀在原料薄膜12上的金属膜26，被形成为图2B所示的借助连接部26a连接的岛状，但并非仅限于此，例如当然也可以或是沿薄膜长度方向的直线图案，或是不形成遮蔽罩而整体地成膜。

另外，在以上的实施方式中，虽然是照射电子束，使原料薄膜12带负电，但是替代这种方式，也可以照射离子，使原料薄膜12带正电。在该情况下，要使施加在筒式辊14以及辅助辊18的偏压的极性与上述实施方式相反(筒式辊14为负极，辅助辊18为正极)。

再有，虽然作为除电单元23的结构，是隔着原料薄膜12设置两对轴状的电极31A、31B、32A、32B，但并非仅限于此，也可以如图7所示，由一对电极31A、31B构成除电单元。另外，并不仅限于使除电单元23的框架侧接地，也可以使上述轴状电极侧接地。另外，除电单元23也可以设置在辅助辊18的下游侧。

另外，在以上的实施方式中，是对将真空蒸镀法应用到金属膜的成膜法的例子进行了说明，当然并非仅限于此，也可以应用到溅射法或各种CVD法等的成膜金属膜的其他的方法。

Claims (5)

1.一种卷取式真空成膜装置，该装置具有真空腔、卷放部、卷取部、冷却用辊、成膜构件，该卷放部配置在该真空腔的内部，连续地放出绝缘性的原料薄膜；该卷取部卷取从该卷放部放出的原料薄膜；该冷却用辊配置在上述卷放部和上述卷取部之间，与上述原料薄膜紧密接触，对该薄膜进行冷却；该成膜构件与上述冷却用辊相对配置，在上述原料薄膜上成膜金属膜，其特征在于，具有：

配置在上述冷却用辊和上述卷取部之间，并与上述原料薄膜的成膜面接触，对该原料薄膜的行进进行引导的辅助辊；

对上述冷却用辊和上述辅助辊之间施加直流电压的电压施加构件；

配置在上述冷却用辊和上述卷取部之间，对上述原料薄膜进行除电的除电构件，

上述除电构件是一方的电极接地的直流二极放电型等离子发生源。

2.如权利要求1所述的卷取式真空成膜装置，其特征在于，上述除电构件具有等离子形成腔，和设置在该等离子形成腔内，隔着上述原料薄膜相对的至少一对电极部件，这些等离子形成腔以及电极部件中，任意的一方与接地电位连接，另一方与电源电位连接。

3.如权利要求2所述的卷取式真空成膜装置，其特征在于，上述电极部件为轴状，在其外周围安装着永久磁铁。

4.如权利要求1所述的卷取式真空成膜装置，其特征在于，在上述卷放部和上述成膜构件之间，配置向上述原料薄膜照射荷电粒子的荷电粒子照射构件。

5.如权利要求1所述的卷取式真空成膜装置，其特征在于，上述辅助辊与接地电位连接。

Images