CN217418806U - 一种柔性薄膜材料卷对卷镀制厚铜膜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柔性薄膜材料卷对卷镀制厚铜膜装置，包括：将柔性薄膜材料依次通过放卷输送辊组、中心输送辊和收卷室内的收卷输送辊组进行输送；利用前处理室内的平面阳极离子源对柔性薄膜材料的表面进行镀膜前处理；利用第一工艺腔室内的第一溅射阴极对柔性薄膜材料的表面形成厚度100nm以内的铜层溅射沉积成膜；利用第二工艺腔室内的阴极电弧蒸发源对柔性薄膜材料的表面形成厚度1000nm以内的铜层蒸发沉积成膜；利用第三工艺腔室内的第二溅射阴极对柔性薄膜材料的表面形成厚度100nm以内的铜层溅射沉积成膜；步骤S6，利用后处理室内的射频离子源对膜层进行离子轰击退火和消除膜层残余应力。本实用新型能使膜层厚度达到1000nm以上，并满足各项性能指标要求。

Description

一种柔性薄膜材料卷对卷镀制厚铜膜装置

技术领域

本实用新型涉及柔性薄膜材料镀制工艺，尤其涉及一种柔性薄膜材料卷对卷镀制厚铜膜装置。

背景技术

现有技术中，采用卷对卷PVD方式在PET等柔性薄膜基底上直接沉积1微米厚度以上的铜膜，一直是卷绕PVD行业从业者的追求，当前应用市场对这类产品的需求越来越大，而生产方面，无论采用蒸发镀膜方式还是溅射方式，当沉积的铜层厚度达到300nm以上时，沉积过程产生的缺陷就愈实用新型显，随着这些缺陷的累积会直接破坏沉积成膜，使沉积形成的铜膜已经达不到其应用场景对其各项性能指标的要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种结合蒸发镀膜与溅射镀膜的优势特性沉积成膜，能使膜层厚度达到1000nm以上，并且满足各项性能指标要求的柔性薄膜材料卷对卷镀制厚铜膜装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案。

一种柔性薄膜材料卷对卷镀制厚铜膜装置，其包括有中心输送辊，所述中心输送辊的前后两侧分别设有前处理室和后处理室，所述前处理室和后处理室之间依次设有第一工艺腔室、第二工艺腔室和第三工艺腔室，所述第一工艺腔室、第二工艺腔室和第三工艺腔室沿所述中心输送辊的周围均匀分布，所述前处理室的前侧设有放卷室，所述后处理室的后侧设有收卷室，其中：所述放卷室内设有放卷输送辊组，所述收卷室内设有收卷输送辊组，所述柔性薄膜材料依次通过所述放卷输送辊组、所述中心输送辊和所述收卷输送辊组进行输送；所述前处理室内设有用于对所述柔性薄膜材料的表面进行镀膜前处理的平面阳极离子源；所述第一工艺腔室内设有用于在所述柔性薄膜材料的表面形成厚度100nm以内铜层溅射沉积成膜的第一溅射阴极；所述第二工艺腔室内设有用于在所述柔性薄膜材料的表面形成厚度1000nm以内铜层蒸发沉积成膜的阴极电弧蒸发源；所述第三工艺腔室内设有用于在所述柔性薄膜材料的表面形成厚度100nm以内铜层溅射沉积成膜的第二溅射阴极；所述后处理室内设有用于对膜层进行离子轰击退火以及消除膜层残余应力的射频离子源。

优选地，所述平面阳极离子源为中频或直流平面阳极离子源。

优选地，包括有一个或者两个所述第二工艺腔室，每个第二工艺腔室内设有一个阴极电弧蒸发源。

一种柔性薄膜材料卷对卷镀制厚铜膜工艺，所述工艺基于一装置实现，所述装置包括有中心输送辊，所述中心输送辊的前后两侧分别设有前处理室和后处理室，所述前处理室和后处理室之间依次设有第一工艺腔室、第二工艺腔室和第三工艺腔室，所述第一工艺腔室、第二工艺腔室和第三工艺腔室沿所述中心输送辊的周围均匀分布，所述前处理室的前侧设有放卷室，所述后处理室的后侧设有收卷室，所述工艺包括如下步骤：步骤S1，将柔性薄膜材料依次通过所述放卷室内的放卷输送辊组、所述中心输送辊和所述收卷室内的收卷输送辊组进行输送；步骤S2，利用所述前处理室内的平面阳极离子源对所述柔性薄膜材料的表面进行镀膜前处理；步骤S3，利用所述第一工艺腔室内的第一溅射阴极对所述柔性薄膜材料的表面形成厚度100nm以内的铜层溅射沉积成膜；步骤S4，利用所述第二工艺腔室内的阴极电弧蒸发源对所述柔性薄膜材料的表面形成厚度1000nm以内的铜层蒸发沉积成膜；步骤S5，利用所述第三工艺腔室内的第二溅射阴极对所述柔性薄膜材料的表面形成厚度100nm以内的铜层溅射沉积成膜；步骤S6，利用所述后处理室内的射频离子源对膜层进行离子轰击退火以及消除膜层残余应力。

优选地，所述步骤S3中，所述第一溅射阴极对所述柔性薄膜材料的表面溅射形成60nm～100nm厚度的铜层沉积膜。

优选地，所述步骤S4中，所述阴极电弧蒸发源对所述柔性薄膜材料的表面镀制形成600nm～900nm厚度的铜层蒸发沉积膜。

优选地，包括有两个所述第二工艺腔室，每个第二工艺腔室内设有一个阴极电弧蒸发源，所述步骤S5中，利用两个所述第二工艺腔室中的阴极电弧蒸发源进行两次阴极电弧离子沉积，直至所述铜层蒸发沉积膜的总厚度达到1800nm。

优选地，所述步骤S5中，利用所述第三工艺腔室内的第二溅射阴极对所述柔性薄膜材料的表面形成厚度60nm～90nm的铜层溅射沉积膜。

优选地，所述步骤S1中，对所述柔性薄膜材料的表面进行镀膜前处理包括离子清洗和活化处理。

优选地，所述步骤S2中的所述平面阳极离子源为中频或直流平面阳极离子源。

本实用新型公开的柔性薄膜材料卷对卷镀制厚铜膜装置中，待镀膜柔性薄膜材料装入各辊组之后，在收、放料系统牵引下，薄膜材料依次通过各工艺处理室，依次进行前处理、第一次溅射镀膜、阴极电弧离子镀膜、第二次溅射镀膜、离子轰击，最后在收卷室收卷，完成镀膜过程。其中，第一次溅射镀膜可完成60～100nm的铜层沉积，之后阴极电弧离子镀膜可完成约600～900nm的铜层沉积，多弧沉积完成后，必须经过第二次溅射镀膜，在已经沉积的铜膜层上，以溅射沉积的方式继续沉积60～90nm铜层，达到缓和热应力形成、致密镀层表面以及降低镀层表面粗糙度的目的，当完成铜膜沉积后，需采用射频离子源，对膜层进行离子轰击退火，消除膜层残余应力。相比现有技术而言，本实用新型结合蒸发镀膜与溅射镀膜的优势特性沉积成膜，能使膜层厚度达到1000nm以上，较好地满足了各项性能指标要求。

附图说明

图1为本实用新型柔性薄膜材料卷对卷镀制厚铜膜装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作更加详细的描述。

本实用新型公开了一种柔性薄膜材料卷对卷镀制厚铜膜装置，请参见图1，其包括有中心输送辊1，所述中心输送辊1的前后两侧分别设有前处理室2和后处理室3，所述前处理室2和后处理室3之间依次设有第一工艺腔室4、第二工艺腔室5和第三工艺腔室6，所述第一工艺腔室4、第二工艺腔室5和第三工艺腔室6沿所述中心输送辊1的周围均匀分布，所述前处理室2的前侧设有放卷室8，所述后处理室3的后侧设有收卷室9，其中：

所述放卷室8内设有放卷输送辊组10，所述收卷室9内设有收卷输送辊组11，所述柔性薄膜材料12依次通过所述放卷输送辊组10、所述中心输送辊1和所述收卷输送辊组11进行输送；

所述前处理室2内设有用于对所述柔性薄膜材料12的表面进行镀膜前处理的平面阳极离子源；

所述第一工艺腔室4内设有用于在所述柔性薄膜材料12的表面形成厚度100nm以内铜层溅射沉积成膜的第一溅射阴极；

所述第二工艺腔室5内设有用于在所述柔性薄膜材料12的表面形成厚度1000nm以内铜层蒸发沉积成膜的阴极电弧蒸发源；

所述第三工艺腔室6内设有用于在所述柔性薄膜材料12的表面形成厚度100nm以内铜层溅射沉积成膜的第二溅射阴极；

所述后处理室3内设有用于对膜层进行离子轰击退火以及消除膜层残余应力的射频离子源。

上述装置中，待镀膜柔性薄膜材料装入各辊组之后，在收、放料系统牵引下，薄膜材料依次通过各工艺处理室，依次进行前处理、第一次溅射镀膜、阴极电弧离子镀膜、第二次溅射镀膜、离子轰击，最后在收卷室收卷，完成镀膜过程。其中，第一次溅射镀膜可完成60～100nm的铜层沉积，之后阴极电弧离子镀膜可完成约600～900nm的铜层沉积，多弧沉积完成后，必须经过第二次溅射镀膜，在已经沉积的铜膜层上，以溅射沉积的方式继续沉积60～90nm铜层，达到缓和热应力形成、致密镀层表面以及降低镀层表面粗糙度的目的，当完成铜膜沉积后，需采用射频离子源，对膜层进行离子轰击退火，消除膜层残余应力。相比现有技术而言，本实用新型结合蒸发镀膜与溅射镀膜的优势特性沉积成膜，能使膜层厚度达到1000nm以上，较好地满足了各项性能指标要求。

具体地，所述前处理室2内的所述平面阳极离子源为中频或直流平面阳极离子源。

实际应用中，如果需要更厚的铜膜层，可以接着在下一个工艺腔室进行第二次阴极电弧离子沉积，使阴极电弧离子沉积层的总厚度达到1800nm。当沉积层达到这个厚度，累计的热量和产生的热应力已经非常高，此时就不能再直接在这个膜层上继续采用高温的阴极电弧沉积方式。

相应地，本实施例包括有一个或者两个所述第二工艺腔室5，每个第二工艺腔室5内设有一个阴极电弧蒸发源。

在上述装置的基础上，本实用新型还涉及一种柔性薄膜材料卷对卷镀制厚铜膜工艺，请参见图1，所述工艺基于一装置实现，所述装置包括有中心输送辊1，所述中心输送辊1的前后两侧分别设有前处理室2和后处理室3，所述前处理室2和后处理室3之间依次设有第一工艺腔室4、第二工艺腔室5和第三工艺腔室6，所述第一工艺腔室4、第二工艺腔室5和第三工艺腔室6沿所述中心输送辊1的周围均匀分布，所述前处理室2的前侧设有放卷室8，所述后处理室3的后侧设有收卷室9，所述工艺包括如下步骤：

步骤S1，将柔性薄膜材料12依次通过所述放卷室8内的放卷输送辊组10、所述中心输送辊1和所述收卷室9内的收卷输送辊组11进行输送；

步骤S2，利用所述前处理室2内的平面阳极离子源对所述柔性薄膜材料12的表面进行镀膜前处理；

步骤S3，利用所述第一工艺腔室4内的第一溅射阴极对所述柔性薄膜材料12的表面形成厚度100nm以内的铜层溅射沉积成膜；

步骤S4，利用所述第二工艺腔室5内的阴极电弧蒸发源对所述柔性薄膜材料12的表面形成厚度1000nm以内的铜层蒸发沉积成膜；

步骤S5，利用所述第三工艺腔室6内的第二溅射阴极对所述柔性薄膜材料12的表面形成厚度100nm以内的铜层溅射沉积成膜；

步骤S6，利用所述后处理室3内的射频离子源对膜层进行离子轰击退火以及消除膜层残余应力。

上述方法的所述步骤S3中，所述第一溅射阴极对所述柔性薄膜材料12的表面溅射形成60nm～100nm厚度的铜层沉积膜。

进一步地，所述步骤S4中，所述阴极电弧蒸发源对所述柔性薄膜材料12的表面镀制形成600nm～900nm厚度的铜层蒸发沉积膜。

实际应用中，根据铜膜厚度要求，可以采用1或2个多弧蒸发源，例如，本实施例可包括有两个所述第二工艺腔室5，每个第二工艺腔室5内设有一个阴极电弧蒸发源，所述步骤S5中，利用两个所述第二工艺腔室5中的阴极电弧蒸发源进行两次阴极电弧离子沉积，直至所述铜层蒸发沉积膜的总厚度达到1800nm。

作为一种优选方式，所述步骤S5中，利用所述第三工艺腔室6内的第二溅射阴极对所述柔性薄膜材料12的表面形成厚度60nm～90nm的铜层溅射沉积膜。

关于具体的前处理手段，在本实施例的所述步骤S1中，对所述柔性薄膜材料12的表面进行镀膜前处理包括离子清洗和活化处理。进一步地，所述步骤S2中的所述平面阳极离子源为中频或直流平面阳极离子源。

本实用新型公开的柔性薄膜材料卷对卷镀制厚铜膜装置，其相比现有技术而言的有益效果在于，首先，本实用新型采用溅射镀膜、蒸发镀膜、溅射镀膜相结合的多层多次沉积方法，利用蒸发镀膜与溅射镀膜的各自优点沉积成膜，膜层厚度可以达到1000nm以上，并使得膜层的各项性能指标满足使用要求。其次，本实用新型采用1～2个阴极电弧蒸发源与前、后各1个溅射源串联安装在卷对卷的镀膜机镀膜腔体内，该镀膜机相应设置有前、后等离子处理室及多个镀膜工艺腔室。此外，本实用新型在镀膜前对材料表面进行离子清洗和活化，在镀膜后对铜层进行离子轰击消除膜层应力，有助于使产品满足各项性能指标要求。

以上所述只是本实用新型较佳的实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本实用新型所保护的范围内。

Claims (3)

1.一种柔性薄膜材料卷对卷镀制厚铜膜装置，其特征在于，包括有中心输送辊(1)，所述中心输送辊(1)的前后两侧分别设有前处理室(2)和后处理室(3)，所述前处理室(2)和后处理室(3)之间依次设有第一工艺腔室(4)、第二工艺腔室(5)和第三工艺腔室(6)，所述第一工艺腔室(4)、第二工艺腔室(5)和第三工艺腔室(6)沿所述中心输送辊(1)的周围均匀分布，所述前处理室(2)的前侧设有放卷室(8)，所述后处理室(3)的后侧设有收卷室(9)，其中：

所述放卷室(8)内设有放卷输送辊组(10)，所述收卷室(9)内设有收卷输送辊组(11)，所述柔性薄膜材料(12)依次通过所述放卷输送辊组(10)、所述中心输送辊(1)和所述收卷输送辊组(11)进行输送；

所述前处理室(2)内设有用于对所述柔性薄膜材料(12)的表面进行镀膜前处理的平面阳极离子源；

所述第一工艺腔室(4)内设有用于在所述柔性薄膜材料(12)的表面形成厚度100nm以内铜层溅射沉积成膜的第一溅射阴极；

所述第二工艺腔室(5)内设有用于在所述柔性薄膜材料(12)的表面形成厚度1000nm以内铜层蒸发沉积成膜的阴极电弧蒸发源；

所述第三工艺腔室(6)内设有用于在所述柔性薄膜材料(12)的表面形成厚度100nm以内铜层溅射沉积成膜的第二溅射阴极；

所述后处理室(3)内设有用于对膜层进行离子轰击退火以及消除膜层残余应力的射频离子源。

2.如权利要求1所述的柔性薄膜材料卷对卷镀制厚铜膜装置，其特征在于，所述平面阳极离子源为中频或直流平面阳极离子源。

3.如权利要求1所述的柔性薄膜材料卷对卷镀制厚铜膜装置，其特征在于，包括有一个或者两个所述第二工艺腔室(5)，每个第二工艺腔室(5)内设有一个阴极电弧蒸发源。

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