DE112008003721T5

DE112008003721T5 - Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs

Info

Publication number: DE112008003721T5
Application number: DE112008003721T
Authority: DE
Inventors: Shin Chigasaki-shi Yokoi; Tsunehito Chigasaki-shi Nomura; Atsushi Chigasaki-shi Nakatsuka; Isao Chigasaki-shi Tada
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2011-06-09
Also published as: WO2009128132A1; US20100307414A1; CN101946022B; KR20100102217A; CN101946022A

Abstract

Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs zum Auftragen einer Metallschicht auf ein Grundmaterial mit Isolationseigenschaft, die umfasst:
eine Vakuumkammer;
einen Transportmechanismus, der das Grundmaterial innerhalb der Vakuumkammer transportiert;
eine Kühlwalze, die das Grundmaterial kühlt, indem sie mit dem Grundmaterial in engen Kontakt kommt;
ein Abscheidemittel, das der Kühlwalze gegenüberliegend angeordnet ist, um die Metallschicht auf das Grundmaterial aufzutragen;
eine Hilfsrolle, die den Lauf des Grundmaterials führt, indem sie mit einer Auftragsoberfläche des Grundmaterials in Kontakt kommt;
eine Spannungsanlegeeinheit, die zwischen der Kühlwalze und der Hilfsrolle eine Gleichspannung anlegt;
eine Neutralisationseinheit, die das Grundmaterial durch eine Plasmabehandlung neutralisiert; und
einen Ladungseinfangkörper, der zwischen der Kühlwalze und der Neutralisationseinheit vorgesehen ist und der geladene Teilchen, die von der Neutralisationseinheit zur Kühlwalze hin treiben, einfängt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs, um, während ein isolierendes Grundmaterial, das sukzessive abgewickelt wird, unter einer Unterdruckatmosphäre abgekühlt wird, indem das Grundmaterial in engen Kontakt mit einer Kühlwalze gebracht wird, eine Metallschicht auf ein Grundmaterial aufzubringen und um das Grundmaterial aufzuwickeln.
Stand der Technik
Es ist eine Vakuumbedampfungsvorrichtung bekannt, die, während sie eine lange Materialfolie (Grundmaterial), die sukzessive von einer Abwickelrolle abgewickelt wird, um eine Kühlbecherwalze windet, ein Aufdampfmaterial von einer Bedampfungsquelle, die der Becherwalze gegenüberliegend vorgesehen ist, auf das Grundmaterial aufträgt und das Grundmaterial, das der Bedampfung unterzogen worden ist, durch eine Aufwickelrolle aufwickelt (siehe beispielsweise Patentdokument 1 weiter unten).
Bei der Vakuumbedampfungsvorrichtung dieses Typs wird, um eine thermische Verformung eines Grundmaterials während der Bedampfung zu vermeiden, die Bedampfung ausgeführt, während das Grundmaterial abgekühlt wird, indem es in engen Kontakt mit einer Umfangsfläche einer Becherwalze gebracht wird. Deshalb wird es wichtig, wie eine Adhäsionswirkung des Grundmaterials bezüglich der Becherwalze sichergestellt werden kann.
Diesbezüglich wird bei der im Patentdokument 1 offenbarten Vakuumbedampfungsvorrichtung des aufwickelnden Typs ein Verfahren offenbart, um durch Vorsehen einer Hilfsrolle, die zwischen der Becherwalze und einer Aufwickelrolle mit einer Auftragsoberfläche des Grundmaterials in Kontakt kommt, und Anwenden eines Gleichstroms zwischen der Hilfsrolle und der Becherwalze ein Grundmaterial elektrostatisch in engen Kontakt mit einer Kühlbecherwalze zu bringen.
Daher kann eine Adhäsionswirkung des Grundmaterials bezüglich der Becherwalze erhalten werden, womit eine thermische Verformung des Grundmaterials während der Bedampfung wirksam verhindert wird.
Unterdessen besteht bei der Vakuumbedampfungsvorrichtung des aufwickelnden Typs mit der obigen Struktur insofern ein Problem, als während des Aufwickelns des Grundmaterials durch die Aufwickelrolle Falten im Grundmaterial entstehen, die dem Einfluss elektrischer Ladungen, die nach der Bedampfung im Grundmaterial verbleiben, zugeschrieben werden, was zur Folge hat, dass das Grundmaterial nicht korrekt aufgewickelt werden kann. Um dieses Problem zu lösen, ist ein Verfahren bekannt, das eine Neutralisationseinheit vorsieht, die ein Grundmaterial, das der Bedampfung unterzogen worden ist, durch Plasmabehandlung neutralisiert, um auf das Grundmaterial geladene elektrische Ladungen durch die Neutralisationseinheit zu entfernen, bevor das Grundmaterial aufgewickelt wird (siehe Patentdokument 2).
Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 3795518
Patentdokument 2: WO2006/088024
Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Bei der Vakuumbedampfungsvorrichtung, die die Neutralisationseinheit umfasst, besteht jedoch das Problem, dass Elektronen und geladene Teilchen wie etwa Ionen im Plasma aus der Neutralisationseinheit entweichen, was zu einer Veränderung der zwischen der Becherwalze und der Hilfsrolle angelegten Vorspannung und einer instabilen Adhäsionswirkung des Grundmaterials bezüglich der Becherwalze führt.
Beispielsweise wird dann, wenn eine Vorspannung angelegt ist, wobei die Becherwalze und die Hilfsrolle eine positive bzw. eine negative Elektrode sind, durch Elektronen, die von der Neutralisationseinheit weg treiben und die Becherwalze erreichen, ein Potential gesenkt, was zu einer Verminderung der elektrostatischen Anziehungskraft bezüglich des Grundmaterials führt. Daher verringert sich die Adhäsionskraft zwischen der Becherwalze und dem Grundmaterial, was eine thermische Verformung des Grundmaterials herbeiführen kann.
Um das Auftreten eines solchen Problems zu verhindern, ist darüber nachgedacht worden, die Neutralisationseinheit an einer Position vorzusehen, die so weit wie möglich von der Becherwalze entfernt ist. Jedoch führt dies zu einer Zunahme der Vorrichtung in der Größe sowie einem geringeren Freiheitsgrad im Entwurf der Vorrichtung, weshalb es keine praktische Maßnahme ist.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des obigen Problems gemacht, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs zu schaffen, die imstande ist, ohne eine Zunahme der Vorrichtung in der Größe eine durch von einer Neutralisationseinheit entwichene geladene Teilchen bedingte thermische Verformung eines Grundmaterials zu verhindern.
Mittel zum Lösen des Problems
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs zum Auftragen einer Metallschicht auf ein Grundmaterial mit Isolationseigenschaft geschaffen, die umfasst:
eine Vakuumkammer, einen Transportmechanismus, eine Kühlwalze, ein Abscheide- bzw. Auftragsmittel, eine Hilfsrolle, eine Spannungsanlegemittel, eine Neutralisationseinheit und eine Ladungseinfangeinheit.
Der Transportmechanismus transportiert das Grundmaterial innerhalb der Vakuumkammer. Die Kühlwalze kühlt das Grundmaterial, indem sie mit dem Grundmaterial in engen Kontakt kommt. Das Abscheidemittel ist der Kühlwalze gegenüberliegend vorgesehen und trägt die Metallschicht auf das Grundmaterial auf. Die Hilfsrolle führt den Lauf des Grundmaterials, indem sie mit einer Auftragsoberfläche des Grundmaterials in Kontakt kommt. Das Spannungsanlegemittel legt zwischen der Kühlwalze und der Hilfsrolle eine Gleichspannung an. Die Neutralisationseinheit neutralisiert das Grundmaterial durch eine Plasmabehandlung. Der Ladungseinfangkörper ist zwischen der Kühlwalze und der Neutralisationseinheit vorgesehen und fängt geladene Teilchen, die von der Neutralisationseinheit zur Kühlwalze hin treiben, ein.
Beste Art zum Ausführen der Erfindung
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs zum Auftragen einer Metallschicht auf ein Grundmaterial mit Isolationseigenschaft geschaffen, die umfasst:
eine Vakuumkammer, einen Transportmechanismus, eine Kühlwalze, ein Abscheidemittel, eine Hilfsrolle, eine Neutralisationseinheit und eine Ladungseinfangeinheit.
Der Transportmechanismus transportiert das Grundmaterial innerhalb der Vakuumkammer. Die Kühlwalze kühlt das Grundmaterial, indem sie mit dem Grundmaterial in engen Kontakt kommt. Das Abscheidemittel ist der Kühlwalze gegenüberliegend vorgesehen und trägt die Metallschicht auf das Grundmaterial auf. Die Hilfsrolle führt den Lauf des Grundmaterials, indem sie mit einer Auftragsoberfläche des Grundmaterials in Kontakt kommt. Die Neutralisationseinheit neutralisiert das Grundmaterial durch eine Plasmabehandlung. Der Ladungseinfangkörper ist zwischen der Kühlwalze und der Neutralisationseinheit vorgesehen und fängt geladene Teilchen, die von der Neutralisationseinheit zur Kühlwalze hin treiben, ein.
Bei der Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs ist zwischen der Kühlwalze und der Neutralisationseinheit der Ladungseinfangkörper, der geladene Teilchen, die von der Neutralisationseinheit zur Kühlwalze hin treiben, einfängt, vorgesehen. Der Ladungseinfangkörper verhindert, dass von der Neutralisationseinheit entwichene geladene Teilchen die Kühlwalze erreichen, um eine Veränderung eines Potentials der Kühlwalze zu unterdrücken und eine stabile elektrostatische Kraft bezüglich des Grundmaterials zu bewahren. Daher kann die Adhäsionskraft zwischen dem Grundmaterial und der Kühlwalze stabil gehalten und somit eine thermische Verformung des Grundmaterials unterdrückt werden.
Die Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs kann ferner ein Mittel zur Abstrahlung geladener Teilchen umfassen. Das Mittel zur Abstrahlung geladener Teilchen strahlt vor der Abscheidung geladene Teilchen auf das Grundmaterial ab. Mit der Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs kann die Haftfestigkeit des Grundmaterials bezüglich der Kühlwalze erhöht werden. Demgemäß kann die thermische Verformung des Grundmaterials wirksamer verhindert werden.
Bei der Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs kann der Ladungseinfangkörper aus einer mit einem Erdpotential verbundene Metallmaschenplatte gebildet sein. Mit der Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs kann die Wirkung des Einfangens der geladenen Teilchen verstärkt werden. Außerdem kann, weil ein Zwischenraum zwischen der Neutralisationseinheit und der Kühlwalze wirksam genutzt wird, eine Zunahme der Vorrichtung in der Größe vermieden werden.
Die Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs kann ferner ein Erfassungsmittel umfassen. Das Erfassungsmittel erfasst elektrisch eine Gasblase in der auf das Grundmaterial aufgetragenen Metallschicht. Bei der Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs kann durch Vorsehen des Ladungseinfangkörpers eine Veränderung des Potentials der Kühlwalze verhindert werden. Deshalb kann eine Gasblase in der Metallschicht durch das Erfassungsmittel beständig erfasst werden.
Im Folgenden wird mit Bezug auf die Zeichnung eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dieser Ausführungsform als Beispiel der Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs wird eine Beschreibung einer Vakuumbedampfungsvorrichtung gegeben, bei der eine Bedampfungsquelle aus einem Aufdampfmaterial als Abscheidequelle verwendet wird, wobei die Vorrichtung beispielsweise für das Herstellen von Folienkondensatoren verwendet wird.
1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Vakuumbedampfungsvorrichtung des aufwickelnden Typs 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vakuumbedampfungsvorrichtung des aufwickelnden Typs 10 umfasst eine Vakuumkammer 11, Abwickelrolle 13 für ein Grundmaterial 12, eine Kühlbecherwalze 14, eine Aufwickelrolle 15 und eine Bedampfungsquelle 16 aus einem Aufdampfmaterial.
Die Vakuumkammer 11 ist über Rohrverbindungsabschnitte 11a und 11c mit einem Vakuumerzeugungssystem wie etwa einer Vakuumpumpe (nicht gezeigt) verbunden und wird evakuiert, um einen Druck im Innern auf einen vorgegebenen Vakuumgrad zu vermindern. Ein Innenraum der Vakuumkammer 11 ist durch eine Trennplatte 11b in einen Raum, in dem die Abwickelrolle 13, die Aufwickelrolle 15 und dergleichen vorgesehen sind, und einen Raum, in dem die Bedampfungsquelle 16 vorgesehen ist, unterteilt.
Das Grundmaterial 12 ist aus einer auf eine vorgegebene Breite zugeschnittenen langen Isolationsfolie gebildet. In dieser Ausführungsform wird für das Grundmaterial 12 eine Kunststofffolie wie etwa eine OPP-Folie (Folie aus gezogenem Polypropylen), eine PET-Folie (Folie aus Polyethylenterephthalat) und eine PPS-Folie (Folie aus Polyphenylensulfid), jedoch kann stattdessen ein Papierbogen und dergleichen verwendet werden.
Das Grundmaterial 12 wird von der Abwickelrolle 13 abgewickelt und über mehrere Führungsrollen 17, die Becherwalze 14, eine Hilfsrolle 18 und mehrere Führungsrollen 19 durch die Aufwickelrolle 15 aufgewickelt. Es sei angemerkt, dass die Abwickelrolle 13 und die Aufwickelrolle 15 dem ”Transportmechanismus” der vorliegenden Erfindung entsprechen.
Die Becherwalze 14 ist röhrenförmig und aus einem Metall wie etwa Eisen gefertigt. Innen kann die Becherwalze 14 einen Kühlmechanismus, um ein Kühlmedium zum Zirkulieren zu bringen, einen Drehantriebsmechanismus, um sie rotatorisch anzutreiben, und dergleichen aufweisen. Das Grundmaterial 12 wird bei einem vorgegebenen Haltewinkel um eine Umfangsfläche der Becherwalze 14 gewunden. Auf eine Auftragsoberfläche an der Außenflächenseite des um die Becherwalze 14 gewundenen Grundmaterials 12 wird ein Aufdampfmaterial von der Bedampfungsquelle 16 aufgetragen, um eine aufgetragene Schicht zu bilden, wobei gleichzeitig das Grundmaterial 12 durch die Becherwalze 14 abgekühlt wird.
Die Bedampfungsquelle 16 nimmt das Aufdampfmaterial auf und besitzt einen Mechanismus zum Herbeiführen des Verdampfens des Aufdampfmaterials durch Erwärmung unter Anwendung einer wohlbekannten Technik wie etwa der Widerstandserwärmung, der Induktionserwärmung und der Elektronenstrahlerwärmung. Die Bedampfungsquelle 16 ist unter der Becherwalze 14 angeordnet und erzeugt Dampf des Aufdampfmaterials. Der Dampf des Aufdampfmaterials haftet an der Becherwalze 14, die der Bedampfungsquelle 16 gegenüberliegt. Im Ergebnis bildet sich auf der Oberfläche des Grundmaterials 12 eine aufgetragene Schicht aus dem Aufdampfmaterial.
Als Aufdampfmaterial können neben einem Metallelement-Einzelkörper wie etwa Al, Co, Cu, Ni und Ti zwei oder mehr Metalle wie etwa Al-Zn, Cu-Zn und Fe-Co oder eine Mehrkomponentenlegierung verwendet werden. Die Anzahl von Bedampfungsquellen 16 ist nicht auf eins begrenzt; es können mehrere Bedampfungsquellen 16 vorgesehen sein.
Die Vakuumbedampfungsvorrichtung des aufwickelnden Typs 10 dieser Ausführungsform umfasst ferner eine Musterbildungseinheit 20, eine Elektronenstrahlabstrahleinrichtung 21, eine Gleichstrom-Vorspannungsenergiequelle 22 (2) und eine Neutralisationseinheit 23.
Die Musterbildungseinheit 20 bildet ein Ölmuster (eine Ölmaske) zum Definieren eines Aufdampfbereichs einer Metallschicht bezüglich der Auftragsoberfläche des Grundmaterials 12. Die Musterbildungseinheit 20 ist zwischen der Abwickelrolle 13 und der Becherwalze 14 vorgesehen. Das Ölmuster besitzt eine Form, bei der die Metallschicht fortlaufend auf der Auftragsoberfläche des Grundmaterials 12 längs seiner Längsrichtung (Laufrichtung) gebildet wird.
Die Elektronenstrahlabstrahleinrichtung 21 entspricht dem ”Mittel zur Abstrahlung geladener Teilchen” der vorliegenden Erfindung und lädt das Grundmaterial 12 vor der Auftragung negativ auf, indem ein Elektronenstrahl als geladene Teilchen auf das Grundmaterial 12 abgestrahlt wird. In dieser Ausführungsform wird der Elektronenstrahl auf das Grundmaterial 12 abgestrahlt, während das Grundmaterial 12 in seiner Breitenrichtung abgetastet bzw. bestrichen wird, um eine Wärmebeschädigung des Grundmaterials 12 infolge lokaler Abstrahlung des Elektronenstrahl zu vermeiden und gleichzeitig das Grundmaterial 12 gleichmäßig und wirksam aufzuladen.
2 ist eine Darstellung, die einen Aufbau der Gleichstrom-Vorspannungsenergiequelle 22 zeigt. Die Gleichstrom-Vorspannungsenergiequelle 22 entspricht dem ”Spannungsanlegemittel” der vorliegenden Erfindung zum Anlegen einer vorgegebenen Spannung zwischen der Becherwalze 14 und der Hilfsrolle 18. In dieser Ausführungsform ist die Becherwalze 14 mit einer positiven Elektrode verbunden, während die Hilfsrolle 18 mit einer negativen Elektrode verbunden ist. Daher wird das Grundmaterial 12, das mit dem Elektronenstrahl bestrahlt und negativ aufgeladen worden ist, durch elektrostatische Anziehungskraft an die Umfangsfläche der Becherwalze 14 geheftet und mit dieser in engen Kontakt gebracht. Es sei angemerkt, dass die Gleichstrom-Vorspannungsenergiequelle 22 ein fester oder ein variabler Typ sein kann.
Auf die Auftragsoberfläche des Grundmaterials 12 wird an einem Ort unmittelbar über der Bedampfungsquelle 16 ein Metallmaterial aufgedampft. Da die auf dem Grundmaterial 12 gebildete Metallschicht in der Längsrichtung des Grundmaterials 12 fortlaufend ist, indem die Metallschicht auf die Auftragsoberfläche des durch die Hilfsrolle 18 in einen Kontakt mit einer Umfangsfläche der Hilfsrolle 18 geführten Grundmaterials 12 aufgebracht wird, wird das sandwichartig zwischen der Metallschicht und der Becherwalze 14 liegende Grundmaterial 12 polarisiert, wobei zwischen dem Grundmaterial 12 und der Becherwalze 14 eine elektrostatische Absorptionsenergie erzeugt wird, was zur Folge hat, dass sie in engen Kontakt miteinander gebracht werden.
In dieser Ausführungsform ist ein Gasblasendetektor 24, der Gasblasen in der auf dem Grundmaterial 12 gebildeten Metallschicht erfasst, mit der Gleichstrom-Vorspannungsenergiequelle 22 verbunden. Dieser Gasblasendetektor 24 entspricht dem ”Erfassungsmittel” der vorliegenden Erfindung und ist so konfiguriert, dass er Gasblasen in der Metallschicht beispielsweise aufgrund einer Widerstandsänderung eines durch die Metallschicht auf dem Grundmaterial 12 fließenden Stroms erfasst.
Unterdessen ist die Neutralisationseinheit 23 zwischen der Becherwalze 14 und der Aufwickelrolle 15 angeordnet und besitzt eine Funktion des Neutralisierens des Grundmaterials 12, das durch die Elektronenbestrahlung von der Elektronenstrahlabstrahleinrichtung 21 und die Spannungsanlegung von der Gleichstrom-Vorspannungsenergiequelle 22 aufgeladen worden ist. Als beispielhafte Struktur der Neutralisationseinheit 23 wird ein Mechanismus zum Neutralisieren des Grundmaterials 12 durch Ausführen des Ionenbeschusses, während veranlasst wird, dass sich die Folie 12 durch Plasma bewegt, verwendet.
Die 3 zeigen jeweils ein Aufbaubeispiel der Neutralisationseinheit 23. 3A ist eine zur Laufrichtung des Grundmaterials senkrechte Querschnittsansicht, während 3B eine zur Laufrichtung des Grundmaterials parallele Querschnittsansicht ist. Die Neutralisationseinheit 23 umfasst einen Metallrahmen 30, der Schlitze 30a, 30b, durch die das Grundmaterial 12 hindurchgeleitet werden kann, zwei Paare von Elektroden 31A, 31B und 32A, 32B, die im Rahmen 30 einander gegenüber liegen, wobei das Grundmaterial 12 dazwischen angeordnet ist, und ein Einleitrohr 33, durch das ein Prozessgas wie etwa Argon in den Rahmen 30 eingeleitet wird, aufweist.
Zum einen ist der Rahmen 30 mit einer positiven Elektrode einer Gleichstromenergiequelle 34 und mit einem Erdpotential E2 verbunden. Zum anderen ist jede der Elektroden 31A, 31B, 32A und 32B eine wellenähnliche Elektrode, die mit einer negativen Elektrode der Gleichstromenergiequelle 34 verbunden ist. Wie in 4 gezeigt ist, sind in einem Außenumfang jeder Elektrode mehrere Sätze magnetischer Blöcke 36, wovon jeder aus mehreren ringförmigen Permanentmagnetstücken 35 gebildet ist, längs einer axialen Richtung der Elektrode mit abwechselnden Polaritäten angebracht, derart, dass ein Muster SN-NS-SN-... wiederholt wird.
Es sei angemerkt, dass jeder der magnetischen Blöcke 36 aus den mehreren Permanentmagnetstücken 36 gebildet ist, um den Längenabgleich unter Magnetpolen der magnetischen Blöcke 36 zu erleichtern. Jeder der magnetischen Blöcke 36 kann wohlgemerkt aus einem einzigen Permanentmagnetmaterial gebildet sein. Außerdem ist die Gleichstromenergiequelle 34 als eine feste Energiequelle gezeigt, jedoch kann sie eine variable Energiequelle sein.
Wie oben beschrieben worden ist, umfasst die Neutralisationseinheit 23 dieser Ausführungsform neben einer Plasmaerzeugungsquelle des bipolaren Gleichstromentladungstyps als Grundstruktur, die zwischen dem Rahmen 30 und den Elektroden 31A, 31B und 32A, 32B eine Gleichspannung anlegt, um Plasma zu erzeugen, eine Magnetfeldkonvergierungsfunktion (Magnetronentladung), die erhalten wird, indem bewirkt wird, dass zwischen dem Rahmen und jeder Elektrode das Magnetfeld jedes Magnetblocks 36 orthogonal zu einer elektrischen Feldkomponente ist, derart, dass das Plasma so erzeugt wird, dass es in einem Magnetfeld um die Elektrode eingeschlossen ist. Außerdem besitzt das Plasma hinsichtlich des Schutzes des Grundmaterials 12 wünschenswerterweise einen niedrigen Druck. In diesem Fall kann das Plasma mittels der in 4 gezeigten Plasmaerzeugungsquelle des Magnetronentladungstyps ohne weiteres bei Nieder- bzw. Unterdruck erzeugt werden.
In der Neutralisationseinheit 23 mit dem oben beschriebenen Aufbau entweichen Elektronen und geladene Teilchen wie etwa Ionen im Plasma, das im Rahmen 30 gebildet wird, durch den zur Einführung des Grundmaterials 12 im Rahmen 30 vorgesehenen Schlitz 30a vom Rahmen 30 nach außen. Die entwichenen geladenen Teilchen treiben bzw. schweben in der Vakuumkammer 11 und werden durch einen Abluftstrom zur Becherwalze 14 hin befördert. Wenn die geladenen Teilchen die Becherwalze 14 erreichen, verändert sich ein an die Becherwalze 14 angelegtes Vorspannungspotential, was zu einer instabilen Haftfestigkeit zwischen dem Grundmaterial 12 und der Becherwalze 14 und zu fehlerhaften Vorgängen bei der Erfassung von Gasblasen in der Metallschicht durch den Gasblasendetektor 24 führt.
Diesbezüglich ist in dieser Ausführungsform ein Ladungseinfangkörper 25, der die geladenen Teilchen, die von der Neutralisationseinheit 23 zur Becherwalze 14 hin treiben, zwischen der Neutralisationseinheit 23 und der Becherwalze 14 vorgesehen. Der Ladungseinfangkörper 25 verhindert, dass von der Neutralisationseinheit 23 entwichene geladene Teilchen die Becherwalze 14 erreichen, um eine Veränderung des Potentials der Becherwalze 14 zu unterdrücken und eine stabile elektrostatische Kraft bezüglich des Grundmaterials 12 zu bewahren. Daher wird die Adhäsionskraft zwischen dem Grundmaterial 12 und der Becherwalze 14 stabil gehalten, mit dem Ergebnis, dass eine thermische Verformung des Grundmaterials verhindert wird. Fehlerhafte Vorgänge des Gasblasendetektors 24 werden ebenfalls unterdrückt, mit dem Ergebnis, dass eine korrekte Gasblaseerfassungsfunktion aufrechterhalten wird.
In dieser Ausführungsform ist der Ladungseinfangkörper 25 aus einer Metallmaschen- bzw. Metallgitterplatte gebildet. Der Ladungseinfangkörper 35 ist durch ein geeignetes Tragelement (nicht gezeigt) an einer Innenwand der Vakuumkammer 11 befestigt. Die Vakuumkammer 11 ist mit einem Erdpotential E1 verbunden. Deshalb ist der Ladungseinfangkörper 25 über die Vakuumkammer 11 geerdet.
Die Größe, die Form und dergleichen der Masche bzw. des Gitters des Ladungseinfangkörpers 25 sind nicht speziell begrenzt. Die Größe, die Form und dergleichen des Ladungseinfangkörpers 25 sind außerdem nicht speziell begrenzt, solange er imstande ist, die von der Neutralisationseinheit 23 zur Becherwalze 14 hin treibenden geladenen Teilchen einzufangen. Es sei angemerkt, dass der Ladungseinfangkörper 25 neben der Maschenplatte aus einer wabenartigen Platte, einem ausgestanzten bzw. gelochten Metall oder dergleichen gebildet sein kann. Ferner kann ein schichtartiger oder blattartiger Ladungseinfangkörper verwendet werden, sofern der gewünschte Effekt erzielt werden kann.
Als Nächstes wird eine Beschreibung einer Funktionsweise der Vakuumbedampfungsvorrichtung des aufwickelnden Typs 10 dieser Ausführungsform gegeben.
Im Innern der Vakuumkammer 11, die auf einen vorgegebenen Vakuumgrad druckreduziert ist, wird das von der Abwickelrolle 13 sukzessive abgewickelte Grundmaterial 12 einem Ölmusterbildungsprozess (Ölmaskenbildungsprozess), einem Elektronenstrahlabstrahlungsprozess, einem Bedampfungsprozess und einem Neutralisierungsprozess unterzogen, bevor es sukzessive durch die Aufwickelrolle 15 aufgewickelt wird.
In dem Ölmusterbildungsprozess wird durch die Musterbildungseinheit 20 ein Ölmuster mit einer vorgegebenen Form auf die Auftragsoberfläche des Grundmaterials 12 aufgebracht und auf dieser gebildet. Es wird ein Maskenbildungsverfahren, beispielsweise ein Mustertranskriptionsverfahren mittels einer Transkriptionswalze, die das Ölmuster auf das Grundmaterial 12 transkribiert bzw. kopiert, angewandt. Das Grundmaterial 12, auf dem das Ölmuster gebildet worden ist, wird um die Becherwalze 14 gewunden. Das Grundmaterial 12 wird in unmittelbarer Nähe des Ortes, an dem das Grundmaterial 12 mit der Becherwalze 14 in Kontakt zu kommen beginnt, mit dem Elektronenstrahl von der Elektronenstrahlabstrahleinrichtung 21 bestrahlt, um mit negativem Potential geladen zu werden.
Das Grundmaterial 12, das dadurch, dass es mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wird, negativ geladen ist, wird durch elektrostatische Anziehungskraft in engen Kontakt mit der Becherwalze 14 gebracht, die durch die Gleichstrom-Vorspannungsenergiequelle 22 auf ein positives elektrisches Potential vorgespannt wird. Danach wird das verdampfte Aufdampfmaterial von der Bedampfungsquelle 16 auf die Auftragsoberfläche des Grundmaterials 12 aufgetragen, um so eine Metallschicht zu bilden. Diese Metallschicht wird in der Längsrichtung des Grundmaterials 12 gebildet, um eine dem Ölmuster entsprechende Form aufzuweisen.
Die auf dem Grundmaterial 12 gebildete Metallschicht wird durch die Gleichstrom-Vorspannungsenergiequelle 22 über die Hilfsrolle 18 mit einem negativen elektrischen Potential belegt. Die Metallschicht wird sukzessive in einer Längsrichtung des Grundmaterials 12 gebildet. Demgemäß ist das um die Becherwalze 14 gewundene Grundmaterial 12 nach dem Auftragen der Metallschicht an einer Oberfläche auf der Metallschichtseite positiv polarisiert und an der anderen Oberfläche auf der Becherwalzen-14-Seite negativ polarisiert, um so eine elektrostatische Absorptionskraft zwischen dem Grundmaterial 12 und der Becherwalze 14 zu erzeugen. Im Ergebnis werden das Grundmaterial 12 und die Becherwalze 14 in engen Kontakt miteinander gebracht.
Wie oben beschrieben worden ist, wird in dieser Ausführungsform vor der Aufdampfung der Metallschicht das Grundmaterial 12 durch Aufladung durch die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl in engen Kontakt mit der Becherwalze 14 gebracht, während nach der Aufdampfung der Metallschicht das Grundmaterial 12 durch eine zwischen der Metallschicht und der Becherwalze 14 angelegte Vorspannung in engen Kontakt mit der Becherwalze 14 gebracht wird. Somit kann auch dann, wenn eine vor der Aufdampfung der Metallschicht bezüglich des Grundmaterials 12 geladene Teilladung (Elektronen) anschließend zur Metallschicht entladen wird und in dem Prozess der Aufdampfung der Metallschicht verloren geht, kann die verloren gegangenen Ladung teilweise oder insgesamt kompensiert werden, indem ein negatives elektrisches Potential von der Hilfsrolle 18 an die Metallschicht angelegt wird (dieser Elektronen zugeführt werden). Deshalb wird ein Abschwächen der Adhäsionskraft zwischen dem Grundmaterial 12 und der Becherwalze 14 auch nach dem Bedampfungsprozess unterdrückt und kann vor und nach dem Bedampfungsprozess eine beständige Kühlwirkung bezüglich des Grundmaterials 12 sichergestellt werden.
Das Grundmaterial 12, auf das wie oben beschrieben die Metallschicht aufgetragen worden ist, wird durch die Neutralisationseinheit 23 neutralisiert und dann durch die Aufwickelrolle 15 aufgewickelt. Da die Neutralisationseinheit 23 gemäß dieser Ausführungsform aus der Plasmaerzeugungsquelle des bipolaren Gleichstromentladungstyp gebildet ist, wovon eine Elektrode geerdet ist, kann der Abgleich oder Feinabgleich von Potentialen der Elektroden 31A, 31B, 32A und 32B bezüglich eines Potentials des Rahmens 30 einfach und korrekt ausgeführt und somit die Neutralisierungswirkung verbessert werden.
Mit anderen Worten, wenn die Neutralisationseinheit 23 nicht mit dem Erdpotential verbunden ist, wird ein Potential der gesamten Einheit ein schwebender Zustand und ein Bezugspotential etwas verschoben, weshalb keine starke neutralisierende Wirkung erzielt werden kann. Wenn jedoch eine Elektrode (Rahmen 30) der Neutralisationseinheit 23 mit dem Bezugspotential E2 verbunden ist, wird es möglich, die Gleichspannung 34 abzugleichen, um einen Abgleich der Neutralisationseinheit von einigen Volt bis zu mehreren zehn Volt auszuführen. Daher kann eine Stehspannung des Grundmaterials 12 auf einige Volt unterdrückt werden, mit dem Ergebnis, dass es möglich wird, einen stabilen Aufwickelvorgang des Grundmaterials 12 sicherzustellen und gleichzeitig Falten, die während des Wickelns infolge der Ladung verursacht werden, zu verhindern. Außerdem wird es möglich, eine korrekten Aufbau von Folienkondensatorprodukten zu verwirklichen.
Da gemäß dieser Ausführungsform der Ladungseinfangkörper 25 zwischen der Neutralisationseinheit 23 und der Becherwalze 14 vorgesehen ist, kann ferner verhindert werden, dass die von der Neutralisationseinheit 23 entwichenen geladenen Teilchen die Becherwalze 14 erreichen, um eine Veränderung des Potentials der Becherwalze 14 zu unterdrücken. Insbesondere in einem Fall, wo die geladenen Teilchen Elektronen sind, ist es möglich, ein Absinken des Potentials der Becherwalze 14, das dadurch, dass die Elektronen die Becherwalze 14 erreichen, verursacht wird, und ein Abschwächen der Adhäsionskraft bezüglich des Grundmaterials 12 wirksam zu verhindern. Somit wird die Adhäsionskraft zwischen der Becherwalze 14 und dem Grundmaterial 12 stabil gehalten, mit dem Ergebnis, dass es möglich wird, eine thermische Verformung des Grundmaterials wirksam zu unterdrücken.
Außerdem kann durch Vorsehen des Ladungseinfangkörpers 25 eine Veränderung des Potentials der Becherwalze 14 infolge der von der Neutralisationseinheit 23 entwichenen geladenen Teilchen verhindert werden. Somit ist es möglich, eine korrekte Arbeitsweise des Gasblasendetektors 24 sicherzustellen, damit dieser eine hochzuverlässige Gasblasenerfassung in der Metallschicht ausführt.
Bei einem Versuch der Erfinder betrug beim Messen der Anzahl von Malen der Gasblasenerfassung pro 100 Meter Grundmaterial durch den Gasblasendetektor 24 mit dem oben beschriebenen Aufbau die Anzahl von Malen der Gasblasenerfassung 141 in einem Fall, wo der Ladungseinfangkörper 25 nicht vorgesehen war, jedoch in einem Fall, wo der Ladungseinfangkörper 25 vorgesehen war, lediglich eins. Dieses Ergebnis belegt die Tatsache, dass ein Einfluss der von der Neutralisationseinheit 23 entwichenen geladenen Teilchen durch den Ladungseinfangkörper 25 wirksam beseitigt werden kann, eher als eine Auftrittshäufigkeit von Gasblasen.
Ferner ist gemäß dieser Ausführungsform der Ladungseinfangteilchen 25 aus der mit dem Erdpotential verbundenen Metallmaschenplatte gebildet. Demgemäß kann die Wirkung des Einfangens geladener Teilchen verbessert werden und dadurch, dass ein Zwischenraum zwischen der Neutralisationseinheit 23 und der Becherwalze 14 wirksam genutzt wird, gleichzeitig eine Zunahme der Vorrichtung in der Größe vermieden werden.
Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oben beschrieben worden ist, ist die vorliegenden Erfindung natürlich nicht darauf beschränkt, sondern kann auf Grundlage ihrer technischen Idee verschiedenartig modifiziert werden.
Beispielsweise wird in der obigen Ausführungsform das Grundmaterial 12, indem es mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wird, negativ geladen, jedoch kann das Grundmaterial stattdessen, indem es mit Ionen bestrahlt wird, positiv geladen werden. In diesem Fall wird die Polarität der Vorspannung, die an die Becherwalze 14 und die Hilfsrolle 18 angelegt wird, bezüglich der Polarität bei der obigen Ausführungsform umgekehrt (die Becherwalze 14 wird zur negativen Elektrode und die Hilfsrolle 18 wird zur positiven Elektrode).
Außerdem wird bei der obigen Ausführungsform das Beispiel, in dem das Vakuumbedampfungsverfahren als Abscheidungsverfahren angewandt wird, beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung natürlich nicht darauf beschränkt, sondern es können andere Abscheidungsverfahren, die andere Abscheidemittel zum Auftragen der metallischen Schicht verwenden, wie etwa ein Sputter- bzw. Zerstäubungsverfahren und verschiedene CVD-Verfahren angewandt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Vakuumbedampfungsvorrichtung des aufwickelnden Typs als Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Aufbau einer Gleichstrom-Vorspannungsenergiequelle in der Vakuumbedampfungsvorrichtung des aufwickelnden Typs von 1 zeigt.
Die 3 sind Querschnittsansichten, die jeweils ein Aufbaubeispiel der Neutralisationseinheit in der Vakuumbedampfungsvorrichtung des aufwickelnden Typs von 1 zeigt.
4 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen inneren Aufbau der in 3 gezeigten Neutralisationseinheit zeigt.
Bezugszeichenliste

10: Vakuumbedampfungsvorrichtung des aufwickelnden Typs (Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs)
11: Vakuumkammer
12: Grundmaterial
13: Abwickelrolle
14: Becherwalze (Kühlwalze)
15: Aufwickelrolle
16: Bedampfungsquelle (Abscheidemittel)
18: Hilfsrolle
20: Musterbildungseinheit
21: Elektronenstrahlabstrahleinrichtung (Mittel zur Abstrahlung geladener Teilchen)
22: Gleichstrom-Vorspannungsenergiequelle (Spannungsanlegmittel)
23: Neutralisationseinheit
24: Gasblasendetektor
25: Ladungseinfangkörper

[Zusammenfassung]
[Aufgabe]
Schaffen einer Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs, die imstande ist, ohne Zunahme der Vorrichtung in der Größe eine thermische Verformung eines Grundmaterials, die von einer Neutralisationseinheit entwichenen geladenen Teilchen zugeschrieben wird, zu verhindern.
[Mittel zur Lösung]
Eine Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs (10) gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Ladungseinfangkörper (25), der zwischen einer Kühlbecherwalze (14) und einer Neutralisationseinheit (23) vorgesehen ist und der geladene Teilchen, die von der Neutralisationseinheit (23) zur Becherwalze (14) hin treiben, einfängt. Daher wird verhindert, dass die von der Neutralisationseinheit (23) entwichenen geladenen Teilchen die Becherwalze (14) erreichen, was eine Veränderung eines Vorspannungspotentials, das an die Becherwalze 14 angelegt wird, um sie in engen Kontakt mit einem Grundmaterial (12) zu bringen, unterdrückt und die elektrostatische Kraft bezüglich des Grundmaterials (12) stabil hält. Daher kann die Adhäsionskraft zwischen dem Grundmaterial und der Kühlwalze stabil gehalten und demnach eine thermische Verformung des Grundmaterials unterdrückt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 3795518 [0006]
WO 2006/088024 [0006]

Claims

Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs zum Auftragen einer Metallschicht auf ein Grundmaterial mit Isolationseigenschaft, die umfasst: eine Vakuumkammer; einen Transportmechanismus, der das Grundmaterial innerhalb der Vakuumkammer transportiert; eine Kühlwalze, die das Grundmaterial kühlt, indem sie mit dem Grundmaterial in engen Kontakt kommt; ein Abscheidemittel, das der Kühlwalze gegenüberliegend angeordnet ist, um die Metallschicht auf das Grundmaterial aufzutragen; eine Hilfsrolle, die den Lauf des Grundmaterials führt, indem sie mit einer Auftragsoberfläche des Grundmaterials in Kontakt kommt; eine Spannungsanlegeeinheit, die zwischen der Kühlwalze und der Hilfsrolle eine Gleichspannung anlegt; eine Neutralisationseinheit, die das Grundmaterial durch eine Plasmabehandlung neutralisiert; und einen Ladungseinfangkörper, der zwischen der Kühlwalze und der Neutralisationseinheit vorgesehen ist und der geladene Teilchen, die von der Neutralisationseinheit zur Kühlwalze hin treiben, einfängt.
Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs nach Anspruch 1, die ferner umfasst: ein Mittel zur Abstrahlung geladener Teilchen zum Abstrahlen geladener Teilchen auf das Grundmaterial vor der Abscheidung.
Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs nach Anspruch 1, wobei der Ladungseinfangkörper aus einer mit einem Erdpotential verbundenen Metallmaschenplatte gebildet ist.
Vakuumabscheidungsvorrichtung des aufwickelnden Typs nach Anspruch 1, die ferner umfasst: ein Erfassungsmittel zum elektrischen Erfassen einer Gasblase in der auf das Grundmaterial aufgetragenen Metallschicht.