DE1925092A1

DE1925092A1 - Metallisiervorrichtung

Info

Publication number: DE1925092A1
Application number: DE19691925092
Authority: DE
Inventors: Burns Glen Charles
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1968-05-16
Filing date: 1969-05-16
Publication date: 1969-11-20
Also published as: NL6907523A; US3511212A

Description

Polyesterfolienschleifa sein und auch durch eine Schrumpfungsunregelmßssigkeit zwischen den Bändern verursecht werden.
Wenn das Maskier- bzw. Abdeckband in einer Anordnung für einen einzigen Durchlauf verwendet werden soll, ist es wichtig, sehr dünne Bänder zu haben, da sonst der Raum, der für die Welzen von Maskierbändern in der Metallisiervorrichtung notwendig ist, prohibitiv werden würde. Ferner zuß, um scharfe Begrenzungen zwischen den metallisierten Bereichen und den metallfreien Spslten zu erzielen, ein Abdeck- bzw. Maskierband, das dünn ist, verwendet werden, da bei dickeren Bändern infolge des geworfenen "Schattens" die Neigung zum Entstchen einer schmalen dunklen Randzone besteht, die unerwünscht ist.
Weitere Problems können auftrsten, wenn das Abdeck- bzw, Maskiermaterial nicht hitzebeständig ist oder wenn es übermässig Feuchtigkeit aufnimmt, Hitzebeständigkeit ist erforderlich, damit kein Festigkeitsverlust unter der Wirkung der tondensationswärme des Metalls entstcht. Fouchtigkeitsaufnahme kann bei den hchen Vakuum störend wirken.
Aufgabs der Erfindumg ist die Schaffung einer Vakuusmetallisiervorrichtung mit einer Bandmaske aus einem aromstischen Polyimid.
Bin solches Material ist hitsebeständig, ha; einen hohen Modul, ist beständig gegen Fouchtigkeitsaufnahme, kann leicht und genau auf die gewünschten Breiten geschlitzt werden und ist sonst allgemein besonders vorteilhaft für den beabsichtigten Zweck.
Die Erfindung wird nachfolgend in Vorbindung mit der beiliegenden Zeichnung nüher beschrieben und zwar zeigen; Fig. 1 i@ schemstischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgenüssen Vakuummstallisiervorrichtung.
Die in Fig. 1 beispielsweise dargestellte Vakuummetallisiervorrichtung 10 besitzt eine gasundurchlässige Seitenwand 12 und nicht gezeigte Endwände, welche eine in wesentlichen zylindrische Kammer begrenzen. Das Vakuum wird über eine Öffnung 16 mittels einer herkömmlichen, nicht gezeigten Vakuumpumpe erzeugt. Innerhalb der Metallisiervorrichtung 10 befindet sich ein Behälter 18, in welchen das zum Beschichten zu verwendende Metall gehalten wird, Auf der einen Seite der Metallisierkammer ist eine Vorratswalze 20 aus der zu beschichtenden Folie angeordnet. Die Folie 21 (gewöhnlich als "Bahn" bezeichnet), wird von ihrer Vorratswalze 20 über eine erste Walze 22 zur Oberfläche einer im wesentlichen zylindrischen Abschrecktronmel 24 geführt, in der eine In@enkühlung vorgeschen werden kann. Die Folie 22 ist un einen grossen Teil der Trommel 24 zu einer zweiten Walze 26 herumgeführt, an welcher sie die Abschrecktrommel 24 verläßt und zu einer Folienaufwickelwalze 28 geführt wird.
Der Behälter 18, in welchen sich das zu verdampfende Metall bofindet, besitzt ein Hundstück bzw, eine Öffnung in der Nähe des unteren Teils der Abschrecktrommel 24. Der Behälter 18 wird in Betrieb beispielswise durch eine nicht gezeigte Induktionsheizvorrichtung beheizt, um das Metall zu verdampfen, welches zur Folie 21 auf der Oberfläche der Abschrecktrommel 24 in der Nähe des Auslasses des Behälters 18 austritt und auf der Folie kondensiort. Um die Kondensstion des Metalls zu unterstützen, kann die Abschrecktrommel 24 in an sich bekannter Weise mit einen inneren Kühlmittel versehen sein.
Auf der Folie werden unter Verwendung von Abdeck- bzw. Meskierbändern metallfreie Spalte vorgeschen. Die jeweils vorwendete Zahl von Bändern hängt von der Breite der Folie, der gewünschten breite der metallisierten und der unbeschichteten Spalten und ähnlichen Erwägungen ab, Für die Zwecke der Erläuterung sind in der Zeichnung vier Abdeck- bzw. Maskierbänder gezeigt, die mit 30, 30a, 30b und 30c bezeichnet sind. Diese Bänder werden als endlose Schleifen geformt und erstrecken sich über Walzen 32.
34, 36 und 38, welche dazu dienen, die Bander im oberen Teil der Kammer in der Umfangsrichtung der Folienvorratswalze 20, der Aufwickelwalze 28 und der Abschrecktrommel 24 herumzuführen.
Von der Walze 38 gelangen die Bänder zu einer Walze 40, die. sich oberstromseitig der Abschrecktrommel 24 befindet, worauf sie um die Walze 42 herum zur Oberfläche der Folie 21 auf der Abschrecktrommel verlaufen und diese Trommel an der Rolle 44 verlassen. Von der Walze 44 nehzen die Abdeck- bzw. Maskierbänder ihren Weg über eine Walze 46 zu den erwähnten Umfangswalzen 32, 34 usw.
Die Walzen 42 und 44 sind so mit bezug auf die Abschrecktrommel 24 angeordest, daß die Abdeck- bzw. Maskierbänder fest gegen die Folie 21 auf dieser Trommel gehalten werden. Ausserden sind die Bandzuführungswalze 40 und die Abzugwalze 46 zweckmßssig an ihrer Oberfläche genutet. Die Bänder werden von diesen Nuten aufgenommen, wodurch ein genauer Abstand der Maskierbänder erzielt wird. Daher werden nach dem Niederschlag des Metalls genaue Abmessungen desselben nach der Wegnahme der Bänder von der metallisierten Folienoberfläche, wenn die Folie 21 über die Walze 44 auf ihrem Weg zur Folienaufwickelwalze 26 läuft, erhalten. Genutexte Walzen der beschriebenen Art können dadurch hergestellt werden, daß Umfangsnuten in einer Walze herausgearbeitet werden, oder dadurch, daß Abstandsstücke und Zwischenscheiben in der gewünschten Anordnung auf der Walze vorgeschen werden.
Obwohl nicht dargestellt, ist ein Antrieb ftir die durch die Folie 21 und die Bandnasken benutzten Walzen vorgesehon. Obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist, haben die genannten Elemente gewöhnlich die gloiche Fördergeschwindigkeit.
Wie erwähnt, ist es für die Erfindung wesentlich, als Abdeck-bzw. Maskierband ein arcmatisches Polyimid zu verwenden. Es wurde festgestellt, daß ausgezeichnete Bänder mit Folien aus vollaromatischen Polyimiden erhalten werden können, die aus einen Tetracarbonsäuredianhydrid hergestellt werden sind, bei welchem vier Carbonylgruppen an einen benzolartigen oder Benzoidkern gebunden sind, wobei jedes von zwei Paaren der Carbonylgruppen an benachbarte Kohlenstoffatome des Bonzoidringes gebunden sind, und aus einem aromatischen Diamin, bei welchem die Aminstickstoffatome an die Kohlenstoffatome eines aromatischen Ringes gebunden sind, wie in den USA-Patenten 3,179,633 und 3.179.634 beschrieben. Solche aromatische Polyimide sind bekannt ebense wie die Polyamidwäureprecurseren, welche der Gegenstand des USA-Patentes 3,179,614 sind. Bs wird in diesem Zusammenhang auf die ganzen Offenbarungen in diesen drei USA-Patenten verwiesen. Natürlich können aus besonderen Gründen Zusätze für diese Polyimide (gewöhnlich in der Vorläufer-Polyamidsäureform) vorgeschen werden, wie in den USA-Patenten 3,356,760 und 3,356,759 od. dgl. gezeigt. Das beverzugte Polyimid ist dasjenige nit der periodisch wiederkehrenden Einheit wobei eine ausreichende Zahl solcher Einheiten in den Polymeren vorhanden ist, um eine selbsttragende Folie zu erhalten, gewöhnlich ausreichend, um eine Eigenviskosität von mindestens 0,3 gemessen bei 20°C unter Verwendung einer 0,5 sigen Lösung in einem Lösungsmittel für des Polyimid zu erzielen.
Bei der einfachsten Verwendung der Erfindung, bei welcher die Maske stationär ist oder nur einen sinzigen Durchlauf für jede Arbeitsperiode der Metallisiervorrichtung macht, ist eine gewöhnliche Polyimidfolie, die eine Dicke von 0,0127 - 0,127 mm (0,0005 - 0,005 ") und eine Breits von 3,175 - 6,35 mm (0,125 bis 0,250 ") haben kann, geeignet. Für die bevorzugten Gestaltungen der Erfindung, bei welchen eine endlose Schleife aus Maskierband in Umlauf gesetzt wird, stehen jedoch drei Ausführungsformen für eine Schleife zur Verfügung: die erste ist eine einfache Polyimidfolie, die an der Verbindungsstelle zur Bildung der endlosen Schleife durch eine hitsebeständige verschweißbare Masse verschweist ist; die zweite ist eine endlose Schleife, die aus einer Polyimidfolie gebildet worden ist, welche auf ihrer einen Oberfläche eine hitzebeständige verschweißbare Masse trägt; und die dritte ist ein Schichtgebilde aus einer hittebeständigen Schicht zwischen zwei Schichten aus Polyimidfolie. Das letzterwähnte Gebilde wird berorzugt.
Es wurden vorschiedene Versuche zur Metallisierung unter Vervendung ven Polyimidmasken vorgenommen. Beipielsweise wurden Bandmesken sum Foststchenden Gebrnuch aus einem Streifen einer voll aromntischen Polyimidfolie mit einer Breite von 12,7 mm (1/2 ") und einer Dicko von 0,013 mm (0,005 ") hergestellt und an ibrem einen Ende eingespemnt und im Schloifenform herungeführt, wobei sie mit der Bahn auf der Abschrecktrommel einer Vekuummetallisiorvorrichtung (der veramgchend beschriebenen Art) der@rt in Kontakt gehaltem vurdem, das die Masken@mlage über einen Kroisbogen von 60° um die Abschrecktremmel herum hatten. Die Maskiorbender wurden über einen Tr@gerstab gefährt.
der so @geordnet var, daß die Masken in Kontakt mit der Bahn gehalten worden, und Gewichte woren an dem freion Ende aufgehängt, um die Masken fest in ihrer Lage zu halten, Eine Länge einer diaxial oriontierten Polyäthylenterophthalatfolie wurde in Kontakt mit den Masken geführt und mit Aluminium metallisiert.
Die metallisierte Folie wurde mit einem kontinuierlichen metallfreien Spalt von gleichmä@siger Breite und scharfer Demarkation zwischen metallisierten Flächen und dem metallfroien Spalt hergostellt. Es konnten keine Kratzer auf der Unterlagefolie oder gezackte Kanten der Metallbegrenzungen festgestellt werden und das Markierband aus Polyimid war völlig frei von Verzerrung oder Schrumpfung.
Für den Betrieb einer Metallisiervorrichtung unter Verwendung einer endlosen Schloife wie bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform haben sich mehrere Arten von Maskierbändern als geeignet erwiesen. Bei der einen hiervon handelt es sich um einen unbeschichteten Polyimidstroifen (das Polyimid aus Pyromellitsäuredianhy@rid und 4,4'-Diamino-diphenyläther wird bevorzugt), der endweise zur Bildung einer Schleife von der richtigen Länge mit einem Kleber der Ausgumgspolynmidsäure, aus der das Polyimid gebildet worden ist, die beim Erwärmen zu dem Polyimid umter Freigebe von Wasser kondensiert, gesiogelt wird. Die hierboi erhaltene Siegelung hzt sich als haftend und danerkaft unter den Kondemsetionsbedimgungen des Wetalls und bei wioderheltom Biogem @rwiesen.
Eine zweise Art von Redlosschloifenband wird dadurch gobildet, daß die Enden oines Scroifene aus Polyimidfolie verschweist worden, der oinen überung aus einem Mischpolymoriset von 26 @ Tetrafluerüthylen und 16 @ Hezafluorpropylon auf der einen @@ite trügt, der bei orhöhtem Tompersturen vorschweist worden kann und e@ @ haftea@e Biadung orgikt, die bei wiodorheltem Biegen bei Tomgerat@@en d@@trhaft ist, wolche durch das Kondonsieren des Dompses @ dem Beschichsungsmaterial vorursecht werden.
Bevorzugt vom Gesichtspunkt der Dauerhaftigkeit. Verzerrungsfreiheit und der Qualität des während seines Gebrauchs gebildeten metallisierten Produkts ist ein Schichtgebilde wie in Fig. 2 dargestellt. In vergrössertom Maßstab und in Seitenansicht zeigt Fig. 2 ein dreilagiges Gebilde aus einer Polyimidfolienschicht 50, einer hitzebeständigen Kleberschicht 52 und einer zweiten Polyimidfolienschicht 54. Dieses Gebilde ist infolge seiner Abriebfestigkeit. Hitzebeständigkeit und Zähigkeit, die durch di. äusseren Schichten aus Polyimidfolie erhalten wird besonders geeignet, während die biegsame innere Schicht die Bildung von dauerhaften glatton Verbindungsstellen ermögglicht.
Die Materialien, die bei dieser Ausführungsform der Schleife verwendst wurden, waren eine 0,0762 mm (0,003 ") Polyimidfolie (aus Pyromellitsäuredianhydrid und 3,3'-Diamino-diphenyläther), eine 0,0254 mm (0,001 ") Folie eines Fluorkchlenstoffpolymeren (ein Mischpolymerisat von 84 @ Tetrafluoräthylen und 16 @ Hersfluorpropylen) und eine weitere 0,0762 mm (0,003 ") Folie des Polyimids. Die Verbindung wurde nit einer Oberlappung von 76,2 mm (3 ") hergestellt. Die Abdeck- bzw. Maskierbänder hatten eine Breite von 3,16 und 6,35 mm (0,125 und 0,250 ") und waren aus einer breiten Schleife geschlitzt. Bei längeren Gebrauch zur Beschichtung von Polyäthylenterophthalstfolie mit Aluminium zur Kondensatorherstellung in der beschriobenen Vorrichtung zeigten diese Bänder eine überlegene Dauerhaftigkeit und Verzerrungsfroiheit und bildeten ein Produkt nit scharf begrenzten metallfreien Bändern, die frei von Breitenveränderungen waren.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die vorangehende Beschreibung beschränkt. sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e ;

1. Metallisiervorrichtung, gekennzeichnet durch eine Kanner, deren Atmosphäre abgesaugt werden kann, ein drehbares zylindrisches Glied, das mittig zur Drchung in der Kanner gelagert ist und von innen gektihlt werden kann, Mittel zur kentinuierlichen Führung und Förderung eines Stroifens aus diolektrischen Meterial in seiner Längsrichtung zur Oberfläche des zylindrischen Gliedes, Mittel zur Aufnahme und zum Aufwickeln des Streifens beim Verlassen der erwähnten Oberfläche, einen Metallerdampfer, der unterhalb des Streifens angeordnet ist und dazu dient, eine froiliegende Fläche des Streifens zu metallisieren, während dieser auf denzylindrischen Gliod am Verdampfer vorbeigeführt wird, Mittel zur Lagerung eines langgestreckten Abdeck- bzw. Maskierbandes in Maskierkontakt zu einem Teil der Unterseite des Streifens, wobei sich eine Längskante des Bandes an einen LILnlrrand der zu metallisierenden Fläche befindet, welches Bad eie Metallisierung der abgedeckten bzw. maskierten Fläche des Stroifens ausschließt und durch ein aromatisches Polyimidpolymeres gebildet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennseichnet, daß das Abdeck- bzw. Maskierband eine endlose Schleife ist, die in der vorrichtung kontinuierlich in Umlauf gesetzt wrden kann.

Metallisiervorrichtung Bei der Herstellung metallisierter dielektrischer Folien zur Verwendung für Kondensatoren werden grosse Folienbreiten bei einem einzigen Durchlauf metallisiert, wobei die volle Breite so unterteilt wird, daß schmale metallfreie Spalte entstehen. Die erhaltene Folie wird nachfolgend längs der unbeschichteten Spalte geschlitzt. Bei einem Wickelkondensator wird ein zusammenpassendes Paar metallisierter Streifen verwondet, wobei jeder einen schmaion nichtmetallisierten Rand an den entgegengezetzten Enden das erhaltenen tylindrischen Gobildes auf@ist. Zum Erzielen solcher unbeschichteter Spalte werden in allgemeinen drei Verfahren angewendet: (1) Abdecken solcher Spalte mit einef festen Maske, die zwischen der Metallquelle und der dielektrischen Folie angeordnet ist und einen Schatten in den Dampfweg wirft, so daß ein metallfreier Spalt bleibt; (2) Wegnahme des niedergeschlagenen Metalls in ausgewählten Spalten, beispielsweise durch eine elektrischb Entladung; und (3) Abdecken durch ein schmales Band, welches sit den zu beschichtenden Schichtträger in Kontakt gehalten wird, Die Erfindungg ist auf das letzterwähnte Verfahren gerichtet, das in dem USA-Patent 2.590.557 allgemein beschrieben ist.

Die Hauptlehre, die in diesen Patent gegeben wird, besteht darin, daß das Abdeckband sich mit einer Geschwindigkeit bewegen kann, die verschieden von der der zu metallisierenden Unterlagefolie ist. Dies ergibt eine Scherwirkung an der Kante des Abdeckstreifens, un eine zcharfe Abgrenzung zwischen den metallisierten Bereichen und den metallfreien Spalten zu erhalten. Als Abdeckmittel wurden bisher Metallstreifen, Papiermasken und Cellophanmasken verwendet.

Wenn das metallfreie Band ziemlich breit sein soll, können solche Masken ohne zu viele Mängel vorwendet werden. Für Abdeckbänder von geringer Breite von beispielsweise 3,2 mm (0,125 ") die innerhalb enger Toleranzen aufrechterhalten werden zuß, sind die Her s@dlungskosten von Metallbändern aus geeigneten Metallen beträchtlich.

Maskier- bzw. Abdeckbänder aus nichtmetallischen Materialion, wie organischen Folien, könzen auf geringe Ereiten auf herkömmlichen Schlitsmaschinen geschlitzt werden. Bandmasken aus zolchen Matoriazen kömmen auf einer Vorbrauchabasis vorwendst werden. Die - ern scher Folien f CuC jedech bisher nicht sehr erfolgrich. Beispiolsweise wurde bei Versuchen eine sehr geringe Gleichmässigkeit der Breite das metallfreien Raudes festgestellt. Die Ursache kann soin eine schlechte Führung eder eine Verformung durch Schrumpfung der schmalon Bänder, wenn sie der Kondensationswärms des Aluminiums ausgesetzt werden.

Eino schlechte Führung kann auch die Folge einer Eigenwellung einer