EP4448825A1 - Vorrichtung zum beschichten eines bandförmigen substrates mit einer parylene-schicht - Google Patents

Vorrichtung zum beschichten eines bandförmigen substrates mit einer parylene-schicht

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EP4448825A1
EP4448825A1 EP22813089.4A EP22813089A EP4448825A1 EP 4448825 A1 EP4448825 A1 EP 4448825A1 EP 22813089 A EP22813089 A EP 22813089A EP 4448825 A1 EP4448825 A1 EP 4448825A1
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EP
European Patent Office
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housing
substrate
strip
shaped substrate
coating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP22813089.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Emmy TÖRKER
Franz SELBMANN
Michiel Top
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a device for coating a band-shaped substrate with a parylene layer within a working chamber.
  • Parylene is the name for a group of polymers and can be formed in different variants, which are characterized, for example, by good barrier properties, high chemical resistance and/or a low coefficient of friction, which is why Parylene layers are often used as top layers, for example in objects made of medical technology, electronics or even aerospace.
  • Parylene layers are commonly formed on the surface of substrates by chemical vapor deposition techniques.
  • a solid and powdery to granular starting material referred to as a dimer
  • a gas is then subjected to pyrolysis and thereby broken down into reactive, monomeric components.
  • the monomeric components are deposited onto a substrate, often at room temperature.
  • the deposition of parylene layers on substrates is established, for example, in what are known as batch systems, such as are shown, for example, in WO 2007/003489 A1.
  • at least one substrate to be coated is introduced into a working chamber, the working chamber is closed and at least one monomer-containing gas is admitted into the working chamber, which gas is deposited on the surface of the substrate by polymerisation.
  • the working chamber is ventilated and the at least one substrate is removed from the working chamber.
  • the devices known from WO 2007/003489 A1 can also have a cold trap with which unreacted monomer molecules which are still in the working chamber or in the gas outlet after the layer has been deposited and before the working chamber is aerated can be separated.
  • the devices described above are also not suitable for coating strip-shaped substrates because when such a strip-shaped substrate is fed through the working chamber of a known batch system, the Back of the substrate is coated with parylene, which is not desirable for most applications.
  • DE 10 2010 010 819 A1 discloses a device in which a gas containing parylene monomers is provided and fed through a nozzle. In this process, the parylene monomers are deposited on the surface of a substrate which is moved past the nozzle orifice. Such a system is therefore also suitable for coating strip-shaped substrates that are moved past the nozzle opening.
  • the disadvantage remains that parylene is also deposited on all other unprotected surfaces within a working chamber and thus also on the back of the substrate to be coated, unless protective measures are provided against it.
  • the invention is therefore based on the technical problem of creating a device for coating a strip-shaped substrate with a parylene layer, by means of which the disadvantages of the prior art can be overcome.
  • the device according to the invention is intended to enable strip-shaped substrates to be coated in a roll-to-roll process within a working chamber and thereby protect the inner walls of the working chamber and the side of the strip-shaped substrates not to be coated from being coated with Parylene.
  • a device according to the invention for coating a strip-shaped substrate with a parylene layer within a working chamber firstly comprises an unwinding roller for unwinding the strip-shaped substrate; a winding roller for winding up the tape-shaped substrate after the coating process; a processing roller, which is partially wrapped around by the strip-shaped substrate and by means of which the strip-shaped substrate can be guided past a coating zone.
  • such an apparatus further comprises a first housing which encloses the coating zone and which has a first opening which is oriented towards the substrate, the first opening being surrounded by a first opening edge; a second housing having a second opening oriented toward the substrate, the second opening being enclosed by a second opening edge, and the second housing enclosing the first housing, whereby the second housing defines a volume between the first housing and the second housing limited; at least one inlet, which extends through a wall of the first housing and by means of which at least one monomer-containing gas can be introduced into the coating zone for depositing the parylene layer and at least one pump device, by means of which a negative pressure is created in the volume between the first housing and the second Housing can be generated.
  • a monomer-containing gas is to be understood here as meaning all gases that are known from the prior art and comprise monomer molecules and are suitable for depositing a parylene layer by means of chemical vapor deposition.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention in a schematic representation.
  • the device according to the invention according to FIG. 1 comprises a working chamber 1 , inside which a strip-shaped substrate 2 to be coated is initially wound onto an unwinding roll 3 .
  • the strip-shaped substrate 2 is to be coated on one side with a parylene layer.
  • the strip-shaped substrate is unwound from the unwinding roll 3 and guided over a processing roll 4 in such a way that the strip-shaped substrate 2 partially wraps around the processing roll 4 , with the strip-shaped substrate 2 being guided past a coating zone 5 by means of the processing roll 4 .
  • the strip-shaped substrate 2 is wound onto a take-up roll 6 .
  • a device according to the invention can also have one or more deflection rollers, by means of which the strip-shaped substrate 2 is guided through the working chamber 1 and/or to one or more other coating stations can be passed, which can be upstream and/or downstream of the coating zone 5 .
  • Partitions 7 divide the interior of the working chamber 1 into a winding chamber 8, in which atmospheric conditions can be created, for example, and a process chamber 9, in which a pressure of greater than 10 Pa is set, with the unwinding roll 3 and the winding roll 6 in the winding chamber 8 are located and the coating zone 5 is formed within the process chamber 9 .
  • the processing roller 4 extends both into the winding chamber 8 and into the process chamber 9.
  • the processing roller 4 is therefore designed as a chill roller or cooling roller and is dimensioned with regard to its cooling parameters in such a way that the substrate 2 is not heated to temperatures above 45° C. during the Parylene layer deposition.
  • a first housing 10, located within the process chamber 9 and enclosing the coating zone 5, has a first opening oriented towards the portion of the substrate 2 that partially wraps around the processing roller 4, the first opening extending from a first opening edge 1 1 of the first housing 10 is enclosed and thus limited.
  • the device according to the invention from Fig. 1 further comprises a second housing 12, which has a second opening, which is also oriented towards that portion of the substrate 2 which partially wraps around the processing roller 4, the second opening extending from a second opening edge 13 of the second housing 12 and thus also bounded and wherein the second housing 12 encloses the first housing 10, whereby the second housing 12 defines a volume 14 between the first housing 10 and the second housing 12.
  • a device according to the invention can also have devices for providing at least one monomer for the deposition of a parylene layer, as are known from the prior art.
  • the device according to the invention shown in FIG. 1 comprises an evaporator device 15, into which powdered or granular dimer 16 is introduced as parylene starting material, heated at a pressure of less than 10 Pa and at a temperature greater than 80° C. and consequently sublimated into a gas becomes.
  • the gas is fed to a pyrolysis device 17, where it is split into monomers at a pressure of less than 10 Pa and a temperature of more than 550.degree.
  • the monomers are introduced into the coating zone 5 by means of at least one inlet 18, which extends through a wall of the second housing 12 and a wall of the first housing 10, such that a pressure of less than 10 Pa is set within the first housing 10 .
  • the monomer molecules are deposited within the coating zone 5 by polymerisation on the side of the substrate 2 which faces away from the processing roller 4 .
  • This side of the strip-shaped substrate 2 is also referred to below as the front side of the substrate 2
  • the side of the strip-shaped substrate 2 which faces the processing roller 4 and is in contact with the processing roller 4 is also referred to as the rear side of the substrate 2.
  • a device according to the invention can also comprise several evaporator devices 15 which, for example, are operated in parallel in such a way that a continuous supply of the monomer-containing gas into the coating zone 5 is ensured.
  • a pumping device 19 is shown in FIG.
  • the pumping device 19 is dimensioned in such a way that it can be used to set a pressure that corresponds to a maximum of 80% of the pressure that is set inside the first housing 10 .
  • the pump device 19 can be used to set a pressure in the volume 14 which corresponds to 70% to 80% of the pressure inside the first housing 10 .
  • a pressure of less than 8 Pa is set in volume 14 .
  • the pumping device 19 is used to pump out the monomer molecules from the volume 14 that are not deposited on the substrate 2 within the coating zone 5 and enter the volume 14 through the gap between the substrate 2 and the first opening edge 11 .
  • the pumping device 19 can be used to ensure that no monomer molecules or only a negligibly small proportion of monomer molecules get into the space inside the process chamber 9 and outside the second housing 12 and do not form any undesirable harmful deposits there.
  • the first opening edge 11 of the first housing 10 and the second opening edge 13 of the second housing 12 are spaced apart from the substrate 2 by a maximum of 3 mm each.
  • the opening of the at least one inlet 18 is at a distance of at least 20 mm from the substrate so that a sufficient distribution of the monomer-containing gas within the coating zone 5 for a homogeneous coating of the substrate 2 can be ensured.
  • at least one baffle plate can also be arranged in front of the orifice of the at least one inlet 18, wherein the baffle plate can be aligned, for example, in such a way that the directional beam of the monomer-containing gas flowing into the coating zone 5 corresponds to the normal of the surface of the baffle plate.
  • the distance between the baffle plate and the orifice of the at least one inlet 18 can be formed, for example, with a dimension of 5 mm to 15 mm.
  • At least one cold trap 20 is also arranged in the flow channel between the volume 14 and the pumping device 19, by means of which condensable components of the gas pumped out of the volume 14 are filtered out before the gas pumped out reaches the pumping device 19 .
  • a temperature of less than ⁇ 40° C. is preferably set.
  • a device according to the invention can also have at least one heating element, with which the first housing 10 and/or the second housing 12 can be heated to a temperature greater than 45°C. This also becomes the Possibility of an undesired damaging coating of the first housing 10 or the second housing 12 is reduced.
  • the at least one heating element can be designed, for example, as a resistance heating element, which is attached to the first housing 10 or the second housing 12 and in which the heat is generated on the basis of the flow of an electric current.
  • the working chamber 1 has partitions 7 with which the working chamber 1 is divided into a winding chamber 8 and a process chamber 9 .
  • the partitions 7 are an optional element of the invention. It is only essential to the invention that the pressure outside the second housing 12 is greater than the pressure in the volume 14.
  • the working chamber 1 has no intermediate walls 7, so that the entire area inside the working chamber 1 and outside the second housing 12 is identical pressure conditions prevail.
  • this has the disadvantage that larger pumping devices or more pumping devices are required for the area outside of the second housing 12, which must maintain the required pressure conditions outside of the second housing 12 if a negative pressure is to be generated outside of the housing 12.
  • a parylene layer can also be deposited on a strip-shaped substrate 2 within a working chamber 1 if the working chamber 1 does not have a second housing 12 and therefore no volume 14 that is separated with respect to the pressure conditions.
  • a device according to the invention is suitable for depositing a parylene layer on a strip-shaped substrate also in a roll-to-roll process. Because the back of the substrate in strip form is in contact with a processing roller during the coating process, no parylene particles can be deposited on the back of the substrate either. Furthermore, the compression system, which by means of the first and second housing within the Process chamber is formed that parasitic parylene layers on the inner walls of the working chamber or arranged within the working chamber

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten eines bandförmigen Substrates (2) mit einer Parylene-Schicht innerhalb einer Arbeitskammer (1 ), umfassend a) eine Abwickelrolle (3) zum Abwickeln des bandförmigen Substrates (2); b) eine Aufwickelrolle (5) zum Aufwickeln des bandförmigen Substrates (5) nach dem Beschichtungsvorgang; c) eine Prozessierrolle (4), welche vom bandförmigen Substrat (2) teilweise umschlungen ist und mittels welcher das bandförmige Substrat (2) an einer Beschichtungszone (5) vorbeiführbar ist; d) ein erstes Gehäuse (10), welches die Beschichtungszone (5) umschließt und welches eine erste Öffnung aufweist, die zum Substrat (2) hin ausgerichtet ist und wobei die erste Öffnung von einem ersten Öffnungsrand (13) umschlossen ist; e) ein zweites Gehäuse (12), welches eine zweite Öffnung aufweist, die zum Substrat (2) hin ausgerichtet ist, wobei die zweite Öffnung von einem zweiten Öffnungsrand (13) umschlossen ist und wobei das zweite Gehäuse (12) das erste Gehäuse (10) umschließt, wodurch das zweite Gehäuse (12) ein Volumen (14) zwischen dem ersten Gehäuse (10) und dem zweiten Gehäuse (12) begrenzt; f) mindestens einen Einlass (18), welcher sich durch eine Wandung des ersten Gehäuses (10) hindurch erstreckt und mittels dessen mindestens ein monomerhaltiges Gas zum Abscheiden der Parylene-Schicht in die Beschichtungszone (5) einbringbar ist; g) mindestens eine Pumpeinrichtung (19), mittels der ein Unterdrück im Volumen (14) zwischen dem ersten Gehäuse (10) und dem zweiten Gehäuse (12) erzeugbar ist.

Description

Vorrichtung zum Beschichten eines bandförmigen Substrates mit einer Parylene- Schicht
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beschichten eines bandförmigen Substrates mit einer Parylene-Schicht innerhalb einer Arbeitskammer.
Parylene ist die Bezeichnung für eine Gruppe von Polymeren und kann in verschiedenen Varianten ausgebildet werden, welche sich zum Beispiel durch gute Barriereeigenschaften, eine hohe chemische Resistenz und/oder einen geringen Reibungskoeffizienten auszeichnen, weshalb Parylene-Schichten oftmals auch als Deckschichten, beispielsweise bei Objekten aus der Medizintechnik, der Elektronik oder auch der Luft- und Raumfahrt, eingesetzt werden.
Parylene-Schichten werden üblicherweise mittels Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung auf der Oberfläche von Substraten ausgebildet. Hierbei wird zunächst ein als Dimer bezeichnetes, festes und pulverförmiges bis körniges Ausgansmaterial unter Vakuumbedingungen erhitzt und in ein Gas sublimiert. Das Gas wird anschließend einer Pyrolyse unterzogen und dadurch in reaktive, monomere Bestandteile aufgespalten. Abschließend werden die monomeren Bestandteile oftmals bei Raumtemperatur auf einem Substrat abgeschieden. Eine solche Vorgehensweise ist zum Beispiel in US 8 889 224 B2 beschrieben.
Das Abscheiden von Parylene-Schichten auf Substraten ist zum Beispiel in sogenannten Batchanlagen etabliert, wie sie beispielsweise in WO 2007/003489 A1 aufgezeigt sind. Hierbei wird mindestens ein zu beschichtendes Substrat in eine Arbeitskammer eingebracht, die Arbeitskammer verschlossen und mindestens ein monomerhaltiges Gas in die Arbeitskammer eingelassen, welches sich durch Polymerisation auf der Oberfläche des Substrates abscheidet. Nach der Schichtabscheidung wird die Arbeitskammer belüftet und das mindestens eine Substrat aus der Arbeitskammer entfernt. Die aus WO 2007/003489 A1 bekannten Vorrichtungen können auch eine Kühlfalle aufweisen, mit welcher nicht reagierte Monomer-Moleküle, welche sich noch nach der Schichtabscheidung und vor dem Belüften der Arbeitskammer in der Arbeitskammer oder im Gasauslass befinden, abtrennbar sind. Nachteilig bei der Beschichtung von Substraten mittels chemischer Gasphasenabscheidung im Allgemeinen und somit auch bei den zuvor beschriebenen Vorgehensweisen zum Abscheiden von Parylene-Schichten ist, dass sich das in eine Arbeitskammer eingelassene Monomer nicht nur auf dem Substrat, sondern auch auf allen anderen ungeschützten Oberflächen innerhalb der Arbeitskammer abscheidet.
Die zuvor beschriebenen Vorrichtungen sind neben anderen technischen Problemen, wie beispielsweise des Aufrechterhaltens des Vakuums beim Durchführen eines bandförmigen Substrates durch eine Arbeitskammer, auch deshalb nicht zum Beschichten von bandförmigen Substraten geeignet, weil beim Durchführen eines solchen bandförmigen Substrates durch die Arbeitskammer einer bekannten Batchanlage auch die Rückseite des Substrates mit Parylene beschichtet wird, was bei den meisten Anwendungsfällen nicht erwünscht ist.
Aus DE 10 2010 010 819 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei welcher ein Gas mit Parylene-Monomeren bereitgestellt und durch eine Düse geführt wird. Dabei werden die Parylene-Monomere auf der Oberfläche eines Substrates abgeschieden, welches an der Düsenöffnung vorbeibewegt wird. Eine solche Anlage ist daher auch zum Beschichten von bandförmigen Substraten geeignet, welche an der Düsenöffnung vorbeibewegt werden. Allerdings bleibt auch bei einer solchen Vorrichtung der Nachteil bestehen, dass sich Parylene auch auf allen anderen ungeschützten Oberflächen innerhalb einer Arbeitskammer abscheidet und somit auch auf der Rückseite des zu beschichtenden Substrates, sofern keine Schutzmaßnahmen dagegen vorgesehen sind.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Beschichten eines bandförmigen Substrates mit einer Parylene-Schicht zu schaffen, mittels der die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden können. Insbesondere soll die erfindungsgemäße Vorrichtung das Beschichten von bandförmigen Substraten in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren innerhalb einer Arbeitskammer ermöglichen und dabei die Innenwandungen der Arbeitskammer und die nicht zu beschichtende Seite der bandförmigen Substrate vor einer Beschichtung mit Parylene schützen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beschichten eines bandförmigen Substrates mit einer Parylene-Schicht innerhalb einer Arbeitskammer, umfasst zunächst eine Abwickelrolle zum Abwickeln des bandförmigen Substrates; eine Aufwickelrolle zum Aufwickeln des bandförmigen Substrates nach dem Beschichtungsvorgang; eine Prozessierrolle, welche vom bandförmigen Substrat teilweise umschlungen ist und mittels welcher das bandförmige Substrat an einer Beschichtungszone vorbeiführbar ist. Erfindungsgemäß umfasst eine solche Vorrichtung des Weiteren ein erstes Gehäuse, welches die Beschichtungszone umschließt und welches eine erste Öffnung aufweist, die zum Substrat hin ausgerichtet ist, wobei die erste Öffnung von einem ersten Öffnungsrand umschlossen ist; ein zweites Gehäuse, welches eine zweite Öffnung aufweist, die zum Substrat hin ausgerichtet ist, wobei die zweite Öffnung von einem zweiten Öffnungsrand umschlossen ist und wobei das zweite Gehäuse das erste Gehäuse umschließt, wodurch das zweite Gehäuse ein Volumen zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse begrenzt; mindestens einen Einlass, welcher sich durch eine Wandung des ersten Gehäuses hindurch erstreckt und mittels dessen mindestens ein monomerhaltiges Gas zum Abscheiden der Parylene-Schicht in die Beschichtungszone einbringbar ist und mindestens eine Pumpeinrichtung, mittels der ein Unterdrück im Volumen zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse erzeugbar ist. Als monomerhaltiges Gas sollen hierbei alle, aus dem Stand der Technik bekannten, Monomer-Moleküle umfassenden Gase verstanden werden, die zum Abscheiden einer Parylene-Schicht mittels chemischer Gasphasenabscheidung geeignet sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schematischen Darstellung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 1 umfasst eine Arbeitskammer 1 , innerhalb welcher ein zu beschichtendes bandförmiges Substrat 2 zunächst auf einer Abwickelrolle 3 aufgewickelt ist. Das bandförmige Substrat 2 soll auf einer Seite mit einer Parylene-Schicht beschichtet werden. H ierf ür wird das bandförmige Substrat von der Abwickelrolle 3 abgewickelt und derart über eine Prozessierrolle 4 geführt, dass das bandförmige Substrat 2 die Prozessierrolle 4 teilweise umschlingt, wobei das bandförmige Substrat 2 mittels der Prozessierrolle 4 an einer Beschichtungszone 5 vorbeigeführt wird. Nach einem Beschichtungsvorgang wird das bandförmige Substrat 2 auf eine Aufwickelrolle 6 aufgewickelt. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch eine oder mehrere Umlenkrollen aufweisen, mittels welchen das bandförmige Substrat 2 durch die Arbeitskammer 1 geführt und/oder an einer oder mehreren anderen Beschichtungsstationen vorbeigeführt werden kann, welche der Beschichtungszone 5 vor- und/oder nachgelagert sein können.
Zwischenwandungen 7 unterteilen das Innere der Arbeitskammer 1 in eine Wickelkammer 8, in welcher zum Beispiel Atmosphärenbedingungen ausgebildet sein können und eine Prozesskammer 9, in welcher ein Druck von größer 10 Pa eingestellt ist, wobei sich die Abwickelrolle 3 und die Aufwickelrolle 6 in der Wickelkammer 8 befinden und die Beschichtungszone 5 innerhalb der Prozesskammer 9 ausgebildet ist. Die Prozessierrolle 4 erstreckt sich sowohl in die Wickelkammer 8 als auch in die Prozesskammer 9. Für eine effiziente Schichtabscheidung ist es zweckmäßig, dass das Substrat während der Parylene- Schichtabscheidung nicht zu stark erhitzt wird. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist daher die Prozessierrolle 4 als Kühlwalze oder Kühlrolle ausgebildet und dabei derart hinsichtlich seiner Kühlparameter dimensioniert, dass das Substrat 2 während der Parylene- Schichtabscheidung nicht auf Temperaturen über 45 °C erwärmt wird.
Ein erstes, innerhalb der Prozesskammer 9 angeordnetes, Gehäuse 10, welches die Beschichtungszone 5 umschließt, weist eine erste Öffnung auf, die zu dem Abschnitt des Substrates 2 hin ausgerichtet ist, welcher die Prozessierrolle 4 teilweise umschlingt, wobei die erste Öffnung von einem ersten Öffnungsrand 1 1 des ersten Gehäuses 10 umschlossen und somit auch begrenzt ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung aus Fig. 1 umfasst des Weiteren ein zweites Gehäuse 12, welches eine zweite Öffnung aufweist, die ebenfalls zu dem Abschnitt des Substrates 2 hin ausgerichtet ist, welcher die Prozessierrolle 4 teilweise umschlingt, wobei die zweite Öffnung von einem zweiten Öffnungsrand 13 des zweiten Gehäuses 12 umschlossen und somit auch begrenzt ist und wobei das zweite Gehäuse 12 das erste Gehäuse 10 umschließt, wodurch das zweite Gehäuse 12 ein Volumen 14 zwischen dem ersten Gehäuse 10 und dem zweiten Gehäuse 12 begrenzt.
Ferner kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung auch Einrichtungen zum Bereitstellen mindestens eines Monomers für das Abscheiden einer Parylene-Schicht aufweisen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst hierfür eine Verdampfereinrichtung 15, in welche pulverförmiger bzw. körniger Dimer 16 als Parylene-Ausgangsmaterial eingebracht, bei einem Druck von kleiner 10 Pa und bei einer Temperatur größer 80 °C erhitzt und infolgedessen in ein Gas sublimiert wird. Das Gas wird einer Pyrolyseeinrichtung 17 zugeführt und dort bei einem Druck von kleiner 10 Pa und einer Temperatur größer 550 °C in Monomere aufgespalten. Die Monomere wiederum werden mittels mindestens eines Einlasses 18, welcher sich durch eine Wandung des zweiten Gehäuses 12 und eine Wandung des ersten Gehäuses 10 hindurch erstreckt, derart in die Beschichtungszone 5 eingebracht, dass innerhalb des ersten Gehäuses 10 ein Druck von kleiner 10 Pa eingestellt ist. Bei diesen Druckverhältnissen scheiden sich die Monomer-Moleküle innerhalb der Beschichtungszone 5 durch Polymerisation auf der Seite des Substrates 2 ab, welche der Prozessierrolle 4 abgewandt ist. Diese Seite des bandförmigen Substrates 2 wird nachfolgend auch als Vorderseite des Substrates 2 bezeichnet, wohingegen die Seite des bandförmigen Substrates 2, welche der Prozessierrolle 4 zugewandt ist und an der Prozessierrolle 4 anliegt, auch als Rückseite des Substrates 2 bezeichnet wird.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist lediglich eine Verdampfereinrichtung 15 dargestellt. Alternativ kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung auch mehrere Verdampfereinrichtungen 15 umfassen, welche zum Beispiel derart parallel betrieben werden, dass eine kontinuierliche Zufuhr des monomerhaltigen Gases in die Beschichtungszone 5 gewährleistet ist.
Als weiterer Bestandteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 1 eine Pumpeinrichtung 19 dargestellt, mittels welcher ein Unterdrück im Volumen 14 zwischen dem ersten Gehäuse 10 und dem zweiten Gehäuse 12 erzeugbar ist. Dabei ist die Pumpeinrichtung 19 derart dimensioniert, dass mittels dieser ein Druck einstellbar ist, der maximal 80 % des Druckes entspricht, der innerhalb des ersten Gehäuses 10 eingestellt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist mittels der Pumpeinrichtung 19 ein Druck im Volumen 14 einstellbar, der 70 % bis 80 % des Druckes innerhalb des ersten Gehäuses 10 entspricht. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Druck von kleiner 8 Pa im Volumen 14 eingestellt. Mittels der Pumpeinrichtung 19 werden somit die Monomer-Moleküle aus dem Volumen 14 abgepumpt, die sich innerhalb der Beschichtungszone 5 nicht auf dem Substrat 2 abscheiden und durch den Spalt zwischen dem Substrat 2 und dem ersten Öffnungsrand 1 1 hindurch in das Volumen 14 gelangen. Mittels der Pumpeinrichtung 19 kann sichergestellt werden, dass keine Monomer-Moleküle bzw. lediglich ein vernachlässigbar geringer Anteil von Monomer-Molekülen in den Raum innerhalb der Prozesskammer 9 und außerhalb des zweiten Gehäuses 12 gelangen und dort keine unerwünschten Schadabscheidungen ausbilden. Zum Aufrechterhalten der zuvor genannten Druckverhältnisse einerseits und damit andererseits möglichst wenige Monomer-Moleküle in das Volumen 14 bzw. in den Raum innerhalb der Prozesskammer 9 und außerhalb des zweiten Gehäuses 12 gelangen, ist es vorteilhaft, den Abstand zwischen dem Substrat 2 und dem ersten Öffnungsrand 1 1 sowie den Abstand zwischen dem Substrat 2 und dem zweiten Öffnungsrand 13 möglichst klein auszubilden. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind deshalb der erste Öffnungsrand 1 1 des ersten Gehäuses 10 und der zweite Öffnungsrand 13 des zweiten Gehäuses 12 mit einem Maß von jeweils maximal 3 mm vom Substrat 2 beabstandet.
Die Mündungsöffnung des mindestens einen Einlasses 18 ist bei einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einem Maß von mindestens 20 mm vom Substrat beabstandet, damit eine hinreichende Verteilung des monomerhaltigen Gases innerhalb der Beschichtungszone 5 für eine homogene Beschichtung des Substrates 2 gewährleistet werden kann. Um eine Verteilung des monomerhaltigen Gases innerhalb der Beschichtungszone 5 zu unterstützen kann zusätzlich auch mindestens ein Prellblech vor der Mündungsöffnung des mindestens einen Einlasses 18 angeordnet sein, wobei das Prellblech zum Beispiel derart ausgerichtet sein kann, dass der Richtungsstrahl des in die Beschichtungszone 5 strömenden monomerhaltigen Gases der Normalen der Oberfläche des Prellbleches entspricht. Hierbei kann der Abstand des Prellbleches zur Mündungsöffnung des mindestens einen Einlasses 18 beispielsweise mit einem Maß von 5 mm bis 15 mm ausgebildet sein.
Zum Schutz der Pumpeinrichtung 19, damit sich innerhalb der Pumpeinrichtung 19 keine Monomere an den Wandungen niederschlagen und die Pumpeinrichtung 19 dadurch beschädigen, ist es vorteilhaft, wenn im Strömungskanal zwischen dem Volumen 14 und der Pumpeinrichtung 19 noch mindestens eine Kühlfalle 20 angeordnet ist, mittels welcher kondensierbare Komponenten des aus dem Volumen 14 abgepumpten Gases ausgefiltert werden, bevor das abgepumpte Gas die Pumpeinrichtung 19 erreicht. In solch einer, aus dem Stand der Technik bekannten, Kühlfalle 20 ist bevorzugt eine Temperatur von kleiner - 40 °C eingestellt.
Als weiteres optionales Element kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung auch mindestens ein Heizelement aufweisen, mit welchem das erste Gehäuse 10 und/oder das zweite Gehäuse 12 auf eine Temperatur größer 45 °C erwärmbar ist. Hierdurch wird ebenfalls die Möglichkeit einer nicht erwünschten Schadbeschichtung des ersten Gehäuses 10 bzw. des zweiten Gehäuses 12 verringert. Das mindestens eine Heizelement kann zum Beispiel als Widerstandsheizelement ausgebildet sein, welches am ersten Gehäuse 10 bzw. am zweiten Gehäuse 12 befestigt ist und bei welchem die Wärme auf Basis des Durchflusses eines elektrischen Stroms erzeugt wird.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wurde beschrieben, dass die Arbeitskammer 1 Zwischenwandungen 7 aufweist, mit welchen die Arbeitskammer 1 in eine Wickelkammer 8 und eine Prozesskammer 9 unterteilt wird. Die Zwischenwandungen 7 sind jedoch ein optionales Element der Erfindung. Erfindungswesentlich ist lediglich, dass der Druck außerhalb des zweiten Gehäuses 12 größer ist als der Druck im Volumen 14. Bei einer alternativen Ausführungsform weist die Arbeitskammer 1 keine Zwischenwandungen 7 auf, so dass im gesamten Bereich innerhalb der Arbeitskammer 1 und außerhalb des zweiten Gehäuses 12 identische Druckverhältnisse vorherrschen. Nachteilig wirkt sich hierbei jedoch aus, dass für den Bereich außerhalb des zweiten Gehäuses 12 größere Pumpeinrichtungen bzw. mehr Pumpeinrichtungen erforderlich sind, welche die erforderlichen Druckverhältnisse außerhalb des zweiten Gehäuses 12 aufrechterhalten müssen, wenn außerhalb des Gehäuses 12 ein Unterdrück erzeugt werden soll.
Prinzipiell lässt sich eine Parylene-Schicht auch innerhalb einer Arbeitskammer 1 auf einem bandförmigen Substrat 2 abscheiden, wenn die Arbeitskammer 1 kein zweites Gehäuse 12 und somit kein, bezüglich der Druckverhältnisse, separiertes Volumen 14 aufweist.
Nachteilig bei einer solchen Vorrichtung ist jedoch, dass alle verbleibenden Oberflächen innerhalb der Arbeitskammer 1 und außerhalb des ersten Gehäuses 10 mit einer unerwünschten Schadbeschichtung versehen werden und ebenfalls größere bzw. mehr Pumpeinrichtungen erforderlich sind, um die erforderlichen Druckverhältnisse außerhalb des ersten Gehäuses 10 aufrecht zu erhalten, wenn im Bereich außerhalb des ersten Gehäuses 10 ein Unterdrück erzeugt werden soll.
Wie zuvor aufgezeigt wurde, ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung geeignet, eine Parylene-Schicht auch in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess auf einem bandförmigen Substrat abzuscheiden. Weil das bandförmige Substrat während des Beschichtungsvorgangs mit der Rückseite an einer Prozessierrolle anliegt, können auf der Rückseite des Substrates auch keine Parylene-Partikel abgeschieden werden. Des Weiteren verhindert das Druckstufensystem, welches mittels des ersten und zweiten Gehäuses innerhalb der Prozesskammer ausgebildet wird, dass sich parasitäre Parylene-Schichten auf den Innenwandungen der Arbeitskammer bzw. auf innerhalb der Arbeitskammer angeordneten
Prozessmitteln abscheiden.

Claims

9 Patentansprüche
1 . Vorrichtung zum Beschichten eines bandförmigen Substrates (2) mit einer Parylene- Schicht innerhalb einer Arbeitskammer (1 ), umfassend a) eine Abwickelrolle (3) zum Abwickeln des bandförmigen Substrates (2); b) eine Aufwickelrolle (5) zum Aufwickeln des bandförmigen Substrates (5) nach dem Beschichtungsvorgang; c) eine Prozessierrolle (4), welche vom bandförmigen Substrat (2) teilweise umschlungen ist und mittels welcher das bandförmige Substrat (2) an einer Beschichtungszone (5) vorbeiführbar ist; d) ein erstes Gehäuse (10), welches die Beschichtungszone (5) umschließt und welches eine erste Öffnung aufweist, die zum Substrat (2) hin ausgerichtet ist und wobei die erste Öffnung von einem ersten Öffnungsrand (13) umschlossen ist; e) ein zweites Gehäuse (12), welches eine zweite Öffnung aufweist, die zum Substrat (2) hin ausgerichtet ist, wobei die zweite Öffnung von einem zweiten Öffnungsrand (13) umschlossen ist und wobei das zweite Gehäuse (12) das erste Gehäuse (10) umschließt, wodurch das zweite Gehäuse (12) ein Volumen (14) zwischen dem ersten Gehäuse (10) und dem zweiten Gehäuse (12) begrenzt; f) mindestens einen Einlass (18), welcher sich durch eine Wandung des ersten Gehäuses (10) hindurch erstreckt und mittels dessen mindestens ein monomerhaltiges Gas zum Abscheiden der Parylene-Schicht in die Beschichtungszone (5) einbringbar ist; g) mindestens eine Pumpeinrichtung (19), mittels der ein Unterdrück im Volumen (14) zwischen dem ersten Gehäuse (10) und dem zweiten Gehäuse (12) erzeugbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Öffnungsrand (1 1) des ersten Gehäuses (10) und der zweite Öffnungsrand (13) des zweiten Gehäuses (12) mit einem Maß von jeweils maximal 3 mm vom Substrat (2) beabstandet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungsöffnung des mindestens einen Einlasses (18) mindestens 20 mm von Substrat (2) beabstandet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskammer (1 ) eine Prozesskammer (9) aufweist, innerhalb welcher die Beschichtungszone (5) ausgebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Prozesskammer (9) ein Druck größer 10 Pa eingestellt ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des ersten Gehäuses (10) ein Druck kleiner 10 Pa eingestellt ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Volumen (14) zwischen dem ersten Gehäuse (10) und dem zweiten Gehäuse (12) ein Druck eingestellt ist, der maximal 80 % des Druckes entspricht, der innerhalb des ersten Gehäuses (10) eingestellt ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungskanal zwischen dem Volumen (14) und der mindestens einen Pumpeinrichtung (19) mindestens einen Kühlfalle (20) angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessierrolle (4) als Kühlwalze oder Kühlrolle ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein Heizelement, mit welchem das erste Gehäuse 10 und/oder das zweite Gehäuse 12 auf eine Temperatur größer 45 °C erwärmbar ist
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