JP2017119613A - ガラスリボン成膜装置及びガラスリボン成膜方法 - Google Patents
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前記ロール・ツー・ロール方式は、ロール状のガラスリボンを真空中で巻き出し、スパッタ・蒸着・CVDなどの手法で連続的に成膜を行い、再びロール状に巻き取る方式の成膜方法である。
前記「特許文献1」においては、巻出し部及び巻取り部を有するガラスフィルム搬送装置と、成膜ローラー及びスパッタ蒸発源を有するスパッタ成膜部と、を備えるロール・ツー・ロール方式の成膜装置が開示されている。
この装置では、ガラスフィルム搬送装置によりガラスフィルムを搬送しつつ、スパッタ成膜部により該ガラスフィルムの表面にスパッタ処理が施されることで成膜が行われる。
そのため、このようにガラスフィルムを用いる場合、ガラスフィルムが成膜ロールと直接接触する際にガラスフィルムが傷つかないように保護する対策が切望されていた。
すなわち、前記支持手段や前記搬送手段にガラスリボンの被成膜面の反対面が直接接触することがなく、ガラスリボンが傷付くことを抑えることができる。
当該ガラスリボンの他方面側に膜を形成する際においては、外側に配置されたシート部材をガラスリボンから分離し、これを膜の外側面側に配置した状態で成膜手段に搬送することで、膜の外側面側をシート部材により保護しつつ、前記成膜手段によりガラスリボンの他方面側に膜を形成することができる。
よって、シート部材を有効に用いて、容易にガラスリボンの両面に膜を形成することができる。
すなわち、前記支持手段や前記搬送手段にガラスリボンの被成膜面の反対面が直接接触することがなく、ガラスリボンが傷つくことを抑えることができる。
即ち、本発明に係るガラスリボン成膜装置及びガラスリボン成膜方法によれば、ガラスリボンを搬送手段により搬送する際に、ガラスリボンが搬送手段と接触することで傷つくことを抑えることができる。
なお、以下の説明に関しては便宜上、図1、図3および図5における矢印Aの方向をガラスリボンGの搬送方向と規定して記述する。
また、以下の説明に関しては便宜上、図1の上下方向をガラスリボン成膜装置1の上下方向と規定して記述する。
また、以下の説明に関しては便宜上、図5の上下方向を別実施形態におけるガラスリボン成膜装置101の上下方向と規定して記述する。
さらに、以下の説明に関しては便宜上、図2によって示されるガラスリボンGにおいて、成膜手段6に対向する面側を「一方面側」、その反対面側を「他方面側」と規定して記述する。
先ず、本発明を具現化するガラスリボン成膜装置1(以下、単に「成膜装置1」と記載する)の全体構成について、図1及び図2を用いて説明する。
本実施形態における成膜装置1は、図1に示すように、ロール・ツー・ロール方式によって、例えばガラスリボンGに連続的に金属膜Mを形成するのに用いられるものである。
また、図2に示すように、ガラスリボンGは、後述する成膜手段6と対向する一方面Ga、及び当該一方面Gaの反対面側の他方面Gbを有して構成され、例えばその幅寸法は25mm、また厚み寸法は10μmに設定されている。
例えば、キャパシタ等の電子部品用途の場合は、ガラスリボンGを巻回して構成するため、1〜300μmであることが好ましい。さらには、1〜200μmであることがより好ましい。
具体的には、ガラスリボンGは、例えば、珪酸塩系ガラス、硼酸塩系ガラス、硼珪酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス、硼リン酸塩系ガラス等により構成することができる。
また、ガラスリボンGは、ナトリウム成分、カリウム成分等のアルカリ金属成分を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。
保護フィルムPは、本実施形態では、樹脂材料(PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)等)からなる長尺で帯状のフィルム部材であって、ガラスリボンGより幅広に形成されている。
成膜装置1は、図1に示すように、主に真空槽3、ガラスリボンGを搬送する搬送手段である搬送ローラー部4、テンション機構5、成膜手段6、支持手段である支持ローラー20、およびマスク部材2などにより構成される。
搬送ローラー部4を構成する巻出しローラー4a及び巻取りローラー4bの間には、支持部材である支持ローラー20が配置されている。
支持ローラー20は、例えばアルミニウムなどの金属部材により形成される。
溝部10は、幅寸法が保護フィルムPの幅寸法よりも大きく形成されている。
これにより、溝部10の内部にガラスリボンG及び保護フィルムPを配置した際に、ガラスリボンGの外側面(一方面Ga)は支持ローラー20の外周面に対してクリアランスを確保することができ、支持ローラー20の外周面に配置されたマスク部材2とガラスリボンGとが接触するのを防いでいる。
支持ローラー20は、溝部10にガラスリボンG及び保護フィルムPが係合することで、ガラスリボンG及び保護フィルムPを成膜手段6に対して一定の距離を保持するように支持している。
これにより、ガラスリボンGに対して均質な成膜を行うことができる。
巻出しローラー4aは、主にローラー軸4a1、及びローラー軸4a1に対して着脱可能に挿嵌されたプラスチック製のボビン4a2などにより構成される。
そして、ボビン4a2は、ガラスリボンG及び保護フィルムPに加えられる巻出し張力により支持ローラー20の回転方向と同方向に回転する。
具体的には、巻出しローラー4aに設けられたブレーキを操作することにより、ガラスリボンGおよび保護フィルムPに所望の巻出し張力を付与することができる。
これにより、搬送ローラー部4により搬送されるガラスリボンG及び保護フィルムPが弛むことがなく、適度な張力を保持して搬送される。
巻取りローラー4bは、主にローラー軸4b1、及びローラー軸4b1に対して着脱可能に挿嵌されたプラスチック製のボビン4b2などにより構成される。
これにより、成膜時の加熱や巻出しローラー4aにおけるガラスリボンGと保護フィルムPとの間の円周差などの影響によってガラスリボンGと保護フィルムPとの間で長さのずれが生じた場合でも、それに追従して保護フィルムPに対して適切な張力を付与することができる。
一方、支持ローラー20から延出された保護フィルムPは、テンション機構5のテンションローラー5bを介して巻取りローラー4bに巻き取られる。
つまり、搬送ローラー部4は、ガラスリボンG及び保護フィルムPを所定速度にて成膜手段6のターゲット部7の近傍に搬送することが可能である。
成膜手段6は、支持ローラー20の外周面に対向して配置されており、スパッタリング法により支持ローラー20に巻回したガラスリボンGの表面側(図2では、一方面Ga側)に所定の被膜を形成するスパッタリングを行う手段である。
成膜手段6は、ターゲット部7と、ターゲット部7に接続されるスパッタ電源11とにより主に構成される。
また、ターゲット部7には、スパッタ電源11が接続され、所定の電圧を印加することが可能となっている。
マスク部材2は、正面視短冊状に形成され、側面視においては、支持ローラー20の外周面に対して当接もしくは近接するように配置される円弧状の部分を有する。
また、マスク部材2は、図2に示すように、溝部10により幅方向が位置決めされた保護フィルムPの外側面に配置されたガラスリボンGの幅方向の一端側を覆うようにして貼設される。
ホイル状の金属箔を用いることで、所望のマスク形状にすることが容易であり、薄い形状のため金属膜Mの端部を鮮明に形成することができる。
また、ホイル状の金属箔を用いることで、成膜時の加熱による保護フィルムP内での金属膜Mが形成される側と金属膜Mが形成されない側との間の温度差の影響が小さくなり、保護フィルムPの変形が抑えられる効果がある。
次に、前述した成膜装置1を用いてガラスリボンGに膜を形成する成膜方法について、図1、図3及び図4を用いて説明する。
こうして、支持ローラー20とガラスリボンGが直接接触しないように、ガラスリボンGの延出方向に沿って、ガラスリボンGの他方面側に保護フィルムPが配置される。
また、成膜工程に投入されるガラスリボンG及び保護フィルムPは、図3(c)に示すように、ガラスリボンGが外側(成膜手段6に対向する側)、保護フィルムPが内側(ガラスリボンGの背面側)に位置するように構成されている。
具体的には、ガラスリボンGの外側面において、幅方向の一端側に金属膜Mを形成するとともに他端側に膜が形成されていない非成膜部13を形成する工程である。
続いて、巻取り工程に移行する。
これを吸収するため、保護フィルムPにガラスリボンGよりも長くなるように余り部分を持たせ、テンション機構5によりガラスリボンGとは別に保護フィルムPに対してテンションを与え、その後、保護フィルムPはガラスフィルムGと一緒に巻取りローラー4bに巻き取られる。
続いて、第2成膜工程に移行する。
具体的には、ガラスリボンGの他方面Gbにおいて、幅方向の一端側に金属膜Mを形成するとともに他端側に膜が形成されていない非成膜部13を形成する工程である。
すなわち、第2成膜工程では、成膜工程と同様の工程が行われる。
そして、一方面Ga及び他方面Gbに金属膜Mが形成されたガラスリボンGにおいては、マスク部材2によりガラスリボンGの幅方向の一端側に非成膜部13・13が設けられ、金属電極としての絶縁性が確保される。
当該ガラスリボンGの他方面Gb側に金属膜Mを形成する際においては、外側に配置された保護フィルムPをガラスリボンGから分離し、これを金属膜Mの外側面側に配置した状態で成膜手段6に搬送することで、金属膜Mの外側面側を保護フィルムPにより保護しつつ、成膜手段6によりガラスリボンGの他方面Gb側に金属膜Mを形成することができる。
よって、保護フィルムPを有効に用いて、容易にガラスリボンの両面に金属膜を形成することができる。
次に、別実施形態におけるガラスリボン成膜装置101(以下、単に「成膜装置101」と記載する)の全体構成について、図5を用いて説明する。
成膜装置101は、前述した成膜装置1と略同等な構成を有する一方、成膜工程においてガラスリボンGの他方面Gb(図2を参照)側に配置されていた保護フィルムP(以下、適宜「第一保護フィルムP1」と記載する)とは別の新たな保護フィルムP(以下、適宜「第二保護フィルムP2」と記載する)を備える点について、成膜装置1と相違する。
よって、以下の説明においては、主に成膜装置1との相違点について記載し、当該成膜装置1との同等な構成についての記載は省略する。
ここで、真空槽103、成膜手段106、支持ローラー120、およびマスク部材102は、前述した成膜装置1における真空槽3、成膜手段6、支持ローラー20、およびマスク部材2と各々略同等の構成からなる。
そして、巻出しローラー104a及び巻取りローラー104bの間には、支持部材である支持ローラー120が配置されている。
巻出しローラー104aは、主にローラー軸104a1、ローラー軸104a1に対して着脱可能に挿嵌されたプラスチック製のボビン104a2、およびローラー軸104a1に貫設された第一プーリー104a3などにより構成される。
なお、後述するように、巻出しローラー104aは、第一プーリー104a3において第一保護フィルム巻取りローラー104cと駆動連結される。
このような構成からなる巻出しローラー104aにおいて、ボビン104a2は、ガラスリボンG及び第一保護フィルムP1に加えられる巻出し張力により支持ローラー120の回転方向と同方向に回転する。
具体的には、巻出しローラー104aに設けられたブレーキを操作することにより、ガラスリボンGおよび第一保護フィルムP1に所望の巻出し張力を付与することができる。
これにより、搬送ローラー部104により搬送されるガラスリボンG及び第一保護フィルムP1が弛むことがなく、適度な張力を保持して搬送される。
巻取りローラー104bは、巻出しローラー104aの回転方向と逆方向(支持ローラー120の回転方向と逆方向)に回転して、ガラスリボンG及び後述する第二保護フィルム巻出しローラー104dより巻き出された第二保護フィルムP2を、ロール状に巻き取る巻き取り手段である。
巻き取りローラー104bは、主にローラー軸104b1、ローラー軸104b1に対して着脱可能に挿嵌されたプラスチック製のボビン104b2などにより構成される。
このような構成からなる巻出しローラー104aにおいて、ボビン104b2は、ローラー軸104b1を駆動する駆動手段(本実施形態では、ステッピングモーター)を備え、該駆動手段を駆動することにより巻出しローラー104aの回転方向と逆方向にローラー軸104b1が駆動され、ボビン104b2にガラスリボンG及び第二保護フィルムP2が巻き取られる。
第一保護フィルム巻取りローラー104cは、成膜手段106によってガラスリボンGに成膜される際に当該ガラスリボンGを保護していた第一保護フィルムP1を、ロール状に巻き取るための巻き取り手段である。
第一保護フィルム巻取りローラー104cは、主にローラー軸104c1、ローラー軸104c1に対して着脱可能に挿嵌されたプラスチック製のボビン104c2、およびローラー軸104a1に貫設された第二プーリー104c3などにより構成される。
つまり、第一保護フィルム巻取りローラー104cのボビン104c2の回転速度は、巻出しローラー104aのボビン104a2の回転速度に比べて常に速くなるように設定されている。
これにより、後述するように、ボビン104c2上に第一保護フィルムP1を巻き取る際、当該第一保護フィルムP1に対して適度な張力を付加することができ、弛んで皺などが発生することなく当該第一保護フィルムP1を巻き取ることができる。
よって、成膜装置101においては、前述した成膜装置1のテンション機構5のように、第一保護フィルムP1に張力を付加させるための機構を別途設ける必要もない。
これにより、第一保護フィルムP1に付加される張力は、常に所定値以内の値となるように調整されている。
具体的には、成膜工程後にガラスリボンGより分離された第一保護フィルムP1は、さらに支持ローラー120の外周面に沿って進行方向を替えられ、第一保護フィルム巻取りローラー104cに向かって延出され、ボビン104c2に巻き取られる。
第二保護フィルム巻出しローラー104dは、予めロール状に巻回された第二保護フィルムP2を巻取りローラー104bの回転方向と同方向(支持ローラー120の回転方向と逆方向)に回転して巻き出す巻出し手段である。
第二保護フィルム巻出しローラー104dは、主にローラー軸104d1、およびローラー軸104d1に対して着脱可能に挿嵌されたプラスチック製のボビン104d2などにより構成される。
具体的には、第二保護フィルム巻出しローラー104dに設けられたブレーキを操作することにより、第二保護フィルムP2に所望の巻出し張力を付与することができる。
これにより、巻取りローラー104bにおいて、ガラスリボンGとともに巻き取られる第二保護フィルムP2が、弛むことがなく適度な張力を保持して搬送される。
一方、成膜工程後にガラスリボンGより分離された第一保護フィルムP1は、第一保護フィルム巻取りローラー104cによって巻き取られる。
また、支持ローラー120を通過したガラスリボンGは、第二保護フィルム巻出しローラー104dより巻き出された新たな第二保護フィルムP2とともに巻取りローラー104bに巻き取られる。
つまり、搬送ローラー部104は、ガラスリボンG及び第一保護フィルムP1を所定速度にて成膜手段106のターゲット部107の近傍に搬送することが可能である。
次に、別実施形態における成膜装置101を用いてガラスリボンGに膜を形成する成膜方法について、図5を用いて説明する。
別実施形態の成膜装置101による成膜方法は、前述した成膜装置1による成膜方法と略同等である一方、成膜工程においてガラスリボンGの他方面Gb(図2を参照)側に配置されていた第一保護フィルムP1を、別の新たな第二保護フィルムP2に交換する作業を含む点について、成膜装置1による成膜方法と相違する。
第一保護フィルムP1及び第二保護フィルムP2は、保護フィルムPと同様に、樹脂材料(PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)等)からなる長尺で帯状のフィルム部材であって、ガラスリボンGより幅広に形成されている。
よって、以下の説明においては、主に成膜装置1による成膜方法との相違点について記載し、当該成膜方法と同等な内容についての記載は省略する。
こうして、支持ローラー120とガラスリボンGが直接接触しないように、ガラスリボンGの延出方向に沿って、ガラスリボンGの他方面側に第一保護フィルムP1が配置されるとともに、支持ローラー120の通過後においては、第一保護フィルムP1とは別の新たな第二保護フィルムP2がガラスリボンGの他方面側に配置される。
その結果、内側にガラスリボンG、その外側に第二保護フィルムP2が配置された状態で、これらのガラスリボンG及び第二保護フィルムP2は、連続的に巻取りローラー104bに一緒に巻き取られる。
即ち、成膜装置101においては、成膜工程においてガラスリボンGの他方面Gb(図2を参照)側に配置されていた第一保護フィルムP1とは別の新たな第二保護フィルムP2によって、成膜後のガラスリボンGが保護される構成となっている。
4 搬送ローラー部(搬送手段)
4a 巻出しローラー
4b 巻取りローラー
6 成膜手段
20 支持ローラー(支持手段)
101 成膜装置
104 搬送ローラー部(搬送手段)
104a 巻出しローラー
104b 巻取りローラー
106 成膜手段
120 支持ローラー(支持手段)
G ガラスリボン
M 金属膜
P 保護フィルム(シート部材)
P1 第一保護フィルム(シート部材)
P2 第二保護フィルム(シート部材)
Claims (8)
- ガラスリボンを搬送する搬送手段と、
該搬送手段によって搬送されるガラスリボンに対して、該ガラスリボンの一方面側に膜を形成する成膜手段と、
前記ガラスリボンと前記成膜手段との間の距離を一定にする支持手段と、
を備えるガラスリボン成膜装置であって、
前記支持手段と前記ガラスリボンが直接接触しないように、前記ガラスリボンの延出方向に沿って、前記ガラスリボンの他方面側にシート部材が配置される、
ことを特徴とするガラスリボン成膜装置。 - 前記搬送手段は、
前記ガラスリボンの他方面側に前記シート部材を配置した状態で巻き出す巻出し手段と、
前記成膜手段により前記膜が形成された前記ガラスリボンの一方面側を内側にするとともに、前記ガラスリボンの他方面側に前記シート部材を配置した状態で前記巻出し手段とは逆の方向に巻き取る巻取り手段と、
を有する、
ことを特徴とする、請求項1に記載のガラスリボン成膜装置。 - 前記搬送手段は、
前記ガラスリボンの他方面側に前記シート部材を配置した状態で巻き出す巻出し手段と、
前記成膜手段により前記膜が形成された前記ガラスリボンの一方面側を内側にするとともに、前記ガラスリボンの他方面側に前記シート部材とは別の新たなシート部材を配置した状態で前記巻出し手段とは逆の方向に巻き取る巻取り手段と、
を有する、
ことを特徴とする、請求項1に記載のガラスリボン成膜装置。 - 前記巻出し手段と前記巻取り手段との間に配置され、前記シート部材に対して所定の張力を付与するテンション機構を有する、
ことを特徴とする、請求項2に記載のガラスリボン成膜装置。 - 前記巻出し手段は、前記ガラスリボン及び前記シート部材を巻き出す張力を調節する張力調節手段を有する、
ことを特徴とする、請求項2〜請求項4の何れか一項に記載のガラスリボン成膜装置。 - 前記巻出し手段と前記巻取り手段との間において、前記成膜手段に対向して配置される支持ローラーを備え、
前記支持ローラーは、外周面に亘って前記ガラスリボン及び前記巻出し手段より巻き出された前記シート部材を位置決めする段差部を有する、
ことを特徴とする、請求項2〜請求項5の何れか一項に記載のガラスリボン成膜装置。 - 前記シート部材は、前記ガラスリボンより幅広である、
ことを特徴とする、請求項1〜請求項4の何れか一項に記載のガラスリボン成膜装置。 - ガラスリボンを搬送する搬送手段と、
該搬送手段によって搬送されるガラスリボンに対して、該ガラスリボンの一方面側に膜を形成する成膜手段と、
前記ガラスリボンと前記成膜手段との間の距離を一定にする支持手段と、
を備えるガラスリボン成膜装置を用いたガラスリボン成膜方法であって、
前記支持手段と前記ガラスリボンが直接接触しないように、前記ガラスリボンの延出方向に沿って、前記ガラスリボンの他方面側にシート部材を配置する、
ことを特徴とするガラスリボン成膜方法。
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