JP6721079B2 - Can roll, vacuum film forming apparatus, and long film forming method - Google Patents
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Description
本発明は、ロールツーロールで搬送される長尺体(長尺状耐熱性樹脂フィルム、金属箔、金属ストリップ等)をキャンロール外周面に巻き付けながらスパッタリング等の成膜を行う真空成膜装置に係り、特に、成膜時に発生し易い長尺体の皺を抑制できるキャンロールと真空成膜装置および長尺体の成膜方法に関するものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention relates to a vacuum film forming apparatus for forming films such as sputtering while winding a long body (long heat-resistant resin film, metal foil, metal strip, etc.) conveyed by roll-to-roll around the outer peripheral surface of a can roll. In particular, the present invention relates to a can roll capable of suppressing wrinkles in a long body that tends to occur during film formation, a vacuum film forming apparatus, and a film forming method for a long body.
液晶パネル、ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話等には、フレキシブル配線基板が用いられている。フレキシブル配線基板は、耐熱性樹脂フィルムの片面若しくは両面に金属膜を成膜した金属膜付耐熱性樹脂フィルムから作製される。近年、フレキシブル配線基板に形成される配線パターンはますます微細化、高密度化しており、金属膜付耐熱性樹脂フィルム自体が皺のない平滑なものであることがより一層重要になってきている。 Flexible wiring boards are used in liquid crystal panels, notebook computers, digital cameras, mobile phones, and the like. The flexible wiring board is made of a heat-resistant resin film with a metal film in which a metal film is formed on one surface or both surfaces of the heat-resistant resin film. In recent years, the wiring patterns formed on flexible wiring boards have become finer and denser, and it has become even more important that the heat-resistant resin film with a metal film itself is smooth without wrinkles. ..
この種の金属膜付耐熱性樹脂フィルムの製造方法としては、接着剤により金属箔を耐熱性樹脂フィルムに貼り付けて製造する方法(3層基板の製造方法と称される)、金属箔に耐熱性樹脂溶液をコーティングした後、乾燥させて製造する方法(キャスティング法と称される)、乾式めっき法(真空成膜法)若しくは乾式めっき法(真空成膜法)と湿式めっき法との組み合わせにより耐熱性樹脂フィルムに金属膜を成膜して製造する方法(メタライジング法と称される)等が従来から知られている。また、メタライジング法における上記乾式めっき法(真空成膜法)には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビームスパッタリング法等がある。 This type of metal film-attached heat-resistant resin film can be produced by attaching a metal foil to the heat-resistant resin film with an adhesive (referred to as a method for producing a three-layer substrate), heat-resistant metal foil. By coating with a water-soluble resin solution and then manufacturing by drying (called casting method), dry plating method (vacuum film forming method) or a combination of dry plating method (vacuum film forming method) and wet plating method A method of forming a metal film on a heat-resistant resin film for manufacturing (referred to as a metallizing method) and the like have been conventionally known. The dry plating method (vacuum film forming method) in the metallizing method includes a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, an ion beam sputtering method and the like.
上記メタライジング法については、特許文献1に、ポリイミド絶縁層上にクロムをスパッタリングした後、銅をスパッタリングしてポリイミド絶縁層上に導体層を形成する方法が開示されている。また、特許文献2に、銅ニッケル合金をターゲットとするスパッタリングで形成した第一の金属薄膜と、銅をターゲットとするスパッタリングで形成した第二の金属薄膜とが、この順でポリイミドフィルム上に積層されたフレキシブル回路基板用材料(すなわち、銅張積層樹脂フィルム基板)が開示されている。尚、ポリイミドフィルム等の耐熱性樹脂フィルムに真空成膜を行って金属膜付耐熱性樹脂フィルムを製造する場合、以下に述べるスパッタリングウェブコータを用いることが一般的である。 Regarding the metallizing method, Patent Document 1 discloses a method in which chromium is sputtered on the polyimide insulating layer and then copper is sputtered to form a conductor layer on the polyimide insulating layer. Further, in Patent Document 2, a first metal thin film formed by sputtering targeting a copper-nickel alloy and a second metal thin film formed by sputtering targeting copper are laminated in this order on a polyimide film. The disclosed flexible circuit board material (that is, a copper clad laminated resin film substrate) is disclosed. In addition, when vacuum-depositing a heat-resistant resin film such as a polyimide film to produce a heat-resistant resin film with a metal film, a sputtering web coater described below is generally used.
上記スパッタリング法は、一般に、成膜された金属薄膜等の密着力に優れる利点を有する反面、真空蒸着法に較べて耐熱性樹脂フィルムに与える熱負荷が大きいといわれている。そして、成膜の際に耐熱性樹脂フィルムに大きな熱負荷がかかるとフィルムに皺が発生し易くなることも知られている。 The above-mentioned sputtering method generally has an advantage of excellent adhesion to a formed metal thin film or the like, but it is said that the heat load applied to the heat resistant resin film is larger than that of the vacuum deposition method. It is also known that when a large heat load is applied to the heat resistant resin film during film formation, wrinkles are likely to occur in the film.
皺の発生を防ぐため、スパッタリングウェブコータでは、ロールツーロールにより搬送される長尺状耐熱性樹脂フィルムを、冷却機能を有するキャンロール外周面に巻き付けることで成膜中の耐熱性樹脂フィルムを裏面側から冷却する方式が採用されている。例えば、特許文献3には、スパッタリングウェブコータの一例である巻出巻取式(ロールツーロール方式)の真空スパッタリング装置が開示されている。この巻出巻取式の真空スパッタリング装置には、キャンロールとして機能するクーリングロールを具備し、更に、クーリングロールの少なくとも耐熱性樹脂フィルムの搬入側(搬送上流側)にサブロール(前フィードロール)が設けられており、このサブロールによって耐熱性樹脂フィルムをクーリングロールに密着させる制御が行われている。 In order to prevent the formation of wrinkles, in the sputtering web coater, the heat-resistant resin film being formed is formed by winding a long heat-resistant resin film conveyed by roll-to-roll around the outer surface of the can roll having a cooling function. The method of cooling from the side is adopted. For example, Patent Document 3 discloses an unwinding and winding type (roll-to-roll type) vacuum sputtering apparatus which is an example of a sputtering web coater. This unwinding and winding type vacuum sputtering apparatus is equipped with a cooling roll that functions as a can roll, and further, a sub-roll (front feed roll) is provided at least on the heat-resistant resin film carry-in side (conveying upstream side) of the cooling roll. The sub roll is used to control the heat resistant resin film to be closely attached to the cooling roll.
ところで、熱負荷が作用していない長尺状耐熱性樹脂フィルムに対し長さ方向へ向けて張力が印加された場合でも、図1(A)〜(C)に示すように樹脂フィルムの中央部に皺が発生する。すなわち、図1(A)に示すように樹脂フィルムに対し長さ方向への張力が印加されていない場合(張力開放状態)には樹脂フィルムに弛みがなく平坦状であるが、樹脂フィルムに対し長さ方向へ向けて張力が印加された場合(張力印加状態)には、図1(B)〜(C)に示すようにキャンロール(クーリングロール)と接触しない搬送状態においても、樹脂フィルム全体が伸びて樹脂フィルムの中央部に皺が発生する状態(中だるみ状態)となる。 By the way, even when tension is applied in the length direction to a long heat-resistant resin film on which a heat load is not acting, as shown in FIGS. 1(A) to 1(C), the central portion of the resin film is Wrinkles occur on the. That is, as shown in FIG. 1(A), when no tension is applied to the resin film in the length direction (tension release state), the resin film is flat without slack, but When tension is applied in the length direction (tension applied state), the resin film as a whole does not come into contact with the can roll (cooling roll) as shown in FIGS. 1B to 1C. Is stretched, and wrinkles are generated in the central portion of the resin film (slackened state).
このため、長尺状耐熱性樹脂フィルムに対し長さ方向へ向けて張力(搬送張力)が印加されていると、平行キャンロール(平行形状型キャンロール)に巻き付けられた状態であっても、極僅かではあるが、図2(A)に示すように耐熱性樹脂フィルムの中央部に皺が発生する状態(中だるみ状態)となる。 For this reason, when tension (conveyance tension) is applied to the long heat-resistant resin film in the length direction, even if it is wound around the parallel can roll (parallel type can roll), Although it is extremely slight, as shown in FIG. 2(A), the heat-resistant resin film is in a state where wrinkles are generated in the central portion (a state of slackening).
上記「中だるみ状態」が極僅かであっても、「中だるみ部位」に隙間が生じて平行キャンロール(平行形状型キャンロール)との熱伝導効率が不十分となるため、その分、冷却効果が低下し、スパッタリング成膜の熱負荷に起因して上記「中だるみ部位」に幅方向の皺が発生し易くなる問題が存在した。特に、スパッタリング成膜の効率等を高める目的で耐熱性樹脂フィルムの搬送速度を高めた場合には、所望膜厚のスパッタリング成膜を短時間で行う必要があることから大電力をスパッタリングカソードに印加することになるため、その分、耐熱性樹脂フィルムに与える熱負荷が更に大きくなって上記問題が顕著となる。 Even if the above-mentioned "middle slack state" is extremely small, a gap is created in the "middle slack part" and the heat transfer efficiency with the parallel can roll (parallel type can roll) becomes insufficient, so the cooling effect is correspondingly increased. There was a problem that the wrinkles tended to be generated in the width direction in the above-mentioned "middle slack area" due to the heat load of the sputtering film formation. In particular, when the transport speed of the heat-resistant resin film is increased for the purpose of increasing the efficiency of sputtering film formation, it is necessary to perform sputtering film formation of the desired film thickness in a short time, so large power is applied to the sputtering cathode. Therefore, the heat load applied to the heat resistant resin film is further increased by that amount, and the above problem becomes remarkable.
この問題を解消するため、非特許文献1では、ロール中央部に較べてロール端部側が高く加工された「逆クラウン形状」のキャンロールを採用し、キャンロール端部側の周速がロール中央部より速くなるようにして耐熱性樹脂フィルムの幅方向に皺が発生し難い装置を提案している。しかし、「逆クラウン形状」のキャンロールを採用する方法は、大気中において長尺状樹脂フィルムとロールのグリップ力が弱くかつフィルムの搬送速度が速いときには効果的な方法であるが、真空中において長尺状樹脂フィルムとロールのグリップ力が強くかつフィルムの搬送速度が遅いときには効果的な方法とは言えなかった。 To solve this problem, in Non-Patent Document 1, a "reverse crown-shaped" can roll in which the roll end side is processed higher than the roll center part is adopted, and the peripheral speed on the can roll end part side is the roll center. We have proposed a device in which wrinkles are less likely to occur in the width direction of the heat resistant resin film by making it faster than the part. However, the method of using the "reverse crown-shaped" can roll is an effective method when the grip force between the long resin film and the roll is weak in the air and the transport speed of the film is fast, but in a vacuum. It was not an effective method when the grip force between the long resin film and the roll was strong and the transport speed of the film was slow.
他方、上記問題を解消するため、特許文献4では、ロールの軸方向端部側に較べ軸方向中央部が高く加工された太鼓型(クラウン形状型:特許文献4から計算すると軸方向中央部が軸方向端部側より2〜3mm程度高い)のキャンロールを採用することでフィルムの幅方向に皺が発生し難い装置を提案している。 On the other hand, in order to solve the above-mentioned problem, in Patent Document 4, a drum type drum (crown shape type: calculated from Patent Document 4 in which the axial center portion is higher than the axial end portion of the roll is processed to have a higher axial center portion). It proposes a device in which wrinkles are less likely to occur in the width direction of the film by adopting a can roll of 2 to 3 mm higher than the end portion in the axial direction).
そして、「逆クラウン形状」のキャンロールを用いる非特許文献1の装置と比較した場合、真空中において樹脂フィルムとロールのグリップ力が強くかつフィルムの搬送速度が遅いときには、図2(B)に示すように太鼓型(クラウン形状型)のキャンロールを用いる特許文献4の装置(方法)は、クラウン形状型キャンロールの外周面に樹脂フィルムを巻き付けて上記「中だるみ部位」を伸ばす作用があるため効果的であった。 Then, when compared with the device of Non-Patent Document 1 that uses the "reverse crown-shaped" can roll, when the gripping force between the resin film and the roll is strong and the transport speed of the film is slow in vacuum, FIG. Since the device (method) of Patent Document 4 that uses a drum-shaped (crown-shaped) can roll as shown has an action of stretching a resin film around the outer peripheral surface of the crown-shaped can roll to extend the above-mentioned "slack portion". It was effective.
ところで、上述した平行形状型キャンロールやクラウン形状型キャンロールは、図4に示すように内側に冷媒循環路が設けられた円筒部30と該円筒部30の回転中心軸部分に設けられた回転軸31とで主要部が構成されており、当該ロールの使用想定温度(例えば、キャンロール外周面の温度が20℃条件下で使用する)を考慮しながら円筒部の形状が設定されており、円筒部外周面を研削研磨して平行形状型若しくはクラウン形状型に加工されている。そして、上記円筒部30外周面の軸方向中央部直径α1と両端部直径α2の直径差(α=α1−α2)が0となるように加工された「平行形状型のキャンロール」において当該ロールの使用想定温度を超えた温度条件下で使用された場合には、上記回転軸31に較べ円筒部30の外周面が大きく熱膨張するため(構造的に長尺状樹脂フィルム等と接触しない回転軸31は円筒部30の外周面に較べて温度上昇が小さい)、上記直径差(α=α1−α2)が正の「クラウン形状型キャンロール」へ自然に変形し、また、上記円筒部30外周面の軸方向中央部直径α1と両端部直径α2の直径差(α=α1−α2)が正となるように加工された「クラウン形状型キャンロール」においても当該ロールの使用想定温度を超えた温度条件下で使用された場合には、回転軸31に較べて円筒部30の外周面が大きく熱膨張するため、上記直径差(α=α1−α2)で定義されるクラウン量が当初の設定値に較べて自然に増大する。このため、成膜効率等を高める目的で大電力をスパッタリングカソードに印加したとしても、当初の「平行形状型のキャンロール」は「クラウン形状型キャンロール」へ自然に変形し、「クラウン形状型キャンロール」も当初のクラウン量が自然に増大することから、長尺状樹脂フィルムにおける皺の発生についてある程度抑制することは可能であった。
By the way, as shown in FIG. 4, the parallel type can roll and the crown type can roll described above are provided with a
しかし、成膜効率等を更に高める目的でスパッタリングカソードにより大きな電力を印加した場合、上記皺発生の抑制効果には限界が存在した。 However, when a large electric power is applied to the sputtering cathode for the purpose of further improving the film forming efficiency and the like, there is a limit to the effect of suppressing the generation of wrinkles.
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、使用想定温度を大きく超えた温度条件下においてキャンロールが使用された場合でも、耐熱性樹脂フィルム等長尺体における皺の発生を抑制できるキャンロールと真空成膜装置を提供し、かつ、皺の発生が抑制された長尺体の成膜方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and the problem is that even when the can roll is used under a temperature condition greatly exceeding the expected use temperature, the heat-resistant resin film is It is an object of the present invention to provide a can roll and a vacuum film forming apparatus capable of suppressing the generation of wrinkles in a scale, and a method for forming a long structure in which the generation of wrinkles is suppressed.
そこで、使用想定温度を大きく超えた温度条件下においても長尺体に皺が発生し難い新たなキャンロール構造について本発明者が鋭意研究を行ったところ、キャンロールの円筒部についてキャンロールの回転軸より熱膨張係数が大きい金属材料を用いて構成した場合に使用温度に対応可能な十分なクラウン量が確保されることを見出すに至り、かつ、上記回転軸の温度を一定に制御する回転軸用の冷却手段を付設した場合においても使用温度に対応可能な十分なクラウン量が確保されることを見出すに至った。本発明はこのような技術的発見に基づき完成されたものである。 Therefore, the present inventor has conducted diligent research on a new can roll structure in which wrinkles are unlikely to occur in a long body even under a temperature condition that greatly exceeds the assumed use temperature. It has been found that when a metal material having a coefficient of thermal expansion larger than that of the shaft is used, a sufficient crown amount that can be used at the operating temperature is secured, and the temperature of the rotating shaft is controlled to be constant. It has been found that a sufficient amount of crown that can cope with the operating temperature can be secured even when a cooling means for use is attached. The present invention has been completed based on such technical findings.
すなわち、本発明に係る第1の発明は、
内側に冷媒循環路が設けられた円筒部と、該円筒部の開放端側を閉止しかつ中心部に開口が設けられた一対の側板と、該側板の開口に基端側が嵌入されかつ先端側が側板から外方へ突出する一対の筒状回転軸を備え、真空チャンバー内においてロールツーロールで搬送される長尺体を円筒部外周面に巻き付けて冷却するキャンロールにおいて、
上記円筒部の内側に設けられた冷媒循環路に冷媒を導入しかつ排出する中心軸2重配管、および、回転軸冷媒導入管と回転軸冷媒排出管とで構成されかつ筒状回転軸の温度を一定に制御する回転軸用の冷却手段が上記筒状回転軸内に設けられていることを特徴とし、
第2の発明は、
第1の発明に記載のキャンロールにおいて、
上記筒状回転軸を構成する金属材料よりその熱膨張係数が大きい金属材料を用いて円筒部が構成されていることを特徴とするものである。
That is, the first invention according to the present invention is
A cylindrical portion provided with a refrigerant circulation path inside, a pair of side plates closing the open end side of the cylindrical portion and having an opening in the center, and a proximal end side fitted into the opening of the side plate and a distal end side In a can roll that includes a pair of cylindrical rotary shafts that project outward from the side plates and that winds a long body that is conveyed by roll-to-roll in a vacuum chamber around the outer peripheral surface of the cylindrical portion to cool it,
A central shaft double pipe for introducing and discharging a refrigerant in a refrigerant circulation path provided inside the cylindrical portion, and a temperature of a cylindrical rotating shaft constituted by a rotating shaft refrigerant introducing pipe and a rotating shaft refrigerant discharging pipe. Characterized in that the cooling means for the rotating shaft for controlling the constant is provided in the cylindrical rotating shaft,
The second invention is
In the can roll described in the first invention,
It is characterized in that the cylindrical portion is made of a metal material having a larger thermal expansion coefficient than that of the metal material forming the cylindrical rotary shaft.
また、本発明に係る第3の発明は、
第1の発明または第2の発明に記載のキャンロールにおいて、
上記円筒部外周面の軸方向中央部直径α1と両端部直径α2の直径差(α=α1−α2)が0である平行形状型若しくは上記直径差(α)が正であるクラウン形状型に加工されていることを特徴とし、
第4の発明は、
第1の発明〜第3の発明のいずれかに記載のキャンロールにおいて、
クラウン形状型キャンロールにおける上記直径差(α)で定義されるクラウン量を100〜500μmの範囲で変化させることを特徴とするものである。
The third invention according to the present invention is
In the can roll described in the first invention or the second invention,
Machining into a parallel shape type in which the diameter difference (α=α1−α2) between the axial center diameter α1 and both end diameters α2 of the cylindrical outer peripheral surface is 0, or a crown shape type in which the diameter difference (α) is positive. Is characterized by
The fourth invention is
In the can roll according to any one of the first invention to the third invention,
In the crown-shaped can roll, the crown amount defined by the above-mentioned diameter difference (α) is changed within a range of 100 to 500 μm.
次に、本発明に係る第5の発明は、
真空チャンバーと、該真空チャンバー内においてロールツーロールで長尺体を搬送する搬送機構と、外周面に長尺体を巻き付けて冷却するキャンロールと、キャンロールに巻き付けられた長尺体に対し真空成膜を施す手段を備える真空成膜装置において、
第1の発明〜第4の発明のいずれかに記載のキャンロールで上記キャンロールが構成されていることを特徴とし、
第6の発明は、
第5の発明に記載の真空成膜装置において、
上記真空成膜を施す手段がマグネトロンスパッタリングであることを特徴とし、
また、本発明に係る第7の発明は、
真空チャンバー内においてロールツーロールで搬送される長尺体をキャンロールの外周面に巻き付けると共に、キャンロールに巻き付けられた長尺体に対し真空成膜を行う長尺体の成膜方法において、
第1の発明〜第4の発明のいずれかに記載のキャンロールで上記キャンロールが構成されていることを特徴とするものである。
Next, a fifth invention according to the present invention is
A vacuum chamber, a transport mechanism for transporting the long body by roll-to-roll in the vacuum chamber, a can roll for winding the long body around the outer peripheral surface for cooling, and a vacuum for the long body wound on the can roll. In a vacuum film forming apparatus equipped with means for forming a film,
The can roll according to any one of the first invention to the fourth invention is characterized in that the can roll is configured.
The sixth invention is
In the vacuum film forming apparatus according to the fifth invention,
The vacuum deposition means is magnetron sputtering,
A seventh invention according to the present invention is
In the film forming method of a long body which is wound on the outer peripheral surface of the can roll in a vacuum chamber by roll-to-roll and which performs vacuum film formation on the long body wound on the can roll,
It is characterized in that the can roll is constituted by the can roll according to any one of the first invention to the fourth invention.
第1の発明に記載のキャンロールによれば、
円筒部の内側に設けられた冷媒循環路に冷媒を導入しかつ排出する中心軸2重配管、および、回転軸冷媒導入管と回転軸冷媒排出管とで構成されかつ筒状回転軸の温度を一定に制御する回転軸用の冷却手段が上記筒状回転軸内に設けられており、長尺体が冷却される際の円筒部外周面の温度上昇に伴う円筒部外周面の熱膨張が冷却手段を備える筒状回転軸の熱膨張に較べて大きくなるため、円筒部外周面の軸方向中央部直径α1と両端部直径α2の直径差(α=α1−α2)を増大させることが可能となる。
According to the can roll described in the first invention,
A central shaft double pipe for introducing and discharging a refrigerant in a refrigerant circulation path provided inside the cylindrical portion, and a temperature of a cylindrical rotating shaft constituted by a rotating shaft refrigerant introducing pipe and a rotating shaft refrigerant discharging pipe Cooling means for the rotating shaft that is controlled to be constant is provided in the cylindrical rotating shaft, and thermal expansion of the outer peripheral surface of the cylindrical portion is cooled due to temperature rise of the outer peripheral surface of the cylindrical portion when the elongated body is cooled. Since it becomes larger than the thermal expansion of the cylindrical rotary shaft equipped with the means, it is possible to increase the diameter difference (α=α1-α2) between the diameter α1 at the axial center of the outer peripheral surface of the cylindrical portion and the diameter α2 at both ends. Become.
そして、使用想定温度を大きく超えた温度条件下においてキャンロールが使用された場合でも、上記軸方向中央部直径α1と両端部直径α2の直径差(α=α1−α2)で定義されるクラウン量の増大が図れるため長尺体における皺の発生を抑制することが可能となる。 And, even when the can roll is used under a temperature condition that greatly exceeds the assumed use temperature, the crown amount defined by the diameter difference (α=α1-α2) between the axial center diameter α1 and both end diameters α2. Since it is possible to increase the number of wrinkles, it is possible to suppress the generation of wrinkles in the long body.
以下、本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
(1)キャンロール
キャンロールは、図4に示すように円筒部30と、該円筒部30の開放端側を閉止しかつ中心部に開口が設けられた一対の側板32と、該側板32の開口に基端側が嵌入されかつ先端側が側板から外方へ突出すると共にベアリング35を有する筒状回転軸31とで構成されている。また、キャンロールの円筒部30はジャケット構造と呼ばれる2重構造になっており、内側の冷媒循環路には、上記筒状回転軸31内に設けられた中心軸2重配管の内側導入管33から冷媒(温媒)が導入され、外側排出管34から冷媒(温媒)が排出される構造になっている。
(1) Can roll The can roll is, as shown in FIG. 4, a
そして、キャンロールは、当該ロールの使用想定温度(例えば20℃)に制御された状態で上記円筒部30が切削研磨され、平行形状型、クラウン形状型、逆クラウン形状型等に加工される。
Then, in the can roll, the
また、大型キャンロールの自重を考慮し、長尺状樹脂フィルム等が接する側の円筒部が上記筒状回転軸と平行になるよう研削研磨加工されることもある。例えば、長尺状樹脂フィルム等がキャンロールの上側に接する場合、キャンロールの自重による撓みを考慮して、上記円筒部の上側が筒状回転軸と平行になるようロールの軸方向中央部直径を太く(すなわちクラウン形状型)設定することもある。あるいは、長尺状樹脂フィルム等がキャンロールの下側に接する場合、キャンロールの自重による撓みを考慮して、上記円筒部の下側が筒状回転軸と平行になるようロールの軸方向中央部直径を細く(すなわち逆クラウン形状型)に設定することもある。 Further, in consideration of the weight of the large can roll, the cylindrical portion on the side where the long resin film contacts may be ground and polished so as to be parallel to the cylindrical rotation axis. For example, when a long resin film or the like is in contact with the upper side of the can roll, in consideration of the bending due to the weight of the can roll, the diameter of the central part in the axial direction of the roll is set so that the upper side of the cylindrical part is parallel to the cylindrical rotation axis. May be set to be thick (that is, a crown shape type). Alternatively, when a long resin film or the like is in contact with the lower side of the can roll, in consideration of the bending of the can roll due to its own weight, the lower side of the cylindrical portion is parallel to the tubular rotation axis, and the axial central portion of the roll is arranged. The diameter may be set to be small (that is, an inverted crown shape type).
そして、当該ロールの使用想定温度(例えば20℃)条件下で円筒部が筒状回転軸と平行になるよう切削研磨加工された平行形状型キャンロールは、上記使用想定温度を超えた温度条件下で使用された場合、円筒部を構成する金属材料の熱膨張作用によりロールの軸方向中央部直径が太いクラウン形状型に自然に熱変形し、また、上記使用想定温度条件下でロールの軸方向中央部直径が太いクラウン形状型に切削研磨加工されたキャンロールにおいては、上記使用想定温度を超えた温度条件下で使用された場合、円筒部を構成する金属材料の熱膨張作用によりそのクラウン量が自然に増大するため、長尺状樹脂フィルム等長尺体における皺の発生に対して上述したようにある程度抑制することは可能であった。 The parallel-shaped can roll, which has been cut and polished so that the cylindrical portion is parallel to the tubular rotation axis under the assumed use temperature (for example, 20° C.) of the roll, has a temperature condition exceeding the above-mentioned use temperature. When used in, the thermal expansion of the metal material that forms the cylindrical portion causes the roll to naturally undergo thermal deformation into a crown-shaped mold with a thick central diameter in the axial direction. In a can roll machined to a crown shape with a thick central diameter, when used under temperature conditions that exceed the above expected temperature of use, the amount of crown due to the thermal expansion effect of the metal material that forms the cylinder However, since it naturally increases, it was possible to suppress the occurrence of wrinkles in a long body such as a long resin film to some extent as described above.
しかし、樹脂フィルム等長尺体の皺発生に起因する上記「中だるみ状態」を低減させる最適なクラウン量[円筒部外周面の軸方向中央部直径α1と両端部直径α2の直径差(α=α1−α2)で定義される]に関しては、長尺体の種類、厚み、成膜時の熱負荷、成膜する膜厚、長尺体の搬送速度等に依存するため、当該ロールの使用想定温度条件に基づいて上記クラウン量を特定な値に予め定めておくことは好ましくない。このため、キャンロールの製作時にクラウン量を特定な値に決めるのではなく、キャンロールが使用される温度条件に対応してクラウン量を適正な値に調整できるようにしたい。しかし、従来のキャンロールにおいては使用温度条件が想定を超えて著しく高温となった場合、長尺状樹脂フィルム等長尺体における皺発生の抑制効果には上述したように限界が存在した。すなわち、上記「中だるみ状態」を伸ばす目的のクラウン量は100μm以上でないと効果は期待できず、500μmを超えると、フィルムの速度が速い方向(周速が速い方向)にフィルムが寄っていく上述の性質に起因したフィルム中央に皺が発生することがある。 However, the optimum amount of crown that reduces the above-mentioned "middle sagging state" due to the wrinkling of a long body such as a resin film [diameter difference between the axial center diameter α1 of the outer peripheral surface of the cylindrical portion and both end diameters α2 (α=α1 -Defined in α2)] depends on the type and thickness of the long body, the heat load during film formation, the film thickness to be formed, the transport speed of the long body, etc. It is not preferable to predetermine the crown amount to a specific value based on the conditions. Therefore, it is desired that the crown amount be adjusted to an appropriate value in accordance with the temperature condition in which the can roll is used, instead of setting the crown amount to a specific value when manufacturing the can roll. However, in the conventional can roll, when the use temperature condition becomes extremely higher than expected, the effect of suppressing wrinkling in a long body such as a long resin film has a limit as described above. That is, the effect cannot be expected unless the amount of crown for the purpose of extending the above "medium slack state" is 100 µm or more, and if it exceeds 500 µm, the film approaches in the direction in which the speed of the film is fast (the direction in which the peripheral speed is fast). Wrinkles may occur in the center of the film due to the properties.
そこで、図5(A)と(B)に示すように円筒部70に熱膨張係数が大きい金属材料を採用し、回転軸71には熱膨張係数が小さい金属材料を採用した場合、円筒部の温度を上昇させることで円筒部70外周面の熱膨張が回転軸71の熱膨張に較べて大きくなるため、従来のキャンロールに較べてクラウン量をより増加させることが可能となり、効率的である。尚、円筒部70に熱膨張係数が小さい金属材料を採用し、回転軸71に熱膨張係数が大きい金属を採用した場合、回転軸部の温度を低下させることによりキャンロールのクラウン量を増加させることも可能である。しかし、真空チャンバー内において部品が極端に冷却されてしまうと、真空チャンバー内に存在する水分の吸着等が問題となる。このため、回転軸71を構成する金属材料よりその熱膨張係数が大きい金属材料を用いて円筒部70を構成する前者の方法が望ましい。
Therefore, as shown in FIGS. 5A and 5B, when a metal material having a large thermal expansion coefficient is used for the
また、図6に示すように筒状回転軸41の温度を一定に制御する回転軸用の冷却手段を付設した構成を採用した場合においても、円筒部40の温度を上昇させることで円筒部40外周面の熱膨張が筒状回転軸41の熱膨張(冷却手段の作用で筒状回転軸の膨張が少ない)に較べて大きくなるため、従来のキャンロールに較べてクラウン量をより増加させることが可能となり、効率的である。すなわち、上記冷却手段を構成する回転軸冷媒導入管46から冷媒が入り、同じく冷却手段を構成する回転軸冷媒排出管47から冷媒が出る構造を採用することにより筒状回転軸41の温度を一定に制御することが可能となる。尚、図6中、符号42は側板、符号43は筒状回転軸41内に設けられた中心軸2重配管の内側導入管、符号44は中心軸2重配管の外側排出管、符号45はベアリングをそれぞれ示す。
Further, as shown in FIG. 6, even in the case of adopting the structure in which the cooling means for the rotating shaft for controlling the temperature of the cylindrical
(2)真空成膜装置
真空成膜手段の一例としてスパッタリングを挙げ、かつ、ロールツーロールで搬送される長尺体の一例として長尺状耐熱性樹脂フィルムを挙げて実施の形態に係る真空成膜装置(スパッタリングウェブコータ)について詳細に説明する。
(2) Vacuum Film Forming Apparatus A vacuum film forming apparatus according to an embodiment is exemplified by taking sputtering as an example of a vacuum film forming means and taking a long heat-resistant resin film as an example of a long body conveyed by roll-to-roll. The film device (sputtering web coater) will be described in detail.
本実施の形態に係る真空成膜装置(スパッタリングウェブコータ)は、図3に示すように真空チャンバー(減圧室)50内に、長尺状耐熱性樹脂フィルム52を巻き出す巻き出しロール51と、長尺状耐熱性樹脂フィルム52を巻き取る巻き取りロール64と、巻き出しロール51と巻き取りロール64間に設けられかつ内部で温調された冷媒が循環していると共にサーボモータにより回転駆動される冷却キャンロール56と、冷却キャンロール56の上流側に設けられかつサーボモータにより回転駆動されると共に巻き出しロール51から供給された長尺状耐熱性樹脂フィルム52を冷却キャンロール56に搬入させる前フィードロール55と、冷却キャンロール56の下流側に設けられかつサーボモータにより回転駆動されると共に冷却キャンロール56から送り出される長尺状耐熱性樹脂フィルム52を上記巻き取りロール64側へ搬出させる後フィードロール61が配置された構造を有しており、かつ、上記冷却キャンロール56の対向側には熱負荷を伴う真空成膜手段としてのマグネトロンスパッタリングカソード57、58、59、60が冷却キャンロール56の外周面に沿って設けられている。尚、冷却キャンロール56については、筒状回転軸の温度を一定に制御する回転軸用の冷却手段が付設された図6に示すキャンロールが用いられている。
The vacuum film-forming apparatus (sputtering web coater) according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, has an unwinding
また、巻き出しロール51から冷却キャンロール56までの上流側搬送路上には、長尺状耐熱性樹脂フィルム52を案内するフリーロール53と、長尺状耐熱性樹脂フィルム52の張力測定を行う張力センサロール54と、サーボモータにて回転駆動される前フィードロール55がそれぞれ配置されている。
A
そして、サーボモータにて回転駆動される冷却キャンロール56に対しその周速度が遅くなるように調整された前フィードロール55により長尺状耐熱性樹脂フィルム52が冷却キャンロール56の外周面に密着し搬送されるようになっている。
Then, the long heat-
また、上記冷却キャンロール56から巻き取りロール64までの下流側搬送路上にも、サーボモータにて回転駆動される後フィードロール61と、長尺状耐熱性樹脂フィルム52の張力測定を行う張力センサロール62と、長尺状耐熱性樹脂フィルム52を案内するフリーロール63がそれぞれ配置されている。
Further, also on the downstream side conveyance path from the cooling can roll 56 to the winding
そして、冷却キャンロール56に対しその周速度が同一若しくは速くなるように調整された上記後フィードロール61により冷却キャンロール56から巻き取りロール64側に向けて長尺状耐熱性樹脂フィルム52が排出されるようになっている。
Then, the long heat-
また、上記巻き出しロール51と巻き取りロール64では、パウダークラッチ等によるトルク制御によって、長尺状耐熱性樹脂フィルム52の張力バランスが保たれるようになっている。更に、冷却キャンロール56の回転とこれに連動して回転するサーボモータ駆動の前フィードロール55と後フィードロール61により、巻き出しロール51から長尺状耐熱性樹脂フィルム52が巻き出されて上記巻き取りロール64に巻き取られるようになっている。
In the unwinding
また、真空成膜装置(スパッタリングウェブコータ)では、上述したように熱負荷を伴う真空成膜手段としてのマグネトロンスパッタリングカソード57、58、59、60が上記冷却キャンロール56の外周面に沿って設けられている。
Further, in the vacuum film forming apparatus (sputtering web coater), the
そして、スパッタリング成膜に際しては、スパッタリングウェブコータの減圧室内を到達圧力10-4Pa程度まで減圧した後、スパッタリングガスの導入により0.1〜10Pa程度の圧力調整が行われる。スパッタリングガスにはアルゴン等公知のガスが使用され、目的に応じて更に酸素等のガスが添加される。真空成膜装置(スパッタリングウェブコータ)の形状や材質に関しては、減圧状態に耐え得るものであれば特に限定はなく、種々のものが使用される。また、スパッタリングウェブコータにおける減圧室内の減圧状態を維持するため、スパッタリングウェブコータには、図示しないドライポンプ、ターボ分子ポンプ、クライオコイル等の種々の装置が付設されている。 When forming a film by sputtering, the pressure in the pressure reducing chamber of the sputtering web coater is reduced to an ultimate pressure of about 10 −4 Pa, and then the pressure is adjusted to about 0.1 to 10 Pa by introducing a sputtering gas. A known gas such as argon is used as the sputtering gas, and a gas such as oxygen is further added depending on the purpose. The shape and material of the vacuum film forming apparatus (sputtering web coater) are not particularly limited as long as they can withstand a reduced pressure state, and various types can be used. Further, in order to maintain the reduced pressure state in the reduced pressure chamber of the sputtering web coater, the sputtering web coater is provided with various devices such as a dry pump, a turbo molecular pump, and a cryocoil, which are not shown.
尚、金属膜のスパッタリング成膜の場合には、板状のターゲット(図示せず)を使用することができるが、板状ターゲットを用いた場合、ターゲット上にノジュール(異物の成長)が発生することがある。これが問題となる場合には、ノジュールの発生がなく、ターゲットの使用効率が高い円筒形のロータリーターゲットを使用することが好ましい。また、図3に示す真空成膜装置(スパッタリングウェブコータ)は、熱負荷を伴う真空成膜手段としてスパッタリングを想定したものであることからマグネトロンスパッタリングカソード57、58、59、60が示されているが、熱負荷を伴う真空成膜手段が蒸着等の他の成膜手段である場合は、板状ターゲットに代えて他の成膜手段が設けられる。他の真空成膜手段としては、CVD(化学的気相成長)および蒸着法等が例示される。
In the case of sputtering the metal film, a plate-shaped target (not shown) can be used, but when the plate-shaped target is used, nodules (growth of foreign matter) occur on the target. Sometimes. If this causes a problem, it is preferable to use a cylindrical rotary target that does not generate nodules and has high target usage efficiency. Further, since the vacuum film forming apparatus (sputtering web coater) shown in FIG. 3 assumes sputtering as a vacuum film forming means involving a heat load,
(3)長尺体と金属膜付耐熱性樹脂フィルム
(3-1)長尺体
長尺体は、長尺状の樹脂フィルム、金属箔、金属ストリップ等が挙げられる。そして、樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムのような長尺状樹脂フィルムや、ポリイミドフィルムのような長尺状耐熱性樹脂フィルム等が例示される。
(3) Long body and heat-resistant resin film with metal film (3-1) Long body Examples of the long body include long resin films, metal foils, and metal strips. Examples of the resin film include a long resin film such as a polyethylene terephthalate (PET) film and a long heat resistant resin film such as a polyimide film.
(3-2)金属膜付耐熱性樹脂フィルム(銅張積層樹脂フィルム基板)
本発明に係る長尺体の成膜方法を用いて、金属膜付耐熱性樹脂フィルム(銅張積層樹脂フィルム基板)を製造することができる。
(3-2) Heat resistant resin film with metal film (copper clad laminated resin film substrate)
A heat-resistant resin film with a metal film (copper-clad laminated resin film substrate) can be manufactured by using the method for forming a long body according to the present invention.
上記金属膜付耐熱性樹脂フィルム(銅張積層樹脂フィルム基板)としては、耐熱性樹脂フィルム表面にNi、Ni系合金、クロム等からなる下地金属層と、下地金属層の表面に積層された銅薄膜層とで構成された構造体が例示される。このような構造を有する銅張積層樹脂フィルム基板は、サブトラクティブ法によりフレキシブル配線基板に加工される。ここで、サブトラクティブ法とは、レジストで覆われていない金属膜(例えば、上記銅薄膜層)をエッチングにより除去してフレキシブル配線基板を製造する方法である。 The heat-resistant resin film with a metal film (copper-clad laminated resin film substrate) includes a base metal layer made of Ni, a Ni-based alloy, chromium or the like on the surface of the heat-resistant resin film, and copper laminated on the surface of the base metal layer. A structure composed of a thin film layer is exemplified. The copper clad laminated resin film substrate having such a structure is processed into a flexible wiring substrate by the subtractive method. Here, the subtractive method is a method of manufacturing a flexible wiring board by removing a metal film (for example, the copper thin film layer) not covered with the resist by etching.
上記Ni合金等からなる層はシード層(下地金属層)と呼ばれ、銅張積層樹脂フィルム基板の電気絶縁性や耐マイグレーション性等の所望の特性によりその組成が選択される。そして、シード層には、Ni−Cr合金またはインコネル、コンズタンタンやモネル等の各種公知の合金を用いることができる。また、金属膜付耐熱性樹脂フィルム(銅張積層樹脂フィルム基板)の金属膜(銅薄膜層)を更に厚くしたい場合は、湿式めっき法を用いて金属膜を形成することがある。尚、電気めっき処理(すなわち、電解めっき処理)のみで金属膜を形成する場合と、一次めっきとして無電解めっき処理を行い、二次めっきとして電解めっき処理等の湿式めっき法を組み合わせて行う場合もある。湿式めっき処理は、常法による湿式めっき法の諸条件を採用すればよい。 The layer made of the Ni alloy or the like is called a seed layer (base metal layer), and its composition is selected according to desired characteristics such as electric insulation and migration resistance of the copper clad laminated resin film substrate. Then, for the seed layer, various known alloys such as Ni—Cr alloy or Inconel, Conztantan and Monel can be used. When it is desired to further increase the thickness of the metal film (copper thin film layer) of the heat-resistant resin film with a metal film (copper-clad laminated resin film substrate), the metal film may be formed using a wet plating method. In addition, when a metal film is formed only by electroplating (that is, electrolytic plating), or when electroless plating is performed as the primary plating and wet plating such as electrolytic plating is used as the secondary plating in combination. is there. For the wet plating treatment, various conditions of the conventional wet plating method may be adopted.
また、上記金属膜付耐熱性樹脂フィルム(銅張積層樹脂フィルム基板)に用いる耐熱性樹脂フィルムとしては、例えば、ポリイミド系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレン系フィルム、ポリフェニレンサルファイド系フィルム、ポリエチレンナフタレート系フィルムまたは液晶ポリマー系フィルムから選ばれる樹脂フィルムが挙げられ、金属膜付耐熱性樹脂フィルム(銅張積層樹脂フィルム)としての柔軟性、実用上必要な強度、配線材料として好適な電気絶縁性を有する点から好ましい。 Examples of the heat-resistant resin film used for the heat-resistant resin film with a metal film (copper-clad laminated resin film substrate) include polyimide-based film, polyamide-based film, polyester-based film, polytetrafluoroethylene-based film, polyphenylene sulfide. Examples of the resin film include a resin-based film, a polyethylene naphthalate-based film, or a liquid crystal polymer-based film. Flexibility as a heat-resistant resin film with a metal film (copper-clad laminated resin film), strength required for practical use, and wiring material It is preferable because it has a suitable electric insulation property.
尚、上記金属膜付耐熱性樹脂フィルム(銅張積層樹脂フィルム)として、長尺耐熱性樹脂フィルムにNi-Cr合金やCu等の金属膜を積層した構造体を例示したが、上記金属膜以外に、目的に応じて酸化物膜、窒化物膜、炭化物膜等を用いることも可能である。 As the heat-resistant resin film with a metal film (copper-clad laminated resin film), a structure in which a metal film such as a Ni—Cr alloy or Cu is laminated on a long heat-resistant resin film has been exemplified. In addition, an oxide film, a nitride film, a carbide film, or the like can be used depending on the purpose.
以下、本発明の実施例について比較例も挙げて具体的に説明するが、本発明に係る技術的構成が下記実施例の構成に限定されるものではない。 Hereinafter, examples of the present invention will be specifically described with reference to comparative examples, but the technical configuration according to the present invention is not limited to the configurations of the following examples.
まず、本実施例においては図3に示した真空成膜装置(スパッタリングウェブコータ)を用い、長尺体としての耐熱性樹脂フィルム52には、幅500mm、長さ800m、厚さ25μmの宇部興産株式会社製の耐熱性ポリイミドフィルム「ユーピレックス(登録商標)」を使用した。
First, in this embodiment, the vacuum film forming apparatus (sputtering web coater) shown in FIG. 3 was used, and the heat-
また、真空成膜装置(スパッタリングウェブコータ)に組み込まれたキャンロールは、当該ロールの使用想定温度(20℃)条件下で円筒部が回転軸と平行(すなわち、円筒部外周面の軸方向中央部直径α1と両端部直径α2が同一に設定)になるよう切削研磨加工された平行形状型キャンロールを適用し、上記中央部直径α1と両端部直径α2が900mm、幅750mm、かつ、キャンロール本体(円筒部)表面にハードクロムめっきが施されている。 Further, in the can roll incorporated in the vacuum film forming apparatus (sputtering web coater), the cylindrical portion is parallel to the rotation axis under the condition of the assumed use temperature (20° C.) of the roll (that is, the axial center of the outer peripheral surface of the cylindrical portion). Applying a parallel type can roll that is cut and polished so that the part diameter α1 and the end part diameter α2 are the same), the center part diameter α1 and the end part diameter α2 are 900 mm, the width 750 mm, and the can roll Hard chrome plating is applied to the surface of the body (cylindrical part).
また、キャンロールの円筒部と回転軸を構成する金属材料には、熱膨張係数の大きいアルミニウム(線熱膨張係数:23ppm/K)と熱膨張係数の小さいステンレス(線熱膨張係数:15ppm/K)を適用し、以下の表1〜表4に示すように、円筒部と回転軸がそれぞれステンレスで構成されたキャンロール、円筒部と回転軸がそれぞれアルミニウム(アルミ)で構成されたキャンロール、および、熱膨張係数の大きいアルミで円筒部が構成されかつ熱膨張係数の小さいステンレスで回転軸が構成されたキャンロール3種を作製し、更に、3種のキャンロールそれぞれについて、回転軸の温度を20℃に制御する回転軸用冷却手段が付設されたキャンロールと冷却手段が付設されないキャンロールを作製した。 Further, the metal material forming the cylindrical portion of the can roll and the rotating shaft includes aluminum having a large thermal expansion coefficient (linear thermal expansion coefficient: 23 ppm/K) and stainless steel having a small thermal expansion coefficient (linear thermal expansion coefficient: 15 ppm/K). ) Is applied, as shown in Tables 1 to 4 below, a can roll having a cylindrical portion and a rotating shaft made of stainless steel, a can roll having a cylindrical portion and a rotating shaft made of aluminum (aluminum), Also, three types of can rolls each having a cylindrical portion made of aluminum having a large thermal expansion coefficient and a rotating shaft made of stainless steel having a small thermal expansion coefficient were manufactured. A can roll having a rotating shaft cooling means for controlling the temperature of 20° C. and a can roll having no cooling means were produced.
また、上記回転軸用冷却手段が付設された3種のキャンロール(実施例1〜3)、および、熱膨張係数の大きいアルミで円筒部が構成されかつ熱膨張係数の小さいステンレスで回転軸が構成されると共に上記回転軸用冷却手段が付設されていないキャンロール(参考例4)をそれぞれ実施例と参考例に係るキャンロールとし、円筒部と筒状回転軸がそれぞれステンレスで構成されかつ上記回転軸用冷却手段が付設されていないキャンロール(比較例1)、および、円筒部と筒状回転軸がそれぞれアルミニウム(アルミ)で構成されかつ上記回転軸用冷却手段が付設されていないキャンロール(比較例2)をそれぞれ比較例に係るキャンロールとした。 Further, the three types of can rolls (Examples 1 to 3) provided with the above-mentioned cooling means for the rotating shaft, and the rotating shaft made of stainless steel having a small thermal expansion coefficient and a cylindrical part made of aluminum having a large thermal expansion coefficient. The can roll (reference example 4) that is configured and is not provided with the rotating shaft cooling means is a can roll according to the example and the reference example, respectively, and the cylindrical portion and the tubular rotating shaft are made of stainless steel, respectively, and A can roll not provided with a rotating shaft cooling means (Comparative Example 1), and a can roll having a cylindrical portion and a tubular rotating shaft each made of aluminum (aluminum) and not provided with the rotating shaft cooling means. (Comparative example 2) was used as a can roll according to each comparative example.
そして、実施例1〜3および参考例4に係るキャンロールと比較例1〜2に係るキャンロールについて、下記温度(20℃、40℃、60℃)条件下で使用されたときの「軸方向中央部直径α1と両端部直径α2の直径差(α=α1−α2)で定義されるクラウン量(μm)」、および、「皺が発生しない最大スパッタ電力(4台の合計)kW」をそれぞれ実験により求めた。 Then, the can rolls according to Examples 1 to 3 and Reference Example 4 and the can rolls according to Comparative Examples 1 and 2 have an “axial direction” when used under the following temperature (20° C., 40° C., 60° C.) conditions. The crown amount (μm) defined by the diameter difference between the central diameter α1 and the diameters at both ends α2 (α=α1-α2), and the “maximum sputtering power without wrinkles (total of 4 units) kW” It was determined by experiment.
[クラウン量の比較]
実施例1〜3および参考例4と比較例1〜2に係るキャンロールについて、20℃、40℃、60℃の温度(各キャンロールの円筒部外周面温度に基づく)条件下で使用されたときのクラウン量(キャンロールの外周面形状)を測定した。
[Comparison of crown amount]
The can rolls according to Examples 1 to 3 and Reference Example 4 and Comparative Examples 1 and 2 were used under conditions of temperature of 20° C., 40° C., and 60° C. (based on the outer peripheral surface temperature of the cylindrical portion of each can roll). At this time, the crown amount (outer peripheral surface shape of the can roll) was measured.
尚、各キャンロールにおける円筒部外周面温度については、図4の符号33、図6の符号43で示される内側導入管から20℃の冷水、40℃、60℃の温水を各キャンロールに個別に注入して各キャンロールの円筒部外周面温度としている。
Regarding the temperature of the outer peripheral surface of the cylindrical portion of each can roll, cold water of 20° C., hot water of 40° C., and 60° C. are individually supplied to each can roll from the inner introducing pipe indicated by
その結果を以下の表1と表2に示す。 The results are shown in Tables 1 and 2 below.
[評 価]
(1)実施例1と比較例1、実施例2と比較例2、および、実施例3と参考例4との比較から確認されるように、上記回転軸用冷却手段が付設されていない比較例1、比較例2、および、参考例4に係るキャンロールにおいては、円筒部の温度が回転軸に伝熱してしまうことから、上記回転軸用冷却手段が付設された実施例1〜3に係るキャンロールと比較してクラウン量が小さいことが確認される。特に、比較例1に係るキャンロールにおいては、使用想定温度を大きく超えた温度条件下で使用された場合、当該使用温度に対応可能な十分なクラウン量を確保し難いことが確認される。
[Rating]
(1) As can be seen from the comparison between Example 1 and Comparative Example 1, Example 2 and Comparative Example 2, and Example 3 and Reference Example 4, the comparison in which the cooling means for the rotating shaft is not provided In the can rolls according to Example 1, Comparative Example 2, and Reference Example 4, since the temperature of the cylindrical portion transfers heat to the rotating shaft, Examples 1 to 3 provided with the rotating shaft cooling means are attached. It is confirmed that the crown amount is smaller than that of the can roll. In particular, in the can roll according to Comparative Example 1, it is confirmed that it is difficult to secure a sufficient crown amount that can cope with the use temperature when used under a temperature condition that greatly exceeds the use expected temperature.
(2)円筒部の材質に熱膨張係数の大きいアルミニウムが適用された場合、ステンレスが適用された場合と比較してクラウン量が大きくなることも確認される。 (2) It is also confirmed that when aluminum having a large thermal expansion coefficient is applied to the material of the cylindrical portion, the amount of crown is larger than that when stainless is applied.
[皺が発生しない最大スパッタ電力]
次に、実施例1〜3および参考例4と比較例1〜2に係るキャンロールが個別に組み込まれた実施例1〜3および参考例4と比較例1〜2に係る真空成膜装置(スパッタリングウェブコータ)を用い、耐熱性樹脂フィルム(耐熱性ポリイミドフィルム)52に対しシード層(下地金属層)のNi−Cr膜とCu膜を順次成膜したときに皺が発生しない最大スパッタ電力を測定した。
[Maximum sputtering power without wrinkles]
Next, vacuum film forming apparatuses according to Examples 1 to 3 and Reference Example 4 and Comparative Examples 1 and 2 in which the can rolls according to Examples 1 to 3 and Reference Example 4 and Comparative Examples 1 and 2 are individually incorporated ( Using a sputtering web coater, the maximum sputter power at which wrinkles do not occur when a Ni-Cr film and a Cu film of a seed layer (base metal layer) are sequentially formed on a heat resistant resin film (heat resistant polyimide film) 52 It was measured.
尚、成膜条件は以下の通りである。 The film forming conditions are as follows.
すなわち、図3に示すマグネトロンスパッタターゲット57にはNi−Crターゲットを用い、マグネトロンスパッタターゲット58、59、60にはCuターゲットを用い、アルゴンガスを300sccm導入し、各カソードへの印加電力は5kWの電力制御で行った。また、巻き出しロール51と巻き取りロール64の張力は80Nとし、巻き出しロール51に上記耐熱性樹脂フィルム(耐熱性ポリイミドフィルム)52をセットし、かつ、キャンロール56を経由して耐熱性樹脂フィルム(耐熱性ポリイミドフィルム)52の先端部を巻き取りロール64に取り付けた。また、真空チャンバー50を複数台のドライポンプにより5Paまで排気した後、更に、複数台のターボ分子ポンプとクライオコイルを用いて3×10-3Paまで排気した。
That is, a Ni—Cr target was used for the
次に、上記耐熱性樹脂フィルム(耐熱性ポリイミドフィルム)52の搬送速度を3m/分にした後、各マグネトロンスパッタカソード57、58、59、60にアルゴンガスを導入して電力を印加し、Ni−Cr膜とCu膜の成膜を開始した。
Next, after the transport speed of the heat resistant resin film (heat resistant polyimide film) 52 was set to 3 m/min, argon gas was introduced into each
そして、実施例1〜3および参考例4と比較例1〜2に係る各真空成膜装置(スパッタリングウェブコータ)におけるキャンロール56上の耐熱性樹脂フィルム(耐熱性ポリイミドフィルム)表面を観察可能な窓から、実施例1〜3および参考例4と比較例1〜2に係るキャンロールの円筒部における制御温度(20℃、40℃、60℃)条件下、搬送速度3m/分でキャンロール56上を搬送される耐熱性樹脂フィルム(耐熱性ポリイミドフィルム)の皺発生の有無を観察すると共に、スパッタリングの熱負荷に起因した皺発生が起こらない最大スパッタ電力(4台の合計)を求めた。 Then, the surface of the heat resistant resin film (heat resistant polyimide film) on the can roll 56 in each vacuum film forming apparatus (sputtering web coater) according to Examples 1 to 3 and Reference Example 4 and Comparative Examples 1 and 2 can be observed. From the window, under the control temperature (20° C., 40° C., 60° C.) conditions in the cylindrical portions of the can rolls according to Examples 1 to 3 and Reference Example 4 and Comparative Examples 1 and 2, the can roll 56 at a conveying speed of 3 m/min. The presence or absence of wrinkles in the heat-resistant resin film (heat-resistant polyimide film) conveyed above was observed, and the maximum sputtering power (total of four units) in which wrinkles did not occur due to the thermal load of sputtering was determined.
その結果を以下の表3と表4に示す。 The results are shown in Tables 3 and 4 below.
[評 価]
(1)実施例1〜3に係る「表1」と「表3」、および、比較例1〜2と参考例4に係る「表2」と「表4」との対比で確認されるように、「クラウン量」と「皺が発生しない最大スパッタ電力」は略比例関係にあり、かつ、「クラウン量」が大きくなると「皺が発生しない最大スパッタ電力」も大きくなる傾向にあった。
[Rating]
(1) As can be confirmed by comparing “Table 1” and “Table 3” according to Examples 1 to 3 and “Table 2” and “Table 4” according to Comparative Examples 1 and 2 and Reference Example 4. In addition, the "crown amount" and the "maximum sputter power that does not cause wrinkles" are substantially proportional to each other, and the "maximum sputter power that does not cause wrinkles" tends to increase as the "crown amount" increases.
これは、キャンロールのクラウン形状により上述した「中だるみ状態」が解消され、耐熱性樹脂フィルム(耐熱性ポリイミドフィルム)とキャンロールの密着性が向上し、スパッタリングによる熱負荷がキャンロールにより効率よく冷却されたためと考えられる。 This is because the crown shape of the can roll eliminates the above-mentioned "slack state", improves the adhesion between the heat resistant resin film (heat resistant polyimide film) and the can roll, and the heat load due to sputtering is efficiently cooled by the can roll. It is thought that it was because it was done.
(2)また、各表に示していないが、キャンロール円筒部の制御温度が80℃を超えた場合、皺が発生しない最大スパッタ電力は極端に低下する傾向にあった。 (2) Further, although not shown in each table, when the control temperature of the can roll cylindrical portion exceeds 80° C., the maximum sputter power at which wrinkles do not occur tends to be extremely reduced.
これは、上記キャンロールの冷却効果(クラウン形状により「中だるみ状態」が解消され、耐熱性樹脂フィルムとキャンロールの密着性が向上してスパッタリングによる熱負荷がキャンロールにより効率よく冷却される効果)に較べ、キャンロールの温度が高過ぎる(80℃を超えている場合)結果、耐熱性樹脂フィルムの冷却作用が不十分となる影響の方が大きいためであると考えられる。 This is the cooling effect of the can roll (the effect of eliminating the "slack state" due to the crown shape, improving the adhesion between the heat-resistant resin film and the can roll, and efficiently cooling the heat load due to sputtering by the can roll). It is considered that, as a result, the temperature of the can roll is too high (when it exceeds 80° C.), and as a result, the cooling action of the heat resistant resin film becomes insufficient.
(3)上記キャンロールの温度が高過ぎる弊害を回避するためには、使用想定温度におけるキャンロール表面形状を若干のクラウン形状に切削研磨加工しておく(すなわち、クラウン量を必要以上に大きく設定しない)ことで、最適なクラウン量になる円筒部の制御温度を低下させることが可能になる。 (3) In order to avoid the adverse effect that the temperature of the can roll is too high, the can roll surface shape at the assumed use temperature is cut and polished into a slight crown shape (that is, the crown amount is set larger than necessary). By not performing), it becomes possible to lower the control temperature of the cylindrical portion that provides the optimum crown amount.
(4)一方、使用想定温度におけるキャンロール表面形状を大きなクラウン形状に切削研磨加工(すなわち、クラウン量を大きく設定する)し、キャンロール円筒部の制御温度を低下させてクラウン量を減少させる方法は、スパッタリング成膜前にキャンロールで冷却された樹脂フィルムとスパッタリングの熱負荷によるフィルム表面の温度差が大きくなって急激な熱歪みによる皺が発生してしまうことがある。 (4) On the other hand, a method of cutting and polishing the can roll surface shape into a large crown shape (that is, setting a large crown amount) at the assumed use temperature to lower the control temperature of the can roll cylindrical portion to reduce the crown amount. In some cases, the temperature difference between the resin film cooled by the can roll before the sputtering film formation and the film surface due to the heat load of sputtering becomes large, and wrinkles may occur due to rapid thermal strain.
本発明に係るキャンロールによれば、成膜速度を高める等の理由で使用想定温度を大きく超えた温度条件で使用された場合においても十分なクラウン量を確保できるため、耐熱性樹脂フィルム等の皺発生を抑制することが可能となる。このため、液晶テレビ、携帯電話等のフレキシブル配線基板に用いられる銅張積層樹脂フィルム(金属膜付耐熱性樹脂フィルム)の製造に使用される産業上の利用可能性を有している。 According to the can roll according to the present invention, a sufficient amount of crown can be secured even when the can roll is used in a temperature condition that greatly exceeds the assumed use temperature for the reason of increasing the film formation rate, and therefore, the heat resistant resin film or the like can be obtained. It is possible to suppress the generation of wrinkles. Therefore, it has industrial applicability for use in the production of a copper-clad laminated resin film (heat-resistant resin film with a metal film) used for flexible wiring boards of liquid crystal televisions, mobile phones and the like.
30 円筒部
31 筒状回転軸
32 側板
33 内側導入管
34 外側排出管
35 ベアリング
40 円筒部
41 筒状回転軸
42 側板
43 内側導入管
44 外側排出管
45 ベアリング
46 回転軸冷媒導入管
47 回転軸冷媒排出管
50 真空チャンバー(減圧室)
51 巻き出しロール
52 長尺状耐熱性樹脂フィルム
53 フリーロール
54 張力センサロール
55 前フィードロール
56 キャンロール
57 マグネトロンスパッタリングカソード
58 マグネトロンスパッタリングカソード
59 マグネトロンスパッタリングカソード
60 マグネトロンスパッタリングカソード
61 後フィードロール
62 張力センサロール
63 フリーロール
64 巻き取りロール
70 円筒部
71 回転軸
30
51 unwinding
Claims (7)
上記円筒部の内側に設けられた冷媒循環路に冷媒を導入しかつ排出する中心軸2重配管、および、回転軸冷媒導入管と回転軸冷媒排出管とで構成されかつ筒状回転軸の温度を一定に制御する回転軸用の冷却手段が上記筒状回転軸内に設けられていることを特徴とするキャンロール。 A cylindrical portion provided with a refrigerant circulation path inside, a pair of side plates closed at the open end side of the cylindrical portion and provided with an opening at the center, and a base end side fitted into the opening of the side plate and a distal end side In a can roll that includes a pair of cylindrical rotary shafts that project outward from the side plates and that winds a long body that is conveyed by roll-to-roll in a vacuum chamber around the outer peripheral surface of the cylindrical portion to cool it,
A central shaft double pipe for introducing and discharging a refrigerant in a refrigerant circulation path provided inside the cylindrical portion, and a temperature of a cylindrical rotating shaft constituted by a rotating shaft refrigerant introducing pipe and a rotating shaft refrigerant discharging pipe. A can roll characterized in that cooling means for a rotating shaft for controlling a constant temperature is provided in the cylindrical rotating shaft.
請求項1〜4のいずれかに記載のキャンロールで上記キャンロールが構成されていることを特徴とする真空成膜装置。 A vacuum chamber, a transport mechanism for transporting the long body by roll-to-roll in the vacuum chamber, a can roll for winding the long body around the outer peripheral surface for cooling, and a vacuum for the long body wound on the can roll. In a vacuum film forming apparatus equipped with means for forming a film,
A vacuum film forming apparatus, wherein the can roll is formed by the can roll according to any one of claims 1 to 4.
請求項1〜4のいずれかに記載のキャンロールで上記キャンロールが構成されていることを特徴とする長尺体の成膜方法。 In the film forming method of a long body which is wound on the outer peripheral surface of the can roll in a vacuum chamber by roll-to-roll and which performs vacuum film formation on the long body wound on the can roll,
A film forming method for a long body, characterized in that the can roll is constituted by the can roll according to any one of claims 1 to 4.
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