JPH08104979A - 蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸着過程での基材のピーク温度を低下させる
ことにより、基材の皺や弛みを防止でき、設備コストも
安い蒸着装置を提供する。 【構成】 軸線を中心として回転される冷却ドラム１
と、冷却ドラム１の外周面の一部に帯状の基材Ｆを巻回
した状態で基材を走行させるアンコイラ２およびリコイ
ラ４と、冷却ドラム１の基材巻回部と対向して配置さ
れ、蒸着材料８を保持する蒸着材料保持部６と、蒸着材
料８を基材巻回部に向けて蒸散させるための加熱機構
と、冷却ドラム１と蒸着材料保持部６との間に配置され
たマスク支持体１２と、以上の各構成要素を収容する真
空容器９とを具備する。マスク支持体１２は、基材巻回
部へ向かう蒸気を部分的に遮蔽することにより、基材巻
回部上における材料蒸着領域Ｐを基材走行方向に並ぶ２
以上に分割するマスク板１８，２０を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、帯状の基材を走行させ
つつ、その表面に金属やセラミックス等の蒸着膜を形成
するための蒸着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、金属化フィルムコンデンサ用フ
ィルムや包装用蒸着フィルム、磁気記録用蒸着テープ等
の製造においては、プラスチックフィルムの表面に各種
金属を蒸着する工程が設けられている。この種の蒸着フ
ィルムを製造する際には、従来より、冷却手段を内蔵し
軸線を中心として回転される冷却ドラムと、冷却ドラム
の外周面の一部にフィルム（以下、基材という）を巻回
させた状態でこの基材を走行させるアンコイラおよびリ
コイラと、基材巻回部と対向して配置され蒸着材料を保
持する蒸着材料保持部と、蒸着材料保持部内に保持され
た蒸着材料を蒸散させるための加熱機構と、以上の各構
成要素を収容する真空容器とを備えた蒸着装置が使用さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記基材巻
回部に位置する基材には、高温の材料蒸気が直接被着さ
れるため、蒸気からの伝達熱のみならず、材料保持部か
らの輻射熱、さらには材料蒸気が基材に凝着する際に放
出する潜熱により、基材表面は高温に加熱される。この
時の熱により、基材が許容温度以上に熱せられてしまう
と、基材に弛みや皺などの変形が生じ、不良品が発生す
る原因となる。これは特に、極薄の高分子フィルムなど
の熱影響に敏感な材質を使用する際に顕著な問題であ
る。

【０００４】そこで従来では、冷却ドラムの冷却効率を
高めたり、基材巻回部において基材が冷却ドラムに隙間
無く密着するように、冷却ドラムや基材の表面平滑性を
調整したり、基材に加える張力分布を高精度に調節する
機構を設けるなど、基材からの放熱性を高めることを主
眼において各種の対策が採られてきた。しかし、以上の
ような対策では、装置の構造が複雑になって設備コスト
が増すうえ、基材巻回部において基材が冷却ドラムから
僅かにでも剥離すると、その剥離部分で基材の冷却効率
が著しく低下して温度が急上昇し、さらに基材の剥離が
進行するという悪循環に陥りやすく、一旦剥離すると比
較的大面積に亙って皺や弛みが生じる問題があった。ま
た、基材が冷却ドラムで冷却された後、基材表面が輻射
熱や潜熱で高温に急激に加熱されると、基材の表裏の温
度差から皺が発生する等の問題もあった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、蒸着過程での基材のピーク温度を効果的に低下させ
ることにより、基材の皺や弛みを防止でき、設備コスト
も安い蒸着装置を提供することを課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る蒸着装置は、その外周面を冷却するた
めの冷却手段を内蔵し、その軸線を中心として回転され
る冷却ドラムと、前記冷却ドラムの外周面の一部に帯状
の基材を巻回した状態でこの基材を走行させる基材走行
機構と、前記冷却ドラムの基材巻回部と対向して配置さ
れ、蒸着材料を保持する蒸着材料保持部と、前記蒸着材
料保持部内に保持された蒸着材料を前記基材巻回部に向
けて蒸散させるための加熱機構と、前記冷却ドラムと前
記蒸着材料保持部との間に配置されたマスク機構と、以
上の各構成要素を収容する真空容器とを具備し、前記マ
スク機構は、前記蒸着材料保持部から前記基材巻回部へ
向かう蒸気を部分的に遮蔽することにより、前記基材巻
回部上における材料蒸着領域を基材走行方向に並ぶ２以
上の領域に分割するマスク部を有することを特徴とす
る。

【０００７】請求項２に係る蒸着装置では、マスク部が
それぞれ、前記冷却ドラムの軸線と平行に延びる一定幅
を有するマスク板とされ、これらマスク板は、基材走行
方向へ向けて位置変更可能に支持されていることを特徴
とする。請求項３に係る蒸着装置では、マスク板に冷却
水路が形成され、各冷却水路に冷却水を供給するための
冷却水供給機構が設けられていることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の蒸着装置では、マスク機構のマスク部
により、蒸着材料保持部から基材巻回部へ向かう蒸気を
部分的に遮蔽して、基材巻回部上における蒸着領域を基
材走行方向に向けて２以上の領域に分割するため、各蒸
着領域間の非蒸着領域では、基材の加熱が一時停止さ
れ、基材から冷却ドラムへの放熱のみが進行して基材温
度が低下する。このように、基材温度は蒸着領域で上昇
し、非蒸着領域で降下するというサイクルを繰り返すか
ら、蒸着過程における基材の温度変化が平均化され、同
じ蒸着膜厚を得る場合にも基材のピーク温度を低下する
ことができ、熱変形による基材の皺や弛みの発生を低減
することが可能である。また、各蒸着領域間に冷却領域
を設けたことにより、たとえ局部的な剥離箇所が生じた
としても、この剥離箇所が加熱され続けることがないか
ら、剥離が加速度的に助長されて大面積に亙る欠陥を生
じるといった不都合が少ない。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明に係る蒸着装置の一実施例を
示す正断面図である。図中符号１は金属等からなる円柱
状の冷却ドラムであり、図示しない駆動装置により図中
矢印方向へ回転駆動される。冷却ドラム１の外周面の一
部（この例では下面側）には、一定幅で帯状の基材Ｆが
ドラム周方向に向けて半円状に巻回され、アンコイラ２
から繰り出されてリコイラ４で巻取られることにより連
続走行されるようになっている。基材Ｆとしては、プラ
スチックフィルムや金属箔を始めとし、いかなる材質を
使用してもよい。

【００１０】冷却ドラム１の基材巻回部と対向して蒸着
材料保持部６が配置され、その内部には金属やセラミッ
クス等の蒸着材料８が収容されている。蒸着材料８とし
てはセラミックスや金属など従来より蒸着材料として使
用されている物質であればいかなるものを用いてもよ
い。蒸着材料保持部６には、図示しない加熱機構が付設
されている。加熱機構の種類は限定されないが、例えば
真空蒸着方式を採用する場合には各種ヒータ、電子ビー
ム蒸着法式を採用する場合には電子ビーム発生機構等が
設けられ、これらヒータまたは電子ビームにより蒸着材
料８を加熱することにより、その蒸気が蒸着材料保持部
６から冷却ドラム１に向けて放射されるようになってい
る。加熱機構の構成は周知の通りでよく、ここでは詳述
しない。

【００１１】以上の構成は全て真空容器９内に収容され
ている。真空容器９には図示しない真空ポンプおよび不
活性ガス供給源等が接続され、真空容器９内の雰囲気を
所望条件に合わせられるようになっている。真空容器９
内には、冷却ドラム１の中心軸の高さにほぼ一致して水
平な隔壁１０が取り付けられ、これら隔壁１０により冷
却ドラム１の周囲において真空容器９内空間が上下に区
画されている。隔壁１０と冷却ドラム１の周囲との間に
は僅かな間隙が空けられるとともに、冷却ドラム１側の
隔壁１０の周縁には、冷却ドラム１の基材巻回部を一定
間隙を空けて包囲するようにマスク支持体１２が取り付
けられている。

【００１２】マスク支持体１２は、図２に示すように、
互いに平行な一対のレール部１６と、これらレール部１
６の端部間を直角につなぐ一対の固定マスク部１４とか
らなる四角い枠状をなしている。各レール部１６は半円
状に湾曲しており、冷却ドラム１の軸方向両端部の外周
面とそれぞれ平行に対向して配置されている。また、固
定マスク部１４はレール部１６と同一平面に沿って僅か
に湾曲した細長い板状をなし、基材Ｆの巻始め側の一定
幅部分、および巻終わり側の一定幅部分のそれぞれと一
定間隙を空けて平行に対向している。固定マスク部１４
の全長は、図２に示すように冷却ドラム１の軸線方向長
さよりも大きく設定されている。

【００１３】各レール部１６には、その中心線に沿って
レール部１６のほぼ全長に亙って延びるスリット２２が
形成されている。また、レール部１６の外周面に沿っ
て、基材Ｆの巻始め側から順に、第１マスク板１８、第
２マスク板２０、第２マスク板２０および第１マスク板
１８がそれぞれ冷却ドラム１の軸線方向に向けて配置さ
れ、各マスク板１８，２０の両端を貫通するボルト２４
がそれぞれスリット２２に通されてナット（図示略）で
固定されている。これにより、各マスク板１８，２０
は、両端のボルト２４を緩めると、レール部１６の外周
面に沿って円周方向へ位置変更でき、さらにボルト２４
を取り外せばレール部１６から取り外しもできるように
なっている。

【００１４】マスク板１８，２０の幅および厚さは、必
要とする蒸着条件に合わせて適宜設定されるべきであ
る。具体的には、図１に示すように、蒸着材料保持部６
からの蒸気が基材Ｆに到達する蒸着領域Ｐと、到達しな
い非蒸着領域Ｑが交互に形成される状態において、蒸着
中の基材Ｆのピーク温度が、基材Ｆに皺や弛みが生じる
許容限界温度よりも十分低くなるように、実験を行って
決定すべきである。マスク板１８，２０の枚数は４枚に
限定されず、必要とされる基材冷却効果に応じて適宜変
更してよい。

【００１５】マスク板１８，２０の材質としては、蒸着
中に高温になることから、セラミックスや金属材料、ま
たはこれらの複合材料等の耐熱材料が好ましい。より好
ましくは、マスク板１８，２０を熱伝導性の高い金属ま
たはこれら金属を主組成物とする複合材料で形成すると
ともに、その内部に冷却水路を形成し、これら冷却水路
へ冷却水供給機構から冷却水を循環させるようにすると
よい。図３はそのような冷却水路２６が形成されたマス
ク板１８，２０を示す。冷却水路２６はマスク板１８
（２０）の両端に取り付けられたパイプ２８間を連通さ
せるもので、マスク板１８（２０）の内部で蛇行してい
る。さらに、パイプ２８はそれぞれチューブを介して図
示しない冷却水供給機構に接続されている。冷却水路２
６の形状は図示形状に限定されず、必要に応じて適宜変
更してよい。なお、マスク支持体１２の固定マスク部１
４およびレール部１６内にも前記同様の冷却水路２６を
形成し、マスク板１８，２０とともに冷却することがよ
り好ましい。

【００１６】マスク板１８，２０の内部に冷却水路２６
を形成した場合には、蒸着中のマスク板１８，２０の温
度上昇が抑制されるため、これらマスク板１８，２０と
対向する位置での基材Ｆの冷却効率を一層高めることが
できる。これにより、基材Ｆの最高温度をさらに低下さ
せることが可能で、皺や弛みを防止する効果を一層高め
ることができる。

【００１７】上記構成からなる蒸着装置によれば、マス
ク板１８，２０により蒸着材料保持部６から基材巻回部
へ向かう蒸気を部分的に遮蔽し、図１に示すように、基
材巻回部上における蒸着領域を基材走行方向に向けて３
つの領域Ｐに分割するため、各蒸着領域Ｐ間の非蒸着領
域Ｑでは、基材Ｆの加熱が停止され、基材Ｆから冷却ド
ラム１への放熱のみが進行して基材温度が低下する。こ
のため、基材Ｆの温度は図４に示すように蒸着領域Ｐで
上昇し、非蒸着領域Ｑで降下するというサイクルを繰り
返すから、蒸着過程における基材Ｆの温度変化が平均化
され、同じ蒸着膜厚を得る場合にも基材Ｆのピーク温度
を低下することができ、熱変形による基材Ｆの皺や弛み
の発生を防ぐことが可能である。また、マスク支持体１
２およびマスク板１８，２０を配置するだけの単純な構
造であるから、安いコストで確実な効果を得ることがで
きる。

【００１８】また、各蒸着領域Ｐ間に冷却領域Ｑを設け
たことにより、たとえ局部的に冷却ドラム１から基材Ｆ
が剥離した箇所が生じたとしても、この剥離箇所が加熱
され続けることがなく、剥離が加速度的に助長されて大
面積に亙る欠陥を生じるといった不都合が少ない。これ
に対し従来の装置では、蒸着領域の全面において図５に
示すように基材温度が急激に上昇し続けるから、冷却ド
ラムからの剥離などにより基材の冷却効率が僅かに低下
しただけで、その部分の最高温度が簡単に許容範囲を超
えてしまい、皺や弛みの問題を生じ易い。

【００１９】さらに、この実施例では、マスク板１８，
２０の位置を個々に調整することにより、蒸着領域Ｐと
非蒸着領域Ｑの各幅を自在に調整できるから、例えば図
４に示す３つのピーク温度がほぼ同値となるように調整
することが容易で、皺や弛み発生のおそれを最小化する
と共に、十分な蒸着効率を得ることが可能である。な
お、本発明は上記実施例のみに限定されるものではな
く、他にも様々な変形例が可能である。例えば、上記実
施例ではレール部１６の外周面に沿ってマスク板１８，
２０を摺動させる構成であったが、レール部１６の内周
面に沿ってマスク板１８，２０を摺動させるようにし、
マスク板１８，２０と基材Ｆとの離間距離を縮小して、
マスク板１８，２０による基材Ｆの冷却効果を高めるよ
うにしてもよい。さらに、マスク部は必ずしも位置調整
可能でなくともよく、マスク支持体１２と一体に固定し
てもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る蒸着
装置によれば、マスク機構のマスク部により、蒸着材料
保持部から基材巻回部へ向かう蒸気を部分的に遮蔽し
て、基材巻回部上における蒸着領域を基材走行方向に向
けて２以上の領域に分割するため、各蒸着領域間の非蒸
着領域では、基材への加熱が停止され、基材から冷却ド
ラムへの放熱のみが進行して基材温度が低下する。この
ように、基材温度は蒸着領域で上昇し、非蒸着領域で降
下するというサイクルを繰り返すから、蒸着過程におけ
る基材の温度変化が平均化され、同じ蒸着膜厚を得る場
合にも基材のピーク温度を低下することができる。した
がって、熱変形による基材の皺や弛みの発生を低減する
ことが可能である。また、各蒸着領域間に冷却領域を設
けたことにより、たとえ局部的な剥離箇所が生じたとし
ても、この剥離箇所が加熱され続けることがないから、
剥離が加速度的に助長されて大面積に亙る欠陥を生じる
といった不都合が少ない。このように優れた効果を得ら
れるにも拘わらず、構成が単純であるから設備コストは
安いという利点を有する。

【００２１】請求項２記載の蒸着装置では、マスク部と
して冷却ドラム軸線と平行に延びるマスク板を設け、こ
れらマスク板を基材走行方向へ向けて位置変更可能に支
持しているので、各蒸着領域におけるピーク温度をほぼ
同値となるように調整することにより、皺や弛み発生の
おそれを最小化すると共に、十分な蒸着効率を得ること
が可能である。

【００２２】請求項３記載の蒸着装置では、マスク板の
内部に冷却水路を形成し冷却水を流すようにしているの
で、蒸着中のマスク板の温度上昇が抑制され、マスク板
と対向する位置での基材の冷却効率を一層高めることが
できる。これにより、基材の最高温度をさらに低下させ
ることが可能で、皺や弛みを防止する効果を一層高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蒸着装置の一実施例を示す正断面
図である。

【図２】同実施例のマスク支持体（マスク機構）を下方
から見た図である。

【図３】同実施例のマスク板の一例を示す平面図であ
る。

【図４】本発明の効果を示す基材温度のグラフである。

【図５】従来装置の問題点を示すための基材温度のグラ
フである。

【符号の説明】 １ 冷却ドラム ２ アンコイラ（基材走行機構） ４ リコイラ（基材走行機構） ６ 蒸着材料保持部 ８ 蒸着材料 ９ 真空容器 １０ 隔壁 １２ マスク支持体（マスク機構） １４ 固定マスク部 １６ レール部 １８ 第１マスク板（マスク部） ２０ 第２マスク板（マスク部） ２２ スリット ２４ ボルト ２６ 冷却水路 Ｐ 蒸着領域 Ｑ 非蒸着領域

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】その外周面を冷却するための冷却手段を内
   蔵し、その軸線を中心として回転される冷却ドラムと、 前記冷却ドラムの外周面の一部に帯状の基材を巻回した
   状態でこの基材を走行させる基材走行機構と、 前記冷却ドラムの基材巻回部と対向して配置され、蒸着
   材料を保持する蒸着材料保持部と、 前記蒸着材料保持部内に保持された蒸着材料を前記基材
   巻回部に向けて蒸散させるための加熱機構と、 前記冷却ドラムと前記蒸着材料保持部との間に配置され
   たマスク機構と、 以上の各構成要素を収容する真空容器とを具備し、 前記マスク機構は、前記蒸着材料保持部から前記基材巻
   回部へ向かう蒸気を部分的に遮蔽することにより、前記
   基材巻回部上における材料蒸着領域を基材走行方向に並
   ぶ２以上の領域に分割するマスク部を具備することを特
   徴とする蒸着装置。
2. 【請求項２】前記マスク部はそれぞれ、前記冷却ドラム
   の軸線と平行に延びる一定幅を有するマスク板であり、
   これらマスク板は、基材走行方向へ向けて位置変更可能
   に支持されていることを特徴とする請求項１記載の蒸着
   装置。
3. 【請求項３】前記マスク板には冷却水路が形成されると
   ともに、各冷却水路に冷却水を供給するための冷却水供
   給機構が設けられていることを特徴とする請求項２記載
   の蒸着装置。