JPS6112992B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、近年急速に拡大する蒸着分野におけ
る各種の薄膜の形成方法に関し、いわゆる電子ビ
ーム蒸着、スパツタリング蒸着、イオンプレーテ
イング等の真空蒸着のいずれにおいても、効果的
な薄膜の形成方法を改良することを目的とするも
ので、用いられる基材は高分子成形物に限定され
るものである。特に高分子成形物基材上に、高融
点の金属の厚い膜を形成することや透明電導膜等
の酸化物半導体の厚い膜の形成等を可能にする
等、蒸着技術の適用分野を飛躍的に増大させるも
のである。

以下本発明を図面に沿つて詳細に説明する。

まず本発明の基本要素は、高分子成形物基材を
あらかじめ後述するいずれかの手段で、エレクト
レツト化することと、上記基材へ目的の蒸着を金
属面に沿つた状態で行うことにある。ここで金属
面の役割は接地電位を保つことにある。第１図で
は、金属製の回転ドラム１に沿つて移動する高分
子成形物基材２へ電子ビーム加熱法により真空蒸
着を行う例を示してあるが、本発明はこの系に限
定されるものではない。

まず高分子成形物基材２は公知の手段によりエ
レクトレツト化される。例えば、高分子成形物を
電場中に置き、これを加熱し、再び電場中で冷却
することにより製造するいわゆる熱エレクトレツ
トであつてもよいし、ホトエレクトレツト、エレ
クトロエレクトレツト、メカノエレクトレツト等
のいずれでもよい。電荷量や減衰率等について
は、目的とする蒸着に応じて選択できるものであ
つて、一義的に決まらない。しかし、エレクトレ
ツト化された高分子成形物基材２は、金属または
半導体が蒸着されることで均一な電界を形成し、
ドラム１へ密着よく、搬送されるに至る。この事
実は、同時に蒸着により従来よくいわれていた蒸
着による熱影響を著しく緩和させることになり、
例えば、高速で厚い膜を容易に得ることができる
等の利点を生むわけである。

なお、エレクトレツト化する工程は、真空槽内
に連続工程として導入することも可能で、最も確
実で簡便な方法は、耐火物を容器とした蒸発源の
加熱に、高電圧電子ビームを用いることである。
高電圧は20kv〜60kvが適するが、これは溶湯金
属面により電子の反射を利用し、その電子の高分
子への注入によるエレクトロエレクトレツト化の
メカニズムにより、高分子の厚みが薄くなるに従
つて、エネルギーが大きすぎると、高分子中に空
間電荷の生じる割合が小さくなる場合があり、調
整を必要とするが、最適化することで、極めて安
定にかつ蒸着と同時にエレクトレツト化でき、経
済性にもすぐれている方法である。

又他の工程によりエレクトレツト化することも
当然実施できるものであつて本発明の制約事項で
はない。

図では、真空槽３内に１つのドラム１と１つの
蒸発源４を対向配設した系を示しているが、これ
についても制約を受けるものではなく、複数のド
ラム、複数の蒸発源の場合であつても同じ効果を
得ることができるし、高分子成形物基材の冷却は
回転ドラムによらなくてもよいので、蒸着効率の
向上等の効果をも併せ期待されるものである。

真空槽３内に配設された高分子成形物基材２は
あらかじめエレクトレツト化されているかまたは
図示していない、前記したなんらかの手段でエレ
クトレツト化されて送り出し軸５より供給され、
搬送用フリーローラ６を介して移動し、回転ドラ
ム１に沿つて蒸発源４を見込む位置で運び込まれ
る。例えば水冷銅ハース７にチヤージされた蒸発
材料４′を電子ビーム源８より加熱し、蒸発さ
せ、所望の真空蒸着を行うことができる。９は防
着板である。ここでいう真空蒸着とは、従来公知
のスパツタリング蒸着、イオンプレーテイング等
のいずれをも含むものである。

真空槽３内は、排気装置１０にて排気される
が、目的、工法により、ガス導入等の手段が用い
られることは自由である。例えばIn₂O₃の半導体
膜を作る時は系内に酸素を導き、Inを蒸発させる
場合がそうである。

このようにして蒸着された基材２は、捲き取り
軸１１により捲き取られるが、基材２の厚みが薄
くなると、シワの発生や捲回後、捲き戻すときに
生ずるブロツキンングによるフイルム切れ等のト
ラブルが発生し易くなり、これを防止するのに、
蒸着面と相対する側をグロー放電雰囲気にさらす
ことが有効である。これは、例えばある程度密閉
された空間１２を真空槽３内に別に隔壁１３、フ
リーローラ６を設け、そこに平板電極１４を配
し、空間１２内に連続して例えばArガスを導入
しながら交番電圧を印加することで容易に達成で
きるし、これにこだわらず、公知のいずれのグロ
ー放電発生装置を用いてもよい。

本発明は、多層構成に適用することも勿論可能
であり、搬送系のいずれの位置で前記グロー処理
をするかは自由であり、蒸着面と非蒸着面を同時
にグロー雰囲気に露呈することも本発明に含まれ
る。このグロー放電に露呈することの重要性は捲
回する時、明白になるもので、これを行わないフ
イイルムは捲き直すことができなくなる。本発明
の厚い蒸着を可能にする技術は静電気的な引力を
有効に利用するものでひとたび蒸着が行われた後
は逆にこの引力を相殺するのが得策でそれには上
記グロー放電の利用が最も確実な方法である。

本発明の効果は、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンテレナフタレート、ポリアミ
ド、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢
酸ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリ
レート等の各フイルムについて蒸着材料Al，Si，
Ti，Ag，Co，Cr，Ni，Ｖ，Ｗ，Mo，Fe，
NiCr、その他の合金について、膜厚範囲0.01μ〜
0.6μについてエレクトレツト化した前記基材と
通常の基材では、膜厚が0.15μ〜0.2μあたりか
ら急激にシワ、クラツクや基材の熱劣化に有意差
がみられる。

第２図Ａ，Ｂに比較のために磁性薄膜層の表面
写真を示している。いずれも倍率200倍である。

第２図Ａは、直径30cmの回転ドラムに沿つて、
表面電位100Vにエレクトレツト化したポリエチ
レンテレフタレートフイルム（４μ）を20m／
minで移動させながらCrを5000Å蒸着した表面で
ある。

第２図Ｂは、同一厚みのポリエチレンテレフタ
レートフイルムを従来通りエレクトレツト化せず
にCrを蒸着した表面写真でクラツクが観察され
る。しかも膜厚は上記Ａの1/3に近い1500Åであ
るにもかかわらずクラツクが入つており、5000Å
の蒸着を試みたが、基材が４〜12μでは、基材が
部分的に溶けてしまい、20μ以上の基材で上記Ａ
と同様の表面を得るにも最大膜厚は1200Åを超え
ることができなかつた。これらの傾向は、基材の
種類、蒸着材料の種類に関係なくみられた。

第３図は、蒸着材としてTiを付したポリエチ
レンテレフタレートフイルム（４μ）の表面電位
とクラツク発生限界膜厚の関係を示す図である。
横軸で0Vから20Vが摩擦帯電による特に本発明に
よらない領域で、50Vから350Vまでの範囲が本発
明の範囲で150Vあたりで飽和現象を示してい
る。この傾向は他の場合も同様で、蒸着材、基材
の種類、蒸着条件により決まるしきい値は当然異
なつてくる。

第４図は、捲回前にグロー放電に露呈した時の
本発明の効果を明らかにするもので、張力をパラ
メータとして再度捲回品を捲き直す時にブロツキ
ングによるフイルム切れの発生限界を表わしてい
る。

なお、基材はポリカーボネートフイイルム
（3.5μ）、蒸着材はTi、表面電位は露呈前200Vの
ものである。また横軸は露呈時間、縦軸はブロツ
キング発生頻度であり、このブロツキング発生頻
度は、500ｍ捲回し、500ｍ捲き直す時にブロツキ
ングが発生するか否かを示すもので、１回往復で
１回起きるのを1.0としている。

上記特性図から、本発明による効果が顕著に出
ていることがうかがえる。

以上のような本発明の真空蒸着方法によれば、
特に２〜３μのポリカーボネートフイルムに
NiCrを0.6μつけうる等、これまで蒸着で得られ
なかつた構成がとりうるものであり、蒸着産業の
用途拡大への貢献は極めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による真空蒸着方法を実施する
ために使用する装置の一実施例の断面正面図、第
２図Ａ，Ｂは本発明と本発明によらない薄膜層の
表面写真、第３図は表面電位とクラツク発生限界
の膜厚との関係を示す図、第４図はグロー放電露
呈時間に対するブロツキング発生頻度の特性図で
ある。 １……回転ドラム、２……高分子成形物基材、
３……真空槽、４……蒸発源、１２……空間、１
４……平板電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ あらかじめエレクトレツト化した高分子成形
   物基材を金属面に沿つて移動させ、前記高分子成
   形物基材の金属面と反対側の面に所望の薄膜層を
   形成した後、前記高分子成形物基材の金属面に接
   する側の面をグロー放電雰囲気に露呈することを
   特徴とする真空蒸着方法。