JPS6350472A - 真空蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属蒸着装置に係り、特にテープ状ないし長尺
シート状の被蒸着物に対する真空蒸着装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来の真空蒸着技術、例えばＶＴＲ用テープの真空蒸着
装置は第４図に示すように、真空チャンバ１と真空室カ
バー４とにより構成された真空室内に中央のコーティン
グローラ１０を挟んでフィルム巻出巻取室３５および蒸
着室３６に真空室隔壁２ａ、２ｂによって区分されてお
り、それぞれの室は真空ポンプ３０．３１によって減圧
排気され、巻出巻取室は最大Ｉ　Ｘ　１０−’ｍｂａｒ
まで、蒸着室は最大１×１０−６■ｂａｒまでの減圧下
に保たれている。蒸着されるフィルムＢは巻出軸８にロ
ール状に巻かれた巻出ロールフィルムＡとして懸架され
、コーティングローラ１０に対し入口案内ローラ９を介
して巻出され、コーティングローラ１０の外周を概ね２
／３周以上する間に金属蒸気Ｖを蒸着し、さらに出口案
内ローラ１１、テンションローラ１２、デフレクタロー
ラ１３等を経て巻取軸１４に巻取られ、巻取ロールフィ
ルムＣとなる。電子銃２５から発せられる電子ビームＥ
によって、坩堝７内の蒸着金属インゴットＤ□は最高１
　、９００℃まで加熱溶解され溶解金属湯Ｍとなり、高
度の減圧下にあるために金属蒸気■となって上昇し、コ
ーティングローラ１０によって送られるフィルムＢ上に
対し斜め方向から蒸着金属薄膜を形成するものである。

坩堝７内の蒸着金属Ｍの補給は、インゴット供給室３内
に縦一列に収容されている蒸着金属インゴットＤ１〜Ｄ
、の押上げにより逐次行なわれる。

なわちモータ１８により、ウオームスクリュー１７およ
びウオームホイール１６を介して回転し、その上下を押
上軸軸受１９ａ、１９ｂにより支えられているインゴッ
ト押上軸１５を回転昇降させ、インゴット受け２０上に
支持された蒸着金属インゴットＤ１、Ｄ２゜Ｄ３は金属
蒸気Ｖとなって消費される量だけ手動もしくは自動で坩
堝７の下部から連続的に押上げられる。新たな蒸着金属
インゴットの補給はインゴット供給口カバー６を運転前
に開いて装入され、運転中は真空排気管５によって蒸着
室用真空ポンプにより同時排気されて減圧下に保持され
ている。

以上の従来形真空蒸着装置において、フィルム長さ２，
０００〜５　、０００　ｍ以上の全長に亘って連続的か
つ均一な金属膜厚を得るには安定した電子銃２５の制御
および整備、上下変動のない一定の真空度を確保する蒸
着金属インゴットＤ□の溶解、坩堝７における溶解金属
湯Ｍの湯面高さの制御に係っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術においては運転中に電子銃２５の異常放電
現象により電子ビームＥが停止して未蒸着部分が発生し
たり、蒸着金属インゴットＤに微量に含まれるガスが溶
解時に放散し、蒸着室３６内が圧力上昇して真空度を下
げたり、またガス放散や場面の高さ制御の不具合によっ
て湯面が上下に変動することにより、目標とする蒸着膜
厚をフィルムの幅方向は勿論長さ方向全長に亘って一定
に保つには、高度な操業技術と経験を必要とされる。

蒸着金属インゴットの押上開始時、インゴットの寸法は
通常５０〜１００φＸ　２００〜４００　Ｑがおおよそ
の限度で、長尺にできないから複数本を縦方向に積んで
逐次押上げるため、インゴットＤ１が溶解を終り、イン
ゴットＤ１に移行溶解する際、接続点に潜在した空気や
インゴット内部に含まれるＮ２・○２等のガスが、坩堝
７の中の溶解金属湯Ｍから真空室３６内に噴出する際に
、溶融金属を伴って暴発するスプラッシュ現象を誘発し
、坩堝７の周辺は勿論暴発が大きなときは、コーティン
グローラ１０上に巻かれるフィルムＢ上にまで溶融金属
粒が飛散し製品不良を発生させ、同時に坩堝内の場面高
さをも減少させている。

また坩堝７の中の溶解金属Ｍの表面には坩堝耐火材等の
不純物が浮遊し、これが電子ビームＥによって加熱され
る金属の表面部分を覆うように坩堝７の周囲に存在する
ため、金属蒸気Ｖの発生を妨げ不均一な蒸着膜厚を形成
せしめる一原因ともなっている。本発明は上記の問題点
に鑑み真空蒸着フィルムの品質を安定させるために、真
空蒸着袋＠運転中における電子銃の放電と溶解の安定化
。

溶解坩堝における場面高さの変動の防止、金属溶解室の
真空度の安定化等を図ることを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は第１図に示すように真空室隔壁１０２ｃを
設けて溶解と蒸着を分業するように溶解室１３７と蒸着
室１３６とに分離し、溶解用真空ポンプ１３０と蒸着用
真空ポンプ１３２を装備すると共に、溶解室１３７内に
は溶解用坩堝１０７と溶解用電子銃１２５を、蒸着室１
３６内には蒸着用坩堝１２８と蒸着用電子銃１２６を設
置し、溶解用坩堝１０７と蒸着用坩堝１２８とをセラミ
ック＠１３８で連絡することにより解決され本発明の目
的達成が可能である。

〔作用〕

蒸着用金属を溶解する溶解室１３７と前記金属を真空蒸
着する蒸着室１３６とを分離したので、蒸着室１３６内
は溶解用坩堝１０７内の溶解金属湯Ｍのスプラッシュの
影響を受けることなく、独立した真空ポンプ１３０およ
び１３２により蒸着室１３６内の真空度は安定し金属蒸
気Ｖの蒸発も安定する。また蒸着用坩堝１２８内の蒸着
金属湯Ｎの湯面高さＨが一定に保たれることにより、コ
ーティングローラ１０と場面の距離が変動することなく
、コーティングローラ１０により送られるフィルムＢ上
に蒸着される金属蒸気Ｖの蒸着量が一定する。また従来
法に比し蒸着室の真空度が高く得られるため、金属蒸気
の発生量が多く蒸着速度も増加できるので、蒸着時間が
節減される。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面によって説明する。

第１図は本発明に係る溶解蒸着分離型電子銃式真空蒸着
装置の縦断面図であって、１０１は真空チャンバ、　１
０２ａ、１０２ｂは真空室隔壁、１０２Ｃは溶解室隔壁
、１０３はインゴット供給室、１０４は真空室カバー、
１０５は真空排気管、１０６はインゴット供給口カバー
、１０７は溶解坩堝、１０８は巻出軸、１０９は入口案
内ローラ、１１０はコーティングローラ、１１１は出口
案内ローラ、１１２はテンションローラ、１１３はデフ
レクタローラ、１１４は巻取軸、１１５はインゴット押
上軸、１１６はウオームギヤ、１１７はウオームスクリ
ュー、１１８はモータ、１１９ａ、１１９ｂは押上軸軸
受。

１２０はインゴット受、１２５は溶解用電子銃、１２６
は蒸着用電子銃、１２８は蒸着用坩堝、１２９は坩堝受
台、１３０は溶解用真空ポンプ、１３１は巻取室用真空
ポンプ、１３２は蒸着室用真空ポンプ、１３５は巻出巻
取室。

１３６は蒸着室、１３７は溶解室である。

蒸着金属インゴットはＤｌ、Ｄ３、Ｄ、と順次溶解用坩
堝１０７内に供給せられ電子銃１２５により溶解されセ
ラミック樋１３８を経て溶解室１３７から蒸着室１３６
へ導かれ蒸着用坩堝１２８内において電子銃１２６によ
り金属蒸気Ｖとなって蒸発をする。一方巻出巻取室１３
５内において、巻出ロールフィルムＡは巻出軸１０８か
ら巻出され、フィルムＢとして入口案内ローラ１０９を
経てコーティングローラ１１０に導かれ、コーティング
ローラ１１０上においてその外周に前記金属蒸気Ｖによ
る金属蒸着膜を形成され。

出口案内ローラ１１１．テンションローラ１１２を経て
巻取軸１１４により巻取ロールフィルムＣとして巻き取
られる。

上記構成において蒸着金属インゴットＤ１〜Ｄ。

の溶解の際発生するガスや、インゴット昇降開始時など
にインゴットの接続点に潜在する空気によってスプラッ
シュが発生しても、真空室隔壁１０２Ｃによって隔離さ
れているから蒸着室１１３内には全くスプラッシュの影
響は及ばない、また真空ポンプ１３０および１３２は溶
解室１３７および蒸着室１３６に対してそれぞれ個別に
作動するから、蒸着室１３２の真空度が変動することな
く、従って金属蒸気Ｖの蒸発が常時安定する。

さらに蒸着用坩堝１２８には第３図に示すように坩堝側
壁１３９ａ、１３９ｂの一部に切欠き部を設け、溶解金
属湯Ｍがセラミック４ｉｉ１３８から一時的に大量に流
れたり、脈流が発生した場合にもオーバフロー路１４１
ａ、１４１ｂからオーバフローさせて湯溜め１４０ａ、
１４０ｂに落下させ、常に蒸着金属湯Ｎの場面高さＨを
一定に保つことにより、コーティングローラ１１０と湯
面の距離は変動せず、コーティングローラ１１０上に蒸
着される金属蒸気Ｖの蒸着量が一定し、ロールフィルム
の長さ方向に亘って均一な膜厚が得られる。さらに溶解
用坩堝１０７の内側にライニングしたセラミックライナ
１４２や、セラミック樋１３８の表面から剥がれる耐火
物（マグネシア、ジルコニアまたはアルミナ）の微粒子
が蒸着金属湯Ｎの表面に浮遊した場合に、上方から流入
する溶解金属湯Ｍによって押し流される現象すなわち蒸
着金属湯Ｎ表面の自浄作用によって、常に清浄な蒸着金
属湯Ｎが得られ、フィルム幅方向に対しても一定の金属
蒸気Ｖを発生させることが可能となる。

次に本実施例の実施条件および得られた結果について下
記に記す。

フィルム寸法：厚さ９〜１２虜×幅５０８ｍｍ　Ｘ長さ
５，０００ｍフィルム材質：ポリエチレンテレフタレー
ト蒸着金属：　Ｃｏ−Ｎｉ　（８０−２０重量％）蒸着
速度＝５０〜１０抛／ｗｉｎ 蒸着膜厚：８００〜１　、５００人 溶解用電子銃：　２００ｋＷ 蒸着用電子銃：　１５０ｋＷ 溶解用真空ポンプ：クライオポンプ（１８，０００Ｑ　
／　５ｅｅ）蒸着用真空ポンプ：クライオポンプ（１５
，０００Ｑ　／　５ｅｅ）溶解用坩堝：マグネシア製セ
ラミックライナ付水冷式銅坩堝 蒸着用坩堝：マグネシア製舟底坩堝 溶解室真空度：　５　Ｘ　１０−’ｍｂａｒ　−５Ｘ　
１０’″’　ｍｂａｒ蒸着室真空度：　Ｉ　Ｘ　１０−
’ｍｂａｒ〜５　Ｘ　１０−’　ｍｂａｒフィルム膜厚
精度：長さ方向±６％以下幅方向±８％以下 蒸着室におけるスプラッシュ現象は全く見られず電子銃
の汚染が極度に低下し異常放電は１回の蒸着中に多くて
も僅か１回であった。

上述のように本発明においては、溶解作業は蒸着作業に
先だって実施する必要があり、また蒸着作業中は常に溶
解作業を中絶させずに連続して蒸着坩堝内に溶解金属を
供給し、蒸着金属場面の高さを安定的に維持し蒸着膜厚
を一定にすることが、被蒸着物の品質安定のための重要
な要件である。

このため溶解用電子銃は蒸着用電子銃のおおむね２倍の
稼働が必要になる。したがって溶解用電子銃の寿命と製
品品質安定化を考慮すると、溶解用電子銃を２基併設す
ることが好ましく、これによって熱源事故による蒸着作
業の中止を回避することが可能となる。なおオーバフロ
ー路１４０ａ、１４０ｂを配備すればより安定した蒸着
が可能となるので好ましいが必ずしも設ける必要はない
。

この発明における蒸着対象物は本実施例に示したＶＴＲ
用プラスチックテープのみならず金属、非金属、繊維等
種々の材質の長尺シート状物に対しても適用され、蒸着
金属はＣｏ−ＮｉのほかＣｒ。

Ｃｏ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｇｏ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ等の
金属および金属合金を蒸着する場合にも広く適用が可能
である。また溶解用の加熱源は電子銃に限定することな
く、作業条件によっては誘導加熱による熱源を採用する
ことも可能である。

さらに蒸着金属インゴットを溶解用坩堝１０７に装入す
る方法は、必ずしも第１図のように下側から装入しなく
ても坩堝上方または横から連続的に供給することも可能
である。坩堝用のセラミック材質はマグネシア以外にジ
ルコニア、アルミナ等の高温耐火物をも含み、真空ポン
プにはクライオポンプ以外のターボ分子ポンプ、油拡散
ポンプ等の高真空ポンプも使用することが可能である。

なお真空ポンプは、実施例のように溶解室と蒸着室とに
個別に設けることが望ましいが、真空ポンプを１つ使用
して溶解室と蒸着室とを同時に排気してもよい。

〔発明の効果〕

本発明の実施により被蒸着物表面の蒸着不良がなくなり
合格率が向上し、成品の膜厚が安定するなど製品品質の
向上と安定化に極めて顕著な効果を奏した。これに伴っ
て歩留りも従来法の７０〜８０％から９５％内外に向上
し、同一の膜厚を得るために、蒸着速度を増すことによ
り作業時間は２５％内外節減され、製品原価の低減なら
びに省資源にも効果を示した。

なお、従来蒸着用金属Ｇｏ−Ｎｉの例で言えば、スプラ
ッシュを最小限に抑えるために０２、Ｎ２等の含有率を
３５ｐＰＭ以下に脱ガスした高純度の原料を使用するこ
とが安定した蒸着運転には不可欠であったが、これを７
０ｐｐＭ程度にしても蒸着膜に直接影響がなくなり、ま
た坩堝交換直後の試運転時には、スプラッシュによって
飛び出した金属塊を再利用することによって、原料金属
の精製原価低減が可能となるという副次的な効果が得ら
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る溶解・蒸着分離型電子銃式真空蒸
着装置の縦断面図、第２図はカスケード式坩堝の縦断面
図、第３図は第２図の斜視図、第４図は従来の電子銃式
蒸着装置の縦断面図である。 １０１・・・真空チャンバ　　１０２ｃ・・・溶解室隔
壁１０３・・・インゴット供給室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、蒸着用金属を溶解する加熱源および坩堝と、テープ
   状ないし長尺シート状被蒸着物を供給し巻取る経路を構
   成する複数のドラムまたはローラを具有する真空蒸着装
   置において、前記蒸着用金属を溶解する少なくとも１つ
   の加熱源と溶解用坩堝を備える溶解室と、前記金属を真
   空蒸着する蒸着加熱源と蒸着用坩堝を備える蒸着室と、
   前記溶解坩堝と前記蒸着用坩堝とを連絡する樋とを設け
   てなることを特徴とする真空蒸着装置。