KR101201755B1

KR101201755B1 - 진공 증착 장치 및 이를 이용한 진공 증착 방법

Info

Publication number: KR101201755B1
Application number: KR1020100108351A
Authority: KR
Inventors: 이제완; 임영창; 이성호; 박성호; 최완욱; 정석헌
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2010-11-02
Publication date: 2012-11-15
Also published as: CN102465252B; KR20120046610A; CN102465252A

Abstract

본 발명의 일 측면은 극판 기재에서 무지부를 제외한 코팅부에 증착 물질을 증착하는 진공 증착 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증착 장치는, 진공 챔버 내에서 코팅부와 무지부를 가진 극판 기재의 연속 주행을 지지하는 드럼, 상기 드럼의 대향 측에 설치되어, 상기 코팅부에 증착 물질을 제공하는 증착원, 상기 증착원의 개구와 상기 드럼 사이에서 주행하면서 상기 증착원에서 상기 코팅부로 증착 물질의 이동을 단속하는 마스크, 주행하는 상기 극판 기재에서 상기 코팅부 또는 상기 무지부의 제1 기준점과 제2 기준점을 감지하는 감지센서, 및 상기 제1 기준점 및 상기 제2 기준점을 근거로 산출된 상기 마스크에 설정된 제3 기준점 및 제4 기준점의 일치 여부에 따라 상기 코팅부에 상기 증착 물질을 증착하도록 상기 극판 기재와 상기 마스크의 주행을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

진공 증착 장치 및 이를 이용한 진공 증착 방법 {VACCUM EVAPORATOR AND VACCUM EVAPORATING METHOD USING THE SAME}

본 기재는 롤투롤(roll to roll) 방식으로 주행하는 극판 기재(substrate)에 증착 물질을 진공 증착하는 진공 증착 장치 및 이를 이용한 진공 증착 방법에 관한 것이다.

이차 전지는 일차 전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행할 수 있고, 예를 들면, 니켈-수소 전지와 리튬 전지 및 리튬 이온 전지 등을 포함하며, 팩 형태로 제작되어 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 휴대용 전자기기에 널리 사용된다.

이차 전지는 세퍼레이터를 사이에 두고 양극과 음극을 적층하여 젤리롤 형태로 권취한 전극 조립체, 전극 조립체를 전해액과 함께 수용하는 캔, 및 캔의 개구를 밀봉하는 캡 조립체를 포함한다. 양극과 음극은 극판 기재에 활물질의 도포 유무에 따라 코팅부와 무지부로 나누어진다.

음극이 Si, SiOx, Sn, SnO 등인 경우, 비가역 용량이 크고, 이로 인하여 용량 증가의 메리트가 적어진다. 음극의 낮은 효율로 인하여 양극의 이용율(충방전 전압대역)이 그라파이트(graphite)계와 다르게 나타난다.

이러한 문제들 해결을 위하여, 리튬 프리차징(precharging) 공정이 적용된다. 즉 리튬 프리차징 공정은 음극의 코팅부에 리튬을 진공 증착하여, 음극의 초기 효율을 향상시키고, 양극의 이용율을 높인다.

리튬 프리차징 공정시, 무지부에 리튬이 증착되면 양극과 음극을 젤리롤 형태로 와인딩한 상태에서 무지부의 리튬에 의하여 무지부와 리드탭의 용접성이 저하된다. 또한 전지 체적 이용률 저하로 이차 전지의 셀 용량이 저하되며, 무지부와 리드탭의 단선 현상이 발생될 수 있다.

본 발명의 일 측면은 극판 기재에서 무지부를 제외한 코팅부에 증착 물질을 증착하는 진공 증착 장치를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 일 측면은 진공 증착 장치를 이용하는 진공 증착 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증착 장치는, 진공 챔버 내에서 코팅부와 무지부를 가진 극판 기재의 연속 주행을 지지하는 드럼, 상기 드럼의 대향 측에 설치되어, 상기 코팅부에 증착 물질을 제공하는 증착원, 상기 증착원의 개구와 상기 드럼 사이에서 주행하면서 상기 증착원에서 상기 코팅부로 증착 물질의 이동을 단속하는 마스크, 주행하는 상기 극판 기재에서 설정된 제1 기준점과 제2 기준점을 감지하는 감지센서, 및 상기 제1 기준점 및 상기 제2 기준점을 근거로 산출된 상기 마스크에 설정된 제3 기준점 및 제4 기준점의 일치 여부에 따라 상기 코팅부에 상기 증착 물질을 증착하도록 상기 극판 기재와 상기 마스크의 주행을 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 드럼은, 주행하는 상기 극판 기재의 한 면을 지지하는 제1 드럼, 및 상기 제1 드럼을 주행한 상기 극판 기재의 다른 면을 지지하는 제2 드럼을 포함할 수 있다.

상기 마스크는, 상기 제1 드럼에 마주하여 상기 극판 기재와 이격되어 주행하는 제1 마스크, 및 상기 제2 드럼에 마주하여 상기 극판 기재와 이격되어 주행하는 제2 마스크를 포함할 수 있다.

상기 감지센서는, 상기 제1 드럼으로 투입되는 상기 극판 기재의 제1면에 설정된 상기 제1 기준점을 감지하는 제1 감지센서, 및 상기 제2 드럼으로 투입되는 상기 극판 기재의 제2면에 설정된 상기 제2 기준점을 감지하는 제2 감지센서를 포함할 수 있다.

상기 마스크는, 상기 드럼을 주행하는 상기 극판 기재와 설정된 간격으로 이격될 수 있다.

상기 마스크는, 상기 드럼을 향하도록 일측에 구비되어 회전하는 복수의 지지롤들로 지지되며, 구동 롤에 의하여 일 방향으로 주행 및 정지할 수 있다.

상기 마스크는, 상기 증착 물질을 통과시키는 개방부와 상기 증착 물질을 차단시키는 차단부를 포함하며, 상기 차단부의 폭은, 상기 증착원의 개구를 완전히 차단시킬 수 있도록 상기 개구의 폭보다 크게 형성될 수 있다.

상기 감지센서는, 상기 제1 기준점인 상기 무지부의 제1 시작단을 감지하고, 상기 제2 기준점인 상기 무지부의 제1 종단을 감지할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제3 기준점인 상기 마스크에서 차단부의 제2 시작단을 산출하고, 상기 제4 기준점인 상기 차단부의 제2 종단을 산출할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증착 방법은, 극판 기재를 주행하고 마스크를 정지하는 제1 단계, 상기 극판 기재에 형성되는 무지부의 제1 시작단과 제1 종단의 위치 및 상기 마스크에 형성되는 차단부의 제2 시작단과 제2 종단의 위치를 감지하는 제2 단계, 상기 제1 시작단과 상기 제2 시작단의 위치가 일치하는지를 판단하는 제3 단계, 상기 제1 시작단과 상기 제2 시작단의 위치가 일치할 때, 상기 극판 기재와 상기 마스크를 동일 속도로 주행하는 제4 단계, 상기 차단부가 증착원의 개구를 완전히 차단하는지를 판단하는 제5 단계, 상기 차단부가 상기 개구를 완전히 차단할 때, 상기 극판 기재를 주행하고 상기 마스크를 정지하는 제6 단계, 상기 제1 종단과 상기 제2 종단이 일치하는지를 판단하는 제7 단계, 및 상기 제1 종단과 상기 제2 종단이 일치할 때, 상기 극판 기재와 상기 마스크를 동일 속도로 주행하는 제8 단계를 포함한다.

상기 제2 단계는, 상기 극판 기재에 대한 무지부의 폭과 상기 무지부 사이에 형성되는 코팅부의 길이 및 상기 극판 기재의 주행 속도, 상기 마스크에 대한 상기 차단부의 폭과 상기 차단부 사이에 형성되는 개방부의 길이, 증착원의 개구와 감지센서 사이에 위치하는 상기 극판 기재의 길이, 및 상기 감지센서에 의하여 상기 무지부의 감지 시점을 포함하는 데이터로부터 상기 무지부의 상기 제1 시작단과 상기 제1 종단의 위치 및 상기 마스크의 상기 제2 시작단과 상기 제2 종단을 산출할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예는, 주행하는 극판 기재와 증착원 사이에 마스크를 주행 및 정지하면서, 증착원에서 코팅부로 증착 물질의 방출하고, 증착원에서 무지부로 이동하는 증착 물질을 단속함으로써, 무지부를 제외한 코팅부에 선택적으로 증착 물질을 증착할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증착 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에서 인접하는 드럼과 마스크 및 증착원 주위의 상세도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증착 장치를 제어하는 구성들의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증착 제어 방법의 순서도이다.
도 5는 마스크 차단부의 시작단과 무지부의 시작단이 일치할 때까지, 극판 기재를 주행하면서 마스크를 정지한 상태도이다.
도 6은 도 5에 이어서, 마스크 차단부의 시작단과 무지부의 시작단이 일치한 상태도이다.
도 7은 도 6에 이어서, 마스크 차단부가 증착원 개구를 완전히 차단한 상태도이다.
도 8은 도 7에 이어서, 마스크 차단부의 종단과 무지부의 종단이 일치한 상태도이다.
도 9는 도 8에 이어서, 극판 기재와 마스크가 동일 속도로 주행하는 상태도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

예를 들면, 일 실시예의 진공 증착 장치 및 이를 이용한 진공 증착 방법은 리튬 이온 전지의 전극 조립체를 형성하는 양극과 음극의 극판 기재에 형성된 활물질 코팅부에 리튬을 증착한다. 이때, 일 실시예는 양극과 음극의 무지부에 리튬이 증착되지 않게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증착 장치의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예의 진공 증착 장치는 진공 챔버(1) 내에서 연속 주행하는 극판 기재(2)의 무지부(21)를 제외한 코팅부(22)에 증착 물질, 예를 들면, 리튬을 선택적으로 증착시킬 수 있도록 형성된다. 코팅부(22)는 극판 기재(2)의 제1, 제2면(SD1, SD2)에 설정된 패턴으로 형성되는 제1, 제2 코팅부(221, 222)를 포함한다. 제1, 제2 코팅부(221, 222)는 양측에 설정되는 무지부들(21) 사이에 활물질로 형성된다.

또한, 진공 증착 장치는 극판 기재(2)의 양면에 형성된 제1, 제2 코팅부(221, 222)에 증착 물질을 증착하도록 형성된다. 일 실시예의 진공 증착 장치는 극판 기재(2)의 제1 코팅부(221)에 리튬을 증착하고, 이어서, 극판 기재(2)의 제2 코팅부(222)에 리튬을 증착한다. 진공 증착 장치는 극판 기재의 양면 중 어느 한 면에만 증착 물질을 증착할 수도 있다(미도시).

진공 증착 장치는 언와인딩 롤(3)에서 극판 기재(2)를 연속적으로 공급하면서 극판 기재(2)의 제1, 제2 코팅부(221, 222)에 리튬을 증착한 후, 리와인딩 롤(4)에 다시 감을 수 있도록 형성된다. 극판 기재(2)가 주행하는 언와인딩 롤(3)과 리와인딩 롤(4) 사이에 복수의 지지롤들(5)이 구비된다. 지지롤들(5)은 극판 기재(2)를 지지하여 주행시키며 또한 주행 방향을 전환시킬 수 있도록 배치된다. 리와인링 롤(4)측에 간지 공급롤(41)이 구비되어 리튬 증착된 후 다시 감기는 극판 기재(2) 사이에 간지(42)를 공급한다. 간지(42)는 제1, 제2 코팅부(221, 222) 상호 간의 직접 접촉을 방지하여, 리튬이 증착된 제1, 제2 코팅부(221, 222)를 보호한다.

진공 증착 장치는 지지롤들(5) 사이에서 극판 기재(2)에 리튬을 증착하기 위한 드럼(6)을 구비한다. 드럼(6)은 제1, 제2 코팅부(221, 222)에 대응하는 제1, 제2 드럼(61, 62)을 포함한다. 극판 기재(2)는 제1 드럼(61)을 접촉 경유한 후, 지지롤들(5)에 의하여 뒤집힌 상태로 제2 드럼(62)을 접촉 주행한다.

제1 드럼(61)은 제1면(SD1)의 제1 코팅부(221)에 리튬을 증착하도록 극판 기재(2)의 제2면(SD2)에 접촉하여 주행 지지한다. 극판 기재(2)의 연속 주행에 따라 제1면(SD1)의 제1 코팅부(221)와 무지부(21)가 교번적으로 제1 드럼(61)에 접촉된다. 제2 드럼(62)은 제2면(SD2)의 제2 코팅부(222)에 리튬을 증착하도록 극판 기재(2)의 제1면(SD1)에 접촉하여 주행 지지한다. 극판 기재(2)의 연속 주행에 따라, 제2면(SD2)의 제2 코팅부(222)와 무지부(21)가 교번적으로 제2 드럼(62)에 접촉된다.

진공 증착 장치는 극판 기재(2)에 증착 물질을 제공하는 증착원(7)을 구비한다. 증착원(7)은 제1 드럼(61)의 제1 코팅부(221)에 대응하는 제1 증착원(71)과, 제2 드럼(62)의 제2 코팅부(222)에 대응하는 제2 증착원(72)을 포함한다.

제1 증착원(71)은 제1 코팅부(221)에 증착될 리튬을 제공하며, 개구(711)를 구비하여 증발되는 리튬을 제1 드럼(61)의 제1 코팅부(221)로 토출한다. 제2 증착원(72)은 제2 코팅부(222)에 증착될 리튬을 제공하며, 개구(721)를 구비하여 증발되는 리튬을 제2 드럼(62)의 제2 코팅부(222)로 토출한다. 이로써, 진공 증착 장치는 극판 기재(2)의 제1, 제2면(SD1, SD2)의 제1, 제2 코팅부(221, 222)에 리튬을 증착할 수 있다.

한편, 진공 챔버(1)는 내부를 구획하는 제1 격벽(11)과 제2 격벽(12)을 포함한다. 제1 격벽(11)은 주행하는 극판 기재(2)에 불필요한 증착을 방지하기 위하여, 제1, 제2 드럼(61, 62)의 상부와 하부를 구획한다. 제2 격벽(12)은 제1, 제2 드럼(61, 62) 측으로 불필요한 증착을 방지하기 위하여, 제1, 제2 드럼(61, 62)의 하부에서 제1, 제2 증착원(71, 72)을 구획한다.

진공 증착 장치는 증착원(7)에서 드럼(6) 및 코팅부(22)를 향하여 이동하는 증착 물질을 단속하는 마스크(8)를 포함한다. 마스크(8)는 제1 증착원(71)에 대응하여 증착 물질을 단속하는 제1 마스크(81)와, 제2 증발원(72)에 대응하여 증착 물질을 단속하는 제2 마스크(82)를 포함한다.

제1 마스크(81)는 제1 증착원(71)의 개구(711)와 제1 드럼(61)의 극판 기재(2) 사이를 주행하면서 제1 증착원(71)에서 제1 코팅부(221)로 이동하는 증착 물질을 단속한다. 제2 마스크(82)는 제2 증착원(72)의 개구(721)와 제2 드럼(62)의 극판 기재(2) 사이를 주행하면서 제2 증착원(72)에서 제2 코팅부(222)로 이동하는 증착 물질을 단속한다.

제1 마스크(81)는 제1 드럼(61)에 마주하여 극판 기재(2)의 제1면(SD1)과 설정된 제1 간격(C1)으로 이격되어 주행한다. 제2 마스크(82)는 제2 드럼(62)에 마주하여 극판 기재(2)의 제2면(SD2)과 설정된 제2 간격(C2)으로 이격되어 주행한다. 즉 제1, 제2 마스크(81, 82)는 극판 기재(2)와 비접촉되어 제1, 제2 코팅부(221, 222)에 패턴 증착을 가능하게 한다.

제1, 제2 마스크(81, 82)는 제1, 제2 드럼(61, 62)을 향하도록 일측에 구비되어 회전하는 복수의 지지롤들(813, 823)에 의하여 각각 지지되며, 구동 롤(814, 824)에 의하여 일 방향으로 주행하거나 정지할 수 있다. 구동 롤(814, 824)에 의하여 각각 주행되는 제1, 제2 마스크(81, 82)는 제1, 제2 코팅부(221, 222)에만 리튬을 증착하고, 무지부(21)에 리튬이 증착되는 것을 차단할 수 있다.

예를 들면, 구동 롤(814, 824)은 제1, 제2 마스크(81, 82)의 진행 방향에 대하여 후방에 구비되어, 지지롤들(813, 823)로 지지되는 제1, 제2 마스크(81, 82)를 각각 밀어서 주행시킨다. 제1, 제2 마스크(81, 82)는 제1, 제2 드럼(61, 62)의 아래에서 중력에 의하여 아래로 처지므로 제1, 제2 드럼(61, 62)의 곡면을 따라 주행하는 극판 기재(2)의 곡면에 대응하도록 곡면 상태로 주행한다.

도 2는 도 1에서 인접하는 드럼과 마스크 및 증착원 주위의 상세도이다. 제1, 제2 드럼(61, 62)이 서로 동일하게 구성 및 작동되고, 제1, 제2 증착원(71, 72)이 서로 동일하게 구성 및 작동되며, 제1, 제2 마스크(81, 82)가 서로 동일하게 구성 및 작동된다. 따라서 도 2에 개시된 제1 드럼(61), 제1 증착원(71) 및 제1 마스크(81)를 예로 들어 설명한다.

제1 마스크(81)는 증착 물질을 통과시키는 개방부(811)와 증착 물질을 차단시키도록 개방부들(811) 사이에 설정되는 차단부(812)를 포함한다. 차단부(812)로 제1 증착원(71)의 개구(711)를 완전히 차단할 수 있도록 차단부(812)의 폭(W1)은 개구(711)의 폭(W2)보다 크게 형성된다. 또한, 극판 기재(2)가 주행하는 중에 차단부(812)가 정지되어 증발되어 토출되는 리튬으로부터 무지부(21)를 차단할 수 있으므로 차단부(812)의 폭(W1)은 무지부(21)의 폭(W3)보다 작게 형성된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증착 장치를 제어하는 구성들의 블록도이다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 진공 증착 장치는 주행하는 극판 기재(2)로부터 설정된 제1, 제2 기준점, 예를 들면, 무지부(21)(또는 코팅부)의 시작단과 종단을 감지하여 제어부(10)의 입력단에 인가하는 감지센서(9)를 구비한다. 감지센서(9)는 제1 드럼(61)의 제1 코팅부(221) 및 무지부(21)에 대응하는 제1 감지센서(91)와, 제2 드럼(62)의 제2 코팅부(222) 및 무지부(21)에 대응하는 제2 감지센서(92)을 포함한다.

예를 들면, 제1 감지센서(91)는 제1 드럼(61)으로 투입되는 극판 기재(2)의 제1면(SD1)에 설정되는 무지부(21)(또는 코팅부)를 감지한다. 제2 감지센서(92)는 제1 드럼(61)을 경유하여 제2 드럼(62)으로 투입되는 극판 기재(2)의 제2면(SD2)에 설정되는 무지부(21)(또는 코팅부)를 감지한다.

제1, 제2 감지센서(91, 92)의 구성 및 작용이 동일하므로 제1 감지센서(91)를 예로 설명한다. 일 실시예에서 제1 감지센서(91)는 극판 기재(2)에서 무지부(21)의 시작단과 종단을 감지한다. 이 감지 신호에 따라 제어부(10)는 시차를 두고 진행되는 제1 드럼(61) 측에서 무지부(21)의 제1 시작단(S1)과 제1 종단(E1)을 산출하고, 또한 제1 마스크(81)에서 차단부(812)의 제2 시작단(S2)과 제2 종단(E2)을 산출한다. 이 산출값을 근거로 하여, 제어부(10)는 무지부(21)의 제1 시작단(S1)과 차단부(812)의 제2 시작단(S2)의 일치 여부를 판단하며, 무지부(21)의 제1 종단(E1)과 차단부(812)의 제2 종단(E2)의 일치 여부를 판단한다.

무지부(21)의 제1 시작단(S1)과 제1 종단(E1)은 제1 감지센서(91)에 의한 극판 기재(2)의 설정된 제1, 제2 기준점의 일례이다. 차단부(812)의 제2 시작단(S2)과 제2 종단(E2)은, 극판 기재(2) 상의 제1, 제2 기준점에 대응하도록, 제1 마스크(81)에 설정된 제3, 제4 기준점의 일례이다.

제어부(10)의 출력단에는 극판 기재(2)를 이송하는 리와인딩 롤(4)과 제1, 제2 마스크(81, 82)의 구동롤(814, 824)이 제어 가능하도록 연결된다. 일 실시예에서는 편의상, 리와인딩 롤(4)이 극판 기재(2)를 공급하는 일례를 개시하며, 극판 기재(2)를 이송하기 위하여 별도의 이송 수단(미도시)이 구비될 수도 있다. 따라서 제어부(10)는 제1, 제2 감지센서(91, 92)의 감지신호에 따라 제1, 제2 코팅부(221, 222)에 증착 물질을 증착할 수 있도록 극판 기재(2)의 이송에 대응하여, 제1, 제2 마스크(81, 82)의 이송 속도를 제어한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증착 제어 방법의 순서도이다. 제어 방법의 설명에서도 편의상, 제1 드럼(61), 제1 코팅부(221) 사이의 무지부(21), 및 제1 마스크(81)를 예로 들어 설명한다.

진공 증착 제어 방법은 극판 기재(2)의 무지부(21)와 제1 마스크(81)의 차단부(812)를 일치시켜 무지부(21)에 리튬의 증착을 방지하면서, 개방부(811)를 통하여 제1 코팅부(221)에만 리튬을 증착하도록 제어하는 제1 단계 내지 제8 단계(ST1 내지 ST8)를 포함한다.

도 5는 마스크 차단부의 시작단과 무지부의 시작단이 일치할 때까지, 극판 기재를 주행하면서 마스크를 정지한 상태도이다. 도 5를 참조하여 설명하면, 제1 단계(ST1)는 극판 기재(2)를 주행하고 제1 마스크(81)를 정지한다. 극판 기재(2)는 리와인딩 롤(4)의 구동에 의하여 주행함으로써, 정지된 제1 마스크(81)와 일치될 수 있다. 도 5는 극판 기재(2)에서 무지부(21)의 제1 시작단(S1)과 차단부(812)의 제2 시작단(S2)의 불일치 상태를 도시한다.

제2 단계(ST2)는 극판 기재(2)에 형성되는 무지부(21)의 제1 시작단(S1)과 제1 종단(E2)의 위치 및 제1 마스크(81)에 형성되는 차단부(812)의 제2 시작단(S2)과 제2 종단(E2)의 위치를 감지한다. 실질적으로, 본 실시예의 제2 단계(ST2)는 제1 감지센서(91)의 감지신호를 근거로 각 위치들을 산출하는 방법을 적용한다.

예를 들면, 제어부(10)는 극판 기재(2)에 대한 무지부(21)의 폭(W3), 무지부(21) 사이에 형성되는 제1 코팅부(221)의 길이(L1), 극판 기재(2)의 주행 속도, 제1 마스크(81)에 대한 차단부(812)의 폭(W2), 차단부(812) 사이에 형성되는 개방부(811)의 길이(L2), 및 제1 증착원(71) 개구(711)와 제1 감지센서(91) 사이에 위치하는 극판 기재(2)의 길이(L3) 데이터들을 내장하고 있다.

도 6은 도 5에 이어서, 마스크 차단부의 시작단과 무지부의 시작단이 일치한 상태도이다. 도 6을 참조하여 설명하면, 제3 단계(ST3)는 무지부(21)의 제1 시작단(S1)과 차단부(812)의 제2 시작단(S2)의 위치가 일치하는지를 판단한다. 도 6은 극판 기재(2)에서 무지부(21)의 제1 시작단(S1)과 차단부(812)의 제2 시작단(S2)의 일치 상태를 도시한다.

제3 단계(ST3)는 제1 감지센서(91)에 의하여 무지부(21)의 감지 시점으로부터 제1 드럼(61) 및 제1 증착원(71) 측에서, 무지부(21)의 제1 시작단(S1), 제1 종단(E1)의 위치 및 제1 마스크(81)의 제2 시작단(S2) 및 제2 종단(E2)을 산출하여 판단한다.

이로부터 제어부(10)는 제1 드럼(61) 및 제1 증착원(71) 측에서 무지부(21)의 제1 시작단(S1)과 차단부(812)의 제2 시작단(S2)의 일치 여부를 판단할 수 있다. 제1, 제2 시작단 및 제1, 제2 종단은 제1 마스크와 극판 기재(2)의 일측에 감지센서를 설치하여 직접 감지하여, 일치 여부를 판단할 수도 있다(미도시).

제4 단계(ST4)는 무지부(21)의 제1 시작단(S1)과 차단부(812)의 제2 시작단(S2)의 위치가 일치할 때(도 6의 상태)부터 극판 기재(2)와 제1 마스크(81)를 동일 속도로 주행한다. 극판 기재(2)는 리와인딩 롤(4)의 구동에 의하여 주행하고, 제1 마스크(81)는 구동 롤(814)에 의하여 주행한다.

도 7은 도 6에 이어서, 마스크 차단부가 증착원 개구를 완전히 차단한 상태도이다. 도 7을 참조하여 설명하면, 제5 단계(ST5)는 차단부(812)가 제1 증착원(71)의 개구(711)를 완전히 차단하는지를 판단한다. 극판 기재(2)와 제1 마스크(81)의 동일 속도 주행은 차단부(812)가 제1 증착원(71)의 개구(711)를 완전히 차단할 때까지 진행된다. 극판 기재(2)는 리와인딩 롤(4)의 구동에 의하여 주행하고, 제1 마스크(81)는 구동 롤(814)에 의하여 주행한다. 도 7은 무지부(21)의 제1 시작단(S1)과 차단부(812)의 제2 시작단(S2)의 일치한 상태에서, 차단부(812)가 개구(711)를 완전히 차단한 상태를 도시한다.

도 8은 도 7에 이어서, 마스크 차단부의 종단과 무지부의 종단이 일치한 상태도이다. 도 8을 참조하며 설명하면, 제6 단계(ST6)는 차단부(812)가 제1 증착원(71)의 개구(711)를 완전히 차단할 때, 극판 기재(2)를 여전히 주행하는 상태에서 제1 마스크(81)를 정지한다. 즉 무지부(21)의 제1 시작단(S1)과 차단부(812)의 제2 시작단(S2)이 서로 이격되기 시작한다. 도 8은 무지부(21)의 제1 종단(E1)과 차단부(812)의 제2 종단(E2)이 일치하는 상태를 도시한다.

제7 단계(ST7)는 무지부(21)의 제1 종단(E1)과 차단부(812)의 제2 종단(E2)이 일치하는지를 판단한다. 제5 단계 내지 제7 단계(ST5 내지 ST7를 경유하면서, 극판 기재(2)의 무지부(21)는 증착되지 않는 상태로 제1 증착원(71) 상을 통과할 수 있다.

도 9는 도 8에 이어서, 극판 기재와 마스크가 동일 속도로 주행하는 상태도이다. 도 9를 참조하여 설명하면, 제8 단계(ST8)는 무지부(21)의 제1 종단(E1)과 차단부(812)의 제2 종단(E2)이 일치할 때, 극판 기재(2)와 제1 마스크(81)를 동일 속도로 주행한다. 따라서 제1 증착원(71)의 개구(711)로 토출되는 증발 리튬은 제1 마스크(81)의 차단부(812)에 의하여 차단되면서 개방부(811)를 통하여 제1 코팅부(221)에 증착된다.

도 9는 무지부(21)의 제1 종단(E1)과 차단부(812)의 제2 종단(E2)이 일치한 상태로 동일 속도로 주행하면서 제1 마스크(81)의 개방부(811)를 통과하는 증발 리튬을 제1 코팅부(221)에 증착하는 상태를 도시한다.

일 실시예의 진공 증착 방법은 제1 단계 내지 제8 단계(ST1 내지 ST8)를 반복적으로 수행함으로써 극판 기재(2)의 무지부(21)에 리튬을 증착하지 않으면서 제1면(SD1)의 제1 코팅부(221)에 리튬을 증착할 수 있다. 또한 제1 단계 내지 제8 단계(ST1 내지 ST8)는 제2 드럼(62), 제2 증착원(72) 및 제2 마스크(82) 측에서도 동일하게 진행되어, 제2면(SD2)의 제2 코팅부(222)에 리튬을 증착할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1 : 진공 챔버 2 : 극판 기재
21 : 무지부 22 : 코팅부
221, 222 : 제1, 제2 코팅부 3 : 언와인딩 롤
4 : 리와인딩 롤 5, 813, 823 : 지지롤
6 : 드럼 61, 62 : 제1, 제2 드럼
7 : 증착원 71, 72 : 제1, 제2 증착원
711, 721 : 개구 81, 82 : 제1, 제2 마스크
811 : 개방부 812 : 차단부
814, 824 : 구동 롤 9 : 감지센서
91, 92 : 제1, 제2 감지센서 C1, C2 : 제1, 제2 간격
E1, E2 : 제1 종단 L1, L2, L3 : 길이
SD1, SD2 : 제1, 제2면 S1, S2 : 제1, 제2 시작단
W1, W2, W3 : 폭

Claims

진공 챔버 내에서 코팅부와 무지부를 가진 극판 기재의 연속 주행을 지지하는 드럼;
상기 드럼의 대향 측에 설치되어, 상기 코팅부에 증착 물질을 제공하는 증착원;
상기 증착원의 개구와 상기 드럼 사이에서 주행하면서 상기 증착원에서 상기 코팅부로 증착 물질의 이동을 단속하는 마스크;
주행하는 상기 극판 기재에서 설정된 제1 기준점과 제2 기준점을 감지하는 감지센서; 및
상기 제1 기준점 및 상기 제2 기준점을 근거로 산출된 상기 마스크에 설정된 제3 기준점 및 제4 기준점의 일치 여부에 따라 상기 코팅부에 상기 증착 물질을 증착하도록 상기 극판 기재와 상기 마스크의 주행을 제어하는 제어부
를 포함하며,
상기 드럼은,
주행하는 상기 극판 기재의 한 면을 지지하는 제1 드럼, 및
상기 제1 드럼을 주행한 상기 극판 기재의 다른 면을 지지하는 제2 드럼을 포함하고,
상기 마스크는,
상기 제1 드럼에 마주하여 상기 극판 기재와 이격되어 주행하는 제1 마스크, 및
상기 제2 드럼에 마주하여 상기 극판 기재와 이격되어 주행하는 제2 마스크를 포함하는 진공 증착 장치.
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제1 항에 있어서,
상기 감지센서는,
상기 제1 드럼으로 투입되는 상기 극판 기재의 제1면에 설정된 상기 제1 기준점을 감지하는 제1 감지센서, 및
상기 제2 드럼으로 투입되는 상기 극판 기재의 제2면에 설정된 상기 제2 기준점을 감지하는 제2 감지센서를 포함하는 진공 증착 장치.
제1 항에 있어서,
상기 마스크는,
상기 드럼을 주행하는 상기 극판 기재와 설정된 간격으로 이격되는 진공 증착 장치.
제5 항에 있어서,
상기 마스크는,
상기 드럼을 향하도록 일측에 구비되어 회전하는 복수의 지지롤들로 지지되며, 구동 롤에 의하여 일 방향으로 주행 및 정지하는 진공 증착 장치.
제1 항에 있어서,
상기 마스크는,
상기 증착 물질을 통과시키는 개방부와 상기 증착 물질을 차단시키는 차단부를 포함하며,
상기 차단부의 폭은,
상기 증착원의 개구를 완전히 차단시킬 수 있도록 상기 개구의 폭보다 크게 형성되는 진공 증착 장치.
제1 항에 있어서,
상기 감지센서는,
상기 제1 기준점인 상기 무지부의 제1 시작단을 감지하고,
상기 제2 기준점인 상기 무지부의 제1 종단을 감지하는 진공 증착 장치.
제8 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제3 기준점인 상기 마스크에서 차단부의 제2 시작단을 산출하고,
상기 제4 기준점인 상기 차단부의 제2 종단을 산출하는 진공 증착 장치.
극판 기재를 주행하고 마스크를 정지하는 제1 단계;
상기 극판 기재에 형성되는 무지부의 제1 시작단과 제1 종단의 위치 및 상기 마스크에 형성되는 차단부의 제2 시작단과 제2 종단의 위치를 감지하는 제2 단계;
상기 제1 시작단과 상기 제2 시작단의 위치가 일치하는지를 판단하는 제3 단계;
상기 제1 시작단과 상기 제2 시작단의 위치가 일치할 때, 상기 극판 기재와 상기 마스크를 동일 속도로 주행하는 제4 단계;
상기 차단부가 증착원의 개구를 완전히 차단하는지를 판단하는 제5 단계;
상기 차단부가 상기 개구를 완전히 차단할 때, 상기 극판 기재를 주행하고 상기 마스크를 정지하는 제6 단계;
상기 제1 종단과 상기 제2 종단이 일치하는지를 판단하는 제7 단계; 및
상기 제1 종단과 상기 제2 종단이 일치할 때, 상기 극판 기재와 상기 마스크를 동일 속도로 주행하는 제8 단계를 포함하는 진공 증착 방법.
제10 항에 있어서,
상기 제2 단계는,
상기 극판 기재에 대한 무지부의 폭과 상기 무지부 사이에 형성되는 코팅부의 길이 및 상기 극판 기재의 주행 속도,
상기 마스크에 대한 상기 차단부의 폭과 상기 차단부 사이에 형성되는 개방부의 길이,
증착원의 개구와 감지센서 사이에 위치하는 상기 극판 기재의 길이, 및
상기 감지센서에 의하여 상기 무지부의 감지 시점을 포함하는 데이터로부터
상기 무지부의 상기 제1 시작단과 상기 제1 종단의 위치 및 상기 마스크의 상기 제2 시작단과 상기 제2 종단을 산출하는 진공 증착 방법.