KR20000000499A - 롤 플레이트 롤 및 롤 투 플레이트 진공증착 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤 투 진공증착 방식에 대한 새로운 장치방식에 관한 것으로서, 기존의 증착 방식이 필름 롤과 증착부가 하나의 챔버에 있는 것과 달리 롤 드럼챔버와 별도의 작은 사각 공정 챔버에서 이루어지며 증착소스의 숫자가 설치구조상 제한되어지는 기존의 시스템과 달리 증착소스의 확장을 편리하게 하여 고품질화 된 다기능의 필름, 섬유 등 구부릴 수 있는 재질의 다층막 진공 증착제품의 양산을 가능하게 한다. 그리고 본 발명의 방식은 기존의 방식이 가지는 확장성의 제한을 없앨 수 있으며 필요시 증착챔버의 교체 또는 증설로 간단히 확장과 변형이 가능하다. 물리적으로 취약한 증착 물질의 경우 증착된 필름이 다시 감기면서 발생할 수 있는 여러가지 문제점(예, 스크랫치, 밀착력)을 해소하기 위해 다시 감는 공정을 없애고 증착공정 이후 진공 내에서 필름, 섬유 등을 절단, 보관, 빼낼 수 있도록 한 것이다.

Description

롤 플레이트 롤 및 롤 투 플레이트 진공증착 시스템{ROLL PLATE ROLL OR ROLL TO PLATE DEPOSITION SYSTEM IN VACUUM CONDITION}

본 발명은 롤 플레이트 롤 및 롤 투 플레이트 진공증착 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 필름이나 섬유 등과 같은 얇은 박판지에 전자파 차폐능, 전류를 전도시키기 위하여 금속 또는 비금속의 미립자 모재를 진공 증착시키는 진공증착 시스템에 있어서 모재에 진공증착하는 증착원을 증착소스의 숫자를 직선상의 챔버에 여러 개를 연장하여 좀더 넓은 분야에 응용 가능한 롤 플레이트와 동시에 필름의 표면에 손상을 줄 수 있는 분야에 있어서는 롤 투 플레이트 방식을 취하여 필름의 표면을 손상으로부터 보호하고자 하는 롤 플레이트 롤 & 롤 투 플레이트 진공증착 시스템에 관한 것이다.

종래에는 필름에 모재를 증착시키는 장치를 '웨이브코트(Web Coater)'라 불리어지고, 그 장치는 롤 드럼과 진공 증착 공정이 한 개의 챔버에 이루어져 있으며, 이런 이유에서 공정 진공도의 적절한 조절이 어렵고 증착되는 동안의 필름의 온도를 유지시키고 텐션을 조절하는 공정부분을 매인 드럼이라 하는데 이 매인 드럼에서 설치될 수 있는 증착 소스의 경우 극히 제한적이고 수량적으로도 국한되어 있어 max. 1m/min(스퍼터링의 경우)이내로 생산성의 한계를 보이게 되는 결점이 있었다.

본 발명은 상기의 종래 결점을 보완하고자 안출한 것으로 증착 소스의 증대를 통해 무한정으로 증착소스를 증대할 수 있으므로 생산성에 제한이 없으며 초기투자 이후 손익분기점 이후의 추가투자방식을 취할 수 있는 방식이다.

진공증착 기술의 제한은 제한된 진공챔버에 제한된 매인 드럼을 지나야 증착이 되는 이유 때문에 매인 드럼이 속도를 낮추어야 하는 제한이 있고 매인 드럼의 속도를 높이기에는 한계가 있다. 또한 하나의 매인 드럼에서 할 수 있는 진공증착법의 경우 한가지의 증착법으로 한계(진공 증착의 경우 각 방식에 따라 작업공정 진공도가 틀리기 때문)를 보이는데 반해 본 발명은 개개의 챔버가 증착에 영향을 주지 않을 만큼 독립되어 있어, 특징에 맞는 증착공정을 실시할 수 있다.

그리고 본 방식은 기존의 시스템이 가지는 하나의 챔버에 필름롤과 증착부가 동시에 존재하므로 발생하는 공정압력제어의 어려움을 실제 증착공정에는 불필요한 필름 롤 부분과 증착부를 분리시킴으로써 공정압력의 제어가 훨씬 용이하며 불필요한 반응 가스의 손실을 줄일 수 있는 것과 동시에 다양한 프로세서를 쉽게 적용할 수 있도록 함이다.

도 1은 종래의 롤 투 롤 진공증착장치를 보인 개략도

도 2는 본 발명의 실시례에 의해 구성된 롤 플레이트 롤 장치를 보인 개략도

도 3은 본 발명의 실시례에 의해 구성된 롤 플레이트 롤에서 진공증착챔버를 증설한 상태를 보인 개략도

도 4는 본 발명의 롤 플레이트 롤에서 드럼챔버의 다른 형태를 나타낸 개략도

도 5는 본 발명의 다른 실시례에 의해 롤 투 플레이트 장치를 보인 개략도

도 6은 본 발명의 장치에 의해 소재에 모재를 증착하는 과정을 나타낸 예시도

도 7은 본 발명인 롤 플레이트 롤 및 롤 투 플레이트 방식에서 가스 흐름을 제어하는 공정을 나타낸 개략도

도 8은 본 발명에서 필름이 롤러에 의해 텐션이 유지되는 상태를 도시한 개략도

도 9는 본 발명에서 필름의 유동을 보정하는 모서리위치콘트롤러를 진공에 적용한 예시도

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*

6. 롤 드럼 챔버 7. 진공증착챔버

8. 텐션조절유니트 9. 진공표면처리챔버

10. 가스인입용 전자밸브 11. 롤러

12. 필름 보호막 드럼 챔버

이하, 첨부된 도면에 관련하여 일실시례에 의한 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명 장치의 구성은 롤 드럼 챔버(1), 텐션 조절 유니트(tension control unit)챔버(8), 진공표면처리 유니트(9), 진공 증착 챔버(7), 등으로 구성된다.

상기 롤 드럼 챔버의 경우 전체 모재(필름, 섬유 등 구부려 감을 수 있는 얇은 박판의 소재로서, 이하 "필름"이라 함)를 감아 저장하는 챔버로 필름과 필름사이에서 발생하는 실제누설(Virtual leak)과 넓은 면적의 필름 표면에서 생기는 지속적인 아웃개싱이 다른 공정 챔버에 영향을 주지 않도록 용량이 일반적인 계산식에서 산출된 펌핑 스피드 보다 130% 이상 높은 펌프를 설치하여 전체 진공도를 2×10^-5torr 이상 유지시키게 된다. 이때 펌프의 수를 줄이기 위해 텐션 조절 유니트(tension Control Unit)챔버의 경우는 롤 드럼챔버와 함께 펌핑한다.

텐션 조절유니트는 필름의 감김과 풀림을 원활하게 해주는 장치로 감김과 풀림의 조화는 물론 감김 시에 문제로 발생하는 수축응력을 컨트롤 할 수 있게 되어 있으며, 기존의 시스템에서는 주름관 롤(벨로우즈 롤)을 사용하여 필름의 좌우 이동을 컨트롤하였으나 본 발명에서는 에지 포지션 컨트롤러(Edge Position Controller)를 적용하여 센서를 이용하여 필름의 끝단의 유동을 감지하여 항상 일정한 선을 유지할 수 있도록 조절하게 된다.

진공표면처리 챔버(9)는 필름의 표면에 묻을 수 있는 이물질을 제거하고 필름표면의 활성화 에너지를 높여 진공증착시 증착물질의 밀착성을 높이는 공정을 하는 챔버로 이를 위해 인위적으로 공정가스(Ar, O₂, N₂, CF₄, H₂, CO₂, C₂H₅OH 등 이물질 제거를 위한 기타의 가스)를 인입시킨다.

이때 공정가스의 인입량은 정밀한 전자밸브(10)로 콘트롤하며 가스의 사용량을 줄이기 위해 격막을 만들어 가스 이동량을 제한하게 된다. 이때도 롤 드럼 챔버로부터 불필요 가스의 유입을 막기 위해 별도의 진공펌프는 설치하지 않는다.

진공증착 챔버는 각각의 단위 유니트로 구성하여 추가 또는 삭제가 가능하도록 설계하였고 각 진공증착 챔버에는 진공 펌프(4), 가스인입용 전자밸브(10), 증착소스(Deposition Source)(3), 진공 게이지 등으로 기본 구성되며 이 단위 유니트 진공챔버는 각각의 공정을 독자적으로 수행할 수 있다.

이때 진공 증착은 한가지 종류의 증착소스로 증착을 시행하고 단순한 전체면 증착의 경우는 필름을 이동시키면서 작업을 진행하고, 특정부분만 선택적으로 여러 가지 색상, 기능의 형태만을 증착해야 할 경우는 도 6과 같이 마스크를 이용하거나 사진 식각방식을 이용하여 부분적으로 증착할 수 있는 기술이다.

각 공정의 진공챔버는 필요에 따라 공정상 독립을 시켜야 할 경우 일정량의 공간(Volume)을 삽입하여 격리시킨다.

또한 증착된 필름의 보호를 위해 증착 후 진공용기 내에서 포장(11), 절단(12)하여 완제품 또는 반제품을 만들 수 있는 롤 투 플레이트 방식을 적용할 수 있다.

본 발명은 고 기능성 필름의 요구 및 수요를 충족시키기 위한 장치의 개발에 있다. 전자파가 심각한 문제로 대두되는 현재 전자파 차폐능 등 기능성 필름의 연구단계에서 양산의 단계로 생산성을 높일 수 있는 기술이 필요하게 된다. 본 발명은 기 개발된 기술의 양산에의 적용을 위하여 필수적인 방식인 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 필름 롤을 진공내에서 보관하는 별도의 챔버를 두고, 공정을 하는 챔버는 별도로 두어 새로운 공정으로 변화를 꾀할 경우에도 추가적으로 호환하고자 하는 공정챔버만을 인입하므로써 간단히 변환할 수 있으며, 필름 등 구부릴 수 있는 모재의 경우 표면을 별도로 클린(clean)하게 유지해 주거나 밀착력의 향상을 위하여 표면처리를 해주는 공정, 여러 층을 증착해야 하는 필름의 생산, 생산효율을 높이기 위한 증착 원의 증대 등 추가적으로 생각해야 할 문제점들, 차후에 발생할 변수에 대해서 대비할 수 있음은 물론 용도 변경에도 유리한 장점이 있는 특징이 있다.

Claims (8)

1. 진공증착 시스템을 구성함에 있어서

   소재 전체를 감아 저장하여 공급하는 롤 드럼 챔버,

   소재의 감김과 풀림을 원활하게 해주기 위하여 수축응력을 컨트롤 할 수 있는 텐션조절유니트,

   소재의 표면에 발생되는 이물질을 제거하고, 소재 표면의 활성화 에너지를 높여 증착물질의 밀착력을 높이는 진공표면처리챔버,

   진공펌프, 가스인입용 전자밸브, 증착소스 각각의 단위 유니트로 구성하여 추가 또는 삭제가 가능하도록 구성한 진공증착챔버로 이루어진 것을 특징으로 하는 롤 플레이트 롤 & 롤 투 플레이트 진공증착 시스템.
2. 제1항에 있어서

   상기 텐션조절유니트에 에지 포지션 컨트롤러를 적용하여 센서를 이용 필름 끝단의 유동을 감지하도록 하여 항상 일정한 선을 유지하도록 할 수 있게 함을 특징으로 하는 롤 플레이트 롤 & 롤 투 플레이트 진공증착 시스템.
3. 제1항에 있어서

   상기의 공정이 진공 내에서 롤 풀림, 전처리 클리닝, 진공 증착, 절단, 포장 및 제품화를 수행할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 롤 투 플레이트 진공증착 시스템.
4. 제1항에 있어서

   상기 진공증착챔버에 의해 특정 부분을 선택적으로 할 때 필름에 사진식각 방법은 마스크를 이용하여 부분적 진공증착할 수 있음을 특징으로 하는 롤 플레이트 롤 진공증착 시스템.
5. 제1항에 있어서

   롤 플레이트 롤 증착 방식에서 단계적(Step by Step)으로 진공증착 하여 여러 가지 마스크를 적용할 수 있게 하고, 이 기술을 이용하여 섬유 등에 여러 형태의 무늬를 낼 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 롤 플레이트 롤 진공증착 시스템.
6. 제1항에 있어서

   상기 진공증착챔버는 그 구성 유니트가 진공펌프, 가스인입용 전자밸브, 증착소스로 이루어져 필름에 모재를 진공증착시키는 것을 특징으로 하는 롤 플레이트 롤 & 롤 투 플레이트 진공증착 시스템.
7. 제1항에 있어서

   소재의 양 끝부분만 잡아 양끝으로 스트렛칭 하여 텐션을 주면서 필름을 움직여 필름에 증착된 물질을 보호할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 롤 플레이트 롤 & 롤 투 플레이트 진공증착 시스템.
8. 제1항에 있어서

   상기 진공증착챔버는 모재의 진공증착 정도에 따라 그 수량을 증설 또는 감축할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 롤 플레이트 롤 & 롤 투 플레이트 진공증착 시스템.