RU118311U1

RU118311U1 - MAGNETRONIC INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF CATHODE COATED TAPES FOR LITHIUM-ION CURRENT SOURCES

Info

Publication number: RU118311U1
Application number: RU2011148911/02U
Authority: RU
Inventors: Александр Леонидович Гусев; Виктор Николаевич Немышев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический Центр "ТАТА" - ООО НТЦ "ТАТА"
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2012-07-20

Abstract

1. Магнетронная установка по производству ленты с катодным покрытием для литий-ионных источников тока, содержащая вакуумную камеру и магнетроны, соединенные с блоком питания, отличающаяся тем, что она содержит откачные средства, систему газонапуска, систему управления, систему транспортировки ленты, представляющую собой две кассеты с лентопротяжным механизмом, при этом в вакуумной камере с каждой стороны ленты установлены сканеры измерения толщины покрытия, подсоединенные к контроллеру, тигли с рабочей смесью и магнетрон, установка снабжена вакуумно-технологическим блоком и газовым постом. ! 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что кассеты с лентопротяжным механизмом, сканеры измерения толщины покрытия и тигли с рабочей смесью размещены в блоке технологической оснастки. ! 3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что блок технологической оснастки выполнен с возможностью изъятия из вакуумной камеры. ! 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что вакуумно-технологический блок содержит масс-спектрометр, квадрупольный масс-спектрометр, турбомолекулярный насос и эжекторный насос, соединенные с вакуумной камерой через вентили регулирующие, вакуумметр. ! 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что газовый пост содержит газовые баллоны, каждый из которых соединен с вакуумной камерой через редукторы и регуляторы газовые. 1. Magnetron installation for the production of a tape with a cathode coating for lithium-ion power sources, containing a vacuum chamber and magnetrons connected to a power supply, characterized in that it contains pumping means, a gas injection system, a control system, a tape transport system, which is two cassettes with a tape drive mechanism, while in the vacuum chamber on each side of the tape there are scanners for measuring the coating thickness connected to the controller, crucibles with a working mixture and a magnetron, the installation is equipped with a vacuum-technological unit and a gas post. ! 2. Installation according to claim 1, characterized in that the cassettes with a tape drive mechanism, scanners for measuring the thickness of the coating and crucibles with the working mixture are placed in the block of technological equipment. ! 3. Installation according to claim 2, characterized in that the tooling unit is removable from the vacuum chamber. ! 4. Installation according to claim 1, characterized in that the vacuum processing unit contains a mass spectrometer, a quadrupole mass spectrometer, a turbomolecular pump and an ejector pump connected to the vacuum chamber through control valves, a vacuum gauge. ! 5. Installation according to claim 1, characterized in that the gas post contains gas cylinders, each of which is connected to a vacuum chamber through gas reducers and regulators.

Description

Полезная модель относится к установке по производству ленты с катодным покрытием для литий-ионных источников тока, при этом установка может работать непрерывно в течение длительных промежутков времени.The invention relates to a cathode-coated tape production plant for lithium-ion current sources, and the installation can operate continuously for long periods of time.

Известно устройство обработки изделий электронной техники (патент Японии N 61-31590, кл. H01J 37/20), содержащее камеру для ионной имплантации, внутри которой вращается плоский диск, расположенный перпендикулярно ионному лучу и перемещающийся возвратно-поступательно в радиальном направлении. Ионный луч бомбардирует поверхность нескольких пластин, расположенных вдоль одной полуокружности диска. Камера состоит из основания и крышки, которые могут приостанавливать вращение диска. Над поверхностью диска расположен другой диск, ось которого совпадает с осью этого диска и выступает наружу через крышку. Ось герметично установлена на крышке и имеет возможность вращения и возвратно-поступательного перемещения в радиальном направлении. В процессе ионной имплантации один диск прижимается к другому и осуществляется одновременное вращение и возвратно-поступательное перемещение обоих дисков. По окончании процесса ионной имплантации диск задерживается основанием, крышка удаляется от основания и между дисками образуется зазор, через который осуществляется замена пластин.A device for processing electronic products is known (Japanese Patent No. 61-31590, class H01J 37/20), comprising a chamber for ion implantation, inside of which a flat disk rotates perpendicular to the ion beam and moves reciprocally in the radial direction. An ion beam bombards the surface of several plates along one disk semicircle. The camera consists of a base and a cover, which can stop the rotation of the disk. Above the surface of the disk is another disk, the axis of which coincides with the axis of this disk and protrudes outward through the cover. The axis is sealed on the lid and has the ability to rotate and reciprocate in the radial direction. In the process of ion implantation, one disk is pressed against another and simultaneous rotation and reciprocation of both disks are carried out. At the end of the ion implantation process, the disc is retained by the base, the lid is removed from the base and a gap is formed between the discs through which the plates are replaced.

Однако в данном устройстве не обеспечивается достаточный уровень качества обрабатываемых изделий из-за приносимой дефектности на пластине от кинематических пар трений узлов и механизмов.However, this device does not provide a sufficient level of quality of the processed products due to the brought defects on the plate from the kinematic pairs of friction of the nodes and mechanisms.

В качестве прототипа выбрана установка для напыления пленок (п. РФ №94025311, C23C 14/35, опубл. 27.04.1996), содержащая вакуумную камеру, магнетронную систему с магнитным блоком и катодом-мишенью и анодом. Магнетронная распылительная система дополнительно содержит второй катод-мишень и анод, расположенные с противоположной стороны магнитного блока, при этом величина зазоров между магнитным блоком и катодами-мишенями определена из условия равенства магнитных потоков на обеих поверхностях катодов-мишеней и магнетронная система расположена вертикально в верхней части вакуумной камеры с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости вакуумной камеры.As a prototype, an installation for spraying films was chosen (Cl. RF No. 94025311, C23C 14/35, publ. 04/27/1996), containing a vacuum chamber, a magnetron system with a magnetic block and a target cathode and anode. The magnetron sputtering system additionally contains a second target cathode and anode located on the opposite side of the magnetic block, the gaps between the magnetic block and the target cathodes are determined from the condition of equal magnetic fluxes on both surfaces of the target cathodes and the magnetron system is located vertically in the upper part vacuum chamber with the ability to move in the horizontal plane of the vacuum chamber.

Данное устройство, как и предыдущее решение, не имеет возможности нанесения покрытия на ленту, намотанную на лентопротяжный механизм.This device, like the previous solution, does not have the ability to coat a tape wound on a tape drive mechanism.

Задачей данной полезной модели является создание устройства нанесения равномерного покрытия на непрерывно перемещающуюся ленту с возможностью последующего изъятия этой ленты без повреждений из данного устройства.The objective of this utility model is to create a device for applying a uniform coating to a continuously moving belt with the possibility of subsequent removal of this tape without damage from this device.

Задача решается тем, что магнетронная установка по производству ленты с катодным покрытием для литий-ионных источников тока содержит вакуумную камеру и магнетроны, соединенные с блоком питания. Установка содержит откачные средства, систему газонапуска, систему управления, систему транспортировки ленты, представляющую собой две кассеты с лентопротяжным механизмом, в вакуумной камере с каждой стороны ленты установлены сканер измерения толщины покрытия, подсоединенные к контролеру, тигель с рабочей смесью и магнетрон, установка снабжена вакуумно-технологическим блоком и газовым постом. Кассеты с лентопротяжным механизмом, сканеры измерения толщины покрытия и тигели с рабочей смесью могут быть размещены в блоке технологической оснастки, который имеет возможность изъятия из вакуумной камеры. Вакуумно-технологический блок содержит масс-спектрометр, квадрупольный масс-спектрометр, турбомолекулярный насос и эжекторный насос, соединенные с вакуумной камерой через вентили регулирующие, вакуумметр. Газовый пост содержит газовые баллоны, каждый из которых соединен с вакуумной камерой через редукторы и регуляторы газовые.The problem is solved in that the magnetron installation for the production of a tape with a cathode coating for lithium-ion current sources contains a vacuum chamber and magnetrons connected to a power supply. The installation contains pumping means, a gas injection system, a control system, a tape transport system, which consists of two cassettes with a tape drive mechanism, a coating thickness measuring scanner connected to the controller, a crucible with a working mixture and a magnetron are installed on each side of the tape in the vacuum system, the installation is equipped with a vacuum -technological unit and gas post. Cassettes with a tape drive mechanism, scanners for measuring coating thickness, and crucibles with a working mixture can be placed in a tooling unit that can be removed from a vacuum chamber. The vacuum-technological unit contains a mass spectrometer, a quadrupole mass spectrometer, a turbomolecular pump and an ejector pump connected to a vacuum chamber through control valves, a vacuum gauge. The gas post contains gas cylinders, each of which is connected to the vacuum chamber through gas reducers and regulators.

Предложенная установка позволит наносить равномерное покрытие на непрерывно перемещающуюся ленту с возможностью контроля толщины и равномерности покрытия и последующего изъятия этой ленты без повреждений из данного устройства.The proposed installation will allow you to apply a uniform coating to a continuously moving tape with the ability to control the thickness and uniformity of the coating and the subsequent removal of this tape without damage from this device.

На фиг. изображена магнетронная установка по производству ленты с катодным покрытием для литий-ионных источников тока, где 1 - вакуумная камера со шлюзовым отсеком, 2 - блок технологической оснастки, 3 - магнетроны, 4 - блоки питания, 5 - лентопротяжный механизм, 6 - тигели с рабочей смесью, 7 - сканеры измерения толщины покрытия, 8 - вакуумно-технологический блок, 9 - масс-спектрометр, 10 - квадрупольный масс-спектрометр, 11 - турбомолекулярный насос, 12 - эжектроный насос, 13 - газовый пост, 14 - баллоны с газом, 15 - регуляторы газовые, 16 - вентили регулируемые, 17 - вакууметр, 18 - редуторы газовые.In FIG. shows a magnetron installation for the production of a tape with a cathode coating for lithium-ion current sources, where 1 is a vacuum chamber with a lock compartment, 2 is a tooling unit, 3 is magnetrons, 4 are power supplies, 5 is a tape drive mechanism, 6 are crucibles with a working mixture, 7 - scanners for measuring the thickness of the coating, 8 - vacuum technological unit, 9 - mass spectrometer, 10 - quadrupole mass spectrometer, 11 - turbomolecular pump, 12 - ejector pump, 13 - gas station, 14 - gas cylinders, 15 - gas regulators, 16 - adjustable valves, 17 - vacuum meter, 18 - gas reducers.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Магнетронная установка по производству ленты с катодным покрытием для литий-ионных источников тока содержит вакуумную камеру 1, два магнетрона 3, тигели с рабочей смесью 6, расположенные с двух сторон ленты. Установка использует разряд с постоянным током и (или) ВЧ-разряд для магнетронного напыления, электронно-лучевой источник (ЭЛИ) с 2-мя тиглями по 3 куб.см, рассчитанный на работу с блоком питания 4 мощностью 3 кВт (или ЭЛИ большего размера).A magnetron installation for the production of a tape with a cathode coating for lithium-ion current sources contains a vacuum chamber 1, two magnetrons 3, crucibles with a working mixture 6, located on both sides of the tape. The installation uses a direct current discharge and (or) an RF discharge for magnetron sputtering, an electron-beam source (ELI) with 2 crucibles of 3 cc, designed for operation with a 3 kW power supply unit (or larger ELI )

Рабочая смесь за счет магнетронов 3 с двух сторон наносится на поверхность ленты, которая перекручивается из одной кассеты в другую через лентопротяжный механизм 5. Процесс нанесения контролируется имеющими возможность перемещения вдоль ленты сканерами измерения толщины покрытия 7. После нанесения покрытия блок технологической оснастки 2, содержащий кассеты с лентопротяжным механизмом 5, сканеры измерения толщины покрытия 7, подсоединенные к контролеру (на фиг. не показан), и тигели с рабочей смесью 6, изымается из вакуумной камеры. Сканеры измерения толщины покрытия 7, подсоединенные к контролеру, отображают скорость напыления и толщину пленки, управляет процессом напыления. Программа для выставления параметров, программирования процессов и обработки данных, заметно облегчит работу оператора. Измеритель толщины позволяет запомнить до 25 процессов, состоящих из 250 слоев и 25 материалов. После программирования технологом режимов напыления оператору только остается выбрать и запустить требуемый процесс напыления.The working mixture due to magnetrons 3 is applied from two sides to the surface of the tape, which is twisted from one cartridge to another through the tape drive 5. The application process is controlled by scanners that can measure the thickness of the coating moving along the tape 7. After coating, the tooling unit 2 containing cassettes with a tape drive mechanism 5, scanners for measuring the thickness of the coating 7 connected to the controller (not shown in FIG.), and crucibles with the working mixture 6 are removed from the vacuum chamber. Scanners measuring the thickness of the coating 7 connected to the controller, display the spraying speed and film thickness, controls the spraying process. The program for setting parameters, programming processes and data processing will significantly facilitate the work of the operator. The thickness meter allows you to remember up to 25 processes, consisting of 250 layers and 25 materials. After the technologist has programmed the spraying modes, the operator only needs to select and start the required spraying process.

Вакуумно-технологический блок 8 содержит масс-спектрометр 9, квадрупольный масс-спектрометр 10, турбомолекулярный насос 11 и эжекторный насос 12, соединенные с вакуумной камерой 1 через вентили регулирующие 16, вакуумметр 17.The vacuum-technological unit 8 contains a mass spectrometer 9, a quadrupole mass spectrometer 10, a turbomolecular pump 11 and an ejector pump 12 connected to the vacuum chamber 1 through control valves 16, a vacuum gauge 17.

Газовый пост 13 состоит из соединенных трубопроводами баллонов с газом 14 (в одном может быть аргон, в другом - азот), каждый из которых через редуктор газовый 18 и регуляторы газа 15 соединен с вакуумной камерой 1.The gas post 13 consists of gas cylinders 14 connected by pipelines (one may contain argon and the other nitrogen), each of which is connected to a vacuum chamber 1 through a gas reducer 18 and gas regulators 15.

Автоматическое управление от компьютера (на фиг. не показан) позволяет запрограммировать все этапы работы распылительной установки, включая процесс откачки, напуска газа, напыления, вентилирования камеры после откачки и т.д.Automatic control from a computer (not shown in Fig.) Allows you to program all the stages of the spray installation, including the pumping process, gas inlet, spraying, chamber ventilation after pumping, etc.

Предложенная полезная модель может использоваться в различных отраслях техники, где требуется получение высококачественных покрытий с высокими адгезионными и функциональными характеристиками.The proposed utility model can be used in various branches of technology where high-quality coatings with high adhesive and functional characteristics are required.

Claims

1. Magnetron installation for the production of tape with a cathode coating for lithium-ion current sources, containing a vacuum chamber and magnetrons connected to a power supply, characterized in that it contains pumping means, a gas inlet system, a control system, a tape transport system, which is two cassettes with a tape drive mechanism, while in the vacuum chamber on each side of the tape there are scanners for measuring the thickness of the coating connected to the controller, crucibles with the working mixture and magnetron, sleep setting Bzhena vacuum-technological unit and gas post.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the cassettes with a tape drive mechanism, scanners for measuring the thickness of the coating and crucibles with the working mixture are placed in the tooling unit.

3. The installation according to claim 2, characterized in that the tooling unit is configured to be removed from the vacuum chamber.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the vacuum-technological unit contains a mass spectrometer, a quadrupole mass spectrometer, a turbomolecular pump and an ejector pump connected to the vacuum chamber through control valves, a vacuum gauge.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the gas post contains gas cylinders, each of which is connected to a vacuum chamber through gas reducers and regulators.